CN105903650A - 一种利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，步骤1：配制聚酰亚胺喷涂原料；聚酰亚胺喷涂原料为热固性聚酰亚胺前驱体浆料、热塑性聚酰亚胺前驱体浆料或热塑性聚酰亚胺粉末；步骤2：基体进行表面除油和粗化处理；步骤3：将步骤1配制的喷涂原料送入热喷涂焰流中，在处理后的基体表面喷涂形成所述的聚酰亚胺涂层。本制备方法的工艺简单，效率高，适合现场施工，喷涂不受工件尺寸及形状的限制，成本低。制备得到的聚酰亚胺复合涂层与基体结合良好，微观组织可调控，可应用于电学、力学、热学、抗辐射和医学等多领域。

Description

一种利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法及其产品
技术领域
本发明涉及涂层的技术领域，尤其涉及一种利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法及其产品。
背景技术
聚酰亚胺(PI)拥有极佳的综合性能，是高分子材料中广泛使用的一种杂环高分子化合物，它以酰亚胺环为特征，其中的芳香环结构使得PI在200-400℃内具有良好的电学、力学、热学和抗辐射性能等。聚酰亚胺材料拥有良好的综合性能，耐温达到400℃以上，是目前工业应用中耐温最好的高分子材料；有优异的电绝缘性能，属于F-H级绝缘材料。PI具有其他高聚物不具备的优异的电学性能和机械性能。它一般在500℃左右才开始分解，同时还可耐极低温，抗张强度100MPa以上，这些性能并不会随着温度和频率的改变而大幅变动。作为工程塑料，PI纤维的弹性模量可达到200GPa，拥有较低的热膨胀系数和较高的耐辐射性能。目前在航空航天领域、电子组件方面和半导体工业上应用较为广泛，美国超音速客机中就以PI材料作为耐高温结构材料；同时还应用于微电子器件中的介电层；电光材料中的光学开关；湿敏材料中的湿度传感器；人体损伤医疗复合植入物等。然而未来的发展远远离不开对科学技术的研究，对材料的制备方法，性能的要求也将有很大提高；开发新的制备途径对合成高分子材料具有重要的意义，以满足实际生产中的要求。
传统制备PI薄膜的方法有浸渍法、流延法、拉伸法、气相沉积法等。这些方法都存在着其局限性和弊端，如浸渍法，将干净的基板浸入制备好的溶胶凝胶中，一定时间后匀速将基板提出，从而得到覆盖膜层的基板，最后再加热便可得到薄膜，这种方法设备简单，工艺简单，不过背面经常粘有铝粉，而且长度受到限制，生产效率低，现在已很少使用。流延法，将粘稠的溶液流延在平坦且均匀的旋转光滑支柱体上，经旋转流延形成薄膜，这种方法的优点是制备的薄膜均匀性好，表面平整干净，有不错的性能，目前用来制备性能要求不高的薄膜。拉伸法(单向，双向)在拉伸装置的作用下，使流延法制备的薄膜分子链整齐排列。这种拉伸后的薄膜强度比不拉伸薄膜要高3-5倍，各种物理机械性能得到显著提高，对高质量要求的薄膜一般采用这种方法制备。气相沉积法使母液在一定温度下蒸发或分解，在降压的状态下，使分解或蒸发的汽相重新在低温的固体表面聚集形成涂层的方法，包括离子沉积和电沉积法等。
为缩短PI薄膜生产周期、降低生产成本、改善环境污染、开创新的制备聚酰亚胺涂层的方法是目前亟待解决的问题。热喷涂技术由于具有可喷涂材料广泛、基体形状和尺寸不受限制、工艺操作简单、易于产业化等特点，是赋予材料表面特殊性能和强化的重要手段。热喷涂涂层几乎适用于所有材料。其沉积效率高，获得的涂层具有良好的结合强度，适合工业化大规模生产。
发明内容
本发明公开了一种聚酰亚胺涂层的制备方法，工艺简单，效率高，适合现场施工，喷涂不受工件尺寸及形状的限制，成本低。制备得到的聚酰亚胺复合涂层与基体结合良好，微观组织可调控，可应用于电学、力学、热学、抗辐射和医学等多领域。
一种利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，步骤如下：
步骤1：配制聚酰亚胺喷涂原料；
所述聚酰亚胺喷涂原料为热固性聚酰亚胺前驱体浆料、热塑性聚酰亚胺前驱体浆料或热塑性聚酰亚胺粉末；
步骤2：基体进行表面除油和粗化处理；
步骤3：将步骤1配制的喷涂原料送入热喷涂焰流中，在处理后的基体表面喷涂形成所述的聚酰亚胺涂层。
作为优选，步骤1中，所述热固性聚酰亚胺前驱体浆料的具体制备工艺如下：
将4,4′-二氨基二苯醚与有机溶剂A混合后，加入均苯四甲酸二酐，混合均匀后得到所述的热固性聚酰亚胺前驱体浆料；
