CN110951355A - 一种汽车用耐高温耐摩擦涂料及其制备方法 - Google Patents

一种汽车用耐高温耐摩擦涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车用耐高温耐摩擦涂料，其由如下重量份比例的组分制成：双酚A型环氧树脂80～100份、丙酮30～50份、双氰胺固化剂50～60份、以聚四氟乙烯(PTEE)和聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的耐高温耐摩擦填料60～90份。本发明还公开了一种汽车用耐高温耐摩擦涂料的制备方法，其包括如下步骤：制备耐高温耐摩擦填料组分，向反应釜中加入部分组分反应，向反应釜中加入固化剂反应，制备得到耐高温耐摩擦涂料。本发明重点通过对配方和工艺的同步改进，解决了目前汽车花键用涂料在使用过程中存在组分之间相容性差的技术问题，提高了材料的强度。

Description

一种汽车用耐高温耐摩擦涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐高温耐摩擦涂料技术领域，具体涉及一种汽车用耐高温耐摩擦涂料及制备方法。
背景技术
汽车用涂料是汽车制造业的重要化工原材料之一，其目的主要是保护底材。汽车花键是由花键轴和花键套两部分配合使用的，在汽车运行过程中，花键轴和花键套两部分不断进行相互之间的摩擦运动。在相互摩擦运动的过程中，由钢制材料制作而成的花键轴和花键套不仅摩擦磨损较大，而且由摩擦作用产生的温度升高，上述问题的存在会降低花键的使用寿命。
为了提高花键的使用寿命，通过在花键表面涂覆一层涂层来降低花键轴与花键套之间的摩擦作用。授权公告号为CN102746767B的发明专利公开了一种可以直接涂覆使用的汽车花键用耐高温涂料，包括：双酚A型环氧树脂35～50份；丙酮15～20份；二甲苯10～15份；硅溶胶2～10份；粒度为500目以上的滑石粉2～9份；粒度为500目以上的二氧化钛3～8份；直径在100nm以下的碳纳米管1～5份；耐磨剂4～9份，为白刚玉、棕刚玉、碳酸钙或氧化锌，耐磨剂的粒度均在500目以上；固化剂为双氰胺10～20份。
尽管上述的汽车花键用耐高温涂料解决了目前汽车花键用涂料在使用过程中与金属结合强度较差的问题，但是由有机原料与无机原料进行机械混合制备而成的汽车花键用耐高温涂料，存在组分之间相容性差的技术问题，尤其是在长期使用过程中，组分之间会逐渐产生界面间隙，并最终导致涂层材料的失效。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种汽车用耐高温耐摩擦涂料及其制备方法，重点通过对配方和工艺的同步改进，解决目前汽车花键用涂料在使用过程中存在组分之间相容性差的技术问题，并提高材料的强度。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车用耐高温耐摩擦涂料，其由如下重量份比例的组分制成：
双酚A型环氧树脂80～100份、丙酮30～50份、双氰胺固化剂50～60份、以聚四氟乙烯(PTEE)和聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的耐高温耐摩擦填料60～90份。
进一步的，所述耐高温耐摩擦填料组分的平均粒径≤10um。
进一步的，所述耐高温耐摩擦填料组分其由如下重量份比例的组分制成：40～50份的聚四氟乙烯(PTEE)、20～40份的聚醚醚酮(PEEK)。
进一步的，其由如下重量份比例的组分制成：100份的双酚A型环氧树脂、30份的丙酮、60份的双氰胺固化剂、75份的耐高温耐摩擦填料组分；
其中，耐高温耐摩擦填料组分包括：45份的聚四氟乙烯(PTEE)、30份的聚醚醚酮(PEEK)。
所述的耐高温耐摩擦涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚四氟乙烯(PTEE)、聚醚醚酮(PEEK)熔融，并混合均匀，经过挤出、造粒，之后研磨过筛，制备得到耐高温耐摩擦填料组分；
步骤二：在温度为80～100℃下，采用丙酮稀释双酚A型环氧树脂，之后与耐高温耐摩擦填料组分混合均匀；
步骤三：在室温下，将双氰胺固化剂加入步骤二的混合组分中，制备得到耐高温耐摩擦涂料。
涂覆有所述的耐高温耐摩擦涂料的制备设备，该制备设备上涂覆有耐高温耐摩擦涂料，该耐高温耐摩擦涂料包括：60～90份的以聚四氟乙烯(PTEE)和聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的耐高温耐摩擦填料组分。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
1.本发明重点通过对配方和工艺的同步改进，解决目前汽车花键用涂料在使用过程中存在组分之间相容性差的技术问题，同时提高材料的强度。本发明具体采用有机成膜剂双酚A型环氧树脂与摩擦因数低、耐磨损性能强、耐高低温性能好的由聚四氟乙烯(PTEE)和聚醚醚酮(PEEK)组成的有机填料组分进行复合，制备得到了组分之间相容性极好的耐高温耐摩擦涂料，该耐高温耐摩擦涂料解决目前汽车花键用涂料在使用过程中存在组分之间相容性差的技术问题。
2.将本发明所制备出的耐高温耐摩擦涂料分别涂覆在四个尺寸为12.3mm×12.3mm×19.6mm的钢质试样表面，涂层厚度为128mm；
经测试：在100℃并保温15min之后取出水淬，进行急冷急热的冷热循环50次，该耐高温耐摩擦涂层未见剥落，表明其具有良好的冷热疲劳性能，即耐高温性能优异；
经测试：该耐高温耐摩擦涂层的摩擦因数u为0.19～0.23、体积磨损率K为2.6×10-6mm3/(N·m)～2.8×10-6mm3/(N·m)，表明其具有优异的耐摩擦性能。
具体实施方式
以下实施例中所使用的原料如下：
聚醚醚酮(PEEK)，平均粒径≤75um；
聚四氟乙烯(PTEE)，平均粒径≤38um；
双酚A型环氧树脂，固体含量99.9％，粘度12000～15000；
双氰胺，纯度≥98％。
实施例一：
本实施例提供的汽车用耐高温耐摩擦涂料，其由如下重量份比例的组分制成：双酚A型环氧树脂80～100份、丙酮30～50份、双氰胺固化剂50～60份、以聚四氟乙烯(PTEE)和聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的耐高温耐摩擦填料60～90份。
