无机填料改性环氧耐磨涂层制备及性能

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磨损在现代工业生产中是一个不能忽视的要素。磨损造成设备零部件失效,损失非常惊人,通过涂层技术对部件进行表面处理可有效防护设备,显著延长其服役期限。与其他高分子涂层相比,环氧树脂涂层具有优异的粘结性、耐磨性、耐酸碱性、无热影响区以及涂覆工艺简单、成本低廉等特点,被广泛用做耐磨涂层基础胶粘剂。但是环氧树脂韧性差、内应力大,直接用做基体使用得到的材料机械性能不佳。
  本课题主要研究一种环氧耐磨涂层,通过聚氨酯弹性体改性增韧得到韧性好、粘结性能佳的环氧基体,再通过选用耐磨填料填充改性基体,利用聚四氟乙烯减少体系摩擦系数,制备综合性能较好的环氧耐磨涂层。利用红外分析材料的相关反应机理,借助扫描电镜SEM观察材料磨损表面及断裂界面,分析材料抗磨机理,最终得到耐磨涂层的最佳配方为:E-51:TPU:DDM:DMP-30:SiC(150#/240#=3/1):KH-550:3#PTFE=1:0.14:0.25:0.02:0.55:0.15(填料质量分数):0.08,此配方得到的磨损率为0.0029g/min。与某商用胶泥的磨损性能对比(同等条件下干摩擦测试,磨损率为0.0036g/min),相对耐磨性为1.24。
  实验利用PTFE包裹无机填料形成一种硬度高摩擦系数低的核壳结构高效耐磨填料,使填料表面摩擦系数降低同时带有一定的蠕变性,填料粒子能通过形变有效避免脆性破碎,抗磨效率高。最后确定了体系固化机理主要是环氧基团被DDM上的氨基开环然后逐步交联聚合,从线形结构逐步形成体形网络结构的过程。TPU增韧环氧树脂的过程主要是通过异氰酸酯基与环氧树脂开环形成的羟基反应引入聚醚或聚酯柔性链段完成的,结构上,二者形成互穿网络结构。碳化硅填充的复合涂层耐磨性质优良,涂层基体主要是通过塑性变形吸收能量,并以疲劳磨损为主要磨损机制。
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