CN116333557A - 耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温耐油环氧耐磨润滑涂层及其制备方法和应用。该粘结固体润滑涂层是由含氨基的超支化聚硅氧烷(HSiNH2)、二硫化钼/六方氮化硼(MoS2/h‑BN)复合粒子以及环氧树脂复合制备而成。其中,HSiNH2所含的活性基团可以与环氧官能团发生反应,而Si‑O键的引入可以改善涂层的柔韧性、耐油性和耐热性,以MoS2/h‑BN复合粒子为固体润滑剂。本发明的耐高温耐油环氧粘结固体润滑涂层具有优异的物理机械性能、耐高温性、耐油性和摩擦性能等,可解决高温、高速和高压等极端环境下航空航天发动机燃油***运动部件的摩擦、磨损、润滑及动密封等问题,并且该涂层具有成本低、制备工艺简单、可工业化生产的特点,因此其在军用和民用产品中均有巨大的应用潜力。
Description
技术领域
本发明属于表面涂层技术领域,涉及一种耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层及其制备方法。
背景技术
耐磨润滑涂层在航空航天发动机燃油控制***中占有举足轻重的地位。但是,随着我国航空航天事业的快速发展,燃油***面临着高温、高压、高速等极端环境,因此对其涂层的性能提出了更高的要求,不仅要求其低摩擦、高耐磨,还要求其具有耐高温性和耐油性,特别是在极端环境下的适用性等。然而,目前我国所用的耐磨润滑涂层存在工艺复杂、低温易脆裂、高温易脱落、耐磨性差、耐油性不佳、易起泡以及寿命短等问题。因此,开发一种工艺简单、综合性能优异的耐磨润滑涂层已迫在眉睫。
专利CN 1552782 A公开了一种耐高温抗磨涂料。其以环氧树脂为胶粘剂,硼改性酚醛树脂为固化剂,二硫化钼为固体润滑剂,三氧化二锑和氟化铈为耐高温添加剂制备的一种中温固化高温使用的抗磨涂料。虽然其克服了耐磨润滑涂层在高温范围内应用存在的工艺性差、固化温度高等问题,解决了耐磨润滑涂层中温固化高温使用的难题,但是该涂层的组分较为复杂,这无疑增加了成本以及工艺的复杂程度。专利CN 113201266 A公开了一种高性能环氧粘结型固体自润滑涂料及制备使用方法,它是由聚酰胺酸封端的超支化聚硅氧烷(HBPSi-PAA)、二硫化钼/石墨烯(MoS2/rGO)复合粒子以及环氧树脂复合制备而成。其不仅具有优异的减摩抗磨性,还具有优良的韧性、附着力以及冲击强度等性能,但涂层的制备工艺比较复杂,同时其固化温度较高,最高可达250℃,这大大限制了其应用范围。
有机-无机杂化树脂兼具有机树脂的易加工性、好的粘结性以及无机材料优异的耐热性和耐磨性等特性,同时还可通过结构设计制备满足实际需求的树脂材料。因此,有望设计制备一种有机-无机杂化树脂材料来解决目前耐磨润滑涂层所遇到的加工性差、工艺复杂以及性能不佳等问题。超支化聚硅氧烷由于其优异的链段柔性、含空穴的支化拓扑结构、较低的表面能、良好的增油性以及大量的活性基团,不但能够对热固性树脂基体起到优良的增强增韧、减摩抗磨以及耐油效果,还能作为界面改性剂提高材料之间的界面结合强度。其中,以简单的酯交换缩聚法制备的含氨基的超支化聚硅氧烷(HSiNH2)是以Si-O-C为主链段的有机-无机杂化超支化聚合物,其Si-O-C的键角介于Si-O-Si和C-O-C之间,因此其既具有Si-O-Si结构的柔性,又具有C-O-C的刚性,这种“刚柔相济”的有机-无机杂化链段结构能够更好地达到增强、增韧的改性效果,并且其含有的羟基、伯胺和叔胺等活性基团,可以有效地提高自身以及固体润滑剂与环氧树脂的相容性。同时,HSiNH2还能促进环氧树脂的固化,因此有望实现环氧粘结固体润滑涂层中低温固化高温使用的目的。
此外,二硫化钼是一种具有较大抗压强度以及良好的耐磨性、附着性以及较低的摩擦系数(0.03-0.08)的层状固体润滑剂,它的摩擦系数在真空中与在空气中甚至在800℃的高温下变化不大,特别适用于航空航天领域的润滑,是理想的固体润滑剂,但其分散性较差,容易产生粒子聚集而影响性能。六方氮化硼(h-BN)具有优异的热稳定性,在空气环境下可在900℃左右保持稳定且不发生明显氧化并表现出良好的润滑性能。然而,在室温下h-BN的摩擦系数较高(约为0.3),并且其与金属表面的润湿性较差,因此很难与金属基底结合,从而限制了其在摩擦领域的应用。
因此,本发明提出通过超声辅助球磨插层法制备出具有优异润滑性、耐高温性和高分散性的MoS2/h-BN复合粒子并以其为固体润滑剂,然后通过HSiNH2改性环氧树脂制备有机-无机杂化环氧树脂材料,再以其为粘结剂制备出耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术中目前耐磨润滑涂层在高温、高压、高速等极端环境下的适用性的不足之处,本发明提出一种耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层及其制备方法。其能在保持优异减摩抗磨性能的同时,还具有优良的耐高温性和耐油性,可以为极端环境下航空航天发动机燃油***的润滑难题提供有效的解决方案。
