一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料及其涂层的制备制造技术

本发明专利技术是公开了一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，是以环氧树脂与酚醛树脂在混合溶剂中交联形成的交联树脂体系为基础树脂，与润滑剂、功能填料、润湿分散剂通过研磨混合即得。本发明专利技术从分子结构入手设计树脂体系的微观结构，使树脂的弹性模量和力学性能达到最佳；在涂料中加入了BYK润湿分散剂，并通过优化润湿分散剂的比例控制填料与树脂的界面结合，在保证涂层性能基础上通过调整浸涂时间和浸涂预固化温度保证工艺可操作性，满足抽芯铆钉使用需求；涂层采用浸涂及中温二次固化，提高了涂层与金属底材的结合力、耐磨寿命和承载能力，解决了抽芯铆钉在使用过程中磨损腐蚀和力矩失效等问题。腐蚀和力矩失效等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料及其涂层的制备


[0001]本专利技术涉及一种用于抽芯铆钉润滑与防护的固体润滑涂料，尤其涉及一种利用酚醛树脂改性的交联环氧树脂为基础树脂的润滑涂料及其涂层的制备方法，属于复合材料
和紧固件表面防护


技术介绍

[0002]目前，飞机结构件采用的主要连接方法仍是机械连接，一架飞机上装有几十万甚至二、三百万个铆钉和螺栓。而抽芯铆钉作为结构连接的一种铆接方式，是一种适用于单面铆接的铆钉，其具有可靠性高，连接强度大，寿命长，操作使用方便等特点。但是抽芯铆钉铆接变形过程中钉杆承受非常高的载荷和极大的摩擦力，同时铆接后铆钉易与结构件发生接触腐蚀，因此必需选择高强度耐腐蚀润滑涂层来有效平衡铆钉铆接过程中产生的拉铆力和拉断力，保证铆钉的使用可靠性，这对铆钉的设计及使用有着重要的意义。
[0003]早期为了改善抽芯铆钉发生的接触腐蚀，多采用阳极化﹑电镀锌隔等表面处理技术，但由于成本高﹑工艺复杂﹑效果不理想而限制了应用，而且镀层在拉铆过程中由于没有润滑性而容易发生脱落，同时会产生严重氢脆。为了提高润滑性能，国内外多用十六醇作为润滑剂解决铆钉的润滑性能，但由于十六醇本身润滑能力有限，并且在复合后存在脱落和挥发缺陷，已不能满足铆钉实际使用工况需求。二硫化钼粘结固体润滑剂涂层具有高承载、优异的润滑耐磨性能，国外everlube公司采用everlube620C二硫化钼粘结固体润滑涂层来解决抽芯铆钉的润滑与装配问题。但该类二硫化钼涂层在高载荷下由于涂层强度不够、涂层结构不致密和耐腐蚀性差而无法满足抽芯铆钉的实际使用工况要求。因此，从高强度粘结树脂和致密的涂层结构两方面入手设计高强度润滑防腐蚀固体润滑涂层，是解决高载荷下抽芯铆钉表面润滑、粘着及腐蚀问题的有效手段。
[0004]在固体润滑涂层技术中，树脂是主要的成膜物质，树脂的强度与结构决定着整个涂层的强度、致密性和润滑耐腐蚀性能。树脂作为涂层的连续相，它自身的性质，如：交联密度、弹性模量、强度及玻璃转化温度等与涂层的摩擦磨损性能密切相关，而树脂的交联密度是决定其机械性能及玻璃化转变温度的关键因素。因此，通过设计树脂交联密度来改善涂层性能是制备高性能固体润滑涂层的关键。
[0005]在众多树脂中，酚醛树脂与环氧树脂由于具有与金属粘结力强而在固体润滑涂层领域得到广泛应用，但是酚醛树脂和环氧树脂种类牌号非常多，不同种类、不同牌号的酚醛树脂改性环氧树脂，由于交联密度不同涂层性能会受到很大的影响。因此从树脂交联密度入手，设计高强韧树脂体系是制备高强度固体润滑涂层﹑解决苛刻工况条件下零部件润滑与防腐蚀问题是一种有效可行的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料及其
制备方法；本专利技术的另一目的是提供一种基于上述高性能固体润滑料的涂层制备方法。
[0007]一、高性能固体润滑涂料的制备本专利技术用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，是以环氧树脂与酚醛树脂在混合溶剂中交联形成的交联树脂体系为基础树脂，与润滑剂、功能填料、润湿分散剂通过研磨混合即得。具体制备工艺为：将环氧树脂和线性酚醛树脂置于反应器中，并加入添加适量混合溶剂，室温下搅拌使环氧树脂和酚醛树脂全部溶解，得到交联树脂体系；将润滑剂、功能填料、润湿分散剂放入球磨罐中，加入润湿量的混合溶剂球磨48~50h，然后加入交联树脂体系搅拌均匀，最后加入余量混合溶剂搅拌混合均匀，即得涂料。
[0008]所述环氧树脂选用分子量较高的环氧树脂，如环氧树脂E
‑
06、环氧树脂E
‑
20和环氧树脂E
‑
03，其为淡黄色透明固体。
