聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐磨水性涂層材料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐磨水性涂層材料及其制備方法和應用，屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】，其中所述涂層材料按重量份計，由100份聚酰胺酰亞胺乳液、0～50份輻照聚四氟乙烯乳液、5～30份二氧化硅、0.4～1份流平劑和去離子水組成；所述聚酰胺酰亞胺乳液的固含量為25～35%，去離子水的用量以加入后可調(diào)節(jié)聚酰胺酰亞胺乳液的涂4粘度至20～30s取用；所述輻照聚四氟乙烯乳液的固含量為50～60%。制備步驟包括：調(diào)節(jié)聚酰胺酰亞胺乳液粘度；加入其余原料通過超聲分散和磁力攪拌使之分散均勻。其應用步驟包括噴涂、燒結(jié)固化、隨爐冷卻等。本發(fā)明的涂層材料以水為分散介質(zhì)，經(jīng)濟環(huán)保且具備優(yōu)良的耐溫耐磨性，可用于滑動部件的耐磨涂層材料、容器與過道內(nèi)部保護性涂層。
【專利說明】聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐磨水性涂層材料及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐磨水性涂層材料，同時還涉及該涂層材料的制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著尖端技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代高技術(shù)機械對耐磨減磨材料的要求越來越高。為了解決高溫、超高真空、強輻射、高速高負載、特殊介質(zhì)等特殊工況條件下的摩擦磨損問題，科研工作者們在耐熱耐磨聚合物基體復合涂層材料方面集中投入了大量精力。
[0003]聚合物基耐磨涂層是一類新型潤滑材料，與金屬材料相比，具有耐高溫性能好、化學性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕能力強、消聲減震效果顯著、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點。這類材料通常以耐熱性好且具有一定自潤滑能力的聚合物作為基體，加入一種或多種固體潤滑劑及其它改性增強劑制備而成，可以用來制作耐磨的零部件(如軸承、齒輪、活塞環(huán)和滑動導軌等)，在航空、航天、機械、電子等領(lǐng)域作為摩擦件廣泛使用。中國專利CN1149074A所述的常溫固化防銹干膜潤滑劑雖具有良好的耐磨和抗腐蝕性能，但其材料組分繁多、復雜，制備成本較高，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。中國專利CN101440252A提供的高承載抗磨納米涂料具有良好的抗磨減磨能力和高承載能力，但其采用聚氨酯粘結(jié)樹脂為基體，其耐溫性能較差，無法在160°C以上的條件下長期工作。中國專利CN102816518A公開的碳-碳復合納米基耐磨涂層材料以聚酰胺酰亞胺溶液為基體制備出了一種耐溫耐壓耐腐蝕耐磨的優(yōu)良涂層，但該涂層材料需要使用二甲苯等有機溶劑，具有較大毒性，對人體和環(huán)境有較大危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了`提供一種耐溫、耐磨性良好的聚酰胺酰亞胺水性涂層材料以及該涂層材料的制備方法，提供該水性涂層材料的應用方法是本發(fā)明的另一目的。
[0005]基于上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，按重量份計，所述涂層材料由100份聚酰胺酰亞胺乳液、O~50份輻照聚四氟乙烯乳液、5~30份二氧化硅、0.4~1份流平劑和去離子水組成；所述聚酰胺酰亞胺乳液的固含量為25~35%，去離子水的用量以加入后可調(diào)節(jié)聚酰胺酰亞胺乳液的涂4粘度至20~30s取用；所述輻照聚四氟乙烯乳液的固含量為50~60%。