技术方案
一种耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层,其特征在于组份按质量分数计为:60~90份环氧E-51、10~40份环氧AG-80、1~35份固化剂、3~12份含氨基的超支化聚硅氧烷HSiNH2和30~50份MoS2/h-BN复合粒子。
所述的所述复合耐磨润滑涂层在环境介质中200℃加热30h,涂层不起泡不开裂,附着力为1级,柔韧性为0.5mm,冲击强度为50cm;以RP-3航空煤油为介质环境,在高压反应釜中180℃加热30h,涂层不起泡不变色,涂层附着力、柔韧性和冲击强度仍分别保持在1级、0.5mm以及50cm。
所述固化剂包括但不限于4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲烷或4,4'-二氨基二苯醚。
所述含氨基的超支化聚硅氧烷HSiNH2结构式为:
一种制备所述耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的方法,其特征在于步骤如下:
步骤1:按质量分数计,将60~80份有机溶剂加入到3~12份HSiNH2和30~50份MoS2/h-BN复合粒子中超声搅拌30~60min,然后加入1~35份固化剂,待其溶解后加入60~90份环氧E-51和10~40份环氧AG-80,搅拌5~10min得到环氧复合涂料;
步骤2:将所配制的环氧复合涂料分3~5次均匀喷涂于金属基材的打磨面,每次喷涂完后在80℃下固化5~10min,然后进行阶梯升温固化,固化工艺为:110~130℃下固化2~3h,130~150℃下固化3~5h,160~180℃下固化2~3h,固化后自然冷却至室温,得到耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层。
所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮。
所述金属基材进行打磨、擦洗和干燥处理。
所述含氨基的超支化聚硅氧烷HSiNH2的制备方法:按摩尔比1∶1~1∶2将γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷与三元醇(三乙醇胺、丙三醇)加入到三口烧瓶中,在氮气氛围下升温至120~130℃,搅拌反应2~4h,直至馏出物缓慢流出,再以每小时5~10℃的升温速率进行阶梯式升温,直至馏出物质量达到理论的70%~85%时停止反应,将产物转入真空干燥箱,抽真空(30~60)min得到浅黄色粘稠液体,即为HSiNH2。
所述MoS2/h-BN复合粒子的制备方法:将MoS2和h-BN按质量比3∶1~3∶2加入到去离子水中,超声搅拌1~2h,抽滤,并用去离子水洗涤2~3次,再用无水乙醇洗涤1~2次,真空干燥3~6h得到MoS2负载h-BN的杂化粒子。然后,按球料质量比1∶1~3∶1将MoS2负载h-BN的杂化粒子置于球磨罐中,以300~600rpm/min的转速球磨6~8h得到MoS2/h-BN复合粒子。
所述金属基材的处理:先用400目的砂纸对金属基材进行打磨,再用无水乙醇将金属基材表面的大部分磨屑擦洗干净,然后将其置于无水乙醇中超声30~60min,最后用丙酮对其打磨面进行擦拭,真空干燥。
有益效果
本发明提出的一种耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层及其制备方法,该粘结固体润滑涂层是由含氨基的超支化聚硅氧烷(HSiNH2)、二硫化钼/六方氮化硼(MoS2/h-BN)复合粒子以及环氧树脂复合制备而成。其中,HSiNH2所含的活性基团可以与环氧官能团发生反应,从而提高其与树脂基体的界面结合强度实现良好的相容性,并且其还可以赋予环氧涂料较好的流平性,而Si-O键的引入可以改善涂层的柔韧性、耐油性和耐热性。同时,以MoS2/h-BN复合粒子为固体润滑剂,在HSiNH2和MoS2/h-BN的协同作用下涂层不仅能够实现优异的减摩抗磨效果,还能进一步提高涂层的耐热性和耐油性等性能。本发明的耐高温耐油环氧粘结固体润滑涂层具有优异的物理机械性能、耐高温性、耐油性和摩擦性能等,可解决高温、高速和高压等极端环境下航空航天发动机燃油***运动部件的摩擦、磨损、润滑及动密封等问题,并且该涂层具有成本低、制备工艺简单、可工业化生产的特点,因此其在军用和民用产品中均有巨大的应用潜力。