所述的有机溶剂A包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四甲基脲或二甲基亚砜；
所述4,4′-二氨基二苯醚与有机溶剂A的质量体积比为5～200g/L；
所述4,4′-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐的质量比为0.5～2。
作为优选，步骤1中，所述热塑性聚酰亚胺前驱体浆料的具体制备工艺如下：
将热塑性聚酰亚胺粉末与有机溶剂B混合，搅拌均匀后得到所述的热塑性聚酰亚胺前驱体浆料；
所述的有机溶剂B包括N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四甲基脲(TMU)或二甲基亚砜(DMSO)；
所述热塑性聚酰亚胺前驱体浆料中热塑性聚酰亚胺粉末的质量百分数为2～50wt.％。
作为优选，步骤1中，所述热塑性聚酰亚胺粉末的粒径为30～150μm。
作为优选，步骤2中，所述的基体包括玻璃、二氧化硅、304不锈钢、316不锈钢、Q235钢、Q345钢、45钢、铸铁、铝、铜、钛、硅或氧化铝。所述的粗化处理包括但不限于喷砂、车螺纹、滚花或电拉毛。
作为优选，步骤3中，所述的热喷涂为火焰喷涂或等离子喷涂。
进一步优选，所述的热喷涂为火焰喷涂；
当以热固性聚酰亚胺前驱体浆料或热塑性聚酰亚胺前驱体浆料为喷涂原料时，喷涂原料的供给系统由压力式雾化喷嘴、蠕动泵及压缩空气组成，蠕动泵速率为10～50rpm，压缩空气压力为0.05～0.5MPa，喷涂角度(雾化喷嘴与火焰流之间夹角)为15°～135°；
具体喷涂参数为：
以O2为助燃气，压力为0.2～1.0MPa；
以C2H2为燃气，压力为0.05～0.4MPa；
喷涂距离为150～300mm，火焰喷枪移动速度为300～600mm/s，喷涂次数为1～30遍。
当以热塑性聚酰亚胺粉末为喷涂原料时，具体喷涂参数为：
以O2为助燃气，压力为0.4～0.7MPa、流量为2.5～3.0Nm3/h；
以C2H2为燃气，压力为0.1～0.3MPa、流量为1.0～1.5Nm3/h；
以压缩空气为辅助气，压力为0.3～0.6MPa、流量为7～10Nm3/h；
送粉速率为20～40g/min，喷涂距离为150～300mm，火焰喷枪移动速度为300～600mm/s，喷涂次数为1～30遍。
进一步优选，所述的热喷涂为等离子体喷涂；
以热固性聚酰亚胺前驱体浆料或热塑性聚酰亚胺前驱体浆料为喷涂原料时，喷涂原料的供给系统由压力式雾化喷嘴、蠕动泵及压缩空气组成，蠕动泵速率为10～50rpm，压缩空气压力为0.05～0.5MPa，喷涂角度为15°～135°；
具体喷涂参数为：
等离子喷涂的电流为300～650A，电压为35～55V，喷涂原料流量为15～40ml/min，喷涂距离为100～250mm，等离子喷枪移动速度为1000～1500mm/s，涂层喷涂遍数为10～35遍。
以热塑性聚酰亚胺粉末为喷涂原料时，具体喷涂参数为：
等离子喷涂的电流为300～650A，电压为35～55V，送粉速率为20～40g/min，喷涂距离为100～250mm，等离子喷枪移动速度为1000～1500mm/s，涂层喷涂遍数为10～35遍。
为进一步提高聚酰亚胺涂层的亚胺化程度，对经上述步骤制备的聚酰亚胺涂层进行火焰或等离子体二次重熔致密化、进一步亚胺化处理。作为优选，对步骤3得到的聚酰亚胺涂层进行后续热处理，热处理温度为50～450℃，时间为1s～30min。
本发明还公开了根据上述的方法制备的聚酰亚胺涂层。
为表征本发明中聚酰亚胺涂层的性能，利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(SEM)对制备获得的涂层样品进行表征，以下是具体的性能检测方法：
(1)涂层成分检测：将制备的样品置于傅里叶红外光谱仪，IR吸收特征谱带，分辨率：0.5cm-1，扫描次数：16次，测量范围：4000～400cm-1。
(2)表面微观形貌观察：将制备的样品表面喷Au或Pt，利用场发射扫描电子显微镜观察其表面微观形貌。
(3)断面微观形貌观察：将制备的样品依次用400#、800#、1200#、1500#、2000#砂纸打磨、抛光，然后置于去离子水溶液中超声处理5min，吹干，最后表面喷Au或Pt，利用场发射扫描电子显微镜观察其断面微观形貌。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、采用热喷涂工艺制备涂层，其设备成本低，工艺简单一次成型，免去其它工艺制备PI薄膜多步完成的繁琐过程，效率高，适合现场施工，成本低。