具体的，本实施例中的汽车用耐高温耐摩擦涂料，其由如下重量份比例的组分制成：100g的双酚A型环氧树脂、40g的丙酮、60g的双氰胺固化剂、50g的聚四氟乙烯(PTEE)、20g的聚醚醚酮(PEEK)；
上述汽车用耐高温耐摩擦涂料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：将50g的聚四氟乙烯(PTEE)、20g的聚醚醚酮(PEEK)在温度350℃下熔融，并充分混合均匀，经过挤出、造粒，之后研磨过筛，制备得到平均粒径≤10um的耐高温耐摩擦填料组分；
步骤二：将40g的丙酮加入到装有加热装置和搅拌装置的反应釜中，在温度为80℃、搅拌速率为120rpm下，先向反应釜中加入100g的双酚A型环氧树脂，再向反应釜中加入步骤一制备的耐高温耐摩擦填料组分，之后在温度为100℃、搅拌速率为180rpm下反应1h；
步骤三：在温度为室温、搅拌速率为120rpm下，向反应釜中加入60g的双氰胺固化剂，之后在温度为室温、搅拌速率为180rpm下反应20min，制备得到耐高温耐摩擦涂料；
涂覆有耐高温耐摩擦涂料的制备设备，该制备设备上涂覆有耐高温耐摩擦涂料，该耐高温耐摩擦涂料包括：以50g的聚四氟乙烯(PTEE)和20g的聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的平均粒径≤10um的耐高温耐摩擦填料组分。
实施例二：
汽车用耐高温耐摩擦涂料，其由如下重量份比例的组分制成：80g的双酚A型环氧树脂、40g的丙酮、50g的双氰胺固化剂、50g的聚四氟乙烯(PTEE)、30g的聚醚醚酮(PEEK)；
上述汽车用耐高温耐摩擦涂料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：将50g的聚四氟乙烯(PTEE)、30g的聚醚醚酮(PEEK)在温度340℃下熔融，并充分混合均匀，经过挤出、造粒，之后研磨过筛，制备得到平均粒径≤10um的耐高温耐摩擦填料组分；
步骤二：将40g的丙酮加入到装有加热装置和搅拌装置的反应釜中，在温度为90℃、搅拌速率为120rpm下，先向反应釜中加入80g的双酚A型环氧树脂，再向反应釜中加入步骤一制备的耐高温耐摩擦填料组分，之后在温度为90℃、搅拌速率为180rpm下反应1h；
步骤三：在温度为室温、搅拌速率为120rpm下，向反应釜中加入50g的双氰胺固化剂，之后在温度为室温、搅拌速率为180rpm下反应20min，制备得到耐高温耐摩擦涂料；
涂覆有耐高温耐摩擦涂料的制备设备，该制备设备上涂覆有耐高温耐摩擦涂料，该耐高温耐摩擦涂料包括：以50g的聚四氟乙烯(PTEE)和30g的聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的平均粒径≤10um的耐高温耐摩擦填料组分。
实施例三：
汽车用耐高温耐摩擦涂料，其由如下重量份比例的组分制成：90g的双酚A型环氧树脂、50g的丙酮、50g的双氰胺固化剂、40g的聚四氟乙烯(PTEE)、40g的聚醚醚酮(PEEK)；
上述汽车用耐高温耐摩擦涂料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将40g的聚四氟乙烯(PTEE)、40g的聚醚醚酮(PEEK)在温度350℃下熔融，并充分混合均匀，经过挤出、造粒，之后研磨过筛，制备得到平均粒径≤10um的耐高温耐摩擦填料组分；
步骤二：将50g的丙酮加入到装有加热装置和搅拌装置的反应釜中，在温度为100℃、搅拌速率为120rpm下，先向反应釜中加入90g的双酚A型环氧树脂，再向反应釜中加入步骤一制备的耐高温耐摩擦填料组分，之后在温度为100℃、搅拌速率为180rpm下反应1h；
步骤三：在温度为室温、搅拌速率为120rpm下，向反应釜中加入50g的双氰胺固化剂，之后在温度为室温、搅拌速率为180rpm下反应20min，制备得到耐高温耐摩擦涂料；
涂覆有耐高温耐摩擦涂料的制备设备，该制备设备上涂覆有耐高温耐摩擦涂料，该耐高温耐摩擦涂料包括：以40g的聚四氟乙烯(PTEE)和40g的聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的平均粒径≤10um的耐高温耐摩擦填料组分。
实施例四：
汽车用耐高温耐摩擦涂料其由如下重量份比例的组分制成：100g的双酚A型环氧树脂、30g的丙酮、60g的双氰胺固化剂、45g的聚四氟乙烯(PTEE)、30g的聚醚醚酮(PEEK)；
上述汽车用耐高温耐摩擦涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将45g的聚四氟乙烯(PTEE)、30g的聚醚醚酮(PEEK)在温度340℃下熔融，并充分混合均匀，经过挤出、造粒，之后研磨过筛，制备得到平均粒径≤10um的耐高温耐摩擦填料组分；
步骤二：将30g的丙酮加入到装有加热装置和搅拌装置的反应釜中，在温度为90℃、搅拌速率为120rpm下，先向反应釜中加入100g的双酚A型环氧树脂，再向反应釜中加入步骤一制备的耐高温耐摩擦填料组分，之后在温度为90℃、搅拌速率为180rpm下反应1h；
步骤三：在温度为室温、搅拌速率为120rpm下，向反应釜中加入60g的双氰胺固化剂，之后在温度为室温、搅拌速率为180rpm下反应20min，制备得到耐高温耐摩擦涂料；
应用：涂覆有该耐高温耐摩擦涂料的汽车设备，性能测试过程如下：
将上述实施例中所制备出的耐高温耐摩擦涂料分别涂覆在四个尺寸为12.3mm×12.3mm×19.6mm的钢质试样表面，涂层厚度为128mm；
一、把上述涂覆有耐高温耐摩擦涂层的钢质试样放在箱式炉中加热到100℃并保温15min，然后取出在炉外水淬，进行急冷急热的冷热循环试验，循环重复50次，测试涂层的冷热疲劳性能，测试结果见表1；
二、采用MRH-3型摩擦磨损试验机进行干摩擦条件下的摩擦磨损性能测试，磨损时间为1h，测试结果见表1。
表1
实施例 涂层状态 摩擦因数u 体积磨损率K/(×10<sup>-6</sup>mm<sup>3</sup>/(N·m))
实施例一 未见剥落 0.22 2.6
实施例二 未见剥落 0.23 2.8
实施例三 未见剥落 0.22 2.8
实施例四 未见剥落 0.19 2.7
本发明重点通过对配方和工艺的同步改进，解决了目前汽车花键用涂料在使用过程中存在组分之间相容性差的技术问题，同时提高了材料的强度。

