CN106423806B - 制备涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，该方法包括步骤：(a)将聚合物制剂涂抹在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇；以及(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成聚氨酯。本发明涉及一种可通过本发明所述方法获得的机器构件，及通过本发明所述方法制备的保护涂层的用途，用于减小第一机器构件和与第一机器构件滑动接触的第二机器构件之间的摩擦。

Description

制备涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，该至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触；一种可通过本发明所述方法获得的机器构件；以及，通过本发明所述方法制备的保护涂层的用途，用于减小在第一机器构件和与第一机器构件滑动接触的第二机器构件之间的摩擦。
背景技术
在两个机器构件的摩擦表面之间发生滑动接触的应用场合中，例如在滑动轴承装置和动态密封装置的应用场合中，必然产生摩擦和发热。这可能导致轴承装置和密封装置上部件的微振磨损(fretting)、磨损(wear)和加速失效。减小摩擦的一种方式为使用润滑油或润滑脂来润滑所述摩擦表面，以使得在摩擦表面之间形成油膜。这种润滑的一个缺点是，在启动时油膜并不存在，并且只有当达到特定的温度时才会形成润滑层。
因此，除使用润滑油外或代替使用润滑油，在与另一表面滑动接触的机器构件的摩擦表面上涂敷低摩擦涂层是有益的。US6139261中公开了一种包括抗摩擦层的衬套单元的实例。所述衬套单元相对于壳体支撑转矩轴(torque shaft)，包括安装在壳体上的衬套和安装到轴上的抗磨轴套(wear sleeve)。所述衬套的径向内表面设置厚度为10-20毫米的聚四氟乙烯(PTFE)涂层。
在动态密封的应用场合中使用低摩擦涂层也是已知的，例如由EP1106878的公开内容可知。该文献公开了一种用于滚动轴承的密封件，具有弹性密封元件，所述弹性密封元件包括抵靠所述轴承内圈上的配合面(counterface)的接触密封唇口(contact lip)。密封唇口的密封表面设置具有厚度小于0.2毫米的的PTFE(聚四氟乙烯)涂层。
PTFE具有很好的低摩擦性能，但是为软质材料，难以持久。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器构件，通过涂层来缓解与现有方案有关的至少部分缺点，从而展现出在与另一机器构件的配合面(counter surface)滑动接触时的低摩擦性能。
现已发现，使用涂敷在密封件之类的机器构件上的特别涂层可以实现这个目的。
因此，本发明涉及在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯(isocyanate)；和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯(polyurethane)的多元醇(polyol)；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层中的至少一部分做固化处理(curing treatment)，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
另外，本发明还涉及一种可通过本发明所述方法获得的机器构件。
此外，本发明涉及一种第一机器构件，通过使用本发明所述方法在该第一机器构件上形成涂层。
更进一步，本发明还涉及一种按照本发明所述方法制备的涂层的用途，用于减小在第一机器构件和与第一机器构件滑动接触的第二机器构件之间的摩擦。
本发明还涉及一种机器，包括：第一机器构件，通过使用本发明所述方法在该第一机器构件上形成涂层；以及，第二机器构件，与第一机器构件滑动接触。
根据本发明所述的机器适合为封闭的机器，即在该封闭的机器中第一机器构件和第二机器构件不暴露于比如气象环境之类的外部环境。
在一个实施例中，第一机器构件和第二机器构件形成动态密封单元的一部分，所述动态密封单元包括动态密封件，该动态密封件具有抵靠配合面的接触密封唇口。所述配合面可以是轴的表面，或者是护圈或轴承内圈之类的固定安装在轴上的部件的表面，可相对于密封件旋转。在另一个实例中，所述配合面是相对于密封件可线性移动的气缸壳体或活塞的表面。涂层可设置在密封唇的接触表面上和/或配合面上。
因此，所述动态密封件可用于密封沿直线或者在圆周方向上彼此相对移动的机器构件之间的通道。动态密封件可以是，例如滚动轴承的唇式密封件、发动机密封件(诸如，阀杆密封件(valve stem seal)、曲轴密封件(crankshaft seal)或轴密封件(shaft seal))、O型圈密封件(O-ring seal)、转向密封件(steering seal)、悬架密封件(suspensionseal)、活塞密封件(piston seal)、轮端密封件(wheel end seal)、动力传动密封件(powertransmission seal)、气动密封件(pneumatic seal)、液压密封件(hydraulic seal)、流体处理密封件(fluid handing seal)或航天领域的轴密封件(aerospace shaft seal)。
在另一个实施例中，第一机器构件和第二机器构件形成滑动轴承单元的一部分。在一个实例中，滑动轴承单元为径向单元，包括相对定向的、彼此之间滑动接触的径向表面，用于支撑和传递径向载荷。第一机器构件和第二机器构件中的一个为内部构件，诸如轴或者固定安装在轴上的部件(诸如轴套、衬套或轴承内圈)。第一机器构件和第二机器构件中的另一个为外部构件，诸如壳体或固定安装在壳体上的部件(诸如轴套或衬套或滑动轴承的外圈)。涂层可以设置在内部构件的径向外表面上和/或在外部构件的径向内表面上。在另一个实例中，滑动轴承单元为推力轴承单元(thrust bearing assembly)，包括相对定向的、彼此之间滑动接触的轴向表面的，其中涂层设置在一个或两个轴向表面上。
