新型减摩涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 新型减摩涂料的研制孙东洲1,2，吕虎2，于国良1,2，李岳2，张智1,2，孔宪志1,2*（1黑龙江省科学院高新技术研究院，黑龙江哈尔滨150020；2黑龙江省科学院石油化学研究院，黑龙江哈尔滨150040）前言很多无机和有机材料都具有减摩性能，可用于干摩擦或边界摩擦条件下工作的摩擦副，其中应用较多的是高分子聚合物和各种工程塑料。氯化聚醚是一种优异的热塑性工程塑料，其结构为一种线性结晶型聚合物，化学名为聚3,3- 双（氯甲基）丁氧环。由于氯化聚醚（CPS）分子结构中含氯455％，氯甲基与没有氢原子的分子主链上的碳原子相连，加热时不易脱去Cl，故而耐热性较高（其在强腐蚀介质条件下，120℃可长期使用，无强腐蚀介质时，140℃可短期使用）。主链上这种对称的规则结构和氯甲基的极性使氯化聚醚具有较高的熔点、结晶度、良好的物理机械性能及突出的耐磨性能。氯化聚醚除有上述优良的性能外，还具有良好的绝缘性能、抗蠕变性能、加工性能、低吸水性、良好的耐化学药品性、优异的阻燃性。正是由于氯化聚醚上述优点及相对于其它类型粉末涂料的优势，氯化聚醚被用于防腐涂料及降低材料之间摩擦的减摩涂料中，而用于减摩涂料中需要氯化聚醚涂料对被粘材料具有优良的粘接力，尽管氯化聚醚具有粘接力，但达不到减摩涂料所需要的粘接力。本文研制的氯化聚醚涂料，具有优异的粘接性能。1 实验部分11 原料与仪器氯化聚醚：自制；高密度聚乙烯（HDPE）：大庆石化公司；硅烷偶联剂（KH550）：南京曙光化工集团有限公司；甲苯二异氰酸酯（TDI）：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；1 底涂、2 底涂、3 处理剂：自制；电热鼓风干燥箱：型号HG101- 4- A；万能拉力机：型号INSTRON- 5969；红外光谱分析仪（FT- IR）：型号BRUKER- VECTOR- 22。12 减摩涂料的制备氯化聚醚低温粉碎过筛，高密度聚乙烯低温粉碎过筛、经处理剂处理，以上两种材料与稳定剂经过球磨混合制成减摩涂料。13 测试样品制备与测试条件傅立叶红外光谱测试（FR- IR）：使用VECTOR-22 傅立叶红外光谱仪。将测试样品与溴化钾混合压片进行红外测试，测试前试样保证充分干燥，扫描范围400~4000cm- 1。剪切强度测试：依照GB/T7124- 2008，胶黏剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）用减摩涂料塑化粘接0Cr15Ni5Cu2Ti 不锈钢试片进行测试，测试片尺寸规格为60mm20mm3mm，测试速率为5mm/s。被粘接材料粘接前表面使用80 刚玉进行喷砂处理。2 结果与讨论21 氯化聚醚的粒径对涂层性能的影响氯化聚醚产品为块状，且有一定的韧性，需将氯化聚醚与液氮混合进行冷冻粉碎。氯化聚醚粒径对涂层性能存在影响，从表1 可以看到不同粒径的氯化聚醚对涂层外观和拉伸剪切强度均有影响。考虑加工成本，确定采用粒径大于100 的氯化聚醚粉末。注：氯化聚醚、高密度聚乙烯（100 粒径）按一定比例混合；235℃下塑化后，迅速转入150℃5℃恒温干燥箱中自然降温冷却。22 高密度聚乙烯粒径对涂层的影响高密度聚乙烯工业品为颗粒状，需要将聚乙烯与液氮混合低温粉碎成粉末，本文探讨了聚乙烯不同粒径对涂层性能的影响。从表2 看到随着高密度聚乙烯粒径变小，涂层外观变得光滑，粘接拉伸剪切强度提高。根据实际需要，确定粒径大于100 的聚乙烯粉末作为增韧剂。注：氯化聚醚（100 粒径）、高密度聚乙烯按一定比例混合；235℃下塑化后，迅速转入150℃恒温干燥箱中自然降温冷却。23 高密度聚乙烯表面处理剂对涂层影响为提高高密度聚乙烯与氯化聚醚的相容性，采用不同底涂或处理剂对高密度聚乙烯进行表面处理。氯化聚醚、经过表面处理的高密度聚乙烯、稳定剂球磨混合制成涂料。从表3 中看到3 处理剂处理的高密度聚乙烯与氯化聚醚相容性好，涂层外观光亮。根据工艺要求最终确定3 处理剂为高密度聚乙烯表面处理剂。注：氯化聚醚（100 粒径）、经过表面处理的高密度聚乙烯（100 粒径）按一定比例混合；235℃下塑化后，迅速转入150℃恒温干燥箱自然降温冷却。24 底涂对涂层性能的影响减摩涂料喷涂的零件材质为0Cr15Ni5Cu2Ti 不锈钢，不使用底涂，涂料直接喷涂后附着力低，零件表面涂层摩擦时容易脱落，为此研制出与涂料配套的底涂。经过对比试验，1 和2 底涂可以满足要求，1 底涂为异氰酸酯型预聚体、2 底涂为聚氨酯改性环氧型。根据工艺需要，最终确定1 底涂为配套底涂。注：氯化聚醚（100 粒径）、经过表面处理的高密度聚乙烯（100 粒径）按一定比例混合；试片经底涂处理，235℃下涂料塑化后粘接，迅速转入150℃恒温干燥箱自然降温冷却。25 减摩涂料的FR- IR 分析减摩涂料的FT- IR 见图1。从图1 可以看出，减摩涂料的主要官能团及峰值显示：在2905cm- 1 处的吸收峰是烃基峰，在1108cm- 1处的吸收峰为C- O 对称伸缩振动，波数696cm- 1 处的吸收峰为C- Cl 的特征峰，FT- IR 光谱图显示主要吸收峰的位置与减摩涂料主体材料氯化聚醚、聚乙烯的特征峰位置吻合。26 减摩涂料主要理化性能3 结论制备了一种新型减摩涂料，氯化聚醚、高密度聚乙烯粒径为100，使用表面处理剂处理高密度聚乙烯。氯化聚醚、处理后的高密度聚乙烯、稳定剂球磨混合制成的减摩涂料，与底涂配合对基材粘接强度达到2857MPa，塑化后硬度为77（邵氏D）、干摩擦系数为043，具有良好的减摩性能和耐磨性。经上述研究，研制的减摩涂料满足了机载设备零件表面减摩、耐磨、防腐的使用要求。