/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層，本發(fā)明還涉及該耐磨涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用微米級(jí)S12陶瓷粉末填充改性的S12/環(huán)氧復(fù)合材料具有良好的耐蝕性、耐磨性、絕緣性、導(dǎo)熱系數(shù)大、線膨脹系數(shù)低、固化收縮率小、生產(chǎn)成本低廉等一系列優(yōu)異性能，在防腐耐磨材料和電子封裝領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。
[0003]目前，為了提高防腐涂層的耐磨性，人們也在樹(shù)脂涂料中加入固體填料，一方面減少樹(shù)脂的用量，降低成本；另一方面增加涂層的硬度和耐磨性，但由于固體顆粒的密度大于樹(shù)脂的密度，因此就會(huì)出現(xiàn)顆粒沉淀于涂層底部導(dǎo)致涂層分層，上部分涂層的樹(shù)脂含量高，基本不含固體填料，涂層耐磨性差，而底層固體含量高，樹(shù)脂含量少，導(dǎo)致涂層的粘結(jié)強(qiáng)度降低，使得粉末增強(qiáng)技術(shù)難以在防腐耐磨涂層中推廣，為了解決這一問(wèn)題，有人采用填料表面改性處理和顆粒納米化兩種途徑有效降低復(fù)合材料中填料顆粒的沉降率，但其工藝復(fù)雜，成本較高，也難以應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。
[0004]利用stoke’s沉降定律，S12顆粒在涂料中的沉降速度與顆粒和涂料的密度差、顆粒直徑的平方成正比，與涂料粘度成反比。同種填料粒度越大的顆粒沉降速度越快，密度小的沉降速度小，因此采用不同級(jí)別的顆?；旌峡稍谕繉又行纬闪６忍荻龋浑S溫度的提高環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)固化速度明顯加快，粘度顯著變大直至失去流動(dòng)性，使顆粒沉降過(guò)程終止，因此通過(guò)控制溫度可以控制環(huán)氧樹(shù)脂涂料的粘度，進(jìn)而影響顆粒沉降的速度和時(shí)間，控制顆粒沉降的深度，確保顆粒主要分布于涂層的中上部，基體與涂料界面處仍為純環(huán)氧樹(shù)脂涂層。最終獲得顆粒成梯度分布的S12/環(huán)氧樹(shù)脂梯度耐磨涂層。采用本工藝制備的涂層克服了共混法中出現(xiàn)的顆粒沉降于涂層底部的缺陷，具有更好的結(jié)合強(qiáng)度、耐磨性和表面硬度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層，其具有較高的硬度和耐磨性能。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層的制備方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層，包括環(huán)氧樹(shù)脂基體和S12強(qiáng)化相，其中環(huán)氧樹(shù)脂基體為雙組分環(huán)氧樹(shù)脂，S12強(qiáng)化相的量為環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的20%?45%。
[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0009]雙組分環(huán)氧樹(shù)脂由E44環(huán)氧樹(shù)脂和低分子量聚酰胺固化劑組成。
[0010]S12強(qiáng)化相按質(zhì)量百分比由以下不同粒度的S12組成:5?10μπι:35%?65%、10 ?20 μπι:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μ m〈5%，以上各粒度的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0011]本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層的制備方法，具體按以下步驟進(jìn)行:
[0012]步驟I，按比例進(jìn)行SiCV混粉
[0013]按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取粒度為5?10μ??:35%?65%、10?20μ??:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μπι〈5% 的 S12粉放入球磨機(jī)內(nèi)加酒精進(jìn)行球磨，使粉末混合均勻，然后放入烘干箱中進(jìn)行干燥；
[0014]步驟2，環(huán)氧樹(shù)脂涂料調(diào)配
[0015]將Ε-44環(huán)氧樹(shù)脂與低分子量聚酰胺固化劑以質(zhì)量比1:1混合攪拌均勻，得到環(huán)氧樹(shù)脂涂料；
[0016]步驟3，進(jìn)行噴涂預(yù)處理、涂刷環(huán)氧樹(shù)脂涂層
[0017]對(duì)基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理后用丙酮清洗；將步驟2調(diào)配好的環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂刷在預(yù)處理后的基體表面，涂層厚度控制在100?200 ym ;
[0018]步驟4，外噴SiCV混粉
[0019]將S12-粉通過(guò)靜電噴涂均勻的噴覆在步驟3涂刷的環(huán)氧樹(shù)脂涂層表面，其中S12的量為環(huán)氧樹(shù)脂涂料質(zhì)量的20%?45% ;
[0020]步驟5，沉降固化
[0021]將制備5得到的涂層在25?70°C條件下保溫30?120min，即得到S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層。
[0022]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0023]步驟I中干燥是在溫度110°C?150°C下保溫2?4小時(shí)。
[0024]步驟3中噴砂粗化處理工藝參數(shù):噴砂壓力0.4?0.6MPa，磨料16?18目金剛砂。
[0025]步驟4中靜電噴涂采用靜電噴槍進(jìn)行，具體參數(shù)為:壓縮空氣壓力0.4?0.7MPa，靜電噴涂電壓50?60V，噴槍噴嘴到工件距離100?150mm。
