一种金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层及其制备方法，该聚苯硫醚涂层，按重量百分比计，原料组成包括：多孔聚苯硫醚粉末45～80％；导热耐磨填料10～35％；含氟树脂10～20％；所述多孔聚苯硫醚粉末的平均孔径为600～1200nm；所述含氟树脂的D50＝130～500nm。本发明专利技术公开的聚苯硫醚涂层，原料配方简单，涂层兼具优异的涂层附着力、耐磨性与耐腐蚀性，尤其是耐强氧化性的酸腐蚀，特别适用于换热器板片、化工生产反应釜、管道内壁等的表面强化与防护。面强化与防护。

A wear-resistant and corrosion-resistant polyphenylene sulfide coating on metal surface and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚苯硫醚复合涂层的
，尤其涉及一种金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚苯硫醚(简称为PPS)是具有优异的耐热性，耐药品性，难燃性，机械强度，电气特性，尺寸稳定性、耐有机溶剂性能的工程塑料，可以在220℃长期使用；同时，聚苯硫醚与金属基材的粘结力强，因而是理想的金属基材重防腐涂料。但以聚苯硫醚为主成分的粉末涂料存在一个明显的缺陷，在冷却时容易发生收缩，导致表面出现针孔等缺陷，从而降低涂层的防腐性能。因此，近年来国内外技术人员致力于聚苯硫醚的涂层研究，以期通过填料或耐腐蚀性能优异的聚合物的加入，利用静电喷涂、火焰喷涂等技术得到综合性能优异的聚苯硫醚涂层，广泛应用于各种机械设备、仪器仪表、金属构件的耐腐蚀、耐磨损和耐高温等的防护与表面强化。
[0003]申请号为202010648269.6的中国专利文献中公开了聚苯硫醚复合干粉涂料，由以下重量百分比的组分组成：二硫化钼15～20％，聚全氟乙丙烯4～6％，余量为聚苯硫醚树脂。该涂料成分简单，涂料粘附力强，涂层附着力高，且耐冲击，耐高温氧化，稳定性高，耐磨性好且成本低廉，可应用于耐磨损自润滑轴承、轴套、振动盘及其它基材润滑防腐等。但根据其砂轮耐磨实验1000转磨损为27.1～29.5mg可以看出，其耐磨性能并不优异。
[0004]管从胜等的文献《PPS/FEP复合涂层制备和性能研究》中表明，由于氟树脂的不粘性，氟树脂含量为0～5wt％时，涂层的结合强度、附着破断比与氟树脂含量基本无关；当氟树脂含量大于5wt％时，随着氟树脂含量增加，涂层的结合强度减小，附着破断比增加；当氟树脂含量大于10wt％时，涂层的结合强度明显减小，涂层由内聚破断逐步转化为附着破断。因此为保证涂层的质量，PPS与氟树脂复合涂层中氟树脂含量一般不超过10wt％。但针对强酸、强碱，尤其是强氧化性物质腐蚀的应用环境，涂层配方氟树脂含量偏低，耐腐蚀性能又无法满足要求，因此，有待开发出兼具高结合强度、高耐腐蚀、高耐磨的聚苯硫醚复合材料涂层。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术公开了一种金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层，原料配方简单，该涂层兼具优异的涂层附着力、耐磨性与耐腐蚀性，尤其是耐强氧化性的酸腐蚀，特别适用于换热器板片、化工生产反应釜、管道内壁等的表面强化与防护。
[0006]具体技术方案如下：
[0007]一种金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层，按重量百分比计，原料组成包括：
[0008]多孔聚苯硫醚粉末
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45～80％；
[0009]导热耐磨填料
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10～35％；
[0010]含氟树脂
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10～20％；
[0011]所述多孔聚苯硫醚粉末的平均孔径为600～1200nm；
[0012]所述含氟树脂的D50＝130～500nm。
[0013]由于含氟树脂的不粘性，限制了其在聚苯硫醚复合涂层中的用量(一般情况下，用量超过10wt％将导致涂层与金属基材的结合强度显著下降)，但是对于强酸、强碱，尤其是强氧化性物质腐蚀的应用环境，涂层配方中含氟树脂含量偏低，耐腐蚀性能将无法满足要求。本专利技术公开了一种聚苯硫醚涂层，采用经处理后呈现多孔性的PPS粉末为原料，一方面PPS粉末比表面积增大，有利于粒子的熔融和涂层的形成；另一方面本专利技术配方还添加纳米级含氟树脂，多孔结构能有效吸附纳米含氟树脂，促进分散，提升与PPS的结合力及涂层的附着力，不仅消除了涂层表面的针孔、缩孔等缺陷，同时又提高了涂层的耐腐蚀性能。
[0014]经试验发现，若多孔性的PPS粉末的平均孔径与含氟树脂的粒径不匹配，如多孔性的PPS粉末的平均孔径过大，或者是将纳米级含氟树脂替换为微米级的含氟树脂；又或者是直接采用微米级的PPS细粉为原料，而不对其进行多孔处理；均会导致制备得到的聚苯硫醚涂层的综合性能的劣化，尤其是高低温循环后的附着力与耐腐蚀性能出现了明显的劣化。
[0015]所述导热耐磨填料选自碳化硅、碳化硼、氮化硅、立方氮化硼、氮化铝、氧化铝、金刚石、陶瓷粉、氟化金刚石中的一种或多种；
[0016]所述含氟树脂选自PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(全氟乙烯丙烯共聚物)、ETFE(乙烯
