/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层，本发明还涉及该耐磨涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002]用微米级S12陶瓷粉末填充改性的S12/环氧复合材料具有良好的耐蚀性、耐磨性、绝缘性、导热系数大、线膨胀系数低、固化收缩率小、生产成本低廉等一系列优异性能，在防腐耐磨材料和电子封装领域已得到广泛应用。
[0003]目前，为了提高防腐涂层的耐磨性，人们也在树脂涂料中加入固体填料，一方面减少树脂的用量，降低成本；另一方面增加涂层的硬度和耐磨性，但由于固体颗粒的密度大于树脂的密度，因此就会出现颗粒沉淀于涂层底部导致涂层分层，上部分涂层的树脂含量高，基本不含固体填料，涂层耐磨性差，而底层固体含量高，树脂含量少，导致涂层的粘结强度降低，使得粉末增强技术难以在防腐耐磨涂层中推广，为了解决这一问题，有人采用填料表面改性处理和颗粒纳米化两种途径有效降低复合材料中填料颗粒的沉降率，但其工艺复杂，成本较高，也难以应用于工业化生产中。
[0004]利用stoke’s沉降定律，S12颗粒在涂料中的沉降速度与颗粒和涂料的密度差、颗粒直径的平方成正比，与涂料粘度成反比。同种填料粒度越大的颗粒沉降速度越快，密度小的沉降速度小，因此采用不同级别的颗粒混合可在涂层中形成粒度梯度；随温度的提高环氧树脂交联固化速度明显加快，粘度显著变大直至失去流动性，使颗粒沉降过程终止，因此通过控制温度可以控制环氧树脂涂料的粘度，进而影响颗粒沉降的速度和时间，控制颗粒沉降的深度，确保颗粒主要分布于涂层的中上部，基体与涂料界面处仍为纯环氧树脂涂层。最终获得颗粒成梯度分布的S12/环氧树脂梯度耐磨涂层。采用本工艺制备的涂层克服了共混法中出现的颗粒沉降于涂层底部的缺陷，具有更好的结合强度、耐磨性和表面硬度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层，其具有较高的硬度和耐磨性能。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层的制备方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是，S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层，包括环氧树脂基体和S12强化相，其中环氧树脂基体为双组分环氧树脂，S12强化相的量为环氧树脂质量的20%?45%。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]双组分环氧树脂由E44环氧树脂和低分子量聚酰胺固化剂组成。
[0010]S12强化相按质量百分比由以下不同粒度的S12组成:5?10μπι:35%?65%、10 ?20 μπι:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μ m〈5%，以上各粒度的质量百分比之和为100%。
[0011]本发明所采用的另一个技术方案是，S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层的制备方法，具体按以下步骤进行:
[0012]步骤I，按比例进行SiCV混粉
[0013]按质量百分比分别称取粒度为5?10μ??:35%?65%、10?20μ??:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μπι〈5% 的 S12粉放入球磨机内加酒精进行球磨，使粉末混合均匀，然后放入烘干箱中进行干燥；
[0014]步骤2，环氧树脂涂料调配
[0015]将Ε-44环氧树脂与低分子量聚酰胺固化剂以质量比1:1混合搅拌均匀，得到环氧树脂涂料；
[0016]步骤3，进行喷涂预处理、涂刷环氧树脂涂层
[0017]对基体表面进行喷砂粗化处理后用丙酮清洗；将步骤2调配好的环氧树脂涂料涂刷在预处理后的基体表面，涂层厚度控制在100?200 ym ;
[0018]步骤4，外喷SiCV混粉
[0019]将S12-粉通过静电喷涂均匀的喷覆在步骤3涂刷的环氧树脂涂层表面，其中S12的量为环氧树脂涂料质量的20%?45% ;
[0020]步骤5，沉降固化
[0021]将制备5得到的涂层在25?70°C条件下保温30?120min，即得到S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层。
[0022]本发明的特点还在于，
[0023]步骤I中干燥是在温度110°C?150°C下保温2?4小时。
[0024]步骤3中喷砂粗化处理工艺参数:喷砂压力0.4?0.6MPa，磨料16?18目金刚砂。