按照本发明，提供了一种新的方法，以减轻机器构件(诸如滑动轴承、密封件和衬套)上的微振磨损的影响，且克服上述讨论的缺点。本发明特别提出了一种用于轴承或密封应用场合中的机器构件，其中机器构件的摩擦表面上设置其中已形成聚氨酯的涂层。因此，在轴承和密封件运转之前，保护涂层已经存在，从而提高轴承和密封件的疲劳寿命。
附图说明
下面参考实施例和附图对本发明进行更详细的说明。
图1是设置有依照本发明的涂层的粘接型活塞密封件的一个实施例的部分剖视图；
图2是设置有依照本发明的涂层的旋转密封件的一个实施例的部分剖视图；
图3是设置有依照本发明的涂层的滑动轴承单元的一个实施例的部分剖视图。
具体实施方式
按照本发明，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触。
第一机器构件可以由弹性材料制成，或者第一机器构件可以由非弹性材料制成。
当第一机器构件由弹性材料制成时，所使用的弹性材料适当选自于包含以下项的组：NBR(丁腈橡胶)、SBR(丁苯橡胶)、CR(氯丁橡胶)、HNBR(氢化丁腈橡胶)、XNBR(羧基丁腈橡胶)、EPR(乙丙橡胶)、EPDM(三元乙丙橡胶)、IIR(聚异丁烯橡胶)、PUR(聚氨酯橡胶)、AEM(乙烯丙烯酸酯橡胶)、ACM(聚丙烯酸酯橡胶)、ABR(丙烯酸丁二烯橡胶)、FKM(氟橡胶)、FFKM(全氟橡胶)、SI(硅橡胶)、VMQ(硅橡胶)、Q(硅橡胶)、EVA(乙烯醋酸乙烯酯)和TPE(热塑性弹性体)。弹性材料优选包括FKM、NBR、ACM或AEM。弹性材料更优选包括NBR或FKM。弹性材料最优选包括FKM。
当第一机器构件由非弹性材料制成时，所使用的非弹性材料适当选自于包含陶瓷材料、铬钢、不锈钢和碳合金钢的组。合适的陶瓷材料的实例包括氧化锆和氧化铝、碳化硅、氮化硼，特别是氮化硅。合适的不锈钢的实例包括马氏体型不锈钢(如410和410H)、奥氏体型不锈钢(如304和316)、铁素体型不锈钢(如410S)、双相不锈钢(如2205)和沉淀硬化不锈钢(如17-4PH)。碳合金钢的实例包括1060和A36。非弹性材料优选包括钢。
在步骤(a)中，将水性聚合物制剂涂敷到第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层。所述水性聚合物制剂可以被涂敷到第一机器构件的整个摩擦表面上。本发明的优势在于，也能够仅在第一机器构件的摩擦表面上需要涂层的那一部分涂敷该聚合物制剂，而不似通常情况下那样使用例如汽相沉积技术(vapour deposition technique)来在整个第一机器构件上覆盖涂层。
按照本发明，在步骤(a)中，所述聚合物制剂可以适当地通过浸渍涂法(dipcoating)、接触涂法(contact coating)、辊筒涂法(roller coating)或喷涂法(spraycoating)涂敷到第一机器构件的至少一部分摩擦表面上。所述聚合物制剂优选通过喷涂法、旋转涂法或浸渍涂法或其组合涂敷到第一机器构件的至少一部分摩擦表面上。
所述水性聚合物制剂适当地在5-60℃范围中的温度下涂敷到第一机器构件的至少一部分摩擦表面上。步骤(a)可以在低压或高压下进行。所述水性聚合物制剂优选在10-40℃范围中的温度下涂敷到第一机器构件的至少一部分摩擦表面上。
所述聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇。与异氰酸酯反应的多元醇适当地由含有一个或一个以上与异氰酸酯反应的基团的多元醇组成。所述多元醇也可以含有其它反应基团。按照本发明使用的合适的多元醇包括1,4-环己基二甲醇(1,4-cyclohexyldimethanol)、乙二醇、丙二醇、二甘醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、呋喃二甲醇、环己烷二甲醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、聚丙二醇、聚(环氧丙烷/环氧乙烷)共聚物、聚四氢呋喃、聚丁二烯、氢化聚丁二烯、聚硅氧烷、聚酰胺聚酯、与异氰酸酯反应的聚氧乙烯化合物、聚酯、聚醚、聚醚酯、聚己内酯、聚硫醚、聚碳酸酯、聚醚碳酸酯、聚缩醛和聚烯烃多元醇。可使用的聚醚多元醇包括：通过环状氧化物的聚合反应得到的产物(例如环氧乙烷、环氧丙烷或四氢呋喃)，或通过加入一种或多种此类氧化物到多官能团引发剂得到的产物(例如水、甲二醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇、环己烷二甲醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇或双酚A)。优选的聚醚多元醇包括通过同时或顺序加入乙烯和丙烯氧化物到合适的引发剂和由四氢呋喃的聚合得到聚四亚甲基醚二醇所制备的聚氧化丙烯二醇和三醇、聚(氧乙烯-氧丙烯)二醇和三醇。
优选的多元醇为丙烯酸多元醇。丙烯酸多元醇是通过丙烯酸单体(诸如丙烯酸或甲基丙烯酸和酯)的自由基聚合获得的多元醇(三元或四元共聚物)。丙烯酸多元醇可以从常规的丙烯酸单体(诸如丙烯酸乙酯(EA)或丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)或苯乙烯(ST))与羟基丙烯酸单体(诸如2-羟乙基丙烯酸酯(HEA)或4-羟基丁基丙烯酸酯(HBA))的共聚反应而得到。根据本发明所使用的优选的丙烯酸多元醇包括羟基官能化聚丙烯分散液，诸如科思创(Covestro)的A2695和A2058。
在步骤(a)中，可以应用两种或两种以上与异氰酸酯反应的多元醇的混合物。例如，可以使用一种或一种以上三醇和一种或一种以上二醇的混合物。与异氰酸酯反应的多元醇的平均分子量适合在500-6000道尔顿范围内，优选在500-3000道尔顿范围内。
按照本发明使用的异氰酸酯每分子具有两个或两个以上异氰酸酯基团。因此，异氰酸酯包括二异氰酸酯或聚异氰酸酯。异氰酸酯优选包含聚异氰酸酯。聚异氰酸酯可以是：脂肪族聚异氰酸酯；脂环族聚异氰酸酯；芳脂族聚异氰酸酯；芳香族聚异氰酸酯；和/或，通过引入氨基甲酸乙酯、脲基甲酸酯、脲、缩二脲、碳化二亚胺、脲酮亚胺、缩脲二酮或异氰脲酸酯残基而改进的聚异氰酸酯。合适的聚异氰酸酯的实例包括乙烯二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、4,4'-二环己基二异氰酸酯、对-亚二甲苯基二异氰酸酯、α,α'-四甲基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯异氰酸酯、2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、3(4)-异氰酸甲酯基-1-甲基环己基异氰酸酯和1,5-亚萘基二异氰酸酯。优选的聚异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯。