本发明的环氧复合涂层是由环氧E-51、环氧AG-80、固化剂、HSiNH2和MoS2/h-BN复合粒子组成。其中,HSiNH2中含有羟基、伯胺和叔胺等活性基团,可以有效地提高自身以及固体润滑剂与环氧树脂的相容性,而引入的“刚柔相济”的Si-O-C有机-无机杂化链段结构,能够有效地起到增强、增韧的效果。同时,由于其良好的憎油性和低表面能特性可以有效地提高环氧复合涂层的耐油性和摩擦性能。并且,HSiNH2还能促进环氧树脂的固化,从而有望实现环氧复合涂层中低温固化高温使用的目的。此外,采用超声辅助球磨插层法制备的MoS2/h-BN复合粒子具有优异的润滑性、耐高温性和高分散性等特性,以其为固体润滑剂可以极大地提高环氧复合涂层的减摩抗磨性、耐高温性以及使用寿命等。同时,该环氧复合涂层具有成本低、制备工艺简单等特点,因此其不仅可以应用于航空、航天等高技术领域,还能应用于汽车等民用领域。
附图说明
图1HSiNH2的红外光谱图
图2MoS2、h-BN和MoS2/h-BN复合粒子经超声分散在环氧涂料中0h和24h的分散图
图3耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的平均摩擦系数
图4耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层在经不同介质环境和温度处理后的物理机械性能测试实物图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
本发明的耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层,其特征在于:在环境介质中200℃加热30h,涂层不起泡不开裂,附着力为1级,柔韧性为0.5mm,冲击强度为50cm;以RP-3航空煤油为介质环境,在高压反应釜中180℃加热30h,涂层不起泡不变色,涂层附着力、柔韧性和冲击强度仍分别保持在1级、0.5mm以及50cm;组份按质量分数计,60~90份环氧E-51、10~40份环氧AG-80、1~35份固化剂、3~12份含氨基的超支化聚硅氧烷(HSiNH2)、30~50份MoS2/h-BN复合粒子。其中,固化剂为4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲烷或4,4'-二氨基二苯醚;HSiNH2结构示意图如下:
这种耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层是通过如下步骤制备的:首先,用砂纸对金属基材进行打磨,将其表面用无水乙醇处理干净后,再用丙酮对其打磨面进行擦拭,确保打磨面无污染、无油渍等;然后,将环氧复合涂料均匀喷涂于金属基材的打磨面;最后,通过梯度升温固化得到耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层。
具体实施例:
第一步:制备含氨基的超支化聚硅氧烷(HSiNH2)。首先将γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷与三元醇(三乙醇胺、丙三醇)按摩尔比1∶1~1∶2加入到三口烧瓶中,在氮气氛围下升温至(120~130)℃,搅拌反应(2~4)h,直至馏出物缓慢流出,再以每小时(5~10)℃的升温速率进行阶梯式升温,直至馏出物质量达到理论的70%~85%时停止反应,将产物转入真空干燥箱,抽真空(30~60)min得到浅黄色粘稠液体,即为HSiNH2。
第二步:制备MoS2/h-BN复合粒子。首先,将MoS2和h-BN按质量比3∶1~3∶2加入到去离子水中,超声搅拌(1~2)h,抽滤,并用去离子水洗涤2~3次,再用无水乙醇洗涤1~2次,真空干燥(3~6)h得到MoS2负载h-BN的杂化粒子。然后,按球料质量比1∶1~3∶1将MoS2负载h-BN的杂化粒子置于球磨罐中,以(300~600)rpm/min的转速球磨(6~8)h得到MoS2/h-BN复合粒子。
第三步:制备耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层。
(1)先用400目的砂纸对金属基材进行打磨,再用无水乙醇将金属基材表面的大部分磨屑擦洗干净,然后将其置于无水乙醇中超声(30~60)min,最后用丙酮对其打磨面进行擦拭,真空干燥,待用;
(2)按质量分数计,将60~80份有机溶剂加入到3~12份HSiNH2和30~50份MoS2/h-BN复合粒子中超声搅拌(30~60)min,然后加入1~35份固化剂,待其溶解后加入60~90份环氧E-51和10~40份环氧AG-80,搅拌(5~10)min得到环氧复合涂料。其中,有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮;
