一种基于氰酸酯的斜盘的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于氰酸酯的斜盘的制备方法，包括氰酸酯／环氧树脂共聚物的制备、耐磨涂层配制以及喷涂与固化；耐磨涂层由以下质量配比的组分组成：氰酸酯／环氧树脂共聚物40-60份、PTFE20-50份、二硫化钼10-30份、氟化石墨5-10份、增强材料1-10份。本发明公开的耐磨涂料的组成合理，耐热性与粘接性优异，基于此的斜盘具有优异的耐磨性，无论是干态还是油态摩擦性能远远优于现有树脂制备的斜盘，能够满足汽车空调压缩机的需要。
【专利说明】一种基于氰酸酯的斜盘的制备方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车空调压缩机斜盘的制备，具体涉及一种基于氰酸酯的斜盘的制备方法。
【背景技术】
[0002]汽车空调压缩机是汽车空调系统的关键部件，其中斜盘式空调压缩机以其结构简单、调节可靠、机器的平衡性能较好、可达到较高的转速等优点，成为目前汽车空调系统中应用最普遍的压缩机，约占乘用车市场份额的80%左右，而且有进一步扩大的趋势。
[0003]斜盘式空调压缩机中，斜盘与穿过斜盘的主轴同速转动，斜盘通过滑履与活塞连接驱动活塞做往复运动，再通过吸气与排气的单向控制完成气体的压缩；斜盘转速可控制活塞往复运动的频率，斜盘和主轴之间的角度可以调节，由斜盘的倾斜角控制活塞往复运动行程的大小。斜盘的性能直接决定压缩机的寿命，因此是斜盘式空调压缩机非常关键的部件。
[0004]斜盘式空调压缩机运动初期，润滑油尚未到达斜盘表面，斜盘需要在没有润滑油的干燥条件下运行；在润滑油到达斜盘的表面之后，斜盘仍需在高速和高载荷下运行(转速和载荷不断变化)，所以说，斜盘的运行条件是非常苛刻的，因此要求斜盘在无润滑油状态(干摩擦)和润滑油状态下都具有良好的耐磨和抗卡塞性能。
[0005]斜盘由基板与耐磨涂层构成，是在钢或铝的基板上沉积一层厚度为20~30微米的高分子层，该高分子层为二硫化钥、石墨、PTFE和基础树脂以及部分增强材料所构成的耐磨涂层，又称滑动接触层。斜盘的制备与选材直接决定了斜盘的性能，包括斜盘的耐磨性、耐热性以及自润滑性。基础树脂在耐磨涂层中起到粘接的作用，并且由于树脂材料的固有缺陷，其耐热性较其他组分偏低，因此，要求构成斜盘的基础树脂除了具有优异的粘接性、耐磨性外，还需具有好的耐热性。
[0006]现有的用于斜盘制备的基础树脂一般为聚酰亚胺或者聚酰胺酰亚胺，其能够一定程度上改善斜盘的自润滑性能，但是由此构成的耐磨涂层的摩擦性，特别是干摩擦性能，以及粘接性还需提高；另外还有一些关于将聚醚酮、聚醚砜或者聚醚砜酮材料用于斜盘的报道，此类材料具有一定的耐热性，但是粘接性差，与其余材料的相容性差；并且现有的基础树脂不能溶于诸如丙酮的常规溶剂，都需要毒性较大、不环保的溶剂才能溶解，有害于社会环境，同时现有的基础树脂的固化工艺很苛刻，都需要超过300°C，时间都为几小时，不仅增加制备难度，更增加了社会能耗。
[0007]所以寻找一种高分子材料作为基础树脂，既能满足斜盘的耐磨、耐热性，又能够简化斜盘的制备，同时环保，很有必要。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种基于氰酸酯的斜盘的制备方法，由其制备的斜盘既有优异的耐热性、耐磨性，而且固化后无需机加工即可满足安装精度要求。[0009]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种基于氰酸酯的斜盘的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)催化剂的制备:将氯化甲基锡与巯基乙胺溶于乙醇，60°C反应3小时；然后升温至回流温度，反应2小时；最后减压除去溶剂得到无色透明液体为催化剂；其中氯化甲基锡与巯基乙胺的摩尔比为1: (3-4);
[0011](2)氰酸酯/环氧树脂共聚物的制备:100°C下，将氰酸酯单体、催化剂与环氧树脂单体加入到烧杯中，反应30分钟，将液体倒入托盘中，自然冷却得到固体即为氰酸酯/环氧树脂共聚物；各原料的质量配比为:
[0012]氰酸酯单体 100份
