[发明专利]一种高性能柔性减磨涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能柔性减磨涂料的制备方法，主要包括如下步骤：(1)对纳米石墨片进行氟化与改性；(2)所得改性氟化石墨分散于溶剂中，改性氟化石墨的OH基团与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯基；然后再次加入异氰酸酯与聚醚多元醇，得到聚氨酯接枝改性氟化石墨溶液；(3)使用四氟乙烯和全氟环烯醚共聚反应得到可溶性聚四氟乙烯溶液；然后，与聚氨酯接枝改性氟化石墨溶液混合，即得高性能柔性减磨涂料。所得高性能柔性减磨涂料能够应用于金属结构、橡胶结构、塑料结构等表面结构形成涂层，摩擦系数低，导热率高，耐候性好，柔韧性好。

技术领域

本发明涉及一种高性能柔性减磨涂料及其制备方法，属于高分子精细化工技术领域。

背景技术

统计表明全球的能量消耗约有1/3-1/2源自摩擦，而磨损导致的机械部件失效则占到70％以上，此外，过度的摩擦会导致接触部位温度急剧升高而超出材料的承受范围而产生灾难性后果。在绝大部分场合，降低摩擦能耗和磨损是人们永恒追求的目标。润滑涂层的使用是解决工程应用中摩擦磨损最常用的也是最有效的方法之一。

润滑涂层材料要求具有良好的润滑性、耐磨性、化学稳定性，此外，润滑涂层最好具有良好的导热能力，从而能够及时将摩擦热导出而防止材料的急剧温升。现有的润滑涂层大部分是基于石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯的材料。二硫化钼粘接固体润滑膜的应用较多，但是其粘接膜的摩擦系数相对较高，耐温性也较差，MoS₂干膜的突出缺点是在大气(特别在潮湿大气)中容易氧化而发生润滑失效；石墨基润滑材料具有高的承载能力，干摩擦状况下适用于低速、重载荷情况，但是其对金属会产生电化学腐蚀，在橡胶减磨领域应用也较少；聚四氟乙烯减磨材料在低负荷下性能优异，摩擦系数低,动静摩擦系数差值小，聚四氟乙烯基涂层还具有低表面能的特点，耐温性也较好，但是其耐磨性能较差，因而自身磨耗较大，承载能力比二硫化钼基涂层和石墨基涂层低，一般使用粘接剂粘接或者添加填料提高其硬度而提高其耐磨性，但是会降低其润滑性能。此外，聚四氟乙烯不溶不熔，其在树脂中的分散性极差，因而，制备的综合涂层稳定性较差。由于二硫化钼、石墨和聚四氟乙烯这些材料都存在一些固有的缺点而应用范围有限，在航空航天等高精尖领域这些材料的性能还不能够很好的满足要求，因而开发高性能的减磨涂层具有非常重要的科学意义和工程意义。

氟化石墨作为填料加入高分子涂料可以明显提高涂料的耐磨性能，进而降低涂料的磨耗。然而，氟化石墨改性的涂料一般较脆，因而抗形变能力较差，此外，氟化石墨作为无机片状填料，与有机高分子基体的相容性较差，作为润滑减摩填料，其在有机高分子中的分散也存在较大困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高性能柔性减磨涂料，摩擦系数低，导热率高，耐候性好，柔韧性好。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种高性能柔性减磨涂料，其制备方法主要包括如下步骤：

(1)纳米石墨片的氟化与改性：对纳米石墨片先进行氟化，所得氟化石墨与碱液共沸，即得改性氟化石墨；

(2)制备聚氨酯接枝改性氟化石墨：将步骤(1)所得改性氟化石墨分散于溶剂中，加入异氰酸酯和催化剂，在催化作用下，改性氟化石墨的OH基团与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯基；然后，在所得溶液中再次加入异氰酸酯与聚醚多元醇，得到聚氨酯接枝改性氟化石墨溶液；

(3)使用四氟乙烯和全氟环烯醚在溶剂中、聚合引发剂作用下进行共聚反应，得到可溶性聚四氟乙烯溶液；然后，可溶性聚四氟乙烯溶液与步骤(2)所得聚氨酯接枝改性氟化石墨溶液混合，即得高性能柔性减磨涂料。