CN115870179B - 一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法 - Google Patents
一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115870179B CN115870179B CN202111143116.7A CN202111143116A CN115870179B CN 115870179 B CN115870179 B CN 115870179B CN 202111143116 A CN202111143116 A CN 202111143116A CN 115870179 B CN115870179 B CN 115870179B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wear
- polypeptide
- resistant coating
- stsocmc
- epoxy polysiloxane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 13
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims abstract description 48
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims abstract description 48
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims abstract description 25
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims abstract description 25
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims abstract description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 16
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- AYFACLKQYVTXNS-UHFFFAOYSA-M sodium;tetradecane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCS([O-])(=O)=O AYFACLKQYVTXNS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 12
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000010985 leather Substances 0.000 claims description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 4
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 18
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 18
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 18
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 18
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 18
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 14
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 2
- 229960000776 sodium tetradecyl sulfate Drugs 0.000 description 2
- UPUIQOIQVMNQAP-UHFFFAOYSA-M sodium;tetradecyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O UPUIQOIQVMNQAP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于汽车零部件的耐磨损涂层，使用分子量为1000的环氧聚硅氧烷(PDMS‑E)对胶原多肽单层膜G‑STSocmc进行接枝改性，所述膜上环氧聚硅氧烷的接枝率为1.3～1.5％，接触角为108～120°，粗糙度8～9nm；耐磨损失重率：0.006～0.008％。本发明提供的用于汽车零部件的耐磨损涂层具有良好的耐磨性能，厚度低且可控，材料表面与涂层之间具有较强的相互作用，涂层牢固度好，环氧聚硅氧烷与多肽单层膜稳固结合，化学稳定性高，耐老化。且该材料作为涂层还具有疏水性，可防潮防污染。
Description
技术领域
本发明属于汽车制造领域，具体涉及一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法。
背景技术
