[发明专利]一种含氟自润滑型织物涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于涂层技术领域，涉及一种含氟自润滑涂层材料及其制备方法，尤其是一种用于自润滑关节轴承织物衬垫的涂层材料及其制备方法。

背景技术

关节轴承又称为球面滑动轴承，其结构由一个带球面的外圈和一个带外球面的内圈组成，自润滑关节轴承是一种无需补充润滑剂的特殊形式的关节轴承。其特点是结构简单、体积小、承载力大，而且还具有摩擦系数小、耐冲击、耐腐蚀、减少振动、适用温度范围广、寿命长，在工作过程中可以免维修和无需添加润滑剂等优异特性，广泛应用于工程机械、载重汽车、水利设施、军工机械等方面。因此，在美、法、德、英等一些航空工业发达国家，自润滑关节轴承的研究工作起步很早，经过多年的系统研究和试验，现已形成适应多种工况的多品种系列产品。我国关于自润滑关节轴承的研究起步晚，基础研究薄弱，虽然在一些领域部分国内产品能够替代国外产品，但是总体上，从产品质量、性能以及产品系列化上与国外同类产品还存在较大差距，尤其是在航空航天等一些尖端领域应用的自润滑关节轴承技术接近于空白，这已成为影响我国在这些领域获取突破的一个重要瓶颈。

近年来，织物衬垫型自润滑关节轴掀起了一股研究热潮。织物衬垫自润滑关节轴承是指内、外圈间含有织物衬垫形式自润滑材料的关节轴承，具有结构简单紧凑，易于装拆，承载能力高，寿命长，转动灵活，免维护等特点，因此在航空、航天、电力、交通、生物医药和纺织等装备中获得了愈来愈广泛的应用，已经成为这些装备中不可或缺的关键零部件。

织物衬垫自润滑关节轴承的主要失效形式是磨损，磨损使内、外圈间隙过大，衬垫失去正常润滑能力，严重时会造成相关机构咬合卡死。在诸如飞机起落架系统等场合，这种失效常导致灾难性后果。故而，织物衬垫表面往往需要涂覆一些涂层，固化以后不仅能够有效固定织物、防止走位，而且具有自润滑性质的涂层将进一步降低摩擦系数。

研究发现，含氟聚合物，具有耐热、耐腐蚀、憎水憎油、电绝缘、低摩擦系数及生物体适应性、不燃性等多种优异性能，使得它在许多应用领域中独领风骚，愈来愈受到人们的关注。氟元素的电负性最大，原子半径很小、形成的碳氟键键长较短、键能大，将氟元素引入环氧树脂中而赋予含氟环氧树脂优异的耐溶剂性、耐油、耐摩擦、表面自洁等性能。

在自润滑涂层领域，章秋明等（一种自润滑型环氧树脂材料及其制备方法，中国专利，公开号CN101348600A）将润滑油胶囊、环氧树脂和固化剂混合均匀浇模，制得自润滑性环氧树脂材料。这种材料在一定程度上能够降低摩擦系数，但是润滑油胶囊不稳定，耐久性差，且材料只能现配现用，不能长期保存，应用受到限制。弗雷克曼等（自润滑涂层及制造自润滑涂层的方法，中国专利，公开号CN102471917A）报道了一种金属层构筑的涂层，其中嵌入了能够通过磨损释放的润滑剂，这种涂层的润滑效果持续长久，但是制备工艺十分复杂，而且无法用于织物、聚合物树脂等材料的涂覆。郭强等（环氧树脂固体润滑涂层材料及其制备方法，中国专利，公开号CN101717604A）公开了一种含表面修饰氧化石墨的环氧树脂固体润滑涂层及其制备方法，克服了石墨固体润滑剂在树脂溶液中分散性差的问题，但是材料的外观受到了一定的影响，应用受到一定的限制。

目前，用于关节轴承衬垫织物的含氟环氧树脂聚合物自润滑涂层尚未见报道。

发明内容

本发明目的在于提供了一种工艺简单的制备自润滑涂层的方法，首先用含氟单体和环氧氯丙烷合成了含氟环氧树脂涂料，用酸酐型固化剂固化并添加活性稀释剂，改善了含氟环氧涂料的脆性，提高涂层的表面弹塑性，且改善了普通环氧胶难以渗入织物内里而达不到固定纤维纹理的目的，因而在低摩擦自润滑的基础上综合提高了关节轴承织物的性能。且本发明所提供的含氟环氧涂层为无溶剂固化体系，符合绿色环保的要求。

所述含氟自润滑型织物涂层材料的配方如下：

含氟树脂30～70g、固化剂10～40g、活性稀释剂5～25g、硅烷偶联剂0.5～5g、硅表面活性剂0.5～3g。

所述含氟树脂结构式如下：

其中R₁、R₂均为—(CF₂)_n—，n为1～18或

R₃、R₄均为CF₃或CF₂CF₃。

所涉及的含氟树脂的制备如下：

（1）将30～40g含氟单体和20～30g环氧氯丙烷加入反应容器中，搅拌溶液，升温60-70℃。