[0009]所述酚醛树脂选择线性酚醛树脂，硼酚醛树脂，高邻位钡酚醛树脂。其中，线性酚醛树脂是甲醛和苯酚以（0.75~0.85）: 1的摩尔比聚合得到低分子量线形聚合物。线性酚醛树脂棕黄色粉末，熔点较低，分解温度较高。硼酚醛树脂，是将苯酚与硼酸反应，制得硼酸二苯酚酷，然后与多聚甲醛反应，控制凝胶时间，而得含硼酚醛树脂。硼酚醛树脂为淡黄色固体，分解温度≥500℃，游离酚≤3%。高邻位钡酚醛树脂，又称酚钡树脂、钡剂胶，是室温固化型酚醛树脂，由苯酚与甲醛在氢氧化钡催化作用下进行缩聚反应经减压脱水而得。高邻位钡酚醛树脂固含量65.0~72.0%，黏度（20℃）0.359Pa.s。
[0010]所述混合溶剂按体积百分比计由10～15%石脑油、15～20%无水乙醇、18～25%丁酮和40～57%甲苯混合而成。选择混合溶剂需要综合考虑树脂在溶剂体系中的溶解能力和制备涂层的质量稳定性，因为本专利技术选用高分子量环氧树脂，所以选择甲苯溶剂，但由于甲苯沸点较高，在紧固件批量化浸涂过程中，为了保证涂层外观、厚度均匀和质量稳定，需要涂料是快干性的，因此选用低沸点的石脑油、无水乙醇和丁酮与高沸点溶剂甲苯按一定体积百分比相混合，这样既保证了树脂在混合溶剂中的溶解性，又能保证制备的涂层厚度均匀、质量稳定可控。
[0011]环氧树脂与酚醛树脂的质量比控制在3:1~5:1范围内，环氧树脂与酚醛树脂在混合溶剂中发生交联反应形成的互穿网络结构树脂体系的交联密度在260~340mol/m3范围，而这时交联树脂体系的弹性模量较高，以此交联密度范围的树脂体系为基体树脂的涂层致密、机械强度高、耐磨性好。
[0012]润滑剂选用具有高承载、润滑性能好的硫化物，如二硫化钼、二硫化钨等。润滑剂的用量为环氧树脂与酚醛树脂总量的52~67 wt％。
[0013]功能填料选自与润滑剂具有协同作用的三氧化二锑、氟化物等。功能填料的用量为环氧树脂与酚醛树脂总量的6.0~9.5 wt％。
[0014]润湿分散剂选择BYK润湿分散剂，其对填料表面进行修饰改性，可提高填料在交联树脂中的分散性和填料与树脂体系间的界面相互作用。BYK润湿分散剂的用量为环氧树脂与酚醛树脂总量的0.3~0.7 wt％。
[0015]通过球磨，一方面使得树脂与分散剂、润滑剂、功能填料充分混合，同时促进各原料相互作用，相互协同，从而实现填料在交联树脂中的分散性以及与树脂体系间的界面相互作用，进而提高涂层高强度、高承载和优异的润滑防腐性能。
[0016]实验表明，当基础树脂（环氧树脂与酚醛树脂总量）与填料（填料是指BYK、润滑剂，
功能填料的总和）的重量比在（1.8~2.5）:1的范围内，填料组分可以均匀分散在交联树脂体系中，并被交联树脂紧紧包裹形成致密的涂层结构，从而实现了涂层的高强度、高承载和优异的润滑防腐性能。
[0017]涂料的固含量根据涂层的制备工艺进行调整。当采用喷涂的方法制备涂层时，涂料的固含量调整为20
±
5%。当采用浸涂的方法制备涂层时，涂料的固含量调整为35
±
5%。
[0018]二、涂层的制备为了保障涂层良好的使用性能，必需保证涂层具有相对一致的厚度和良好的外观状态，要求涂层在零件不同部位厚度均匀，并且表面光滑、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，是以环氧树脂与酚醛树脂在混合溶剂中交联形成的交联树脂体系为基础树脂，与润滑剂、功能填料、润湿分散剂通过研磨混合即得；所述环氧树脂选用环氧树脂E
‑
06、环氧树脂E
‑
20和环氧树脂E
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03，述酚醛树脂为线性酚醛树脂，硼酚醛树脂，高邻位钡酚醛树脂中的一种。2.如权利要求1所述一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，其特征在于：所述环氧树脂与酚醛树脂的质量比为3:1~5:1。3.如权利要求1所述一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，其特征在于：所述混合溶剂按体积百分比计由10%石脑油、15%无水乙醇、18%丁酮和57%甲苯混合而成。4.如权利要求1所述一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，其特征在于：所述润滑剂选用二硫化钼、二硫化钨，润滑剂的用量为环氧树脂与酚醛树脂总量的52~67wt％。5.如权利要求1所述一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，其特征在于：所述功能填料为三氧化二锑、如氟化镧，氟化铈；功能填料的用量为环氧树脂与酚醛树脂总量的6.0~9.5wt％。6.如权利要求1所述一种用于抽芯铆钉润滑与防护的高性能固体润滑涂料，其特征在于：润湿分散剂选择BYK润湿分散剂，BYK润湿分散剂的用量为环氧树脂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海燕，陈磊，马彦军，周惠娣，李红轩，陈建敏，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：