(3)将所配制的环氧复合涂料分3~5次均匀喷涂于金属基材的打磨面,每次喷涂完后在80℃下固化(5~10)min,然后进行阶梯升温固化,固化工艺为:(110~130)℃下固化(2~3)h,(130~150)℃下固化(3~5)h,(160~180)℃下固化(2~3)h,固化后自然冷却至室温,得到耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层。
实施例1
(1)HSiNH2的制备
按摩尔比1∶2称取γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和三乙醇胺于三口烧瓶中,在氮气氛围下升温至120℃,搅拌反应3h,直至馏出物缓慢流出,再以每小时10℃的升温速率进行阶梯式升温,直至馏出物的质量达到理论的80%时停止反应,将产物转入真空干燥箱,抽真空30min得到浅黄色粘稠液体HSiNH2;
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备
首先,将MoS2和h-BN按质量比3∶2加入到去离子水中,超声搅拌1h,抽滤,并用去离子水洗涤2次,再用无水乙醇洗涤1次,真空干燥6h得到MoS2负载h-BN的杂化粒子。然后,按球料质量比2∶1将MoS2负载h-BN的杂化粒子置于球磨罐中,以500rpm/min的转速球磨6h得到MoS2/h-BN复合粒子;
(3)金属基材的打磨处理
先用400目的砂纸对金属基材进行打磨,再用无水乙醇将金属基材表面的大部分磨屑擦洗干净,然后将其置于无水乙醇中超声60min,最后用丙酮对其打磨面进行擦拭,真空干燥,待用;
(4)环氧复合涂料的制备
按质量分数计,取35份MoS2/h-BN复合粒子于60份DMAc中超声搅拌30min,然后加入80份环氧E-51和20份环氧AG-80,搅拌5min得到环氧复合涂料;
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备
将所配制的环氧复合涂料分3次均匀喷涂于金属基材的打磨面,每次喷涂完后在80℃下固化5min,然后进行阶梯升温固化,固化工艺为:130℃固化2h,150℃固化4h,180℃固化3h,固化后自然冷却至室温,得到耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层。
实施例2
(1)HSiNH2的制备
按摩尔比1∶2称取γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和三乙醇胺于三口烧瓶中,在氮气氛围下升温至120℃,搅拌反应3h,直至馏出物缓慢流出,再以每小时10℃的升温速率进行阶梯式升温,直至馏出物的质量达到理论的60%时停止反应,将产物转入真空干燥箱,抽真空30min得到浅黄色粘稠液体HSiNH2;
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备同实施例1
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备同实施例1
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1实施例3
(1)HSiNH2的制备同实施例1
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备
首先,将MoS2和h-BN按质量比3∶1加入到去离子水中,超声搅拌1h,抽滤,并用去离子水洗涤2次,再用无水乙醇洗涤1次,真空干燥6h得到MoS2负载h-BN的杂化粒子。然后,按球料质量比2∶1将MoS2负载h-BN的杂化粒子置于球磨罐中,以500rpm/min的转速球磨6h得到MoS2/h-BN复合粒子;
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备同实施例1
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1实施例4
(1)HSiNH2的制备同实施例1
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备同实施例1
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备
按质量分数计,取40份MoS2/h-BN复合粒子于60份DMAc中超声搅拌30min,然后加入80份环氧E-51和20份环氧AG-80,搅拌5min得到环氧复合涂料;
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1实施例5
(1)HSiNH2的制备同实施例1