[0026]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層與現(xiàn)有技術(shù)比較有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0027](I)涂層存在由表面向內(nèi)5102顆粒逐漸增大而基體與涂料界面處仍為純環(huán)氧樹(shù)脂的粒度梯度，克服了現(xiàn)有涂層由于顆粒沉降于底部，表面無(wú)顆粒增強(qiáng)所形成的缺陷；
[0028](2)制備的S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、具有較高的硬度和耐磨性；
[0029](3)涂層制備工藝簡(jiǎn)單，可重復(fù)性好，成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為不同方法制備的復(fù)合涂層中截面顆粒分布；
[0031]其中(a)現(xiàn)有共混法；(b)本發(fā)明方法；
[0032]圖2為S12量環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的30%的不同方法制備復(fù)合涂層在90°沖蝕角下的沖蝕磨損形貌。
[0033]其中(I)現(xiàn)有共混法；(II)本發(fā)明方法。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0035]本發(fā)明S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層，包括環(huán)氧樹(shù)脂基體和S1jS化相，其中環(huán)氧樹(shù)脂基體為雙組分環(huán)氧樹(shù)脂，S1jS化相的加入質(zhì)量為環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的20%?45%。其中雙組分環(huán)氧樹(shù)脂由E44環(huán)氧樹(shù)脂和低分子量聚酰胺固化劑組成。
[0036]S12強(qiáng)化相按質(zhì)量百分比由以下不同粒度的S12組成:5?10μπι:35%?65%、10 ?20 μπι:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μm〈5%，以上各粒度的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0037]上述S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層的制備方法，具體按以下步驟進(jìn)行:
[0038]步驟I，按比例進(jìn)行SiCV混粉
[0039]按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取粒度為5?10μπι:35%?65%、10?20μπι:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μπι〈5% 的 S12粉放入球磨機(jī)內(nèi)加酒精進(jìn)行球磨，使粉末混合均勻，然后放入烘干箱中進(jìn)行干燥，溫度110°C?150°C下保溫2?4小時(shí)；
[0040]步驟2，環(huán)氧樹(shù)脂涂料調(diào)配
[0041]將E-44環(huán)氧樹(shù)脂與低分子量聚酰胺固化劑以質(zhì)量比1:1混合攪拌均勻；
[0042]步驟3，進(jìn)行噴涂預(yù)處理、涂刷環(huán)氧樹(shù)脂涂層
[0043]對(duì)基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理后用丙酮清洗；噴砂粗化處理工藝參數(shù):噴砂壓力0.4?0.6MPa，磨料16?18目金剛砂，將步驟2調(diào)配好的環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂刷在預(yù)處理后的基體表面，涂層厚度控制在100?200 μ m ;
[0044]步驟4，外噴SiCV混粉
[0045]將S12-粉通過(guò)靜電噴涂均勻的噴覆在步驟3涂刷的環(huán)氧樹(shù)脂涂層表面，其中S12的量為環(huán)氧樹(shù)脂涂料質(zhì)量的20%?45%，具體參數(shù)為:壓縮空氣壓力0.4?0.7MPa，靜電噴涂電壓50?60V，噴槍噴嘴到工件距尚100?150mm ；
[0046]步驟5，沉降固化
[0047]將制備5得到的涂層在25?70°C條件下保溫30?120min，即得到S12/環(huán)氧樹(shù)脂基梯度復(fù)合耐磨涂層。
[0048]在固化交聯(lián)的同時(shí)5102顆粒在重力作用下沉降，形成由表面向內(nèi)S12顆粒逐漸增大而基體與涂層界面處仍為純環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合梯度涂層。
[0049]實(shí)施例1
[0050]材料選擇為:雙組分環(huán)氧樹(shù)脂(E44環(huán)氧樹(shù)脂、低分子量聚酰胺固化劑)，5102粉粒度組成為 5 ?10 μ??:50%、10 ?20 μ??:25%、20 ?30 μπι:15%、30 ?40 μπι:7%、40 ?50 μ m:3% ο
[0051]⑴混粉
[0052]按上述比例稱(chēng)取不同規(guī)格的S12粉末放入球磨機(jī)內(nèi)加酒精進(jìn)行球磨，酒精與粉料質(zhì)量比為1:10，混粉2小時(shí)，使粉末混合均勻，再將上述混合好的粉末放入烘干箱中進(jìn)行干燥，溫度110°C保溫4小時(shí)，除去水分并增加粉末的流動(dòng)性。
[0053](2)噴涂預(yù)處理
[0054]基體米用Q235鋼，試樣尺寸為4mmX 4mmX 4mm，用16目剛玉砂噴砂處理，處理完后再用丙酮清洗。
[0055](3)環(huán)氧樹(shù)脂涂料調(diào)配
[0056]將E-44環(huán)氧樹(shù)脂與低分子量聚酰胺固化劑以質(zhì)量比1:1混合攪拌均勻。
[0057](4)涂刷環(huán)氧樹(shù)脂涂層
[0058]將調(diào)配好的環(huán)氧樹(shù)脂涂料均勻涂刷在預(yù)處理后的Q235鋼基體表面，涂層厚度