Claims (5)

1.一种汽车用耐高温耐摩擦涂料，其特征在于，其由如下重量份比例的组分制成：双酚A型环氧树脂80～100份、丙酮30～50份、双氰胺固化剂50～60份、以聚四氟乙烯(PTEE)和聚醚醚酮(PEEK)为原料制备而成的耐高温耐摩擦填料60～90份。
2.根据权利要求1所述的汽车用耐高温耐摩擦涂料，其特征在于，所述耐高温耐摩擦填料组分的平均粒径≤10um。
3.根据权利要求2所述的汽车用耐高温耐摩擦涂料，其特征在于，所述耐高温耐摩擦填料组分其由如下重量份比例的组分制成：40～50份的聚四氟乙烯(PTEE)、20～40份的聚醚醚酮(PEEK)。
4.根据权利要求3所述的汽车用耐高温耐摩擦涂料，其特征在于，其由如下重量份比例的组分制成：100份的双酚A型环氧树脂、30份的丙酮、60份的双氰胺固化剂、75份的耐高温耐摩擦填料组分；
其中，耐高温耐摩擦填料组分包括：45份的聚四氟乙烯(PTEE)、30份的聚醚醚酮(PEEK)。
5.根据权利要求1～4任一项所述汽车用耐高温耐摩擦涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将聚四氟乙烯(PTEE)、聚醚醚酮(PEEK)熔融，并混合均匀，经过挤出、造粒，之后研磨过筛，制备得到耐高温耐摩擦填料组分；
步骤二：在温度为80～100℃下，采用丙酮稀释双酚A型环氧树脂，之后与耐高温耐摩擦填料组分混合均匀；
步骤三：在室温下，将双氰胺固化剂加入步骤二的混合组分中，制备得到耐高温耐摩擦涂料。
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