一种酚醛环氧涂层及其制备方法和应用与流程

本发明涉及功能化抗磨防腐，尤其涉及一种酚醛环氧涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、海洋环境中，金属材料由于受到磨损及腐蚀的交互作用而失效现象频发，严重影响了海洋工程装备关键运动部件的服役寿命及安全性。目前的深海工程装备材料(如钛合金、铜合金和镍合金等)还不能完全满足海洋装备外暴露传动系统/部件的高可靠性和长寿命运行要求。因此，如何解决深海环境中运动系统/传动部件所面临的腐蚀和磨损协同损伤问题，是深海工程装备领域亟待解决的共性技术难题。需要在材料选择、表面处理和涂层技术等方面进行创新和研究，以提高装备部件的抗腐蚀性能和耐磨性能。

2、酚醛环氧树脂因其高化学稳定性、耐热、耐水和优良的粘结性，已被用于许多高性能有机粘结涂层中。鉴于酚醛环氧树脂在涂层中的一些局限性，如润滑性和防腐性不足，为满足装备的使用要求，选择高分子量的酚醛环氧树脂作为涂层基础材料，高分子量的树脂具有更好的柔韧性，能够提高涂层的抗溶剂性、附着力和基底润湿性。利用高分子量酚醛环氧树脂中的环氧基与胺类固化剂反应进行交联，形成优良的交联网络结构，可以提供较高的机械强度和耐磨性。同时，需要考虑涂层在湿热和腐蚀环境下的表面，可以添加复合功能填料，如二硫化钼、聚四氟乙烯等固体润滑剂，氧化铝、氮化硼、钛白粉等防腐填料，以提供优异的润滑和耐腐蚀特性。这些填料可以改善涂层的防腐耐磨性能。但是，二硫化钼是亲水性的，在有机相中难以分散，使其应用受到限制。因此，二硫化钼粉末填充到树脂复合材料中之前，为提高其与聚合物之间的界面相容性，并防止发生团聚而影响分散性，有必要将其进行表面改性。综上所述，通过选择高分子量酚醛环氧树脂、进行交联反应、添加复合功能填料，并对填料进行优化改性，可以提高酚醛环氧树脂涂层的润滑耐磨和防腐性能，以满足深海工程装备在复杂环境下的使用要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种酚醛环氧涂层及其制备方法和应用，所述酚醛环氧涂层的摩擦系数低，在深海环境下防腐和耐磨性能优异。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种酚醛环氧涂层，按照质量份数计，包括以下制备原料：酚醛环氧树脂25～45份，十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼1～10份，聚四氟乙烯2～10份，氧化铝2～10份，氮化硼1～10份，钛白粉2～10份，分散剂0.5～2份，消泡剂0.5～2份，流平剂0.3～1.5份，附着力促进剂0.3～1.5份，固化剂15～25份和溶剂20～40份。

4、优选的，所述酚醛环氧树脂包括双酚f型酚醛环氧树脂；

5、所述酚醛环氧树脂的环氧值为0.55～0.57。

6、优选的，所述十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

7、将二硫化钼、十六烷基三甲基溴化铵和乙醇混合，进行回流，得到所述十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼。

8、优选的，所述二硫化钼和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为20:1；

9、所述回流的温度为60～75℃，时间为12～24h。

10、优选的，所述分散剂包括byk-163、byk-410和byk166中的一种或几种；

11、所述消泡剂包括byk-052n、byk-077和byk-054中的一种或几种。

12、优选的，所述流平剂包括byk-300、byk-3750和byk-370中的一种或几种；

13、所述附着力促进剂包括byk-4509、byk-4512和byk-4511中的一种或几种。

14、优选的，所述固化剂包括腰果酚改性胺固化剂；

15、所述溶剂包括二甲苯、正丁醇和丙二醇甲醚醋酸酯。

16、本发明还提供了上述技术方案所述酚醛环氧涂层的制备方法，包括以下步骤：

17、将酚醛环氧树脂、十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼、聚四氟乙烯、氧化铝、氮化硼、钛白粉、分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂和溶剂混合，进行球磨后，加入固化剂，得到混合浆料；