2、本制备方法可在多种基材表面制备均匀、微观结构可控的聚酰亚胺涂层，与基体结合良好，喷涂不受基体尺寸及形状的限制。
因此，该方法制备的聚酰亚胺涂层在电学、力学、热学、抗辐射和医学等领域具有良好的应用前景和经济效益。
附图说明
图1为本发明中制备聚酰亚胺涂层的示意图及反应方程式，示意图中，1-聚酰亚按原料，2-喷嘴，3-火焰/等离子，4-基体；
图2为实施例1制备的聚酰亚胺涂层照片，4-基体，5-聚酰亚胺涂层；
图3为实施例3制备的聚酰亚胺涂层表面和截面的SEM图；
图4为实施例4制备的聚酰亚胺涂层表面和截面的SEM图；
图5为实施例4和实施例5分别制备的聚酰亚胺涂层的傅里叶红外光谱图，图中，A-标准聚酰亚胺红外光谱，B-实施例4制备聚酰亚胺涂层的红外光谱，C-实施例5制备的经热处理后的聚酰亚胺涂层的红外光谱；
图6为实施例6制备的聚酰亚胺涂层的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
1、用研钵将4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)分别进行研磨，并用100目筛子将均苯四甲酸二酐过筛。将4，4’-二氨基二苯醚置于普通烘箱中，110℃烘焙4～5小时后待用；将均苯四甲酸二酐置于普通烘箱中170℃烘焙4～5小时后待用。
2、称取10.002g经上述预处理后的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)，溶于200ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌使其完全溶解(5min)；然后称取10.906g经上述预处理后的均苯四甲酸二酐(PMDA)，向上述溶液中少量多次的加入并搅拌；待完全加入后继续搅拌8～10h得到含10wt.％聚酰胺酸(PAA)的热固型聚酰亚胺前驱体浆料；
3、将玻璃基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗、干燥；
4、在火焰制备聚酰亚胺涂层过程中，采用直径为0.1mm雾化喷嘴，将热固型聚酰亚胺前驱体浆料雾化后送入火焰中，最终在基体表面形成厚度约为100μm的PI涂层。其中，控制火焰喷涂的喷涂参数为：助燃气为O2、燃气为乙炔、雾化气为压缩空气，其中压力分别为0.5MPa，0.1MPa，0.1MPa，喷涂距离为200mm，火焰喷枪移动速度500mm/s，蠕动泵速率20rpm，涂层喷涂次数10遍。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为100μm，涂层与基体结合良好，涂层中含有少量微孔均匀分布。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过火焰高温脱水亚胺化过程，涂层基本完成了亚胺化。
实施例2
1、用研钵将4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)分别进行研磨，并用100目筛子将均苯四甲酸二酐过筛。将4，4’-二氨基二苯醚置于普通烘箱中，110℃烘焙4～5小时；将均苯四甲酸二酐置于普通烘箱中170℃烘焙4～5小时。
2、称取10.002g的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)，溶于200ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌使其完全溶解(5min)；然后称取10.906g均苯四甲酸二酐(PMDA)，向上述溶液中少量多次的加入并搅拌；待完全加入后继续搅拌8～10h得到含10wt.％聚酰胺酸(PAA)的热固型聚酰亚胺前驱体浆料；
3、将基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗，对Q345钢片采用60目棕刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，喷砂分别采用的气压为0.5MPa，使其粗糙度达到喷涂要求；