[0025]步骤4中静电喷涂采用静电喷枪进行，具体参数为:压缩空气压力0.4?0.7MPa，静电喷涂电压50?60V，喷枪喷嘴到工件距离100?150mm。
[0026]本发明的有益效果是，本发明S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层与现有技术比较有以下几个优点:
[0027](I)涂层存在由表面向内5102颗粒逐渐增大而基体与涂料界面处仍为纯环氧树脂的粒度梯度，克服了现有涂层由于颗粒沉降于底部，表面无颗粒增强所形成的缺陷；
[0028](2)制备的S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层与基体结合强度高、具有较高的硬度和耐磨性；
[0029](3)涂层制备工艺简单，可重复性好，成本低。
【附图说明】
[0030]图1为不同方法制备的复合涂层中截面颗粒分布；
[0031]其中(a)现有共混法；(b)本发明方法；
[0032]图2为S12量环氧树脂质量的30%的不同方法制备复合涂层在90°冲蚀角下的冲蚀磨损形貌。
[0033]其中(I)现有共混法；(II)本发明方法。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0035]本发明S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层，包括环氧树脂基体和S1jS化相，其中环氧树脂基体为双组分环氧树脂，S1jS化相的加入质量为环氧树脂质量的20%?45%。其中双组分环氧树脂由E44环氧树脂和低分子量聚酰胺固化剂组成。
[0036]S12强化相按质量百分比由以下不同粒度的S12组成:5?10μπι:35%?65%、10 ?20 μπι:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μm〈5%，以上各粒度的质量百分比之和为100%。
[0037]上述S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层的制备方法，具体按以下步骤进行:
[0038]步骤I，按比例进行SiCV混粉
[0039]按质量百分比分别称取粒度为5?10μπι:35%?65%、10?20μπι:20%?30%、20 ?30 μπι:10%?20%、30 ?40 μπι:5%?10%、40 ?50 μπι〈5% 的 S12粉放入球磨机内加酒精进行球磨，使粉末混合均匀，然后放入烘干箱中进行干燥，温度110°C?150°C下保温2?4小时；
[0040]步骤2，环氧树脂涂料调配
[0041]将E-44环氧树脂与低分子量聚酰胺固化剂以质量比1:1混合搅拌均匀；
[0042]步骤3，进行喷涂预处理、涂刷环氧树脂涂层
[0043]对基体表面进行喷砂粗化处理后用丙酮清洗；喷砂粗化处理工艺参数:喷砂压力0.4?0.6MPa，磨料16?18目金刚砂，将步骤2调配好的环氧树脂涂料涂刷在预处理后的基体表面，涂层厚度控制在100?200 μ m ;
[0044]步骤4，外喷SiCV混粉
[0045]将S12-粉通过静电喷涂均匀的喷覆在步骤3涂刷的环氧树脂涂层表面，其中S12的量为环氧树脂涂料质量的20%?45%，具体参数为:压缩空气压力0.4?0.7MPa，静电喷涂电压50?60V，喷枪喷嘴到工件距尚100?150mm ；
[0046]步骤5，沉降固化
[0047]将制备5得到的涂层在25?70°C条件下保温30?120min，即得到S12/环氧树脂基梯度复合耐磨涂层。
[0048]在固化交联的同时5102颗粒在重力作用下沉降，形成由表面向内S12颗粒逐渐增大而基体与涂层界面处仍为纯环氧树脂的复合梯度涂层。
[0049]实施例1
[0050]材料选择为:双组分环氧树脂(E44环氧树脂、低分子量聚酰胺固化剂)，5102粉粒度组成为 5 ?10 μ??:50%、10 ?20 μ??:25%、20 ?30 μπι:15%、30 ?40 μπι:7%、40 ?50 μ m:3% ο
[0051]⑴混粉
[0052]按上述比例称取不同规格的S12粉末放入球磨机内加酒精进行球磨，酒精与粉料质量比为1:10，混粉2小时，使粉末混合均匀，再将上述混合好的粉末放入烘干箱中进行干燥，温度110°C保温4小时，除去水分并增加粉末的流动性。
[0053](2)喷涂预处理
[0054]基体米用Q235钢，试样尺寸为4mmX 4mmX 4mm，用16目刚玉砂喷砂处理，处理完后再用丙酮清洗。
[0055](3)环氧树脂涂料调配
[0056]将E-44环氧树脂与低分子量聚酰胺固化剂以质量比1:1混合搅拌均匀。
[0057](4)涂刷环氧树脂涂层
[0058]将调配好的环氧树脂涂料均匀涂刷在预处理后的Q235钢基体表面，涂层厚度