钛的硬度低、耐磨性能差，当用作滑动部件时，易与对磨材料粘着，产生磨损，因而严重限制了其作为摩擦构件的使用。为改善钛合金表面性能，使之具有较高的硬度、良好的耐磨性和高温抗氧化性能，除了改善合金成分及优化制备工艺等方法外，表面改性技术也是目前改善钛合金性能最有效的方法之一。通过在钛合金的表面制备不同的复合涂层，实现提高钛合金表面耐磨性能和高温抗氧化性能的同时保持基体的高强质轻的特质，对扩大钛合金的应用范围具有重大意义。
环氧聚硅氧烷具有良好的耐腐蚀性、耐高低温、具有很好的柔韧性，但是环氧聚硅氧烷是油性的，不容易附着在材料表面。中国专利文献CN 103087631 A(CN201310012009.X)公开一种环氧聚硅氧烷改性明胶皮革涂饰剂及其制备方法，该涂饰剂使明胶材料具有成膜柔软、延展性好、抗氧化能力强、耐水及耐有机溶剂能力强、抗菌等特点。但是，该膜是由明胶聚合物溶液制成，所得膜的厚度较厚且厚度不均。明胶溶液中伯氨基暴露量低且不可控，导致未接枝成功的聚硅氧烷分散于溶液中，在后期使用过程中，没有结合的明胶和聚硅氧烷单独存在导致稳定性不佳。且该专利是利用明胶组分与皮胶原之间的同源性促使二者之间产生较强的分子间相互作用而紧密结合，形成涂层。但是该方法且仅适用于皮革等与明胶具有同源性的材料。而该改性涂饰剂与金属、橡胶等材料没有较强的相互作用，涂层牢固度不好。而汽车内饰件的骨架材料主要为金属材料，塑料等材料。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于汽车零部件的耐磨损涂层，其特征在于，使用分子量为1000的环氧聚硅氧烷(PDMS-E)对胶原多肽单层膜G-STSocmc进行接枝改性，所述膜上环氧聚硅氧烷的接枝率为1.3～1.5％，接触角为108～120°，粗糙度8～9nm；耐磨损失重率：0.006～0.008％。
耐磨损性能的测试方法为：使用耐磨耗性试验机，旋转速度为(60±5)r/min，压力为(250±10)g，测试5分钟。
所述接枝率的定义为：
接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量占接枝反应前膜上伯氨基摩尔量的百分比。
接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量可通过(WD-W0)/1000计算，即接枝成功的环氧聚硅氧烷的摩尔量。其中，WD为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷后的质量，W0为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷前的质量。
所述环氧聚硅氧烷的分子式如下所述：
优选的，所述胶原多肽单层膜G-STSocmc是由分子量为(1.48±0.2)×105g/mol的多肽分子构成的，单层膜的厚度为7.3nm，膜表面的伯氨基暴露量为9.92％，多肽单层膜的Zeta电位为-8.99mV；所述膜的接触角为84°。
进一步优选的，所述胶原多肽单层膜G-STSocmc的二级结构为：α-helix为24.77±0.1％；β-sheet为20.50±0.11％；β-turn为7.26±0.08％；random coil为47.47±0.19％。
进一步优选的，所述多肽单层膜G-STSocmc的制备方法为：
(1)在50℃下，配制多肽溶液，然后加入表面活性剂十四烷基磺酸钠(STSo)，得到STSo浓度为7.00mmol/L的多肽-STSo混合溶液，保温备用；
(2)将基底材料浸入混酸溶液中处理，冲洗至中性，用氮气吹干后再烘干；
(3)将烘干后的基底材料浸入聚乙烯亚胺(PEI)水溶液中处理后，用水冲洗，用氮气吹干后再烘干，得到沉积有PEI的正离子化的基底材料；
(4)将正离子化的基底材料浸入步骤(1)所得多肽-STSo混合溶液中，沉积8～12min，然后将其在去离子水中提拉20～25次，用高纯氮气吹干后，即得多肽单层膜G-STSocmc。
优选的，所述步骤(2)中基底材料为金属、橡胶、皮革或者玻璃等材料。优选的，基底材料为金属。
本发明还提供用于汽车零部件的耐磨损涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)将分子量为1000的环氧聚硅氧烷超生分散于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液中得到混合溶液；
2)将胶原多肽单层膜G-STSocmc置于步骤1)所述混合溶液中1～3小时，温度为48～52℃；
3)将步骤3)处理过的胶原多肽单层膜G-STSocmc在丙酮中提拉10次去除掉未反应的环氧聚硅氧烷，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存。
优选的，步骤1)中所述于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液的pH为9.6，使用超声分散。
优选的，步骤1)中所述混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.008～0.01mol/L。
本发明还提供上述用于汽车零部件的耐磨损涂层在汽车制造领域中的应用。
本发明的有益效果：
本发明提供的用于汽车零部件的耐磨损涂层具有良好的耐磨性能，厚度低且可控，材料表面与涂层之间具有较强的相互作用，涂层牢固度好，环氧聚硅氧烷与多肽单层膜稳固结合，化学稳定性高，耐老化。且该材料作为涂层还具有疏水性，可防潮防污染。
附图说明
图1是G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂层的表面形貌图(a，实施例3，b，实施例1)；