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备同实施例1
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备
按质量分数计,取45份MoS2/h-BN复合粒子于60份DMAc中超声搅拌30min,然后加入80份环氧E-51和20份环氧AG-80,搅拌5min得到环氧复合涂料;
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1实施例6
(1)HSiNH2的制备同实施例1
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备同实施例1
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备
按质量分数计,取50份MoS2/h-BN复合粒子于60份DMAc中超声搅拌30min,然后加入80份环氧E-51和20份环氧AG-80,搅拌5min得到环氧复合涂料;
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1实施例7
(1)HSiNH2的制备同实施例2
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备同实施例1
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备同实施例5
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1实施例8
(1)HSiNH2的制备同实施例1
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备同实施例3
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备同实施例5
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1实施例9
(1)HSiNH2的制备同实施例2
(2)MoS2/h-BN复合粒子的制备同实施例3
(3)金属基材的打磨处理同实施例1
(4)环氧复合涂料的制备同实施例5
(5)耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的制备同实施例1
对实施例中制备的耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层进行的性能测试,见说明书附图。
图1为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(JH-M902)、三乙醇胺(TEA)和HSiNH2以及馏出物和乙醇的对比红外光谱。从图1a可以发现,HSiNH2在3360~3300cm-1处为-NH2和-OH的伸缩振动峰,1112cm-1处为Si-O-C键中C-O键的伸缩振动峰,1055cm-1为Si-O-C键中Si-O键的伸缩振动峰,796cm-1为Si-C键的伸缩振动峰,初步表明HSiNH2被成功合成。为进一步证实HSiNH2被成功合成,对比研究了馏出物与乙醇的红外光谱(如图1b所示),发现二者的谱图基本保持一致,这与理论反应相符合。综上分析表明成功合成了HSiNH2。
图2为MoS2、h-BN和MoS2/h-BN复合粒子经超声分散在环氧涂料中0h(2a)和24h(2b)的分散图。其中,所用有机溶剂为DMAc。可以看到,三种粒子经超声分散后都能均匀地分散在环氧涂料中。当静置24h后,可以明显地观察到MoS2与环氧涂料形成分层,而h-BN仅有轻微的沉降,大部分粒子仍能在环氧涂料中保持较好的分散性。同时,可以看到MoS2/h-BN复合粒子静置24h后没有沉降的发生,并保持着优异的分散性能,这为制备高性能耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层奠定了良好的基础。
图3为耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层在干摩擦条件下以290rpm/min测得的平均摩擦系数(图3a)和耐磨寿命(图3b)。可以看到,涂层的最低平均摩擦系数为0.04,最长寿命可达736s,其表现出优异的耐磨润滑性能。
图4为耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层在环境介质中200℃加热30h,以及在高压反应釜中以RP-3航空煤油为介质180℃加热30h后测得的涂层的附着力、冲击强度和柔韧性,其分别可达1级、50cm以及0.5mm,表明该涂层具有优异的物理机械性能,同时也说明其具有较好的耐高温性和耐油性。
