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无机填料改性环氧耐磨涂层制备及性能

发布时间:2018-03-11 01:35

  本文选题:环氧树脂增韧 切入点:无机填料填充 出处:《湖北工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:磨损在现代工业生产中是一个不能忽视的要素。磨损造成设备零部件失效,损失非常惊人,通过涂层技术对部件进行表面处理可有效防护设备,显著延长其服役期限。与其他高分子涂层相比,环氧树脂涂层具有优异的粘结性、耐磨性、耐酸碱性、无热影响区以及涂覆工艺简单、成本低廉等特点,被广泛用做耐磨涂层基础胶粘剂。但是环氧树脂韧性差、内应力大,直接用做基体使用得到的材料机械性能不佳。本课题主要研究一种环氧耐磨涂层,通过聚氨酯弹性体改性增韧得到韧性好、粘结性能佳的环氧基体,再通过选用耐磨填料填充改性基体,利用聚四氟乙烯减少体系摩擦系数,制备综合性能较好的环氧耐磨涂层。利用红外分析材料的相关反应机理,借助扫描电镜SEM观察材料磨损表面及断裂界面,分析材料抗磨机理,最终得到耐磨涂层的最佳配方为:E-51:TPU:DDM:DMP-30:SiC(150#/240#=3/1):KH-550:3#PTFE=1:0.14:0.25:0.02:0.55:0.15(填料质量分数):0.08,此配方得到的磨损率为0.0029g/min。与某商用胶泥的磨损性能对比(同等条件下干摩擦测试,磨损率为0.0036g/min),相对耐磨性为1.24。实验利用PTFE包裹无机填料形成一种硬度高摩擦系数低的核壳结构高效耐磨填料,使填料表面摩擦系数降低同时带有一定的蠕变性,填料粒子能通过形变有效避免脆性破碎,抗磨效率高。最后确定了体系固化机理主要是环氧基团被DDM上的氨基开环然后逐步交联聚合,从线形结构逐步形成体形网络结构的过程。TPU增韧环氧树脂的过程主要是通过异氰酸酯基与环氧树脂开环形成的羟基反应引入聚醚或聚酯柔性链段完成的,结构上,二者形成互穿网络结构。碳化硅填充的复合涂层耐磨性质优良,涂层基体主要是通过塑性变形吸收能量,并以疲劳磨损为主要磨损机制。
[Abstract]:Wear is an element that can not be ignored in modern industrial production. Wear and tear causes equipment parts to fail and the loss is very astonishing. Surface treatment of components by coating technology can effectively protect the equipment. Compared with other polymer coatings, epoxy resin coating has the advantages of excellent adhesion, wear resistance, acid and alkali resistance, no heat affected zone, simple coating process, low cost, etc. It is widely used as the base adhesive for wear-resistant coating. But epoxy resin has poor toughness, large internal stress and poor mechanical properties of the material used directly as substrate. This paper mainly studies a kind of epoxy wear-resistant coating. The epoxy matrix with good toughness and good adhesive property was obtained by the modification of polyurethane elastomer. Then the modified matrix was filled with wear-resistant filler and the friction coefficient of the system was reduced by polytetrafluoroethylene (PTFE). The epoxy wear resistant coating with better comprehensive properties was prepared. The wear surface and fracture interface were observed by scanning electron microscope (SEM), and the antiwear mechanism of the material was analyzed by using the reaction mechanism of the material analyzed by IR, and the wear surface and fracture interface of the material were observed by SEM. In the end, the best formula for the wear resistant coating is: 1: E-51: TPU: DDM: DMP-30: #150 / 240 #3 / 1: 1: KH-5503 #PTFE1: 1: 1: 0.14: 0.25: 0.02: 0.55: 0.15 (filler mass fraction: 0.08, the wear rate obtained by this formula is 0.0029 g / min.) the wear performance of a commercial cement is compared with that of a certain commercial cement (dry friction test under the same conditions). The wear rate is 0.0036 g / min, and the relative wear resistance is 1.24.The PTFE encapsulated inorganic filler is used to form a kind of high-efficiency wear-resistant filler with high hardness and low friction coefficient, which reduces the friction coefficient of the filler surface and has some creep properties. The filler particles can effectively avoid brittle breakage by deformation and have high antiwear efficiency. Finally, it was determined that the curing mechanism of the system was that the epoxy group was ring-opened by amino groups on DDM and then crosslinked and polymerized step by step. The process of toughening epoxy resin by TPU is mainly accomplished by introducing polyether or polyester flexible segment into the hydroxyl group reaction between isocyanate group and epoxy resin. The composite coating filled with silicon carbide has excellent wear resistance. The coating substrate absorbs energy mainly through plastic deformation and takes fatigue wear as the main wear mechanism.
【学位授予单位】:湖北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB306

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本文编号:1596027

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