图2是G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂层表面3D形貌图(a，Ti，b，实施例3，c，实施例1)；
图3实施例1所得G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂层的XPS总谱；
图4实施例1所得G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂层的Si 2p高分辨图谱；
图5实施例1所得G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂层的N1s高分辨图谱。
具体实施方式
本发明实施例中所使用的胶原多肽为市售多肽产品(A.R.)，其分子量约为5.00×104～1.80×105g/mol，经透析方法到的分子量为的多肽(1.48±0.2)×105g/mol，1g胶原多肽中含有伯氨基5.6×10-4mol。其他试剂没有特别说明的均为普通市售产品。
本发明中所用环氧聚硅氧烷的制备方法，可参考：Zhu C,Xu J,Hou Z,etal.Scale Effect on Interface Reaction between PDMS-E Emulsion Droplets andGelatin[J].Langmuir,2017。本发明所用环氧聚硅氧烷的重均分子量为1000±50。
实施例1
一种用于汽车零部件的耐磨损涂层，包括以下步骤：
S1：制备多肽单层膜G-STSocmc，可参照中国专利文献CN 111842088 A(202010753400.5)。
(1)配制浓度为4％wt的胶原多肽溶液50mL：精确称取胶原多肽于100mL于三口烧瓶中，准确量取去离子水，把去离子水倒入三口烧瓶中，室温溶胀0.5h后，将三口烧瓶放入50±1℃的水浴中，加热搅拌2h，使其完全溶解，然后用2mol/L的氢氧化钠把溶液的pH调节至10.00±0.02，在水浴中稳定0.5h后。
(2)向上述胶原多肽溶液中加入表面活性剂STSo，得到胶原多肽-STSo混合溶液，混合溶液中STSo的浓度为7.00mmol/L(CMC，50℃时，STSo的临界胶束浓度)；在水浴中稳定6h备用。
(3)切割大小为1cm×1cm×1mm的若干方形钛片，使用金相砂纸按照，800，1500，3000，5000，7000目的顺序依次打磨抛光，依次用去离子水，无水乙醇，丙酮超声清洗钛片各15min，然后用高纯氮气吹干后在60℃烘箱干燥12h备用。配制30％H2O2和98％H2SO4体积比为1:1的混酸溶液，冷却至室温后，将上述处理好的钛片用混酸处理1h，然后用自来水冲洗至中性，再用去离子水清洗5次，最后用高纯氮气吹干后在60℃烘箱干燥12h备用。
(4)配制1mg/mL的PEI聚乙烯亚胺水溶液，将上述酸蚀的钛片用PEI溶液室温处理0.5h，后用去离子水清洗5次，去除掉结合不牢的电荷，最后用高纯氮气吹干后在60℃烘箱干燥12h备用。将正离子化的钛片放入沉积盒中，分别向沉积盒中倒入上述配制好的不同体系的多肽溶液，50℃下沉积10min，然后将其在去离子水中提拉20次，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存。所得多肽单层膜标记为G-STSocmc。
S2：制备汽车零部件的耐磨损涂层的涂饰材料G-STSocmc-(PDMS-E1000)，
1)将分子量为1000的环氧聚硅氧烷超生15min，分散于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液(pH＝9.6)中得到混合溶液；混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.0112mol/L。
2)将胶原多肽单层膜G-STSocmc置于上述混合溶液中2小时，温度为50℃；
3)将步骤3)所得胶原多肽单层膜G-STSocmc在丙酮中提拉10次去除掉未反应的环氧硅氧烷，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存。在相同条件下同时制备多个样品，接枝率虽会有微小差别，但不影响其本身的性能和使用环境，在误差范围之内。
所得G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂饰材料中的PDMS-E的接枝率为1.490％，接触角为119.27°。粗糙度8.61nm，膜平均厚度37nm。
实施例2
一种用于汽车零部件的耐磨损涂层，包括以下步骤：与实施例1不同的是，混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.00896mol/L。
所得G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂饰材料的接枝率为1.385％，接触角为112.84°，粗糙度8.97nm。
实施例3
一种用于汽车零部件的耐磨损涂层，包括以下步骤：与实施例1不同的是，改变接枝时间为1h。
所得G-STSocmc-(PDMS-E1000)涂饰材料的接枝率为1.328％，接触角为108.68°。粗糙度8.58nm，膜平均厚度47nm。
对比例1
一种涂层材料，与实施例1不同的是，环氧聚硅烷的分子量为500，S21)中环氧聚硅氧烷的浓度为0.024mol/L。
该产品的接枝率为2.12％，接触角为109.82°。粗糙度8.34nm，膜平均厚度32nm。
对比例2