[0013]环氧树脂单体5-20份
[0014]催化剂0.01-0.05 份
[0015](3)耐磨涂层的配制:将氰酸酯/环氧树脂共聚物溶于丙酮得到质量浓度为35-40%的共聚物丙酮溶液；然后将PTFE、二硫化钥、氟化石墨以及增强材料纳米三氧化二铝混合均匀，得到固体润滑剂；最后将共聚物丙酮溶液与固体润滑剂混合均匀，得到耐磨涂层溶液；所述耐磨涂层中各组分的质量配比为:
[0016]
氰酸酯/环氧树脂共聚物40-60份
PTFE20-50 份
二硫化钼10-30份
氟化石墨5-10份
纳米三氧化二铝1-10份
[0017](4)喷涂:先将基板在100°C预热；然后在基板两侧喷涂耐磨涂层溶液；溶液喷出量10-15g ;喷涂时间2-3s ；
[0018](5)固化:喷涂有耐磨涂层的基板经过固化，得到所述基于氰酸酯的斜盘；固化工艺为:120°C保温10分钟，再升温至150°C保温10分钟，然后升温至180°C保温10分钟，再升温至200°C保温10分钟，最后升温至240°C保温10分钟。
[0019]优选的，所述基板的材质为45#钢。45#钢广泛用于机械制造，具有机械性能好、强度高和切削加工性能好等优点；其综合力学性能要优于其他中碳结构钢，具有较高的强度和韧性等优点。
[0020]上述技术方案中，所述PTFE的粒径为1-1Oum ;所述二硫化钥的粒径为l_5um ;所述氟化石墨的粒径为1-1Oum;所述纳米三氧化二铝的粒径为20-100nm;优选的，所述PTFE的粒径为3-5um ;所述二硫化钥的粒径为2-3um ;所述氟化石墨的粒径为3_5um ;所述纳米三氧化二铝的粒径为40-60nm。
[0021]优选的技术方案中，所述耐磨涂层由以下质量配比的组分组成:
[0022]氰酸酯/环氧树脂共聚物45-55份
PTFE35-40 份
二硫化钼15-20份
氟化石墨7-8份
纳米三氧化二铝5-7份。
[0023]优选的技术方案中，所述步骤(4)中基板在喷涂耐磨涂层溶液前经过表面磷化或钛化处理，提高了耐磨涂层与基板的结合强度。
[0024]氰酸酯/环氧树脂共聚物虽然被报道过，但各个具体的部件对其性能的要求全然不同，有的需要良好的电性能，有的看中优异的力学性能，其中如何得到性能适合的共聚物是各个应用的关键，本发明利用环氧树脂改善了氰酸酯的韧性，同时未降低其粘接性与耐热性，以此为基础获得的斜盘耐热、耐磨性优异。
[0025]本发明制备的基础树脂可以溶于丙酮常规溶剂配成共聚物溶液，再与其余组分混合，然后喷涂至基板两侧；所利用的聚合物与其余组分相容性好，能够使得其余组分在其中分散均匀，这对于斜盘很重要，因为斜盘的耐磨涂层很薄，若是构成涂层的各组分相容性差，会导致基板表面的涂层分布不均、缺陷很多，严重影响斜盘的稳定性与使用寿命。
[0026]在加热条件下，热固性树脂会进一步固化，形成交联结构，从而体现出树脂的优异性能，此时，加热条件，包括温度与时间，对树脂的固化程度有影响，从而影响固化树脂的性能，进一步影响斜盘的性能；并且催化剂对氰酸酯的固化以及固化后的性能影响很大，特别对于用于斜盘的树脂来说，要求树脂在预聚制备共聚物的时候多发生共聚，并且聚合慢，在固化时，要求三嗪环快速生成以保证耐磨涂层的性能，同时环氧树脂与氰酸酯的固化过程需要接近。本发明热处理得到的耐磨涂层固化合理，由此得到的斜盘性能优异。
[0027]本发明中氰酸酯单体可选用常规氰酸酯单体，比如双酚A型氰酸酯单体或者双酚F氰酸酯单体；环氧树脂单体可选用常规环氧树脂单体，比如双酚A型环氧树脂单体或者酚醛环氧树脂单体。
[0028]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
[0029](I)本发明公开的用于汽车空调压缩机斜盘的基础树脂可以溶于丙酮，后处理温度低、时间短，耐热性好，与其余组分的相容性佳，以此为基础配制的耐磨涂层与基板粘接良好。
[0030](2)本发明公开的斜盘用耐磨涂料组成合理，各组分分布均匀，与基底材料粘接优异，并且喷涂厚度易于调控，固化后无须机加工即可满足安装精度要求。
[0031](3)本发明将可以溶于丙酮的基础树脂配成共聚物溶液，再与其余组分混合，然后喷涂至基板两侧，经加热得到斜盘，无需再精加工；制备过程简单可控，避免了现有技术中有毒溶剂的使用，降低了后处理条件，既环保，又降低了成本。