4、在等离子制备聚酰亚胺涂层过程中，采用直径为0.1mm雾化喷嘴，将热固型聚酰亚胺前驱体浆料雾化后送入等离子体中，最终在基体表面形成厚度约为80μm的PI涂层。其中，控制等离子体喷涂的喷涂参数为：等离子喷涂的电流为400A，电压为50V，喷涂原料流量为20ml/min，喷涂距离为120mm，等离子喷枪移动速度为1200mm/s，涂层喷涂遍数为10遍。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为120μm，涂层与基体结合良好，等离子喷涂制备PI涂层孔隙率低于火焰喷涂制备PI涂层。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过等离子体高温脱水亚胺化过程，涂层基本完成了亚胺化。
实施例3
1、用研钵将4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)分别进行研磨，并用100目筛子将均苯四甲酸二酐过筛。将4，4’-二氨基二苯醚置于普通烘箱中，110℃烘焙4～5小时；将均苯四甲酸二酐置于普通烘箱中170℃烘焙4～5小时。
2、称取10.002g的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)，溶于400ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌使其完全溶解(5min)；然后称取10.906g均苯四甲酸二酐(PMDA)，向上述溶液中少量多次的加入并搅拌；待完全加入后继续搅拌8～10h得到含5wt.％聚酰胺酸(PAA)的热固型聚酰亚胺前驱体浆料；
3、将玻璃基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗、干燥；
4、在火焰制备聚酰亚胺涂层过程中，采用直径为0.4mm雾化喷嘴，将热固型聚酰亚胺前驱体浆料雾化后送入火焰中，最终在基体表面形成厚度约为120μm的PI涂层。其中，控制火焰喷涂的喷涂参数为：助燃气为O2、燃气为乙炔、雾化气为压缩空气，其中压力分别为0.5MPa，0.1MPa，0.1MPa，喷涂距离为230mm，火焰喷枪移动速度300mm/s，蠕动泵速率25rpm，涂层喷涂次数15遍。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，证实涂层具有多孔结构，涂层厚度约为120μm，涂层与基体结合良好，蜂窝状孔洞均匀分布。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过火焰高温脱水亚胺化过程，涂层基本完成了亚胺化。
实施例4
1、用研钵将4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)分别进行研磨，并用100目筛子将均苯四甲酸二酐过筛。将4，4’-二氨基二苯醚置于普通烘箱中，110℃烘焙4～5小时；将均苯四甲酸二酐置于普通烘箱中170℃烘焙4～5小时。
2、称取10.002g的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)，溶于250ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌使其完全溶解(5min)；然后称取10.906g均苯四甲酸二酐(PMDA)，向上述溶液中少量多次的加入并搅拌；待完全加入后继续搅拌8～10h得到含8wt.％聚酰胺酸(PAA)的热固型聚酰亚胺前驱体浆料；
3、将玻璃基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗、干燥；
4、在火焰制备聚酰亚胺涂层过程中，采用直径为0.4mm雾化喷嘴，将热固型聚酰亚胺前驱体浆料雾化后送入火焰中，最终在基体表面形成厚度约为100μm的PI涂层。其中，控制火焰喷涂的喷涂参数为：助燃气为O2、燃气为乙炔、雾化气为压缩空气，其中压力分别为0.5MPa，0.1MPa，0.15MPa，喷涂距离为260mm，火焰喷枪移动速度400mm/s，蠕动泵速率20rpm，涂层喷涂次数12遍。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为100μm，涂层与基体结合良好，并证实随着聚酰亚胺粉末在溶剂中浓度提高，涂层孔隙率下降。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过火焰高温脱水亚胺化过程，涂层基本完成了亚胺化。