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四氟乙烯共聚物)、PFA(全氟烷氧基乙烯醚共聚树脂)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)中的一种或多种。优选的，按重量百分比计，原料组成包括：
[0017]多孔聚苯硫醚粉末
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45～70％；
[0018]导热耐磨填料
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15～35％；
[0019]含氟树脂
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15～20％；
[0020]所述导热耐磨填料选自碳化硅、立方氮化硼、氧化铝中的一种或多种；含氟树脂选自PTFE和/或FEP。
[0021]进一步优选，按重量百分比计，原料组成包括：
[0022]多孔聚苯硫醚粉末
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45～50％；
[0023]导热耐磨填料
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35％；
[0024]含氟树脂
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15～20％。
[0025]更优选：
[0026]所述多孔聚苯硫醚粉末的平均孔径为872～1200nm；
[0027]所述导热耐磨填料选自碳化硅；
[0028]所述含氟树脂选自PTFE，D50＝300～500nm。
[0029]最优选，三者的重量比为50％：35％：15％。
[0030]经试验发现，采用上述优选的比例与原料下，可以保持高耐腐蚀性的同时，解决了为提高耐腐蚀性而提高含氟塑料的含量引起的涂层结合强度的性能显著下降的问题，使涂层高低温循环后依旧具有高附着力。
[0031]本专利技术还公开了所述的金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层的制备方法，包括：
[0032]步骤(1)：将多孔聚苯硫醚粉末、导热耐磨填料与含氟树脂混合，得到PPS复配细粉，烘干后备用；
[0033]步骤(2)：通过静电喷涂工艺或火焰喷涂工艺将步骤(1)得到的PPS复配细粉喷涂
到金属基材表面；
[0034]步骤(3)：将喷涂后的金属基材放置在300～360℃下的高温烘箱内进行保温处理，再转移至200～250℃下的烘箱内，经程序降温至室温；
[0035]步骤(4)：重复步骤(2)～(3)若干次，在金属基材表面得到耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层。
[0036]步骤(1)中，所述多孔聚苯硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：多孔聚苯硫醚粉末
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45～80％；导热耐磨填料
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10～35％；含氟树脂
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10～20％；所述多孔聚苯硫醚粉末的平均孔径为600～1200nm；所述含氟树脂的D50＝130～500nm。2.根据权利要求1所述的金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层，其特征在于：所述导热耐磨填料选自碳化硅、碳化硼、氮化硅、立方氮化硼、氮化铝、氧化铝、金刚石、陶瓷粉、氟化金刚石中的一种或多种；所述含氟树脂选自PTFE、FEP、ETFE、PFA、PCTFE、PVDF中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：多孔聚苯硫醚粉末
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45～70％；导热耐磨填料
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15～35％；含氟树脂
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15～20％。4.根据权利要求3所述的金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层，其特征在于：所述多孔聚苯硫醚粉末的平均孔径为872～1200nm；所述导热耐磨填料选自碳化硅；所述含氟树脂选自PTFE，D50＝300～500nm；5.一种根据权利要求1～4任一项所述的金属表面耐磨耐腐蚀的聚苯硫醚涂层的制备方法，其特征在于，包括：步骤(1)：将多孔聚苯硫醚粉末、导热耐磨填料与含氟树脂混合，得到PPS复配细粉，烘干后备用；步骤(2)：通过静电喷涂工艺或火焰喷涂工艺将步骤(1)得到的PPS复配细粉喷涂到金属基材表面；步骤(3)：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜李敏，章林炯，沈金涛，邓杭军，
申请(专利权)人：浙江新和成股份有限公司，
类型：发明
国别省市：