一种涂层材料，将0.05g明胶，加水搅拌加热至50℃，待明胶完全溶解后，加入氢氧化钠调节反应pH为10.0，得到质量浓度为5％的明胶溶液，然后加入十四烷基硫酸钠(STSo)做乳化剂，继续搅拌至完全溶解，溶液中STSo的浓度为7.00mmol/L。然后连续或分批加入55.28mg环氧聚硅氧烷(Mw＝1000)，反应24小时，停止搅拌和加热，得到环氧聚硅氧烷改性明胶溶液。将正离子化处理的钛片放置于改性明胶溶液中，于50℃下沉积10min，然后将其在去离子水中提拉20次，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存，得到涂层。涂层接触角为115°。粗糙度34.57nm，膜平均厚度49nm。
对比例3
一种涂层材料，与实施例1不同的是，S1(2)中表面活性剂为的浓度为7.96mmol/L。
该产品的接枝率为3.640％，接触角为135.64°，粗糙度9.42nm。
性能测试及表征
1.形貌表征
本发明涂层的表面平整度由Multimode8型AFM(Bruker，德国)测定，将制备好的样品置于工作台上，以Peak Force模式对样品的形貌和平整度进行了表征，测试时，先用原子力显微镜自带的光学辅助系统找到边界，然后把测试范围设置为20μm以横跨样品区域，用AFM针尖进行扫描，扫描速度为0.977Hz，扫描范围为1μm，数据处理软件为AFM自带的NanoScope Analysis。
从图1、2可以看出，从表面形貌图中可以看出，G(STSocmc)-(PDMS-E1000)表面呈现颗粒堆积，表面均匀，接枝后表面的有序性主要取决于胶原多肽分子的二级结构、胶原多肽单层膜表面暴露的伯氨基含量和分布，伯氨基暴露量的增加促进了接枝反应得到进行，因此表面形貌表现出非常好的有序性；从三维形貌中可以看出，接枝环氧聚硅氧烷后的表面平整度较高，规律性较好。
2.G-STSocmc-(PDMS-E1000)的表面元素分析
XPS能清晰地给出薄膜表面的成分信息，还可以高分辨解析出元素的化学状态。本发明使用XPS(ESCALABXi+，美国)对G-STSocmc-(PDMS-E1000)的化学组成进行了直接分析。
图3～5展示了G-STSocmc接枝PDMS-E500前后表面元素变化情况，可以看出，在发生接枝反应之前，多肽单层膜样品中含有一定的N元素，环氧聚硅氧烷接枝后则能明显看出Si元素的增加和N元素的减少。
3、耐磨性实验
仪器：TABER耐磨耗性试验机(厂家：高铁检测仪器有限公司，仪器型号：GT-7012-T，砂轮的型号：CS-10)。
本测试选用直径为2cm，厚度为1mm的样品(因本测试需要旋转来看耐磨性，故使用圆形钛片)进行制备样品，按照上述实施例1～3、对比例1～4的制备方法制备样品，后将样品放在水平平台中央旋转，旋转速度：(60±5)r/min，两个磨轮(橡胶轮)被赋予特定的压力(压力：(250±10)g)压在试片上旋转，磨轮的轴与水平面相平行，一个磨轮朝外，另一个朝内，在一定的时间内，通过石英晶体微天平进行了精确称重，记录样品的质量变化。
表1样品经耐磨测试后的质量变化表
从表1中可以看出，通过石英晶体微天平对实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3条件下所得样品进行了精确称重，可以看出，与对比例1～3相比，实施例1～3的质量变化很小，耐磨性较好，G-(STSocmc)多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷(Mw＝1000)的耐磨性最好。
由以上结果可以看出，本发明通过将明胶在浓度为7.00mmol/L的十四烷基硫酸钠(STSo)存在下制备成多肽单层膜后，再与分子量为1000环氧聚硅氧烷进行接枝反应，不仅可以控制膜的厚度在纳米级别，还能提高材料的耐酸碱性和耐溶剂腐蚀性等。说明多肽单层膜与明胶聚合物相比，其结构、性能均发生了一定程度改变，其与环氧聚硅氧烷接枝后，膜的性能产生了预料不到的变化。另外，先对明胶进行改性后接枝的方法接枝率不易控制，所得涂层中有未接枝成功的环氧聚硅氧烷，部分易在洗脱过程中溶出，对膜的稳固性即附着性能造成影响，未溶出部分在后续使用过程中，易溶解渗出、化学稳定性差。
Claims (9)
1.一种用于汽车零部件的耐磨损涂层，其特征在于，使用分子量为1000的环氧聚硅氧烷（PDMS-E）对胶原多肽单层膜G-STSocmc进行接枝改性，所述涂层上环氧聚硅氧烷的接枝率为1.3~1.5%，接触角为108~120°，粗糙度8~9nm；耐磨损失重率：0.006~0.008%；
所述用于汽车零部件的耐磨损涂层的制备方法包括以下步骤：
1）将分子量为1000的环氧聚硅氧烷超声分散于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液中得到混合溶液；
2）将胶原多肽单层膜G-STSocmc置于步骤1）所述混合溶液中1~3小时，温度为48~52℃；
3）将步骤2）处理过的胶原多肽单层膜G-STSocmc在丙酮中提拉10次去除掉未反应的环氧聚硅氧烷，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存；
所述多肽单层膜G-STSocmc的制备方法为：
（1）在50℃下，配制多肽溶液，然后加入表面活性剂十四烷基磺酸钠（STSo），得到STSo浓度为7.00mmol/L的多肽-STSo混合溶液，保温备用；
（2）将基底材料浸入混酸溶液中处理，冲洗至中性，用氮气吹干后再烘干；
（3）将烘干后的基底材料浸入聚乙烯亚胺（PEI）水溶液中处理后，用水冲洗，用氮气吹干后再烘干，得到沉积有PEI的正离子化的基底材料；