实施例5
1、用研钵将4，4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)分别进行研磨，并用100目筛子将均苯四甲酸二酐过筛。将4，4’-二氨基二苯醚置于普通烘箱中，110℃烘焙4～5小时；将均苯四甲酸二酐置于普通烘箱中170℃烘焙4～5小时。
2、称取10.002g的4，4’-二氨基二苯醚(ODA)，溶于250ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌使其完全溶解(5min)；然后称取10.906g均苯四甲酸二酐(PMDA)，向上述溶液中少量多次的加入并搅拌；待完全加入后继续搅拌8～10h得到含8wt.％聚酰胺酸(PAA)的热固型聚酰亚胺前驱体浆料；
3、将玻璃基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗、干燥；
4、在火焰制备聚酰亚胺涂层过程中，采用直径为0.4mm雾化喷嘴，将热固型聚酰亚胺前驱体浆料雾化后送入火焰中，最终在基体表面形成厚度约为100μm的PI涂层。其中，控制火焰喷涂的喷涂参数为：助燃气为O2、燃气为乙炔、雾化气为压缩空气，其中压力分别为0.5MPa，0.1MPa，0.15MPa，喷涂距离为220mm，火焰喷枪移动速度350mm/s，蠕动泵速率20rpm，涂层喷涂次数12遍。
5、将步骤4制备的聚酰亚胺涂层经过火焰重熔进一步亚胺化处理一次，火焰喷枪移动速度350mm/s，热处理温度80℃，时间2s。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为100μm，涂层与基体结合良好，并证实随着聚酰亚胺粉末在溶剂中浓度提高，涂层孔隙率下降。
(2)涂层成分测试：8％PAA和8％PAA后处理的样品中均出现了1380cm-1(C-N伸缩振动)，1720cm-1(C＝O对称伸缩振动)，1780cm-1(C＝O不对称伸缩振动)的聚酰亚胺特征吸收峰，说明液相火焰喷涂制备出的涂层确实为聚酰亚胺，前驱体雾化颗粒在火焰中并没有过热烧失或者受热程度低而没有进行亚胺化；而未经过后续热处理的红外图谱中虽然没有出现1550cm-1、1660cm-1、1710cm-1的聚酰亚胺特征峰，但在2900-3200cm-1波段出现了的聚酰胺酸的特征吸收峰，经过高温热处理后，红外谱图中2900-3200cm-1波段的特征峰消失。结果表明，在热喷涂制备聚酰亚胺涂层中，由于雾化的聚酰胺酸液滴在火焰喷枪中速度很快，受热时间短，并没有完全的亚胺化，在后续的喷涂加热过程中，即使能够继续发生热亚胺化过程，但并没有亚胺化完全，因此会出现聚酰胺酸的特征峰。而在经过后续热处理后，从红外谱图中可以看到，2900-3200cm-1波段的聚酰胺酸特征吸收峰明显消失，说明后续热处理有利于涂层亚胺化的完成。
实施例6
1、热塑性聚酰亚胺粉末300目筛子过筛，用以等离子喷涂制备涂层；
2、将基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗，对45钢片采用60目棕刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，喷砂分别采用的气压为0.5MPa，使其粗糙度达到喷涂要求；
3、在等离子喷涂制备聚酰亚胺涂层过程中，将热塑性聚酰亚胺粉末送入等离子体中，最终在基体表面形成厚度约为80μm的PI涂层。其中，控制等离子体喷涂的喷涂参数为：等离子喷涂的电流为550A，电压为50V，送粉速率为40g/min，喷涂距离为120mm，等离子喷枪移动速度为1200mm/s，涂层喷涂遍数为10遍。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为80μm，涂层与基体结合良好，并证实等离子喷涂使原始粉末具有较好的熔化能力，所制得致密涂层。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过等离子高温过程未发生明显成分变化。
实施例7
1、热塑性聚酰亚胺粉末(南京岳子化工公司，牌号YZPITM)经300目筛子过筛，用以火焰喷涂制备涂层；
