CN109867913A - 耐磨预浸料及耐磨层 - Google Patents

Abstract

本发明的提供一种耐磨预浸料及耐磨层，包括纤维或织物，通过浸渍的方式附着在纤维或织物表面的耐磨涂料。耐磨涂料包含有作为基体材料的树脂、作为填料的陶瓷烯粉末、助剂、溶剂，陶瓷粉末包括第一陶瓷粉末和第二陶瓷粉末，溶剂包含醚类溶剂和醇类溶剂。上述组分的质量份如下，树脂14‑15份，第一陶瓷粉末17‑27份，第二陶瓷粉末2‑3份，助剂6‑8份，醇类溶剂17‑18份和醚类溶剂32‑33份。并以此耐磨预浸料支撑耐磨层。有利于增强作为填料的陶瓷粉末在作为基体材料的树脂内的渗透性，有利于提高不同性质的填料的分散性，减少填料的聚团现象，提高耐磨涂料的耐磨性能。还有利于耐磨涂料附着在纤维或织物上，提高预浸料的耐磨性和结构强度。

Description

耐磨预浸料及耐磨层

技术领域

本发明涉及一种耐磨预浸料及耐磨层。

背景技术

摩擦是大自然中司空见惯的现象，是生活中不可缺失的。但是摩擦有功也有过，据估计，世界上有至少三分之一的能源被摩擦消耗，摩擦会给材料带来磨损，不仅消耗大量材料，而且会影响、甚至损坏机械或工件的工程结构，降低工作效率。现有技术中，在机械接触的工作面涂覆一层环氧树脂耐磨涂料，以起到保护设备、延长使用寿命。但是这类涂料存在耐磨强度有限、粘结力较低等缺陷。为弥补上述缺陷，在涂料中加入填料，用于提高环氧树脂耐磨涂料的耐磨强度，但是加入的填料在树脂涂料中分散性较低，填料容易出现聚团现象，从而降低填料在涂料内的作用效果，耐磨强度提高效果较差。

预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。如今的预浸料仅通过浸渍树脂，结构强度及耐磨强度较低，无法满足现今的工作需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐磨强度高、结构强度高的耐磨预浸料。

本发明的提供一种耐磨预浸料，其包括纤维或织物，通过浸渍的方式附着在纤维或织物表面的耐磨涂料。耐磨涂料包含有作为基体材料的树脂、作为填料的陶瓷烯粉末、助剂、溶剂，陶瓷粉末包括第一陶瓷粉末和第二陶瓷粉末，溶剂包含醚类溶剂和醇类溶剂。上述组分的质量份如下，树脂14-15份，第一陶瓷粉末17-27份，第二陶瓷粉末2-3份，助剂6-8份，醇类溶剂17-18份和醚类溶剂32-33份。

由上述方案可见，利用醚类溶剂和醇类溶剂的混合溶剂，有利于增强作为填料的陶瓷粉末在作为基体材料的树脂内的渗透性，有利于提高不同性质的填料的分散性，减少填料的聚团现象，提高耐磨涂料的耐磨性能。还有利于耐磨涂料附着在纤维或织物上，提高预浸料的耐磨性和结构强度。

进一步方案为，助剂包括分散剂0.6-1份、流平剂0.6-1份、消泡剂0.6-1份、偶联剂1.5-2份、潜伏固化剂3-4。分散剂进一步有利于促进填料的分散性，使其均匀分散在基体材料内，减少填料的聚团现象，从而有利于填料随树脂均匀地附着在纤维或织物上，降低耐磨预浸料的摩擦系数，提高预浸料的耐磨强度。流平剂有利于耐磨涂料在耐磨预浸料表面干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。消泡剂有利于抑制耐磨预浸料上的气泡的产生，提高耐磨涂料与纤维或织物的结合力，提高耐磨预浸料的结构强度。偶联剂有利于增强填料与基体材料之间粘合强度，进一步提高耐磨涂料的耐磨强度，从而提高耐磨预浸料的耐磨强度。潜伏固化剂有利于可控制地耐磨预浸料的固化成型。

进一步方案为，醇类溶剂包含有异丙醇，醚类溶剂包含有丙二醇甲醚，树脂为双酚A型环氧树脂。第一陶瓷粉末为非金属碳化物或非金属氮化物，第二陶瓷粉末为金属氧化物。有利于提高陶瓷粉末在树脂内的分散性。通过金属氧化物增强耐磨涂料固化后的内部韧性，通过非金属碳化物或非金属氮化物提高耐磨涂料固化后的硬度，从而提高耐磨预浸料的韧性和耐磨强度。

进一步方案为，陶瓷粉末的粒径包含第一平均粒径和第二平均粒径，第一平均粒径是第二平均粒径的6至10倍。有利于利用小粒径填料填充空隙，提高填料填充量，提高粒状填料的比表面积，提高耐磨涂料的内部结合力，有利于提高耐磨预浸料的耐磨性能。

