[发明专利]一种含苯并噁嗪树脂耐高温自润滑复合涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐高温自润滑防护涂层领域，具体涉及一种含苯并噁嗪树脂耐高温自润滑复合涂层及其制备方法。 

背景技术

摩擦和磨损是机械失效的重要因素。通过涂层对机械进行保护是目前使用的主要手段。耐高温自润滑涂层可以在高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化还原和强辐射等环境条件下降低机械的摩擦系数和减少磨损，具有较低的摩擦系数，还能起到防止机械振动和噪音的作用，并且具有能够承受大载荷，适用温度范围宽，价格便宜等一系列优点。 

苯并噁嗪树脂（BOZ）作为一种新型的酚醛树脂，不仅保持了传统酚醛树脂的优点，如良好的力学性能、耐热阻燃性能和介电性能，以及原材料价格低廉，加工费用低等，而且BOZ在固化过程中是开环聚合，没有小分子副产物产生，固化前后，体积收缩很小，甚至零收缩，没有明显的体积效应。双马来酰亚胺(BMI)是一类具有双活性端基的化合物，其固化产物具有良好的耐热性，优异的机械性能，耐潮湿、耐化学品、而且加工性能良好，成型工艺灵活，原材料来源广泛、成本低廉，已广泛应用于航天航空、机械电子、交通运输等部门，但是，其热收缩性大并且其固化产物交联密度较高，脆性较大，制备的涂层容易出现龟裂，因此，需要对其进行改性。经BMI树脂改性的BOZ树脂，在保持BOZ树脂优点的同时，还具有较好的减摩抗磨性，可进一步改善其摩擦性能和热性能，改善涂层与基体的界面粘结性，改善BOZ树脂的成型工艺性，提高其分散性，有利于形成结构均匀的涂层基体。 

纳米二氧化硅是一类重要的无机填料，具有特殊的结构，因而表现出奇特的物理和化学性质，如优异的力学、光学、电磁学、吸附等性能，并且研究表明，它可以使树脂增刚、增强、增韧，在涂层材料中加入纳米二氧化硅，不仅可以提高涂层韧性与强度，而且可以增加涂层的耐磨擦性。MoS2是应用最广泛的固体润滑剂,被称作润滑之王。MoS2具有层状结构，层与层间的S原子结合力较弱，故其易于滑动而表现出很好的减摩作用。为了使涂层获得更优的减磨润滑使用效果，涂层材料中同时使用纳米二氧化硅和二硫化钼两种填料，可以降低摩擦系数和提高耐磨性。 

中国专利CN102286248A所述的自润滑耐磨涂料具有抗高载、耐磨和耐高温的特点，但是其涂料成膜物质为聚酰亚胺树脂，其实例中所制备的涂层摩擦系数比双马来酰亚胺树脂改性苯并噁嗪树脂基复合涂层的摩擦系数高。中国专CN101440252A所述的高承载抗磨纳米涂料具有高抗载和抗磨减磨能力，但是其成膜物质为聚氨酯树脂，其耐温性能较差，不能在160℃以上长期工作。中国专利03137168.X所述的耐磨、耐腐、耐高温涂层，属于无机涂层领域，其组份较多，工艺较复杂，成本较高。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有低摩擦系数，耐磨性能好，耐高温性能好的含有苯并噁嗪树脂涂层材料及其制备方法。以双马来酰亚胺对苯并噁嗪树脂进行改性，以得到力学性能和摩擦性能良好的改性树脂，作为涂层的基体材料，以纳米二氧化硅和二硫化钼为填料，以得到一种耐高温自润滑的复合涂层。涂层组分简单，工艺易于操作，成本低，应用不受限制，具有良好的经济价值。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含苯并噁嗪树脂的耐高温自润滑复合涂层，按重量份计，包括50～100份苯并噁嗪、1～50份双马来酰亚胺树脂、200～500份四氢呋喃、1～30份二氧化硅、1～50份二硫化钼和0.1～3份偶联剂；所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。 

所述涂层的最佳涂覆厚度为15～25μm。 

所使用的苯并噁嗪为双酚A型苯并噁嗪树脂，双马来酰亚胺树脂为100重量份二苯甲烷型双马来酰亚胺和10～100重量份的活性稀释剂双酚A双烯丙基醚的预聚体。 

在金属表面涂覆所述的涂层包括以下步骤： 

（1）将所需涂覆的马口铁用砂纸打磨，再用丙酮将表面的碎屑清洗干净； 

（2）将1～30重量份的二氧化硅和1～50重量份的二硫化钼放入200～500重量份的四氢呋喃中进行超声分散5～30min，加入0.1～3重量份的偶联剂，用冰醋酸调节pH值至4～6，再进行超声分散30～60min，直到分散完全； 

（3）加入50～100重量份的苯并噁嗪和1～50重量份的双马来酰亚胺树脂进行超声分散10～20min，使其完全溶解，得到混合均匀的树脂；