PPESK耐高温自润滑耐磨涂料的研制

PPESK耐高温自润滑耐磨涂料的研制

汤传贵1,靳钊2,蹇锡高3 (1.海军驻青岛造船厂军事代表室,山东青岛266001;2.海洋化工研究院,山东青岛266071;3.大连理工大学,辽宁大连116024)

磨损是在高速运转的设备中经常遇到的问题,设备会因此发生故障、损坏、甚至报废。耐磨件的防护以及磨损部位的修复一直是工业设备、轴承、机床、发动机等领域最为关注的问题⋯。而耐磨涂料就扮演了重要的角色,在工业、军用领域将修复与防护的作用发挥得淋漓尽致。对于设备磨损的防护,通常有加入润滑剂、使用金属镀层等方法,而润滑剂的使用有其限定的使用条件和领域,金属镀层在高负荷、高转速、长时间条件下仍易发生磨损。耐磨涂料是一种自身具有良好润滑条件和相应抗机械作用力的固体材料,它既能弥补两接触面由于摩擦而造成的磨损缺陷,又能使两个相对运动面具有良好的润滑减磨作用。同时,耐磨涂料对进入摩擦两接触面问的金属杂物还具有一定的预埋性。另外,由于设备运行时的摩擦生热,对耐磨涂料的耐热性能也有一定的要求。英国Victrex公司开发出一种耐高温、自润滑、耐磨、耐腐蚀的聚醚砜酮(PEEK)涂料,将其用于摩托车发动机、外置发动机以及其他高转速发动机中的滚针轴承上,明显减少滚动轴承外表面的磨损从而延长了轴承保持架的实际使用寿命。PEEK涂料自研制之始,一直被有关国家作为一种重要的战略性国防军工材料,对许多国家限制出口。PEEK涂料不能溶解于溶剂中,目前只有水分散涂料以及粉末涂料两种,其涂装过程均需要特殊的涂装设备。本课题组采用与PEEK性能类似的可溶解聚芳醚砜酮(PPEsK)材料。开发了易涂装的溶剂型耐高温自润滑耐磨涂料,测试结果表明,PPEsK涂料具有优异的耐高温及自润滑耐磨性能。

1涂料配方的设计
1.1涂料配方的设计
树脂用含二氮杂萘结构的聚芳醚砜酮(PPEsK),其结构如图1所示,该树脂具有自润滑、耐磨性、机械性能、耐高温、耐化学品性、阻燃性、耐辐照性、耐水解性、绝缘稳定性等特点,其基本性能如表1所示。


为增强涂层的自润滑性能及耐磨性能,选择聚四氟微粉、碳化硅、氮化硅等增强润滑及耐磨的填料。选用硅烷偶联剂KH一560增加涂料附着力,选用分散剂、消泡剂、流平剂改善涂料性能。

1.2基本配方
耐磨涂料基本配方见表2。

1.3制备工艺
将配方中的PPEsK树脂、填料、助剂、溶剂一起高速分散30 min,经砂磨机研磨至细度符合要求,过滤,包装。

2性能测试
2.1样板制备
样板基材为马口铁、铝板、碳钢板,碳钢板和马口铁板经打磨、除油处理,铝板经阿洛丁处理,喷涂耐磨涂料。涂料需经高温固化,其固化工艺为:分别在60℃、120℃、150℃、180℃固化15 min,在220℃固化30 min,再在280℃处理5 min。
2.2检测方法
(1)马口铁试板用于常规性能检测。附着力、柔韧性、耐冲击性、硬度、摩擦系数等均按国家相关标准进行检测。
(2)铝板检测附着力及耐磨性。
(3)耐高温性:将固化后的碳钢试板置于马弗炉中,逐步升温,当温度达到300℃时开始计时,经过24 h后取出,冷却至25℃,用放大镜观察涂层表面状况,如无龟裂、脱落现象,则表面涂层耐热性良好。
(4)耐介质性:将碳钢试板、马口铁试板、铝试板分别放入蒸馏水与934汽油中放置14 d,观察表面状况,如无龟裂、脱落现象,则表面涂层耐介质性良好。
(5)耐磨性:采用济南兰光机电技术有限公司的Taber5155耐磨试验机测试涂层的耐磨性,分别测试750 g和1 250 g载荷以及不同转数的磨损量。
3检测结果
耐高温自润滑耐磨涂层的性能检测结果见表3、图2、图3、图4。




4结语
综上,PPEsK耐高温自润滑耐磨涂料具有优良的自润滑性能,较低的摩擦系数,极强的耐磨性能,可广泛应用于工业、航空航天中对耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及高绝缘性能有要求的领域。如轴承、磨损件的耐磨防护以及降噪处理等。

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