[发明专利]含石墨烯的润滑涂料

说明书

本发明涉及含石墨烯的润滑涂料。通过使用石墨烯使润滑涂料在其耐磨损性和摩擦特性方面得到改善。

本发明涉及含石墨烯的润滑涂料。通过使用石墨烯使润滑涂料在其耐磨损性和摩擦特性方面得到改善。

如果涂料体系包含固体润滑剂或润滑活性物质，则将其称为润滑涂料。已知在润滑涂料中使用聚酰胺酰亚胺作为粘合剂。此外已知的是，向这些润滑涂料中添加溶剂，例如水或有机溶剂。此外，在各种树脂基质中使用石墨烯。石墨烯是具有二维结构的碳的变体，其中每个碳原子被另外三个碳原子以120°的角度包围，从而形成蜂窝状图案。与三维石墨相比，石墨烯具有非常高的拉伸强度。通过使用石墨烯，意在降低润滑涂料中的摩擦。

因此，由B. Schlüter的论文 (Funktionalisierte Graphene fürtribologische Anwendungen，Dissertation，Freiburg 2014)已知使用热还原氧化石墨(TRGO)形式的石墨烯作为摩擦填料或固体润滑剂。为此，将TRGO此外引入到环氧树脂基质中，并观察到摩擦系数的降低。

US 2014/0023450 A1因此描述了一种用于压缩机中的磨损面的防止磨损的涂层，该涂层包含至少一种前体组分，该前体组分以粉末形式来使用，并且由粉末状热塑性聚合物例如聚醚醚酮(PEEK)、第一润滑剂例如硫化钼和第二润滑剂例如聚四氟乙烯(PTFE)组成，并且在使用之前将其加热，以确保均匀涂覆待涂覆表面。在涂覆之前，用底漆处理该表面，为此使用例如聚酰胺酰亚胺。此外也使用石墨烯作为第一和/或第二润滑剂。因此，石墨烯存在于热塑性层中。

EP 2 794 769 B2涉及一种制备摩擦复合材料的组合物，其包含至少一种小片状固态润滑剂、至少一种类型的无机小片状颜料颗粒、至少一种具有至少一个亲水性和至少一个疏水性基团的表面活性化合物以及由有机聚合物或低聚物组成的可固化粘合剂体系。此外使用石墨烯作为固态润滑剂，可使用聚四氟乙烯(PTFE)作为额外的有机固体润滑剂。粘合剂选自环氧化物和此外聚酰胺酰亚胺。

DE 10 2012 215 666 A1涉及功能部件，特别是轴承部件、密封件或O形环，其具有包含润滑涂料的减摩涂层，其中该润滑涂料包含石墨烯。

WO 2016/008770 A1描述了使用硅烷，以改善聚酰亚胺/酰胺基质的稳定性和同样改善树脂材料在该基材上的粘合性。在这种情况下，将硅烷用作表面和涂料之间的粘合促进剂。此外，由EP 1 469 050 B1已知，使用硅烷不导致表面耐磨损性的提高。因此，将硅烷用作涂料对基底的粘合促进剂。

然而，此外也包含石墨烯的已知润滑涂料的缺点在于，单独使用石墨烯不产生所希望的润滑涂料改善的性能。

在粘合剂基质中仅使用石墨烯的润滑涂料的另一个缺点是摩擦系数太高以及强烈的粘滑倾向（所谓的回滑）。这些缺点也记载在上面提及的B. Schlüter的论文中。在一个曲线图中描绘了这个缺点，尽管摩擦系数在摩擦实验中降低至约μ=0.25，但是在不平稳的曲线中也看到强烈偏离，这是“粘滑”的标志。与实现约μ= 0.1或更好的值的标准PTFE润滑涂料相比，μ= 0.25的摩擦系数的降低是非常差的。

这意味着，不能通过单独使用石墨烯来实现摩擦系数的降低。

因为在新的应用中必须存在越来越多的耐磨损层，因此本发明的目的是提供一种润滑涂料，用该润滑涂料改善了润滑涂料的耐磨损性和摩擦特性。

该目的通过提供一种润滑涂料来实现，在该润滑涂料中将石墨烯与固体润滑剂组合，并且将这些组分引入到粘合剂基质中。

石墨烯，石墨的一个单层片，在2004年通过经由透明胶带法分离变得普遍也可物质地供研究使用。然而，其仅作为单层片通过自下而上工艺稳定地沉积在表面上。以粉末形式仅可获得多层片石墨烯，在其材料性质方面，其与单层片石墨烯稍有不同。在本申请中，使用商购可得的石墨烯小片作为用于润滑涂料的石墨烯材料。