2、将基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗，对45钢片采用60目棕刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，喷砂分别采用的气压为0.5MPa，使其粗糙度达到喷涂要求；
3、在火焰制备聚酰亚胺涂层过程中，将热塑性聚酰亚胺粉末送入火焰中，最终在基体表面形成厚度约为50μm的PI涂层。其中，控制火焰喷涂的喷涂参数为：助燃气为O2、燃气为乙炔、送粉气为压缩空气，其中压力分别为0.5MPa，0.1MPa，0.15MPa，喷涂距离为240mm，火焰喷枪移动速度400mm/s，送粉速率为30g/min，涂层喷涂次数5遍。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为50μm，涂层与基体结合良好，并证实火焰喷涂粉末制得的涂层比火焰喷涂浆料制得涂层更致密。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过火焰高温过程未发生成分变化。
实施例8
1、热塑性聚酰亚胺粉末为原料，称取聚酰亚胺粉末，将其溶解在DMF溶剂中，采用磁力搅拌4～6小时后便可以得到10wt％聚酰亚胺的溶液，将其密封保存在低温避光处，避免聚酰亚胺的断链分解，用以等离子喷涂制备涂层；
3、将基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗，对45钢片采用60目棕刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，喷砂分别采用的气压为0.5MPa，使其粗糙度达到喷涂要求；
4、在等离子制备聚酰亚胺涂层过程中，采用直径为0.2mm雾化喷嘴，将热塑性聚酰亚胺前驱体浆料雾化后送入火焰中，最终在基体表面形成厚度约为70μm的PI涂层。其中，控制等离子喷涂的喷涂参数为：等离子喷涂的电流为400A，电压为50V，喷涂原料流量为20ml/min，喷涂距离为200mm，等离子喷枪移动速度为1300mm/s，涂层喷涂遍数为10遍。
对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为70μm，涂层与基体结合良好，并证实等离子液料喷涂制得比火焰液料更致密PI涂层。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过等离子体高温制备过程，涂层成分基本没有改变。
实施例9
1、热塑性聚酰亚胺粉末为原料，称取聚酰亚胺粉末，将其溶解在NMP溶剂中，采用磁力搅拌4～6小时后便可以得到10wt％聚酰亚胺的溶液，将其密封保存在低温避光处，避免聚酰亚胺的断链分解，用以火焰喷涂制备涂层；
3、将基体依次用丙酮、乙醇、去离子水进行清洗，对45钢片采用60目棕刚玉砂进行表面喷砂粗化处理，喷砂分别采用的气压为0.5MPa，使其粗糙度达到喷涂要求；
4、在火焰制备聚酰亚胺涂层过程中，采用直径为0.4mm雾化喷嘴，将热塑性聚酰亚胺前驱体浆料雾化后送入火焰中，最终在基体表面形成厚度约为50μm的PI涂层。其中，控制火焰喷涂的喷涂参数为：助燃气为O2、燃气为乙炔、雾化气为压缩空气，其中压力分别为0.5MPa，0.1MPa，0.15MPa，喷涂距离为20mm，火焰喷枪移动速度600mm/s，蠕动泵速率20rpm，涂层喷涂次数12遍。对上述制备的涂层进行如下性能检测：
(1)涂层表面和截面微观组织形貌观察：利用场发射扫描电子显微镜(SEM)检测涂层表面形貌和截面微观形貌，涂层厚度约为50μm，涂层与基体结合良好，并证实等离子喷涂液料制得涂层较等离子喷涂粉末制得PI涂层含更高孔隙率。
(2)涂层成分测试：红外光谱分析经过火焰高温过程，涂层成分没有改变。

Claims (10)

1.一种利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：配制聚酰亚胺喷涂原料；
所述聚酰亚胺喷涂原料为热固性聚酰亚胺前驱体浆料、热塑性聚酰亚胺前驱体浆料或热塑性聚酰亚胺粉末；
步骤2：基体进行表面除油和粗化处理；
步骤3：将步骤1配制的喷涂原料送入热喷涂焰流中，在处理后的基体表面喷涂形成所述的聚酰亚胺涂层。
2.根据权利要求1所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，步骤1中，所述热固性聚酰亚胺前驱体浆料的具体制备工艺如下：
