[发明专利]一种具有低摩擦系数的含硅油润滑防腐复合涂层的制备

说明书

本发明提供了一种具有低摩擦系数的含硅油润滑防腐复合涂层的制备方法。本发明采用硅油作为缓蚀剂以及润滑剂，利用低分子硅油在聚氨酯的固化温度下依然保持液态的特性实现涂层内部的固液分离。通过调节硅油的种类或含量，实现有机硅的可控表面迁移，在降低涂层摩擦系数的同时延长耐磨寿命。本发明制备简单，使用方便，而且聚氨酯基体与硅油分子之间的作用力可调节，实现了硅油的均匀分散和可控释放。该复合涂层在摩擦运动的刺激下可实现硅油填充物的可控释放，通过固液复合的润滑作用机制和硅油的疏水性，可以同时实现润滑和抗蚀效果，使得涂层具有优异的减摩抗磨性能和耐腐蚀性能，在摩擦和腐蚀领域具有巨大的应用潜力和市场价值。

技术领域

本发明属于固液润滑防腐材料技术领域，涉及一种润滑防腐复合涂层的制备方法，尤其涉及一种具有低摩擦系数的含硅油润滑防腐复合涂层的制备方法。

背景技术

材料的腐蚀和磨损是造成机械工件能量耗散和损伤失效的主要原因，不仅导致生产效率降低，甚至导致机械事故的发生。而抗蚀防护和减摩耐磨涂层已成为节约能源和资源，减缓环境污染，消除安全隐患的重要途经之一。固液复合材料充分弥补了流体润滑的不足，发挥固体润滑的优势，同时液体缓蚀剂也可以抑制材料的腐蚀，被选择应用于润滑防腐涂层。对于目前的固液润滑防腐涂层，其在使用过程中需要在材料表面连续补充润滑剂或者缓蚀剂。或者采用内含微胶囊的自修复复合材料，通过外界刺激响应使微胶囊壳壁破裂，胶囊芯材释放。但是制备过程较为繁琐且选择性触发壳壁破裂较为困难，而且动态防腐性能较差，无法实现润滑防腐一体化。

近年来，聚氨酯材料因其具有高耐磨、耐油、耐腐蚀以及与其他材料良好的附着力等优异的综合性能，引起了研究者的广泛关注和探索，多用于高压、重载或腐蚀等工况。而硅油性质稳定，疏水性好，能以液体状态本征嵌入聚氨酯材料中起到润滑剂和缓蚀剂的作用，实现硅油改性聚氨酯润滑防腐一体化涂层。在硅油改性聚氨酯润滑防腐涂层中，硅油可在摩擦行为的作用下可控释放并迁移至涂层表面，达到及时补充防护因子的作用，从而使其防护能力最大化，实现低摩擦和较大的防腐补强作用。但目前鲜有利用硅油和聚氨酯材料制备固液润滑防腐一体化涂层的研究。

发明内容

基于以上研究现状，本发明的目的是提供一种具有低摩擦系数的含硅油润滑防腐复合涂层的制备方法。

本发明采用硅油作为缓蚀剂以及润滑剂，利用低分子硅油在聚氨酯的固化温度下依然保持液态的特性实现涂层内部的固液分离。聚氨酯骨架与硅油的结合强度可以通过硅油的端基调控，不仅解决液体润滑剂的分散性问题，而且实现硅油的可控释放。硅油良好的耐温性使其对摩擦热和载荷的缓冲效果明显，较强的抗粘附性也避免了摩擦副与环块的直接接触，从而极大地改善了摩擦磨损性能，达到比市面上多数润滑涂层更低且稳定的摩擦系数；此外，硅油化学性质稳定，可以填充聚氨酯涂层内部细小的孔洞和缝隙，使防水性能更强，可有效抑制材料的腐蚀。

本发明具有低摩擦系数的含硅油润滑防腐复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）聚氨酯材料的制备：将聚醚多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯加入甲苯溶液中混合均匀，在氮气保护及搅拌下，于40℃~70℃下反应2h~4h，减压蒸馏除去溶剂，得到NCO基团封端的聚氨酯材料。其中，所述聚醚多元醇中的羟基与异佛尔酮二异氰酸酯中的NCO基团的摩尔比为1.25:1~2:1；所述甲苯溶剂与聚醚多元醇的质量比为1.0:1~2.0:1；所述搅拌速率为200~400r/min。

（2）纳米材料增强的聚氨酯材料的制备：将聚氨酯材料加入到纳米材料的甲苯溶液中混合均匀，在氮气保护及搅拌下，于60~90℃下反应2~3h，减压蒸馏除去溶剂，得到纳米材料增强的聚氨酯材料。其中，所述纳米材料包括氧化石墨烯、石墨烯、还原氧化石墨烯、凹凸棒石、二氧化硅中的一种或几种；所述纳米材料的加入量为聚氨酯的质量的1%~5%；所述纳米材料在甲苯溶剂中的质量浓度为5%~10%；所述搅拌速率为200~400r/min。