[发明专利]一种具有高强度及耐冲蚀的聚脲复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高强度及耐冲蚀的聚脲复合涂层的制备方法，先分别制备BNNSs、聚脲A组分和聚脲B组分，接着将BNNSs混入到B组分中分散均匀制得混合体，然后将A组分与上述混合体通过喷涂设备喷涂到金属基材表面凝固后获得复合涂层；其中BNNSs既继承了h‑BN良好热学性质和优异的润滑性质，同时又具备了高强度、耐高温、绝缘和化学稳定性，从而使得复合涂层具有更加广泛的使用范围。通过引入BNNSs不仅提高了聚脲复合涂层的强度，当复合涂层受到外力冲击时，冲击能量会被氮化硼粒子消耗，从而使涂层的抗冲击性增强，而且当复合涂层受到外力冲蚀时，聚脲涂层体系中层状的BNNSs既作为增强体能够承担一部分载荷又作为润滑剂起到降低冲蚀的作用。

技术领域

本发明涉及一种聚脲复合涂层，具体是一种具有高强度及耐冲蚀的聚脲复合涂层的制备方法。

背景技术

冲蚀磨损是指流体或带有磨砺性固体颗粒的流体束以一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。近年来，冲蚀磨损造成材料失效的问题日益加重，成为各国重视的经济问题。如何对金属进行有效保护是科研工作者不懈的追求，由于在金属表面涂覆抗冲蚀磨损涂层的制备工艺简单、成本低廉、不受地域条件限制，使其成为最简单、快捷、有效的抗冲蚀手段。聚脲抗冲蚀磨损涂层便是最常用的涂层之一。

聚脲是由半预聚体、端氨基聚醚、胺扩链剂等原料现场喷涂而成。聚脲涂层具有以下的特点：(1)反应时不需要催化剂，能快速固化，涂料施工时数秒钟能凝胶，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象；(2)涂料具有100％的固含量，涂层形成过程中无有害物质排放，对环境友好，可以以确定的体积比进行喷涂和浇注，一次施工达到厚度要求，克服了传统涂料多次施工的缺点；(3)涂层具有优异的物理性能，如抗张强度、柔韧性、耐磨性等；(4)涂层具有良好的热稳定性，可在150℃下长期使用，可承受350℃的短时热冲击。

复杂多变的应用环境对涂层抗冲蚀性能的要求越来越高，单一的、传统的硬质抗冲蚀涂层已经不足以满足当前人们对抗冲蚀磨损涂层的需要，且硬质涂层存在制备工艺复杂、成本高等问题。基于以上的问题，如何能提供一种复合涂层，使其不仅具有较高的强度，同时具有较好的耐冲蚀性能，从而有效延长涂覆部件的使用寿命，是本行业的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具有高强度及耐冲蚀的聚脲复合涂层的制备方法，其制备的复合涂层不仅具有较高的力学强度，而且具有较好的耐冲蚀性能，从而有效延长涂覆部件的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有高强度及耐冲蚀的聚脲复合涂层的制备方法，具体步骤为：

步骤1：金属基材的预处理：采用800～1200目砂纸将金属基材打磨至表面光洁，然后将打磨后的金属基板放入乙醇和丙酮混合溶液中，并使用超声设备在70～80w功率下对金属基板在进行超声清洗1～2h，清洗结束放入70℃～80℃烘箱烘干1～2h备用；

步骤2：BNNSs的制备：将质量份数为5～10份的糖和质量份数为1～5份的h-BN(即六方氮化硼)加入到去离子水中形成混合液，使用超声设备在50～60w功率下对混合液进行超声，同时在100～150r/min的速率下搅拌20～30min使其均匀分散，然后将混合液转移到球磨罐中以转速为500r/min条件下球磨24～48h，接着将混合液放入离心机中以转速为8000～10000r/min条件下离心洗涤10min，最终将离心后的混合液冷冻干燥24h后得到BNNSs(即氮化硼纳米片)；其中h-BN与去离子水的质量比为1:5；

步骤3：聚脲A组分的制备：将质量份数为30～50份的聚酯多元醇在100℃～120℃温度下脱水处理2～4h，然后加入质量份数为40～60份的二异氰酸酯，将混合物置于具有保护性气体的气氛炉中，以3℃～5℃的升温速率升到70℃～80℃，并在其中保温3～5h，随炉冷却后取出制得聚脲A组分；