进一步方案为，填料还包括碳纤粉或石墨烯粉末。有利于进一步增强耐磨预浸料的耐磨性能。

本发明的次要目的是提供一种耐磨层，其由上述耐磨预浸料经加热加压而成。

进一步方案为，织物包括第一预浸带孔布和第二预浸带孔布，第一预浸带孔布设置在耐磨层外侧，第二预浸带孔布设置在耐磨层内侧，第一预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份大于第二预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份，第一预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份大于于第二预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份。

由上述方案可见，预浸带孔布由内至外的陶瓷粉末的填料的质量份逐渐增大，第二预浸带孔布的填料的质量份小有利于增强耐磨层内侧的韧性及结构强度，第一预浸带孔布的填料的质量份大有利于提高耐磨层的硬度，从而提高耐磨层的耐磨强度。预浸带孔布由内至外的石墨烯粉末的填料的质量份逐渐增大，第二预浸带孔布的填料的质量份小有利于增强耐磨层内侧的韧性及结构强度，第一预浸带孔布的填料的质量份大有利于提高耐磨层的硬度，从而提高耐磨层的耐磨强度。

进一步方案为，第一预浸带孔布的孔径大于第二预浸带孔布的孔径。不同孔径的第一预浸带孔布和第二预浸带孔布，有利于预浸带孔布上的耐磨涂料连接内外两侧，有利于提高耐磨层的连接强度。

进一步方案为，耐磨层外侧设置有石墨烯防护涂层，将锚固有亲油基团的石墨烯分散在液体中制成石墨烯悬浮液，通过喷涂石墨烯悬浮液的方式将石墨烯展开在耐磨层外侧以形成石墨烯防护涂层，石墨烯悬浮液的喷涂初速度大于380m/s。由上述方案可见，石墨烯悬浮液具有较高的喷涂初速度有利于石墨烯悬浮液在喷涂中雾化，有利于石墨烯的均匀喷涂。高速喷出的液滴撞击耐磨层时，利于将动能转化为热能，促进石墨烯的亲油基团与耐磨层的树脂基体的基团建立化学键，还有利于石墨烯的边缘重新接合，形成平滑的防护层。极大地提高耐磨层的耐磨强度和抗冲击的能力。

进一步方案为，在耐磨层凝胶后且完全固化前完成石墨烯悬浮液喷涂。进一步有利于提高石墨烯防护涂层与耐磨层之间的粘合力。

具体实施例

耐磨预浸料的实施例

本发明的提供一种耐磨预浸料，包括纤维或织物，通过浸渍的方式附着在纤维或织物表面的耐磨涂料。耐磨涂料包含有作为基体材料的树脂、作为填料的陶瓷烯粉末、助剂、溶剂，陶瓷粉末包括第一陶瓷粉末和第二陶瓷粉末，溶剂包含醚类溶剂和醇类溶剂。上述组分的质量份如下，树脂14-15份，第一陶瓷粉末17-27份，第二陶瓷粉末2-3份，助剂6-8份，醇类溶剂17-18份和醚类溶剂32-33份。助剂包括分散剂0.6-1份、流平剂0.6-1份、消泡剂0.6-1份、偶联剂1.5-2份、潜伏固化剂3-4。

优选的，醇类溶剂包含有异丙醇，醚类溶剂包含有丙二醇甲醚，树脂为双酚A型环氧树脂。第一陶瓷粉末为非金属碳化物或非金属氮化物，第二陶瓷粉末为金属氧化物。第一陶瓷粉末可选有碳化钛、碳化锆、碳化钨、四硼化碳、碳化硅等，第二陶瓷粉末可选有二氧化硅、氧化铝、三氧化二铁等。

优选的，陶瓷粉末的粒径包含第一平均粒径和第二平均粒径，第一平均粒径是第二平均粒径的6至10倍。有利于利用小粒径填料填充空隙，提高填料填充量，提高粒状填料的比表面积，提高耐磨涂料的内部结合力，有利于提高耐磨预浸料的耐磨性能。本发明不限于仅由两种不同的平均粒径的陶瓷粉末，还可以存在三种或三种以上的不同平均粒径的陶瓷粉末。进一步的，第一平均粒径的陶瓷粉末和第二平均粒径的陶瓷粉末的重量比为3:1。

优选的，陶瓷粉末优选为纳米级的陶瓷粉末。有利于进一步提高陶瓷粉末在基体材料内的分散性，减少填料的聚团现象。

可选的，填料还包括碳纤粉或石墨烯。该碳纤粉或石墨烯具有至少两种不同的平均粒径。

可选的，本发明不限于选用环氧树脂及潜伏固化剂，还可以选用氨基树脂及其潜伏性固化剂，还可以选用其他树脂及其潜伏性固化剂。

优选的，本发明的助剂还包括阻燃剂。该阻燃剂包括三聚氰胺聚磷酸盐和甲基膦酸二甲酯，其对环氧树脂的阻燃性能优良，有利于提高耐磨预浸料的耐水性和拉伸强度。可选的，该阻燃剂还可以由蒙脱土、三聚氰胺和三聚氰胺聚磷酸盐组成。