（4）将正离子化的基底材料浸入步骤（1）所得多肽-STSo混合溶液中，沉积8~12 min，然后将其在去离子水中提拉20~25次，用高纯氮气吹干后，即得多肽单层膜G-STSocmc。
2.根据权利要求1所述的耐磨损涂层，其特征在于，耐磨损性能的测试方法为：使用耐磨耗性试验机，旋转速度为（60±5）r/min，压力为（250±10）g，测试5分钟；
所述接枝率为：接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量占接枝反应前膜上伯氨基摩尔量的百分比；
接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量可通过(WD-W0)/1000计算，即接枝成功的环氧聚硅氧烷的摩尔量；其中，WD为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷后的质量，W0为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷前的质量；
所述环氧聚硅氧烷的分子式如下所述：
。
3.根据权利要求1所述的耐磨损涂层，其特征在于，所述胶原多肽单层膜G-STSocmc是由分子量为（1.48±0.2）×105g/mol的多肽分子构成的，单层膜的厚度为7.3nm，膜表面的伯氨基暴露量为9.92%，多肽单层膜的Zeta电位为-8.99mV；所述膜的接触角为84°。
4.根据权利要求1所述的耐磨损涂层，其特征在于，所述胶原多肽单层膜G-STSocmc的二级结构为：α-helix为24.77±0.1%；β-sheet为20.50±0.11%；β-turn为7.26±0.08%；random coil为47.47±0.19%。
5.根据权利要求1所述的耐磨损涂层，其特征在于，所述步骤（2）中基底材料为金属、橡胶、皮革或者玻璃。
6.根据权利要求5所述的耐磨损涂层，其特征在于，所述步骤（2）中基底材料为金属。
7.根据权利要求1所述的耐磨损涂层，其特征在于，步骤1）中所述于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液的pH为9.6，使用超声分散。
8.根据权利要求1所述的耐磨损涂层，其特征在于，步骤1）中所述混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.008~0.01mol/L。
9.权利要求1~8任一项所述用于汽车零部件的耐磨损涂层在汽车制造领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111143116.7A CN115870179B (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111143116.7A CN115870179B (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115870179A CN115870179A (zh) | 2023-03-31 |
| CN115870179B true CN115870179B (zh) | 2023-07-18 |
Family
ID=85763475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111143116.7A Active CN115870179B (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115870179B (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2324949A1 (en) * | 1998-03-24 | 1999-09-30 | Avantgarb, Llc | Modified textile and other materials and methods for their preparation |
| US9546274B2 (en) * | 2009-05-26 | 2017-01-17 | The Armor All/Stp Products Company | Automotive protectant compositions with improved vertical cling |
| CN103436168B (zh) * | 2013-08-22 | 2015-10-28 | 齐鲁工业大学 | 一种含有聚硅氧烷和缩水甘油的强疏水型明胶皮革涂饰剂及制备方法 |
| CN111842088B (zh) * | 2020-07-30 | 2021-08-10 | 齐鲁工业大学 | 一种低电位疏水性多肽单层膜及其制备方法与应用 |
-
2021
- 2021-09-28 CN CN202111143116.7A patent/CN115870179B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115870179A (zh) | 2023-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qin et al. | A superhydrophobic aerogel with robust self-healability | |