合适地，可以使用两种或两种以上的任何上述聚异氰酸酯的混合物。另外，也可以使用其中每分子包含两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯以及一种或多种每分子包含一个异氰酸酯基的异氰酸酯的混合物。
每分子包含两个或两个以上异氰酸酯基团的异氰酸酯，该异氰酸酯存在于水性聚合物分散体中的量(以该水性聚合物分散体的总重量为基数)适当在15-60％(重量百分比)范围内，优选在20-40％(重量百分比)范围内。
所述聚合物制剂含有水的量(以该水性聚合物制剂的总重量为基数)在10-60％(重量百分比)范围内，优选在15-30％(重量百分比)范围内。
所述聚合物制剂可以是水性聚合物分散体(即，水基聚合物制剂)或溶剂型聚合物制剂。所述聚合物制剂优选是水性聚合物分散体。
溶剂适当为极性有机溶剂。极性溶剂可以是极性脂肪族溶剂或极性芳香族溶剂，诸如醇、酮、酯、乙酸酯、乙二醇醚、质子惰性酰胺、质子惰性亚砜、或质子惰性胺。有用的溶剂的实例包括甲乙酮、甲基异丁基酮、间-戊基乙酸酯、乙二醇丁基醚-乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二甲苯、n-甲基吡咯烷酮或芳香烃共混物。合适的醇包括乙醇、异丙醇、正丁醇和正丙醇。合适的乙酸酯包括乙酸己酯、乙酸辛酯和二醇醚乙酸酯，诸如丙二醇单甲基醚乙酸酯。合适的酮包括甲基丙基酮、甲基异丁基酮和甲基己基酮。二醇醚和二醇醚乙酸酯是特别优选的。此外，溶剂可包括非极性的芳香族溶剂和/或脂族溶剂。
水性聚合物分散体除水之外可含有助溶剂，该助溶剂充当关于与异氰酸酯反应的多元醇及异氰酸酯的溶剂。
相应地，本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将水性聚合物分散体涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该水性聚合物分散体包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，和助溶剂；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
在一个实施例中，溶剂是极性有机溶剂。该极性溶剂可以是极性脂肪族溶剂或极性芳香族溶剂，诸如醇、酮、酯、乙酸酯、乙二醇醚、质子惰性酰胺、质子惰性亚砜或质子惰性胺。有用的溶剂的实例包括甲乙酮、甲基异丁基酮、间-戊基乙酸酯、乙二醇丁基醚-乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二甲苯、n-甲基吡咯烷酮或芳香烃共混物。在另一个实施例中，极性溶剂是水，或是水和少量水性助溶剂的混合物。合适的醇包括乙醇、异丙醇、正丁醇和正丙醇。合适的乙酸酯包括乙酸己酯、乙酸辛酯和二醇醚乙酸酯，诸如丙二醇单甲基醚乙酸酯。合适的酮包括甲基丙基酮、甲基异丁基酮和甲基己基酮。二醇醚和二醇醚乙酸酯是特别优选的。此外，溶剂可包括非极性的芳香族溶剂和/或脂族溶剂。
助溶剂适于存在于水性聚合物分散体的量(以水性聚合物分散体的总重量为基数)多达40％(重量百分比)，优选小于20％(重量百分比)。
水性聚合物制剂此外还优选包括填充材料的颗粒。
相应地，本发明还涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，和填充材料的颗粒；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
这种颗粒适当具有的平均粒径为小于10微米，优选为小于5微米，更优选为小于100纳米，并且最优选为在5-50纳米范围内。这些颗粒将在形成聚氨酯的基质中分散并提高形成在第一机器摩擦表面的涂层的耐磨性。
所述填充材料的颗粒可以是无机的或有机的。所述填充材料优选是无机填充材料。合适的无机纳米颗粒的实例包括金属氧化物，诸如氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化铁、二氧化钛、氧化锡、氧化铟、氧化锆、氧化铈和它们的混合物。填充材料的其它合适的实例包括金属粉末，如铜粉末和镍粉末和碳化硅粉末。该填充材料优选是氧化硅。合适的有机填充材料的实例包括例如碳纳米颗粒。
在根据本发明的方法的步骤(b)中形成的聚氨酯可以是氨基甲酸乙酯均聚物或氨基甲酸乙酯的共聚物。适当的实例有氨基甲酸乙酯和醚的共聚物、氨基甲酸乙酯和碳酸酯的共聚物和氨基甲酸乙酯和丙烯酸酯的共聚物。氨基甲酸乙酯的共聚物优选是氨基甲酸乙酯和丙烯酸酯的共聚物。
按照本发明，如步骤(b)中得到的涂层适当包括了聚氨酯，该聚氨酯包含有选自具有至少6个碳原子的脂肪酸链基团、含氟基团和含硅基团的低表面张力基团。如步骤(b)中得到的涂层具有小于35mJ/m2的表面能。
存在于含硅基团中的硅原子可通过C-Si键单元(bond unit)、C-O-Si键单元或Si-O-Si键单元的方式被纳入含硅基团。含氟基团适合为碳氟化合物。此类碳氟化合物适当包含有至少4个氟原子。
存在于聚氨酯的低表面张力基团将会给第一机器构件的摩擦表面的涂层提供非常有利的低摩擦性能。
在涂层中的聚氨酯优选含有一个或一个以上含氟基团和/或一个或一个以上含硅基团。在涂层中的聚氨酯优选含有一个或一个以上含氟基团和一个或一个以上含硅基团。
在聚氨酯中的含氟基团可适当从与异氰酸酯反应的多元醇得到。因此与异氰酸酯反应的多元醇可适当含有一个或一个以上含氟基团和/或一个或一个以上含硅基团。与异氰酸酯反应的多元醇优选含有一个或一个以上含氟基团和/或一个或一个以上含硅基团。
在本发明的另一实施例中，聚氨酯中的含氟基团可适当从每分子包含两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯得到。因此异氰酸酯可适当含有一个或一个以上含氟基团和/或一个或一个以上含硅基团。异氰酸酯可优选含有一个或一个以上含氟基团和一个或一个以上含硅基团。
