一种固体润滑涂料及其制备方法和应用

本发明属于固体润滑涂层领域，尤其涉及一种固体润滑涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在树脂基复合材料中碳纤维复合材料的性能独树一帜，已经从航空航天等军事领域扩展到风电、车辆、医疗器械、体育用品等民用经济领域。然而树脂基碳纤维复合材料相较于传统的金属材料存在低耐磨性的特点，这一特点制约了碳纤维复合材料的应用。制备功能防护涂层提高碳纤维复合材料的表面性能，扩大其使用范围及使用寿命是十分有必要的。

2、目前，针对油脂等液体润滑剂不能满足润滑要求的使用环境，主要由固体润滑涂层保护零部件，通过减摩耐磨的作用延长其使用寿命。但是目前的固体润滑涂层大多为在碳纤维复合材料表面采用热/冷喷涂方式制备金属陶瓷涂层，这种工艺复杂，价格昂贵且容易对碳纤维复合材料的力学性能造成一定的损伤。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种固体润滑涂料及其制备方法和应用。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种固体润滑涂料的制备方法，包括如下步骤：

4、将mos2、石墨、al2o3纳米颗粒按8～15:1～4:1～2的质量比混合并研磨均匀，得到混合物；将所述混合物加入到环氧树脂溶液中，搅拌后加入固化剂，即制备得到所述固体润滑涂料。

5、优选的，所述环氧树脂溶液中含有的环氧树脂与mos2的质量比为20:8～15。

6、优选的，所述混合物的粒径为100～200nm。

7、优选的，所述环氧树脂溶液的溶质的用量为环氧树脂质量的5～20wt％。

8、优选的，所述环氧树脂为环氧树脂e51和环氧树脂e44中的至少一种。

9、优选的，所述环氧树脂溶液的溶质为二甲基甲酰胺、无水乙醇、苯乙烯和丙酮中的至少一种。

10、优选的，所述固化剂为咪唑类固化剂。

11、优选的，所述咪唑类固化剂的用量为环氧树脂质量的5～15％。

12、优选的，所述咪唑类固化剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基咪唑中的至少一种。

13、所述一种固体润滑涂料的制备方法制备得到的固体润滑涂料。

14、所述固体润滑涂料在制备树脂基碳纤维复合材料表面固体润滑涂层的应用，包括如下步骤：首先将所述固体润滑涂料涂布在树脂基碳纤维复合材料上，得到一层涂层，表干后，重复涂布，直到制得所需厚度的涂层，然后，将样品进行共固化即可。

15、优选的，所述共固化的各项参数如下：压力为0.2～0.4mpa，温度为120～160℃，时间为3～5h。

16、优选的，所述共固化后的涂层厚度为30～60μm。

17、本发明涉及的原理或机理有：

18、mos2和石墨具有减摩抗磨的作用，二者可以在适当的比例下协同作用，产生更佳的减摩抗磨效果；al2o3具有较高的稳定性和机械性能，在涂层中可以起到承载和耐磨的作用；环氧树脂具有高强度、高粘度、高耐化学性和优异的绝缘性能。将环氧树脂、mos2、石墨和al2o3按照一定的比例混合得到具有良好减摩抗磨性能的涂层，同时固体润滑涂层具有良好的表面硬度。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

20、(1)本发明采用环氧树脂、mos2、c(石墨)、al2o3制备固体润滑涂层，大大降低了碳纤维复合材料制备固体润滑涂层的成本。同时，该制备方法工艺简单，可通过控制成膜物树脂的类型以及润滑相与耐磨相的种类和数量来调节涂层适应不同的工作环境，为碳纤维复合材料的广泛应用提供了一种新涂层。

21、(2)将溶液通过压力喷枪喷涂不同的次数，然后进行共固化可以得到不同厚度的固体润滑涂层，能用于不同的使用环境。采用共固化的方式制备固体润滑涂层，保证了固体润滑涂层的表面硬度，无涂层的碳纤维复合材料的表面硬度为69～71ba，采用共固化的方式得到的固体润滑涂层的硬度为67～73ba，表面硬度几乎相同。

22、(3)在固体润滑涂层中，mos2、c都具有层状结构，在摩擦过程中发生层间滑移，具有很好的减摩、抗磨性能。同时，在固体润滑涂层中加入al2o3，al2o3具有较高的热稳定性和化学稳定性，可以提高固体润滑涂层的承载能力和耐磨性能。在mos2、c与al2o3的协同作用下，固体润滑涂层具有较低的摩擦系数、较高的承载能力和较长的摩擦寿命。固体润滑涂层摩擦系数为0.21～0.26，磨损率为(0.46～0.70)×10-7mm3/(n·m)。

技术特征：

1.一种固体润滑涂料，其特征在于，由mos2、石墨、al2o3纳米颗粒、环氧树脂基溶液和固化剂制备得到。

2.权利要求1所述一种固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述一种固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂溶液中含有的环氧树脂与mos2的质量比为20:8～15。

4.根据权利要求2或3所述一种固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂溶液的溶质的用量为环氧树脂质量的5～20wt％。

5.根据权利要求2或3所述一种固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，所述固化剂的用量为环氧树脂质量的5～15％。

6.根据权利要求5所述一种固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，所述混合物的粒径为100～200nm。

7.根据权利要求2或3所述一种固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂e51和环氧树脂e44中的至少一种；

8.根据权利要求7所述一种固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂溶液的溶质为二甲基甲酰胺、无水乙醇、苯乙烯和丙酮中的至少一种；

9.权利要求1所述固体润滑涂料在制备树脂基碳纤维复合材料表面固体润滑涂层的应用，其特征在于，包括如下步骤：首先将所述固体润滑涂料涂布在树脂基碳纤维复合材料上，得到一层涂层，表干后，重复涂布，直到制得所需厚度的涂层，然后，将样品进行共固化即可。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述共固化的各项参数如下：压力为0.2～0.4mpa，温度为120～160℃，时间为3～5h；

技术总结
本发明公开了一种固体润滑涂料及其制备方法和应用，所述固体润滑涂料的制备方法，包括如下步骤：将MoS<subgt;2</subgt;、石墨、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米颗粒按8～15:1～4:1～2的质量比混合并研磨均匀，得到混合物；将所述混合物加入到环氧树脂溶液中，搅拌后加入固化剂，即制备得到所述固体润滑涂料。本发明制备的固体润滑涂料在树脂基碳纤维复合材料表面制备的涂层，其硬度为67～73Ba，摩擦系数为0.21～0.26，磨损率为(0.46～0.70)×10<supgt;‑7</supgt;mm<supgt;3</supgt;/(N·m)，具有较好的应用前景。

技术研发人员：文湘隆,王广谦,王鹏飞,张锦光,宋春生
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15