CN101440252A - 高承载抗磨纳米涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高承载抗磨纳米涂料。涂料由粘结剂、固体润滑剂、助剂、纳米填料及混合有机溶剂组成。粘结剂采用单组分湿固化聚氨酯，固体润滑剂采用聚四氟蜡，助剂采用三聚氰氨氰脲络合物，功能填料为二氧化钛纳米管，混合溶剂由丙酮以及乙酸乙酯组成。涂料不仅具有良好的抗磨减摩和高承载性能，而且具有良好的耐油介质与疏水性能，施工方便，对环境污染小，喷涂了该涂料涂层的滑动部件可以在干摩擦及油介质环境下长期使用。

Description

高承载抗磨纳米涂料

技术领域

本发明叙述了一种高承载抗磨纳米涂料。本发明是一种适用于20μm～100μm膜厚工况要求下干摩擦及油介质作用的机械零件表面上的抗磨减摩防污纳米涂料。

背景技术

随着现代塑性加工技术的进步及航空、航天、汽车工业的飞速发展，复杂形状零件和难变形材料的塑性加工需求越来越大，采用表面工程技术在材料表面制作一层或多层复合的减摩抗磨涂层是一个非常有效的途径，可以弥补材料的不足以及液体润滑的失效。中国专利03140835.4所述常温固化高承载耐磨润滑涂料具有长寿命、低摩擦、耐承载等优点；但组分繁多，同时所用溶剂中含有二甲苯，在喷涂过程中不仅造成环境污染，还对施工人员身体健康有所损伤。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足而提供一种具有环保性能的高承载抗磨纳米涂料。

本发明的高承载抗磨纳米涂料，由粘结剂、固体润滑剂、助剂、纳米填料以及混合有机溶剂组成。粘结剂采用单组分湿固化聚氨酯，固体润滑剂采用聚四氟蜡，助剂采用三聚氰氨氰脲络合物，功能填料为二氧化钛纳米管，混合溶剂由丙酮以及乙酸乙酯组成。

一种高承载抗磨纳米涂料，其特征在于涂料组成为：单组分湿固化聚氨酯粘结剂100份，聚四氟蜡15～35份，三聚氰氨氰脲络合物5～15份，二氧化钛纳米管0.5～2份，混合有机溶剂150～200份，以重量份数计；其中混合有机溶剂由丙酮以及乙酸乙酯组成，混合有机溶剂中含有30％～70wt％的丙酮。

本发明采用的单组分湿固化聚氨酯粘结剂，其固含量约为50％(wt)，固化后密度为1.19g/cm³，异氰酸根含量为5—8wt.％。分子量约为20000，其单元结构式为：

其中n＝15～20。

本发明所用的固体润滑剂聚四氟蜡，为聚乙烯蜡和聚四氟乙烯的特殊化合物。白色粉末，密度1.10g/cm³，粒度3.0-5.0μm，熔点104-110℃，不溶于水、酸和碱，易分散于有机溶剂中。其特点是密度小、渗透性差以及表面能小，在涂层固化过程中能富集到涂层表面，形成一层防护层，阻止水汽及其它介质透过，同时由于聚四氟蜡本身具有良好的润滑性能，可提供高水平的表面润滑性及抗磨损性能。

本发明所选用的三聚氰胺氰脲络合物与聚四氟蜡有良好的协同效应，可提高涂层的耐磨性，其纯度应大于99％，粒度小于5μm。

本发明所述的功能填料为二氧化钛纳米管，长度1—2μm，直径30—50nm，添加可提供高的抗磨及低的摩擦性能。

本发明所述的溶剂由丙酮以及乙酸乙酯组成，它们的毒性比较小，对施工人员以及环境造成的危害小。

本发明涂料的制备方法可以通过以下措施来实现：

先将二氧化钛纳米管、聚四氟蜡和三聚氰胺氰脲络合物分散到混合溶剂中超声分散后加入单组分湿固化聚氨酯粘结剂，搅拌均匀后即可。

本发明的高承载抗磨纳米涂料的涂敷工艺是这样来实现：

1、将涂料置入喷枪中于0.1—0.2Mpa压力下喷涂，喷枪距金属工件表面不小于20cm。涂层的厚度由喷涂的次数控制，当喷涂较厚的涂层时应多次喷涂，每次间隔时间相同。