在优选的实施例中，存在于所述聚氨酯的含氟基团从存在于聚合物制剂中的化合物得到，且该化合物含有一个或一个以上含氟基团。
相应地，本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，和含有一个或一个以上含氟基团的化合物；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
存在于聚氨酯中的含硅基团优选从存在于水性聚合物制剂中的、含有一个或一个以上含硅基团的化合物得到。
相应地，本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，和含有一个或一个以上含硅基团的化合物；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，含有一个或一个以上含氟基团的化合物和含有一个或一个以上含硅基团的化合物；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
优选存在于水性聚合物制剂中的含硅化合物适合为硅氧烷化合物，优选为聚硅氧烷。合适的含硅化合物的实例包括三甲基羟丙基硅烷、七甲基羟丙基三硅氧烷和羟基官能硅油(比如封端聚二甲基硅氧烷)。聚硅氧烷可以为丙烯酸聚硅氧烷。合适的聚硅氧烷包括Tego Protect N5100和Tego Glide 482(都可从赢创工业集团(Evonik Industries AG)购得)；Byk-Silclean 3720(可从毕克化学助剂和仪器公司(Byk Additives&Instruments)购得)；和APS-216(可从高级聚合物公司(Adavanced Polymer Inc.)购得)。
作为一种备选方案，该含硅化合物可以是硅油，例如二甲基硅油。
所述聚合物制剂可以进一步包含光引发剂(photo-initiator)，这将有助于在步骤(b)的固化处理期间在涂层中形成聚氨酯，所述固化处理为紫外线处理。
相应地，本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，和光引发剂；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
异丁基安息香醚是一种常用的自由基光引发剂的合适的实例。三芳基锍氟锑酸盐是一种常被用作阳离子光引发剂的合适的实例。
按照本发明使用的典型的光引发剂可以包括，例如具有增效剂(synergist)的I型光引发剂或II型光引发剂中的任一种。I型光引发剂的实例包括α-羟基烷基酚(诸如1-羟基环己基苯基乙基酮)、α-氨基烷基苯酮和酰基膦氧化物(例如‘BAPO’苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦)。II型光引发剂的实例包括二苯甲酮(诸如4-二甲基氨基二苯甲酮)、噻吨酮(诸如2-异丙基噻吨酮)，而带有的增效剂包括，例如乙基-4-(二甲氨基)苯甲酸甲酯(称为EBD)。
紫外线处理将导致光引发剂产生自由基和阳离子颗粒，这些自由基和阳离子颗粒开始在与异氰酸酯反应的多元醇与异氰酸酯之间形成交叉连接键，例如开始形成硅氧烷。按照本发明，可适当使用不同的已知光引发剂的混合物。
光引发剂适合存在的量(以水性聚合物制剂的总重量为基数)在0.1-10％(重量百分比)范围内。
按照本发明，催化剂可适当存在于要使用的水性聚合物制剂中。催化剂可以催化在与异氰酸酯反应的多元醇和异氰酸酯之间的反应。另外，该催化剂也可催化存在于水性聚合物制剂中的聚合组分之间的其它反应。
相应地，本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，和催化剂；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
所述聚合组分可以包括：含有一个或一个以上含氟基团和/或一个或一个以上含硅基团的化合物。合适的催化剂的例子包括从锡催化剂、酸催化剂、酸式磷酸盐、芳香族酸及其组合组成的组中选出的催化剂。合适的锡催化剂的具体例子包括二乙酸二丁基锡(DBTDA)和二丁基二锡(DBTDL)。合适的酸催化剂的具体实例包括磺酸类，该磺酸类包含有十二烷基苯磺酸(DDBSA)、二壬基萘磺酸(DNNSA)、二壬基萘二磺酸(DNNDSA)和对p-甲苯磺酰胺(PTSA)。
在步骤(b)，将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成聚氨酯。固化可以使用加热或紫外线实现。
在步骤(b)中的固化处理是热处理的情况下，施加的温度在50-200℃范围内，优选在80-150℃的范围内。该热处理可以用本领域技术人员已知的方式来进行。合适的热处理包括在涂层上直接使用热源以便在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成聚氨酯。例如，一个或一个以上热源可以位于喷涂或其它涂敷装置附近，该喷涂或其它涂敷装置被用于将水性聚合物制剂涂敷到摩擦表面上。
在紫外线处理作为固化处理被使用的情况下，采用了波长在250-450纳米范围内的紫外光。
紫外线处理可以用本领域技术人员公知的的方式来进行。合适的紫外线处理包括使用紫外线灯，将期望波长的光波辐射到涂层中以便在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成聚氨酯。例如，一个或一个以上紫外线灯可以位于喷涂或其它涂敷装置附近，该喷涂或其它涂敷装置被用于将水性聚合物制剂涂敷到摩擦表面上。
聚合物制剂可以适当含有一种或多种添加剂，诸如流动剂、润湿剂、以及增滑或润湿剂。
相应地，本发明涉及一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将聚合物制剂涂敷在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，该聚合物制剂包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯，和与异氰酸酯反应以形成聚氨酯的多元醇，流动剂，润湿剂和/或增滑或润湿剂；以及
(b)将步骤(a)中获得的涂层的至少一部分做固化处理，在固化期间，在第一机器构件的至少一部分摩擦表面的涂层中形成所述的聚氨酯。