将4,4′-二氨基二苯醚与有机溶剂A混合后，加入均苯四甲酸二酐，混合均匀后得到所述的热固性聚酰亚胺前驱体浆料；
所述的有机溶剂A包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四甲基脲或二甲基亚砜；
所述4,4′-二氨基二苯醚与有机溶剂A的质量体积比为5～200g/L；
所述4,4′-二氨基二苯醚与均苯四甲酸二酐的质量比为0.5～2。
3.根据权利要求1所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，步骤1中，所述热塑性聚酰亚胺前驱体浆料的具体制备工艺如下：
将热塑性聚酰亚胺粉末与有机溶剂B混合，搅拌均匀后得到所述的热塑性聚酰亚胺前驱体浆料；
所述的有机溶剂B包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四甲基脲或二甲基亚砜；
所述热塑性聚酰亚胺前驱体浆料中热塑性聚酰亚胺粉末的质量百分数为2～50wt.％。
4.根据权利要求1所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，步骤1中，所述热塑性聚酰亚胺粉末的粒径为30～150μm。
5.根据权利要求1所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，步骤2中，所述的基体包括玻璃、二氧化硅、304不锈钢、316不锈钢、Q235钢、Q345钢、45钢、铸铁、铝、铜、钛、硅或氧化铝。
6.根据权利要求1所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，步骤3中，所述的热喷涂为火焰喷涂或等离子喷涂。
7.根据权利要求6所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，所述的热喷涂为火焰喷涂；
以热固性聚酰亚胺前驱体浆料或热塑性聚酰亚胺前驱体浆料为喷涂原料时，喷涂原料的供给系统由压力式雾化喷嘴、蠕动泵及压缩空气组成，蠕动泵速率为10～50rpm，压缩空气压力为0.05～0.5MPa，喷涂角度为15°～135°；
具体喷涂参数为：
以O2为助燃气，压力为0.2～1.0MPa；
以C2H2为燃气，压力为0.05～0.4MPa；
喷涂距离为150～300mm，火焰喷枪移动速度为300～600mm/s，喷涂次数为1～30遍；
以热塑性聚酰亚胺粉末为喷涂原料时，具体喷涂参数为：
以O2为助燃气，压力为0.4～0.7MPa、流量为2.5～3.0Nm3/h；
以C2H2为燃气，压力为0.1～0.3MPa、流量为1.0～1.5Nm3/h；
以压缩空气为辅助气，压力为0.3～0.6MPa、流量为7～10Nm3/h；
送粉速率为20～40g/min，喷涂距离为150～300mm，火焰喷枪移动速度为300～600mm/s，喷涂次数为1～30遍。
8.根据权利要求6所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，所述的热喷涂为等离子体喷涂；
以热固性聚酰亚胺前驱体浆料或热塑性聚酰亚胺前驱体浆料为喷涂原料时，喷涂原料的供给系统由压力式雾化喷嘴、蠕动泵及压缩空气组成，蠕动泵速率为10～50rpm，压缩空气压力为0.05～0.5MPa，喷涂角度为15°～135°；
具体喷涂参数为：
等离子喷涂的电流为300～650A，电压为35～55V，喷涂原料流量为15～40ml/min，喷涂距离为100～250mm，等离子喷枪移动速度为1000～1500mm/s，涂层喷涂遍数为10～35遍；
以热塑性聚酰亚胺粉末为喷涂原料时，具体喷涂参数为：
等离子喷涂的电流为300～650A，电压为35～55V，送粉速率为20～40g/min，喷涂距离为100～250mm，等离子喷枪移动速度为1000～1500mm/s，涂层喷涂遍数为10～35遍。
9.根据权利要求1所述的利用热喷涂技术制备聚酰亚胺涂层的方法，其特征在于，对步骤3得到的聚酰亚胺涂层进行后续热处理，热处理温度为50～450℃，时间为1s～30min。
10.一种根据权利要求1～9任一权利要求所述的方法制备的聚酰亚胺涂层。
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