| Chang et al. | Fabrication of mechanically durable superhydrophobic wood surfaces using polydimethylsiloxane and silica nanoparticles | |
| Chen et al. | Superhydrophobic coatings on gelatin-based films: fabrication, characterization and cytotoxicity studies | |
| Wang et al. | Preparation and characterization of underwater superoleophobic chitosan/poly (vinyl alcohol) coatings for self-cleaning and oil/water separation | |
| Xie et al. | Preparation and characterization of self-matting waterborne polymer–An overview | |
| ITVA20080046A1 (it) | Dispersioni acquose di poliuretani anionici | |
| Ye et al. | Novel dual-functional coating with underwater self-healing and anti-protein-fouling properties by combining two kinds of microcapsules and a zwitterionic copolymer | |
| JP2001523759A (ja) | 網目状コーティング | |
| EP2695918A1 (en) | Coating composition for the prevention and/or removal of limescale and/or soap scum | |
| CN110205809B (zh) | 一种碳纤维的上浆方法及其应用 | |
| Jiang et al. | Synthesis of superhydrophobic fluoro-containing silica sol coatings for cotton textile by one-step sol–gel process | |
| EP1907494B1 (en) | Organic-inorganic hybrid coatings | |
| CN115870179B (zh) | 一种用于汽车零部件的耐磨损涂层及其制备方法 | |
| CN106947963A (zh) | 一种在超低碳钢表面制备超疏水膜的方法 | |
| CN110359292B (zh) | 一种柔性、透气且耐磨的皮革及其制备方法 | |
| Cui et al. | Investigation on fabrication of durable superhydrophobic surface based on multi-adhesive strategy | |
| Tiberg et al. | Immobilization of protein to surface-grafted PEO/PPO block copolymers | |
| CN106693727A (zh) | 一种超疏水聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法 | |
| CN114276680B (zh) | 一种超疏水复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN115572502B (zh) | 一种基于cation-π相互作用的多功能涂层及其制备方法和应用 | |
| CN115870194B (zh) | 一种用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层及制备方法 | |
| CN115873438B (zh) | 一种用于精密仪器的耐溶剂腐蚀的涂饰材料及制备方法 | |
| CN115506160A (zh) | 水性双疏涂料及其制备方法和应用 | |
| CN114085590A (zh) | 一种在碳钢表面形成有机-无机杂化超疏水防腐涂层的方法 | |
| US11447870B2 (en) | Method for forming water repellent, long-term durable and biomimetic coatings from methyltrimethoxysilane |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 250300 No. 3501 University Road, Changqing District, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences) Country or region after: China Address before: 250300 No. 3501 University Road, Changqing District, Jinan City, Shandong Province Patentee before: Qilu University of Technology Country or region before: China |