流动剂使该涂层的流平性(levelling)好，增加其均匀性，也可以减少对表面的划伤倾向。合适的流动剂的实例包括聚醚硅氧烷共聚物、聚硅氧烷和聚丙烯酸酯。流动剂适当存在于水性聚合物制剂中的量(以水性聚合物制剂的总重量为基数)在0.1-1％(重量百分比)范围内。
润湿剂用于通过改进临界面的表面能从而改善涂层和基板的相互作用，并用于提高与基板的粘合性。有时，润湿剂也可能会提供对流动性的改善。合适的润湿剂的实例包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂和聚醚硅氧烷共聚物。润湿剂适当存在于水性聚合物制剂中的量(以水性聚合物制剂的总重量为基准)在0.1-1％(重量百分比)范围内。
增滑剂或抗摩擦剂用于降低涂层和另一表面的摩擦。合适的增滑剂或抗摩擦剂的实例包括硅氧烷、聚醚硅氧烷共聚物以及有机改性的硅氧烷。增滑剂或抗摩擦剂适当存在于水性聚合物制剂中的量(以水性聚合物制剂的总重量为基准)在0.1-12％(重量百分比)范围内。
按照本发明方法制备的涂层具有的厚度适合在1-100微米的范围内，优选在5-30微米的范围内。
按照本发明制备的涂层的合适的应用的例子在图1有所显示，在该附图中显示了粘接型活塞密封件(bonded piston seal)的部分剖视图。在一个典型的自动变速器中，受流体压力作用而移动的活塞用于致动依次与特定齿轮啮合的离合器。粘接型活塞密封件将液压转换成线性运动并且被布置在自动变速器外壳的气缸中。
密封件1具有基本上为U型的环形金属主体2和抵靠壳体14的内表面15的内密封唇3和外密封唇4。环形金属主体2的外周部分包括与离合器板单元(clutch platearrangment)11接触的凸缘。密封件进一步包括安装在气缸的壳体14上的平衡器(balancer)8，该平衡器8具有抵靠环形金属主体2的径向内表面7的密封唇9。在平衡器8的轴向表面和环形金属主体2之间设置有复位弹簧12。
当液压流体被引入液压腔16中时，压力作用于粘接型活塞密封件1，该粘接型活塞密封件1朝平衡器8和离合器板11直线移动，以致动离合器板。当液压压力被去除时，由于复位弹簧12的作用使粘接型活塞密封件1回到其初始位置。因而，粘接型活塞密封件1经历往复运动，其中在壳体14的内表面15和粘接型活塞密封件1的内密封唇3、外密封唇4的接触表面之间发生接触滑动，并且在平衡器8的密封唇9的接触表面和粘接型活塞密封件1的环形金属体2的径向内表面7之间发生接触滑动。在所述例子中，为了减少密封唇3、4、9的摩擦和磨损，在粘接型活塞密封件1的内密封唇3和外密封唇4的接触表面上和环形金属主体2的径向内表面7上都设置有根据本发明的涂层。
内密封唇3和外密封唇4由弹性材料制成，并且如实例1中所述的涂层被设置在每个密封唇的接触表面上。相同的涂层或者如实例3-7、9和10所述的涂层被设置在环形金属主体2的径向内表面7上。
可作为替代方式或额外地，在壳体14的内表面15上和平衡器密封唇9的接触表面上设置有涂层。由此可延长粘接型活塞密封件的使用寿命。
按照本发明制备的涂层也可以被有利地使用在旋转密封件的应用中。
图2显示了密封件100的一个实施例，该密封件100具有：包括粘接在金属框元件(casing element)118上的弹性元件112的第一部件110。该密封件100的第二部件120由具有圆柱状部分122和径向凸缘部分125的抛油环(flinger)组成。弹性元件112具有抵靠径向凸缘部分125的轴向内表面127的轴向密封唇115。轴向内表面127将被称为轴向配合面。第一部件的弹性元件112也具有抵靠所述抛油环的圆柱状部分122的径向配合面的径向密封唇117。
图2所示的密封件适合在适用于内圈旋转的轮毂轴承单元(wheel bearing unit)中使用。通常情况下，金属框元件118被安装到该轴承单元的固定的外圈上，且抛油环122被安装到旋转的内圈上。密封件的主要目的是保护轴承单元的功能。密封件既保持在轴承腔内的润滑剂又防止如水分和砂砾之类的污染物进入。轴向密封唇115对防止污染物进入特别重要，因此通常要与轴向配合面127紧密接触。为确保维持紧密接触，密封件的第一部件110还可包括紧箍弹簧(garter spring)140。
因此当抛油环旋转时，由于在轴向密封唇115和轴向配合面127之间的滑动接触而产生了摩擦。为了减少摩擦并防止在轴向密封唇115的磨损，至少轴向配合面127设置有采用本发明方法制备的涂层。径向配合面也适当设置有涂层。虽然在所述实施例中应用的是实例5中所述的涂层，但任何实例中所述的涂层可以适当地使用。
在一种可作为替代的实施例中，涂层设置在轴向密封唇115和径向密封唇117的接触表面上。
除了密封应用之外，本发明的涂层也可被有利地用于降低在滑动轴承单元中的摩擦。图3示出滑动轴承单元的实施例。
该单元30包括可围绕轴a枢转或旋转的轴32。该轴32相对于壳体(未显示)借助于由硬聚合物材料制成的衬套(bushing)35来支撑。在使用中，轴的外表面与衬套的内表面滑动接触。为减少摩擦，衬套35的内表面设置诸如在任一实例中所述的涂层。虽然，该涂层37被描绘为一个具有可见厚度的层，但在通常情况下该涂层37具有约30微米的厚度。
在一个替代实施例中，在轴的外表面上或在安装到轴的轴套的外表面上设置有涂层。
本发明的优点从下面的实例中将变明显。
实例
实例1
将5.8克聚异氰酸酯(Desmodur N3600，可从科思创公司(Covestro AG)购得)和10.6克的丙烯酸多元醇(Bayhydrol A2695，可从科思创公司购得)通过搅拌充分混合。然后加入1.3毫升的羟基聚二甲基硅氧烷分散液(Tego Protect N5100，可从赢创工业公司购得)并用几分钟再次充分混合到其它组分中。再加入数滴(约0.2％重量百分比的制剂)的润湿剂(Tego Wet 270，可从赢创工业公司购得)并用几分钟搅拌到制剂。向该混合物中加入1毫升的去离子水，并通过搅拌混合来降低粘度。然后将该混合物静置约22分钟。然后将如此得到的水性聚合物分散体以(具有约75微米厚度的)薄层的形式涂敷在平坦的氟橡胶(FKM)弹性圈上，并且在室温下超过24小时逐渐干燥，接下来在120℃的辅助风扇烤箱内处理3小时。以这种方式，将薄的、半透明的、柔性的涂层制备在氟橡胶弹性圈上。