18、在基材表面喷涂所述混合浆料，固化，得到所述酚醛环氧涂层。

19、优选的，所述喷涂在0.15～0.25mpa的压缩空气下进行；所述喷涂的过程中混合浆料与基材之间的距离为20～25cm；

20、所述固化包括依次进行的第一固化和第二固化；

21、所述第一固化的温度为室温，时间为2～4h；所述第二固化的温度为60℃，时间为24～48h。

22、本发明还提供了上述技术方案所述酚醛环氧涂层或上述技术方案所述制备方法制备得到的酚醛环氧涂层在潜艇螺旋桨轴套或海上采油平台传动件金属中的应用。

23、本发明提供了一种酚醛环氧涂层，按照质量份数计，包括以下制备原料：酚醛环氧树脂25～45份，十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼1～10份，聚四氟乙烯2～10份，氧化铝2～10份，氮化硼1～10份，钛白粉2～10份，分散剂0.5～2份，消泡剂0.5～2份，流平剂0.3～1.5份，附着力促进剂0.3～1.5份，固化剂15～25份和溶剂20～40份。

24、与现有技术相比，本发明所述技术方案具有以下有益效果：

25、1)本发明通过十六烷基三甲基溴化铵对二硫化钼进行表面改性，使用十六烷基三甲基溴化铵改性后，提高了二硫化钼的疏水亲油性能，增强了其在涂层中的分散稳定性以及与树脂粘接剂的界面相容性，显著提高了涂层的摩擦学性能，并且利用二硫化钼的片状结构，在涂层内堆叠形成的“迷宫效应”，能够延长腐蚀性介质的渗透路径，从而提高涂层在深海环境下的耐腐蚀性能；

26、2)本发明所述酚醛环氧涂层使用酚醛环氧树脂作为基础材料，具有高化学稳定性、耐热性、耐水性和良好的粘结性。本发明采用聚四氟乙烯、表面改性二硫化钼作为固体润滑剂，不仅具有出色的润滑性能，还具有较好的疏水性，优异的化学稳定性和耐腐蚀性，因此又可以作为防腐填料，显著提高了涂层的耐腐蚀以及减摩抗磨性能；

27、3)本发明所述酚醛环氧涂层通过引入防腐填料、固体润滑剂和减摩抗磨添加剂，涂层同时具备出色的润滑、耐磨和防腐性能。无论是在干摩擦条件还是模拟深海环境的摩擦条件下，涂层都能表现出良好的摩擦学性能。该涂层改善了有机粘结涂层在长期暴露于深海环境时的防腐耐磨性能，减小由于高载荷冲击和机械磨损等因素造成的损伤失效问题。

技术特征：

1.一种酚醛环氧涂层，其特征在于，按照质量份数计，包括以下制备原料：酚醛环氧树脂25～45份，十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼1～10份，聚四氟乙烯2～10份，氧化铝2～10份，氮化硼1～10份，钛白粉2～10份，分散剂0.5～2份，消泡剂0.5～2份，流平剂0.3～1.5份，附着力促进剂0.3～1.5份，固化剂15～25份和溶剂20～40份。

2.如权利要求1所述的酚醛环氧涂层，其特征在于，所述酚醛环氧树脂包括双酚f型酚醛环氧树脂；

3.如权利要求1所述的酚醛环氧涂层，其特征在于，所述十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼的制备方法包括以下步骤：

4.如权利要求3所述酚醛环氧涂层，其特征在于，所述二硫化钼和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为20:1；

5.如权利要求1所述酚醛环氧涂层，其特征在于，所述分散剂包括byk-163、byk-410和byk166中的一种或几种；

6.如权利要求1所述酚醛环氧涂层，其特征在于，所述流平剂包括byk-300、byk-3750和byk-370中的一种或几种；

7.如权利要求1所述酚醛环氧涂层，其特征在于，所述固化剂包括腰果酚改性胺固化剂；

8.权利要求1～7任一项所述酚醛环氧涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述喷涂在0.15～0.25mpa的压缩空气下进行；所述喷涂的过程中混合浆料与基材之间的距离为20～25cm；

10.权利要求1～7任一项所述酚醛环氧涂层或权利要求8或9所述制备方法制备得到的酚醛环氧涂层在潜艇螺旋桨轴套或海上采油平台传动件金属中的应用。

技术总结
本发明涉及功能化抗磨防腐技术领域，尤其涉及一种酚醛环氧涂层及其制备方法和应用。本发明提供的酚醛环氧涂层，按照质量份数计，包括以下制备原料：酚醛环氧树脂25～45份，十六烷基三甲基溴化铵改性二硫化钼1～10份，聚四氟乙烯2～10份，氧化铝2～10份，氮化硼1～10份，钛白粉2～10份，分散剂0.5～2份，消泡剂0.5～2份，流平剂0.3～1.5份，附着力促进剂0.3～1.5份，固化剂15～25份和溶剂20～40份。所述酚醛环氧涂层的摩擦系数低，在深海环境下防腐和耐磨性能优异。

技术研发人员：于强亮,李传鹏,周峰,于波,蔡美荣,刘维民
受保护的技术使用者：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16