2、将喷涂好的涂层放在室温环境下于大气中放置一周后，再在120℃固化2小时即可。

本发明高承载抗磨纳米涂料特点如下：

厚度                20～100μm             磁性测厚仪

颜色及外观          淡黄色，平整，光滑    GB/T3181-1995

粘度(涂—4)         12～17s               GB/T1723-93

固体含量(％)不小于  30                    GB1725-79

附着力(划格法)级    1级                   GB/T1731-93

耐冲击性(kg.cm)     50                    GB/T1732-93

疏水性，接触角      95°—103°           日本产CA-A接触角仪

干摩擦下的摩擦性能：

摩擦系数            0.14—0.16            济南产MHK-500摩擦磨损试验机

耐磨寿命(m/μm)     大于7000               负荷320N，速度2.5m/s

摩擦系数            0.04—0.06            济南产MHK-500摩擦磨损试验机

耐磨寿命(m/μm)     大于1000               负荷1620N，速度2.5m/s

油润滑下的摩擦性能：

摩擦系数            0.03—0.05            济南产MHK-500摩擦磨损试验机

耐磨寿命(m/μm)     大于15000负            荷320N，速度2.5m/s

液体石蜡浸泡60天

摩擦系数            0.125—0.142          济南产MHK-500摩擦磨损试验

机

耐磨寿命(m/μm)     大于8000               负荷320N，速度2.5m/s

本发明是一种二氧化钛纳米管改性聚氨酯基低温固化抗磨润滑涂料，它不仅具有良好的抗磨减摩和高承载性能，而且具有良好的耐油介质与疏水性能，施工方便，对环境污染小，喷涂了该涂料涂层的滑动部件可以在干摩擦及油介质环境下长期使用。

具体实施方式

实施例1：

单组分湿固化聚氨酯粘结剂             100份

聚四氟蜡                             25份

三聚氰氨氰脲络合物                   10份

丙酮与乙酸乙酯混合溶剂(体积比1：1)   200份

二氧化钛纳米管                       0.5份

称取上述物质搅拌均匀，并置于超声波中分散，用喷枪在0.1～0.2Mpa氮气下喷涂于除水，除油，除锈的45号钢块表面，在室温下，320N，2.56m/s下的耐磨寿命为8870m/μm^-1，摩擦系数0.147。

实施例2：

单组分湿固化聚氨酯粘结剂            100份

聚四氟蜡                            30份

三聚氰氨氰脲络合物                  15份

丙酮与乙酸乙酯混合溶剂(体积比3：7)  200份

二氧化钛纳米管                      1份

称取上述物质搅拌均匀，并置于超声波中分散，用喷枪在0.1～0.2Mpa氮气下喷涂于除水，除油，除锈的45号钢块表面，在室温下，320N，2.56m/s下的耐磨寿命为8570m/μm^-1，摩擦系数0.152。在室温下，1620N，2.56m/s下的耐磨寿命为1280m/μm^-1，摩擦系数0.04—0.06。

实施例3：

单组分湿固化聚氨酯粘结剂             100份

聚四氟蜡                             15份

三聚氰氨氰脲络合物                   10份

丙酮与乙酸乙酯混合溶剂(体积比4：6)   150份

二氧化钛纳米管                       1份

称取上述物质搅拌均匀，并置于超声波中分散，用喷枪在0.1～0.2Mpa氮气下喷涂于除水，除油，除锈的45号钢块表面，将固化好的涂层在液体石蜡中浸泡60天，在室温下，320N，2.56m/s下的耐磨寿命为7270m/μm^-1，摩擦系数0.151。

实施例4：

单组分湿固化聚氨酯粘结剂            100份

聚四氟蜡                            30份

三聚氰氨氰脲络合物                  15份

丙酮与乙酸乙酯混合溶剂(体积比7：3)  200份

二氧化钛纳米管                      1份

称取上述物质搅拌均匀，并置于超声波中分散，用喷枪在0.1～0.2Mpa氮气下喷涂于除水，除油，除锈的45号钢块表面。在室温下，320N，2.56m/s液体石蜡润滑下的耐磨寿命大于15000m/μm^-1，摩擦系数0.03—0.04。

Claims (1)

1、一种高承载抗磨纳米涂料，其特征在于涂料组成为：单组分湿固化聚氨酯粘结剂100份，聚四氟蜡15～35份，三聚氰氨氰脲络合物5～15份，二氧化钛纳米管0.5～2份，混合有机溶剂150～200份，以重量份数计；其中混合有机溶剂由丙酮以及乙酸乙酯组成，混合有机溶剂中含有30％～70wt％的丙酮。