然后用摩擦计(tribometer)(CETR UMT-3)测试所获得的弹性圈(在25℃并且抵靠在被润滑的钢配合面上施加0.2MPa的接触压力的条件下)在一系列不断增加的旋转速度下的动态摩擦，所述旋转速度为0.025米/秒、0.049米/秒、0.12米/秒、0.25米/秒、0.49米/秒、1.23米/秒、2.47米/秒及4.93米/秒，并且以每个速度运行30秒。全合成机油(Mobil Super3000X1 5W30)被用于该实验。然后以相反的顺序在相同条件下操作上述步骤，直到旋转速度降至0.049米/秒。在以不同的速度进行测试之前，所述样本在周围环境中以0.2MPa的接触压力、以0.12米/秒的速度运行几分钟。使用相同的样本在50℃、70℃和100℃下重复该实验。
该弹性圈的检测重复两次，并且根据以每个测试速度运行约20秒的持续时间内所测量的数据来得到摩擦力。记录动态摩擦系数的平均值和在最高值和最低值之间的范围
出于比较的原因，在相同条件下并使用同样的油，测试没有根据本发明的涂层的、相同尺寸的氟橡胶弹性圈。
(根据本发明的)有涂层的氟橡胶弹性圈，按照本发明，获得了以下结果。
在25℃升序接触速度条件下，有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在0.25米/秒显示出最小值0.10，在0.025米/秒显示出最大值0.22。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
在50℃升序接触速度条件下，有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在0.49米/秒显示出最小值0.14，在0.049米/秒显示出最大值0.16。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
在70℃升序接触速度条件下，有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在0.49米/秒显示出最小值0.16，在0.024米/秒显示出最大值0.17。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
在100℃升序接触速度条件下，有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在1.23米/秒显示出最小值0.16，在0.049米/秒显示出最大值0.17。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
(不是按照本发明的)没有涂层的氟橡胶弹性圈，获得了以下结果。
在25℃升序接触速度条件下，没有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在0.25米/秒显示出最小值0.32，在0.025米/秒显示出最大值0.43。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
在50℃升序接触速度条件下，没有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在4.93米/秒显示出最小值0.31，在0.025米/秒显示出最大值0.40。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
在70℃升序接触速度条件下，没有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在4.93米/秒显示出最小值0.30，在0.025米/秒显示出最大值0.44。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
在100℃升序接触速度条件下，没有涂层的弹性圈的平均动态摩擦系数为：在升序接触速度下在4.93米/秒显示出最小值0.30，在0.025米/秒-0.049米/秒表现出最大值0.42。降序接触速度与升序速度显示出类似的表现。
实例2
如实例1中使用的相同的聚合物水分散液涂敷在相同尺寸的丁腈橡胶(NBR)的弹性圈上。该弹性圈在干式润滑条件下进行测试。
在干燥条件下，用摩擦计(CETR UMT-3)测量(在25℃并且抵靠在钢配合面上施加0.2MPa的接触压力的条件下)在一系列不断增加的旋转速度下的动态摩擦，所述旋转速度为0.16毫米/秒、0.25毫米/秒、0.49毫米/秒、0.86毫米/秒、1.6毫米/秒、2.5毫米/秒、4.9毫米/秒、8.6毫米/秒、16毫米/秒、25毫米/秒、49毫米/秒及99毫米/秒。温度保持在25℃。
出于比较的原因，在相同条件下，测试没有涂层的相同尺寸的丁晴橡胶弹性圈。
(根据本发明的)有涂层的丁晴橡胶弹性圈，在0.86毫米/秒速度下记录到动态摩擦系数最小值0.10，在99米/秒速度下记录到最大值0.16。
(不是根据本发明的)没有涂层的丁晴橡胶弹性圈，在0.16毫米/秒速度下记录到动态摩擦系数最小值0.48，在99米/秒速度下记录到最大值1.51。
实例3
将10.6克丙烯酸多元醇(Bayhydrol A2695，可从科思创公司购得)加入到2毫升的丙酮(99％)，且通过搅拌几分钟混合在一起。然后加入3毫升的纳米级二氧化硅(TegoNanopol C764,可从赢创工业公司购得)在醋酸酯中作为50％重量比的制剂并充分混合。再加入数滴(约0.2％重量百分比的制剂)的润湿剂(Tego Wet 270，可从赢创工业公司购得)并搅拌到制剂中，之后再加入1.3毫升的羟基聚二甲基硅氧烷分散液(Tego ProtectN5100，可从赢创工业公司购得)并用几分钟再次充分混合到其它组分中。然后加入并混合5.8克聚异氰酸酯(Desmodur N3600，可从科思创公司购得)，之后再最后加入1毫升的去离子水，并充分混合到制剂中。然后将该混合物静置约22分钟以允许气泡离开所得到的水性聚合物分散体。
然后将水性聚合物分散体以(具有约75微米厚度的)薄层的形式涂敷在平坦的氟橡胶(FKM)弹性圈上，并且在室温下超过24小时逐渐干燥，接下来在120℃的辅助风扇烤箱内处理3小时。以这种方式，将薄的、半透明的、柔性的涂层制备在氟橡胶弹性圈上。