本发明提供的耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层及其制备方法,该环氧复合涂层不仅具有优异的柔韧性、冲击强度和附着力,还具有良好的耐高温性和耐油性,并且该制备方法工艺简单、成本低廉且可工业化生产,因此其在军用和民用领域存在巨大的应用潜力。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所做出的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,本发明的实施例虽未公开,但本领域的技术人员可以预见和确定。
Claims (10)
1.一种耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层,其特征在于组份按质量分数计为:60~90份环氧E-51、10~40份环氧AG-80、1~35份固化剂、3~12份含氨基的超支化聚硅氧烷HSiNH2和30~50份MoS2/h-BN复合粒子。
2.根据权利要求1耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层,其特征在于:所述的所述复合耐磨润滑涂层在环境介质中200℃加热30h,涂层不起泡不开裂,附着力为1级,柔韧性为0.5mm,冲击强度为50cm;以RP-3航空煤油为介质环境,在高压反应釜中180℃加热30h,涂层不起泡不变色,涂层附着力、柔韧性和冲击强度仍分别保持在1级、0.5mm以及50cm。
3.根据权利要求1耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层,其特征在于:所述固化剂包括但不限于4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯甲烷或4,4'-二氨基二苯醚。
5.一种制备权利要求1~4任一项所述耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层的方法,其特征在于步骤如下:
步骤1:按质量分数计,将60~80份有机溶剂加入到3~12份HSiNH2和30~50份MoS2/h-BN复合粒子中超声搅拌30~60min,然后加入1~35份固化剂,待其溶解后加入60~90份环氧E-51和10~40份环氧AG-80,搅拌5~10min得到环氧复合涂料;
步骤2:将所配制的环氧复合涂料分3~5次均匀喷涂于金属基材的打磨面,每次喷涂完后在80℃下固化5~10min,然后进行阶梯升温固化,固化工艺为:110~130℃下固化2~3h,130~150℃下固化3~5h,160~180℃下固化2~3h,固化后自然冷却至室温,得到耐高温耐油有机-无机杂化环氧复合耐磨润滑涂层。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述金属基材进行打磨、擦洗和干燥处理。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述含氨基的超支化聚硅氧烷HSiNH2的制备方法:按摩尔比1∶1~1∶2将γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷与三元醇(三乙醇胺、丙三醇)加入到三口烧瓶中,在氮气氛围下升温至120~130℃,搅拌反应2~4h,直至馏出物缓慢流出,再以每小时5~10℃的升温速率进行阶梯式升温,直至馏出物质量达到理论的70%~85%时停止反应,将产物转入真空干燥箱,抽真空30~60min得到浅黄色粘稠液体,即为HSiNH2。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述MoS2/h-BN复合粒子的制备方法:将MoS2和h-BN按质量比3∶1~3∶2加入到去离子水中,超声搅拌1~2h,抽滤,并用去离子水洗涤2~3次,再用无水乙醇洗涤1~2次,真空干燥3~6h得到MoS2负载h-BN的杂化粒子;然后,按球料质量比1∶1~3∶1将MoS2负载h-BN的杂化粒子置于球磨罐中,以300~600rpm/min的转速球磨6~8h得到MoS2/h-BN复合粒子。
10.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述金属基材的处理:先用400目的砂纸对金属基材进行打磨,再用无水乙醇将金属基材表面的大部分磨屑擦洗干净,然后将其置于无水乙醇中超声30~60min,最后用丙酮对其打磨面进行擦拭,真空干燥。
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