[0032](4)本发明利用氰酸酯/环氧树脂共聚物作为基础树脂，配合其余合理组分制备得到的斜盘耐磨性能、耐热性能优异，外观均匀光滑，是一种性能优异、成本低、环保的汽车空调压缩机斜盘的制备方法。
【具体实施方式】[0033]下面结合实施例、对比例对本发明做进一步详细的说明。
[0034]合成例一
[0035]催化剂的制备:
[0036]将氯化甲基锡与巯基乙胺溶于乙醇，60°C反应3小时；然后升温至回流温度，反应2小时；最后减压除去溶剂得到无色透明液体为催化剂。氯化甲基锡与巯基乙胺的摩尔比为1: 3。该催化剂在100°C的预聚温度下，缓慢的催化氰酸酯与环氧的聚合；当温度升至150°C以上的时候，快速催化树脂固化。
[0037]实施例一
[0038]一种基于氰酸酯的斜盘，制备包括以下步骤:
[0039](1)共聚物的制备，100°C下，将1000g双酚A氰酸酯单体、0.1g催化剂与50g双酚A环氧树脂单体加入到烧杯中，反应30分钟，将液体倒入托盘中，自然冷却得到固体即为氰酸酯/环氧树脂共聚物；
[0040](2)耐磨涂层的配制:将氰酸酯/环氧树脂共聚物溶于丙酮得到质量浓度为35%的共聚物丙酮溶液；然后将PTFE、二硫化钥、氟化石墨以及增强材料纳米三氧化二铝混合均匀，得到固体润滑剂；最后将共聚物丙酮溶液与固体润滑剂混合均匀，得到耐磨涂层溶液；各组分的质量配比为:
[0041]
【权利要求】
1.一种基于氰酸酯的斜盘的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)催化剂的制备:将氯化甲基锡与巯基乙胺溶于乙醇，60°c反应3小时；然后升温至回流温度，反应2小时；最后减压除去溶剂得到无色透明液体为催化剂；其中氯化甲基锡与巯基乙胺的摩尔比为1: (3-4); (2)氰酸酯/环氧树脂共聚物的制备:100°C下，将氰酸酯单体、催化剂与环氧树脂单体加入到烧杯中，反应30分钟，将液体倒入托盘中，自然冷却得到固体即为氰酸酯/环氧树脂共聚物；各原料的质量配比为: 氰酸酯单体 100份 环氧树脂单体5-20份 催化剂0.01-0.05份 (3)耐磨涂层的配制:将氰酸酯/环氧树脂共聚物溶于丙酮得到质量浓度为35-40%的共聚物丙酮溶液；然 后将PTFE、二硫化钥、氟化石墨以及增强材料纳米三氧化二铝混合均匀，得到固体润滑剂；最后将共聚物丙酮溶液与固体润滑剂混合均匀，得到耐磨涂层溶液；所述耐磨涂层中各组分的质量配比为:氰酸酯/环氧树脂共聚物40-60份PTFE20-50 份二硫化钼10-30份氟化石墨5-10份纳米三氧化二铝1-10份 (4)喷涂:先将基板在100°C预热；然后在基板两侧喷涂耐磨涂层溶液；溶液喷出量10-15g ;喷涂时间2-3s ； (5)固化:喷涂有耐磨涂层的基板经过固化，得到所述基于氰酸酯的斜盘；固化工艺为:120°C保温10分钟，再升温至150°C保温10分钟，然后升温至180°C保温10分钟，再升温至200°C保温10分钟，最后升温至240°C保温10分钟。
2.根据权利要求1所述基于氰酸酯的斜盘的制备方法，其特征在于:所述基板的材质为45#钢ο
3.根据权利要求1所述基于氰酸酯的斜盘的制备方法，其特征在于: 所述PTFE的粒径为1-1Oum ； 所述二硫化钥的粒径为l_5um ； 所述氟化石墨的粒径为1-1Oum ； 所述纳米三氧化二铝的粒径为20-100nm。
4.根据权利要求3所述基于氰酸酯的斜盘的制备方法，其特征在于: 所述PTFE的粒径为3-5um ； 所述二硫化钥的粒径为2-3um ； 所述氟化石墨的粒径为3-5um ； 所述纳米三氧化二铝的粒径为40-60nm。
5.根据权利要求1所述基于氰酸酯的斜盘的制备方法，其特征在于:所述耐磨涂层由以下质量配比的组分组成:氰酸酯/环氧树脂共聚物45-55份PTFE35-40 份二硫化钼15-20份氟化石墨7-8份纳米三氧化二 铝5-7份。
【文档编号】C09D127/18GK103881561SQ201410126799
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】韩建, 布占印, 宋晓静 申请人:嘉善友力轴承有限公司