在干燥条件下，用摩擦计(CETR UMT-3)测量(在25℃并且抵靠在钢配合面上施加0.2MPa的接触压力的条件下)在一系列不断增加的旋转速度下的动态摩擦，所述旋转速度为0.16毫米/秒、0.25毫米/秒、0.49毫米/秒、0.86毫米/秒、1.6毫米/秒、2.5毫米/秒、4.9毫米/秒、8.6毫米/秒、16毫米/秒、25毫米/秒、49毫米/秒及99毫米/秒。温度保持在25℃。
出于比较的原因，在相同条件下测试没有涂层的相同尺寸的氟橡胶弹性圈。
(根据本发明的)有涂层的氟橡胶弹性圈，在0.16毫米/秒速度下记录到动态摩擦系数最小值0.09，在99毫米/秒速度下记录到最大值0.18。
(不是按照本发明的)没有涂层的氟橡胶弹性圈，在0.16毫米/秒速度下记录到动态摩擦系数最小值0.27，在99毫米/秒速度下记录到最大值0.78。
实例4
将5.8克聚异氰酸酯(Desmodur N3600，可从科思创公司购得)和10.6克的丙烯酸多元醇(Bayhydrol A2695，可从科思创公司购得)混合，并且通过搅拌充分混合。向该混合物中加入1毫升的去离子水，并通过搅拌混合来降低粘度。然后将该混合物静置约22分钟。
然后将如此得到的水性聚合物分散体以(具有约75微米厚度的)薄层的形式涂敷在平坦的氟橡胶(FKM)弹性圈上，并且在室温下超过24小时逐渐干燥，接下来在120℃的辅助风扇烤箱内处理3小时。以这种方式，将硬的、被很好粘接的涂层制备在氟橡胶弹性圈上。
根据上述实例中得到的结果将很清楚地得知，与传统的没有涂层的弹性圈相比，本发明在摩擦力减少方面实现了相当大的改进。
实例5
将10.6克丙烯酸多元醇(Bayhydrol A2695，可从科思创公司购得)加入到2毫升的丙酮(99％)，且通过搅拌几分钟混合在一起。然后加入3毫升的纳米级二氧化硅(TegoNanopol C764,可从赢创工业公司购得)并充分混合。加入1.3毫升的羟基聚二甲基硅氧烷分散液(Tego Protect N5100，可从赢创工业公司购得)并用几分钟再次充分混合到其它组分中。然后加入并混合5.8克聚异氰酸酯(Desmodur N3600，可从科思创公司购得)，之后再最后加入1毫升的去离子水，并充分混合到制剂中。然后将该混合物静置约20分钟以允许气泡离开所得到的水性聚合物分散体。
然后将所得到的水性聚合物分散体以(具有约75微米厚度的)薄层的方式涂敷在平坦的钢质基体上，并且在室温下超过24小时逐渐干燥，接下来在120℃的辅助风扇烤箱内处理3小时。以这种方式，将薄的、半透明的涂层制备在钢质基体上。
在干燥条件下，用摩擦计(CETR UMT-3)测量(在25℃并且抵靠在平坦的尼龙6,6测试环上施加大约9MPa的接触压力的条件下)在一系列不断增加的旋转速度下的动态摩擦，所述旋转速度为0.16毫米/秒、0.25毫米/秒、0.49毫米/秒、0.86毫米/秒、1.6毫米/秒、2.5毫米/秒、4.9毫米/秒、8.6毫米/秒、16毫米/秒、25毫米/秒、49毫米/秒及99毫米/秒。温度保持在25℃。
测试按上述方式制备的、具有涂层的钢质基体表面，并且在8.6毫米/秒速度下记录到动态摩擦系数最小值0.09，在0.16米/秒速度下记录到最大值0.11。
实例6
将5.8克聚异氰酸酯(Desmodur N3600，可从科思创公司购得)和10.6克的丙烯酸多元醇(Bayhydrol A2695，可从科思创公司购得)通过搅拌充分混合。然后加入1.3毫升的羟基聚二甲基硅氧烷制剂(Tego Protect N5100，可从赢创工业公司购得)并用几分钟再次充分混合到其它组分中。向该混合物中加入1毫升的去离子水，并通过搅拌混合来降低粘度。然后将该混合物静置约20分钟。
然后将如此得到的水性聚合物分散体以(具有约75微米厚度的)薄层的方式涂敷在平坦的钢质基体上，并且在室温下超过24小时逐渐干燥，接下来在120℃的辅助风扇烤箱内处理3小时。以这种方式，将薄的、半透明的涂层制备在钢质基体上。
在干燥条件下，用摩擦计(CETR UMT-3)测量(在25℃并且抵靠在平坦的尼龙6,6测试环上施加大约9MPa的接触压力的条件下)在一系列不断增加的旋转速度下的动态摩擦，所述旋转速度为0.16毫米/秒、0.25毫米/秒、0.49毫米/秒、0.86毫米/秒、1.6毫米/秒、2.5毫米/秒、4.9毫米/秒、8.6毫米/秒、16毫米/秒、25毫米/秒、49毫米/秒及99毫米/秒。温度保持在25℃。
测试按上述实例制备的、具有涂层的钢质基体表面，并在8.6毫米/秒速度下记录到动态摩擦系数最小值0.08，在99毫米/秒速度下记录到最大值0.10。
实例7
将5.8克聚异氰酸酯(Desmodur N3600，可从科思创公司购得)和10.6克的丙烯酸多元醇(Bayhydrol A2695，可从科思创公司购得)通过搅拌充分混合。然后加入1.3毫升的羟基聚二甲基硅氧烷制剂(Tego Protect N5100，可从赢创工业公司购得)并用几分钟再次充分混合到其它组分中。向该混合物中加入1毫升的去离子水，并通过搅拌混合来降低粘度。然后将该混合物静置约20分钟。
然后将如此得到的水性聚合物分散体以(具有约75微米厚度的)薄层的形式涂敷在平坦的钢质基体上，并且在室温下超过24小时逐渐干燥，接下来在120℃的辅助风扇烤箱内处理3小时。以这种方式，将薄的、半透明的涂层制备在钢质基体上。
所述制剂也以相同的方式涂敷在平坦的钢测试环上，且采用相同的条件聚合。
然后在25℃下、接触压力在大约从0.9MPa到9MPa范围内且旋转速度保持在99毫米/秒的条件下，用摩擦计(CETR UMT-3)测试两个表面的动态摩擦。温度保持在25℃。
测试按上述实例制备的、具有涂层的钢质基体表面，并在9MPa压力下记录到动态摩擦系数最小值0.05，在0.9MPa压力下记录到最大值0.07。
实例8
将如实例5中制得的聚氨酯丙烯酸酯制剂涂层的薄涂层应用在具有5厘米外径和3厘米内径的钢圈上。
采用微型牵引力测试器(MTM2，PCS仪器)，在盘型装置上用球来确定聚氨酯丙烯酸酯制剂涂层的牵引摩擦系数。采用没有涂层的钢球在接触压力为750MPa、滑滚比约为5％、维持90℃并在油(使用Tribol 1510)润滑条件下进行测试。滚动速度从50毫米/秒提高至700毫米/秒。
从100毫米/秒到600毫米/秒可以获得小于0.01的平均牵引系数。用在圈上重新制备的涂层重复测试，得到类似的结果。
出于比较的原因，在没有涂层的钢圈和球之间进行参考测试，采用相同的测试条件，在相同的速度范围内得到0.03到0.04之间的牵引摩擦系数。
实例9