耐磨层的实施例

本发明的耐磨层通过抽真空的方式，将耐磨预浸料紧贴在制件表面，再经加热加压而成。该耐磨层可设置在紧固件、齿轮、行驶装置机壳等制件表面。

优选的，制成耐磨预浸料的织物包括第一预浸带孔布和第二预浸带孔布，第一预浸带孔布设置在耐磨层外侧，第二预浸带孔布设置在耐磨层内侧，第一预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份大于第二预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份，第一预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份大于于第二预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份。

优选的，第一预浸带孔布的孔径大于第二预浸带孔布的孔径。

优选的，耐磨层外侧设置有石墨烯防护涂层，将锚固有亲油基团的石墨烯分散在液体中制成石墨烯悬浮液，通过喷涂石墨烯悬浮液的方式将石墨烯展开在耐磨层外侧以形成石墨烯防护涂层，石墨烯悬浮液的喷涂初速度大于380m/s。由上述方案可见，石墨烯悬浮液具有较高的喷涂初速度有利于石墨烯悬浮液在喷涂中雾化，有利于石墨烯的均匀喷涂。高速喷出的液滴撞击耐磨层时，利于将动能转化为热能，促进石墨烯的亲油基团与耐磨层的树脂基体的基团建立化学键，还有利于石墨烯的边缘重新接合，形成平滑的防护层。极大地提高耐磨层的耐磨强度和抗冲击的能力。

优选的，在耐磨层凝胶后且完全固化前完成石墨烯悬浮液喷涂。进一步有利于提高石墨烯防护涂层与耐磨层之间的粘合力。

优选的，耐磨层的树脂基体材料内填充片状的石墨烯，该石墨烯层层叠加、交错排列，通过形成弯曲的通道构成迷宫式的屏蔽架构，实现曲路密封。有利于提高耐磨层致密性，从而其防水性能，有效地抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。

对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种耐磨预浸料，其特征在于：

包括纤维或织物，通过浸渍的方式附着在所述纤维或织物表面的耐磨涂料；

所述耐磨涂料包含有作为基体材料的树脂、作为填料的陶瓷烯粉末、助剂、溶剂；

所述陶瓷粉末包括第一陶瓷粉末和第二陶瓷粉末；

所述溶剂包含醚类溶剂和醇类溶剂；

上述组分的质量份如下，树脂14-15份，第一陶瓷粉末17-27份，第二陶瓷粉末2-3份，助剂6-8份，醇类溶剂17-18份和醚类溶剂32-33份。

2.根据权利要求1所述耐磨预浸料，其特征在于：

所述助剂包括分散剂0.6-1份、流平剂0.6-1份、消泡剂0.6-1份、偶联剂1.5-2份、潜伏固化剂3-4。

3.根据权利要求2所述耐磨预浸料，其特征在于：

所述醇类溶剂包含有异丙醇；

所述醚类溶剂包含有丙二醇甲醚；

所述树脂为双酚A型环氧树脂；

所述第一陶瓷粉末为非金属碳化物或非金属氮化物；

所述第二陶瓷粉末为金属氧化物。

4.根据权利要求3所述耐磨预浸料，其特征在于：

所述陶瓷粉末的粒径包含第一平均粒径和第二平均粒径；

所述第一平均粒径是所述第二平均粒径的6至10倍。

5.根据权利要求1至4任一所述耐磨预浸料，其特征在于

所述填料还包括碳纤粉或石墨烯粉末。

6.一种耐磨层，其特征在于：

其由权利要求1至5任一所述耐磨预浸料经加热加压而成。

7.根据权利要求6所述耐磨层，其特征在于：

所述织物包括第一预浸带孔布和第二预浸带孔布；

所述第一预浸带孔布设置在所述耐磨层外侧，所述第二预浸带孔布设置在所述耐磨层内侧；

所述第一预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份大于所述第二预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份；

所述第一预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份大于于所述第二预浸带孔布的石墨烯粉末填料的质量份。

8.根据权利要求6所述耐磨层，其特征在于：

所述第一预浸带孔布的孔径大于所述第二预浸带孔布的孔径。

9.根据权利要求8所述耐磨层，其特征在于：

所述耐磨层外侧设置有石墨烯防护涂层；

将锚固有亲油基团的所述石墨烯分散在液体中制成石墨烯悬浮液；

通过喷涂所述石墨烯悬浮液的方式将所述石墨烯展开在耐磨层外侧以形成所述石墨烯防护涂层；

所述石墨烯悬浮液的喷涂初速度大于380m/s。

10.根据权利要求9所述耐磨层，其特征在于：

在所述耐磨层凝胶后且完全固化前完成所述石墨烯悬浮液喷涂。