[0006]所述聚酰胺酰亞胺乳液由偏苯三酸酐和二苯基甲烷二異氰酸酯縮聚而成，數(shù)均分子量為15000~20000。
[0007]所述聚四氟乙烯乳液經(jīng)過6tlCo Y射線輻照，輻照劑量為2 X IO5~5 X IO5Gy ;其乳液粒徑為0.05~1.00 μ m0
[0008]所述二氧化硅是經(jīng)超支化聚氨酯接枝改性的納米或微米二氧化硅。
[0009]所述流平劑為聚氨酯類流平劑。
[0010]所述聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料的制備方法，包括以下步驟:(1)按重量份計，取100份聚酰胺酰亞胺乳液加入去離子水，調(diào)節(jié)聚酰胺酰亞胺乳液的涂4粘度至20~30s ；
(2)取O~50份輻照聚四氟乙烯乳液、5~30份二氧化硅、0.4~1份流平劑緩慢加入步驟(1)的聚酰胺酰亞胺乳液中，通過超聲分散和磁力攪拌使之分散均勻，即得。
[0011]所述聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料的應用，步驟包括:將所述聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料噴涂于工件表面，于120~140°C下烘干后置于馬弗爐中在280~380°C下燒結(jié)固化10~30分鐘，固化后隨爐冷卻至室溫。
[0012]所述應用中，噴涂壓力為0.4MPa~0.8MPa,噴涂距離為15~50cm,噴涂角度為60。~90°。
[0013]本發(fā)明提供的涂層材料采用耐熱且具有較好自潤滑性的聚酰胺酰亞胺乳液為基體，以超支化聚氨酯接枝改性二氧化硅為增強劑、以輻照聚四氟乙烯為潤滑劑，其在產(chǎn)品中具有很好的分散效果，既為產(chǎn)品的制備和使用帶來了便利，又賦予了產(chǎn)品優(yōu)良的耐溫、耐磨性能。試驗結(jié)果表明，利用本發(fā)明提供的涂層材料形成的涂層具備優(yōu)良的耐溫耐磨性，可用做滑動部件的耐磨涂層材料或容器、過道的內(nèi)部保護性涂層，可以在250°C以下各種環(huán)境溫度、干摩擦或含油介質(zhì)工況要求下長期使用。
[0014]除此之外，本發(fā)明的涂層材料以水為分散介質(zhì)，制備與施工過程中無溶劑污染，經(jīng)濟環(huán)保，具有廣闊的推廣應用前景。其相應的制備方法步驟簡單，可操作性強；與之相配套的應用方法簡單有效，有助于工件獲得理想的涂層。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
`[0016]實施例1
聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，其重量組成為:
聚酰胺酰亞胺乳液(由偏苯三酸酐和二苯基甲烷二異氰酸酯縮聚而成，數(shù)均分子量為15000，固含量35%) 100g、未改性的納米二氧化硅5g、聚氨酯流平劑PU-220 0.4g、去離子水適量(加入聚酰胺酰亞胺乳液中可調(diào)節(jié)其涂4粘度至20s)。
[0017]其制備方法包括以下步驟:
(1)取聚酰胺酰亞胺乳液加入去離子水，調(diào)節(jié)聚酰胺酰亞胺乳液的涂4粘度至20s；
(2)取二氧化硅、流平劑緩慢加入步驟(1)的聚酰胺酰亞胺乳液中，超聲分散30分鐘后磁力攪拌30分鐘，分散均勻后即得。
[0018]應用步驟為:
(O將制得的涂層材料裝入噴槍罐中，噴涂于表面經(jīng)過打磨和清潔處理的Q235鋼表面，噴涂壓力為0.4 Mpa,噴涂距離為15cm,噴涂角度為60°。
[0019](2)將噴涂好的工件放入電熱鼓風干燥箱中于120±5°C下烘干，然后放入馬弗爐中在280°C下燒結(jié)固化30分鐘，固化后隨爐冷卻至室溫，即在Q235鋼表面得到聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨涂層。
[0020]實施例2
聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，其重量組成為:
聚酰胺酰亞胺乳液(由偏苯三酸酐和二苯基甲烷二異氰酸酯縮聚而成，數(shù)均分子量為15000，固含量35%)100g、超支化聚氨酯接枝改性納米二氧化硅10g、聚氨酯流平劑PU—220
0.4g、去離子水適量(加入聚酰胺酰亞胺乳液中可調(diào)節(jié)其涂4粘度至20s)。
[0021]其制備方法和應用步驟同實施例1。
[0022]所用超支化聚氨酯接枝改性納米二氧化硅通過以下步驟制得:稱取IOg納米二氧化硅、0.7 mol N, N-二羥乙基-3胺基丙酸甲酯和0.7 g對甲苯磺酸于四頸瓶中，在氮氣保護下于120°C強烈攪拌10 h。抽真空30 min以除去未反應的單體，得到含有已接枝的納米二氧化硅和未接枝的聚合物的淺黃粘稠物。產(chǎn)物用甲醇洗滌，離心沉淀(1.5 XioVmin)，沉淀物再用甲醇洗滌后再離心，重復上述步驟直到在洗滌液中利用TCL薄板檢測不到未反應的物質(zhì)和聚合物存在為止。將沉淀物30°C真空干燥6 h得接枝納米二氧化硅。
[0023]超支化聚氨酯接枝改性二氧化硅分散性能測試:
稱取0.03g接枝超支化聚氨酯接枝改性二氧化硅和0.03g未接枝的納米二氧化硅分別置于50ml水中，經(jīng)充分振搖后，用分光光度計測定透光率，并在1500轉(zhuǎn)/分鐘的條件下離心沉降一定時間再測定其透光率，結(jié)果見下表1。
[0024]表1超支化聚氨酯接枝二氧化硅和:^接，二_化硅的透光率
【權(quán)利要求】
1.聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，其特征在于，按重量份計，所述涂層材料由100份聚酰胺酰亞胺乳液、O~50份輻照聚四氟乙烯乳液、5~30份二氧化硅、0.4~1份流平劑和去離子水組成；所述聚酰胺酰亞胺乳液的固含量為25~35%，去離子水的用量以加入后可調(diào)節(jié)聚酰胺酰亞胺乳液的涂4粘度至20~30s取用；所述輻照聚四氟乙烯乳液的固含量為50~60%。
2.如權(quán)利要求1所述的聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，其特征在于，所述聚酰胺酰亞胺乳液由偏苯三酸酐和二苯基甲烷二異氰酸酯縮聚而成，數(shù)均分子量為15000 ~20000。
3.如權(quán)利要求1所述的聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液經(jīng)過6°Co Y射線輻照，輻照劑量為2X IO5~5X IO5Gy ;其乳液粒徑為0.05 ~1.00 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，其特征在于，所述二氧化硅是經(jīng)超支化接枝改性的納米或微米二氧化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料，其特征在于，所述流平劑為聚氨酯類流平劑。
6.權(quán)利要求1-5任一所述聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按重量份計，取100份聚酰胺酰亞胺乳液加入去離子水，調(diào)節(jié)聚酰胺酰亞胺乳液的涂4粘度至20~30s ； 取O~50份福照聚四氟乙烯乳液、10~50份二氧化娃、0.4~1份流平劑緩慢加入步驟(I)的聚酰胺酰亞胺乳液中，通過超聲分散和磁力攪拌使之分散均勻，即得。`
7.權(quán)利要求1-5任一所述聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料的應用，其特征在于，步驟包括:將所述聚酰胺酰亞胺基自潤滑耐熱耐磨水性涂層材料噴涂于工件表面，于120±5°C烘干后置于馬弗爐中在280~380°C下燒結(jié)固化10~30分鐘，固化后隨爐冷卻至室溫。
8.如權(quán)利要求8所述的應用，其特征在于，噴涂壓力為0.4MPa~0.8MPa，噴涂距離為15~50cm,噴涂角度為60。~90。。
【文檔編號】C09D127/18GK103773222SQ201410018917
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】趙輝, 孫瑞敏, 陳永, 周永恒 申請人:開封大學