将0.15g的I型光引发剂1-羟基-环己基苯基乙基酮加入到10.0克的可紫外线固化的水性聚氨酯分散液(Bayhydrol UV XP2690，科思创公司)并且进行混合，直至光引发剂完全溶解到分散液中。然后所述混合物被涂敷到(～5厘米直径的)丁腈橡胶圈上，且在50℃下干燥几个小时，以便从该制剂中除去水和溶剂。然后将所得的膜暴露于紫外线辐射，在掺杂铁的汞灯(具有D-型灯泡的F300灯，辐深紫外线公司(Fusion UV Inc.))下以每分钟4米的速度进行一次扫描，由此在圈上产生～50微米厚的固体涂层。
在干燥条件下，用摩擦计(CETR UMT-3)测量(在25℃、37℃和55℃并且抵靠在钢配合面上施加0.2MPa的接触压力的条件下)在一系列不断增加的旋转速度下的动态摩擦，所述旋转速度为0.16毫米/秒、0.25毫米/秒、0.49毫米/秒、0.86毫米/秒、1.6毫米/秒、2.5毫米/秒、4.9毫米/秒、8.6毫米/秒、16毫米/秒、25毫米/秒、49毫米/秒及99毫米/秒。温度保持在25℃。
在相同条件下，测试没有涂层的、相同尺寸的丁晴橡胶参考样本。
在25℃时，在0.16毫米/秒速度下记录到具有涂层的丁晴橡胶弹性体的动摩擦系数最小值0.24，在99毫米/秒速度下记录到动摩擦系数最大值0.42。
在37℃时，在0.16毫米/秒速度下记录到具有涂层的丁晴橡胶弹性体的动摩擦系数最小值0.22，在99毫米/秒速度下记录到动摩擦系数最大值0.49。
在55℃时，在0.16毫米/秒速度下记录到具有涂层的丁晴橡胶弹性体的动摩擦系数最小值0.19，在99毫米/秒速度下记录到动摩擦系数最大值0.64。
实例10
将6.33克聚异氰酸酯(Desmodur N3900，科思创公司)和11.0克的丙烯酸多元醇(Bayhydrol A2058，科思创公司)充分混合。接下来滴加2.6克的全氟化水性聚氨酯分散液(P56,苏威-克斯公司(Solvay-Solexis S.p.A))并且不断搅拌。再保持5分钟混合，并且将该分散液静置至少30分钟。
然后将该分散液以(具有约75微米厚度的)薄层的形式涂敷在平坦的圆环型钢质基体上，并且在室温下超过24小时逐渐干燥，接下来在120℃的辅助风扇烤箱内处理3小时。以这种方式，将非常平滑的、半透明的涂层制备在钢质基体上。
然后用销盘式摩擦磨损试验机(精密仪器公司(Microtest S.A.))使用12.7毫米直径的钢球，以1米/分钟的接触速度，施加1牛顿的载荷从而对样本进行测试，且持续测试1小时。得到的摩擦值大约在0.23到0.30范围内，测试结束时得到了更高的摩擦值。
根据上述实例1-10的结果将很清楚地得知，本发明提供的机器部件显示出有利的低摩擦性能。实例1-7、9和10的结果显示出在滑动接触条件下有利的低摩擦性能，同时实例8的结果显示出可以滚动接触的条件下也所取得有益的效果。

Claims (16)

1.一种在第一机器构件的至少一部分摩擦表面上制备涂层的方法，所述至少一部分摩擦表面在机器运行期间适于与第二机器构件的摩擦表面滑动接触，所述方法包括如下步骤：
(a)将水性聚合物分散体在10-40℃范围中的温度下涂敷在所述第一机器构件的至少一部分摩擦表面上以形成涂层，所述水性聚合物分散体包括：每分子含有两个或两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯和丙烯酸多元醇以形成聚氨酯；以及
(b)将步骤(a)中获得的所述涂层中的至少一部分做固化处理，在所述固化处理期间，在所述第一机器构件的至少一部分摩擦表面的所述涂层中形成所述聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中得到的所述涂层包括：含有选自于含氟基团和含硅基团的低表面张力基团的聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中得到的所述涂层包括：含有含氟基团和/或含硅基团的聚氨酯。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中得到的所述涂层包括：含有含氟基团和含硅基团的聚氨酯。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丙烯酸多元醇和/或异氰酸酯包括含氟基团和/或含硅基团。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性聚合物分散体还包括：含有含氟基团的化合物和/或含有含硅基团的化合物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水性聚合物分散体还包括：含有含氟基团的化合物和含有含硅基团的化合物。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述含硅基团由硅氧烷得到。
9.根据权利要求2-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述含硅基团由聚硅氧烷得到。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述水性聚合物分散体还包括其平均颗粒尺寸小于100纳米的填充材料的颗粒。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(b)中的所述固化处理为在50-250℃温度范围内进行的热处理。
12.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(b)中的所述固化处理为紫外线处理，在所述紫外线处理中采用波长在250-450纳米范围内的紫外线。
13.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所获得的涂层具有在1-50微米范围内的厚度。
14.一种机器构件，其上形成有使用权利要求1-13中任一项定义的方法形成的涂层。
15.一种机器，包括第一机器构件和与所述第一机器构件滑动接触的第二机器构件，所述第一机器构件上形成有使用权利要求1-13中任一项定义的方法所形成的涂层。
16.根据权利要求1-13中任一项所述的方法制备的涂层的用途，用于减小在第一机器构件和与所述第一机器构件滑动接触的第二机器构件之间的摩擦。
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