耐磨耐高溫聚苯硫醚復(fù)合涂層的研究.pdf

1、本論文以聚苯硫醚(PPS)為基本成膜物質(zhì),其中的填料分為兩個(gè)體系:(1)原位反應(yīng)生成氧化銅;(2)添加有機(jī)改性納米碳酸鈣。通過對配方、工藝的調(diào)整以及涂層性能的檢測,優(yōu)選出能滿足耐高溫、耐磨損的聚苯硫醚涂層;分別考察了不同金屬表面處理法方法、TiO2含量、固化時(shí)間、固化溫度對底層涂層粘結(jié)強(qiáng)度的影響;用XRD分析了涂層中填料的成分及涂層的結(jié)晶度;用FTIR分析了PPS氧化交聯(lián)前后分子基團(tuán)的變化,分析了涂層固化時(shí)的交聯(lián)機(jī)理;用DTA分析了涂層

2、的熱穩(wěn)定性及熱分解溫度;測試了涂層在干摩擦和水潤滑條件下的摩擦磨損性能,并通過SEM對涂層磨損機(jī)理進(jìn)行分析。得到的主要結(jié)論如下:
　　 (1)在底層涂料中添加15%的TiO2,對金屬基材表面進(jìn)行酸洗和硅烷處理,采用330℃、30min的固化工藝后,涂層與基材結(jié)合緊密,結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到42MPa。
　　 (2)XRD分析表明,涂層經(jīng)交聯(lián)、固化、淬火后,涂層的衍射峰強(qiáng)度明顯降低,表明PPS樹脂由結(jié)晶聚合物向非晶轉(zhuǎn)變;減小結(jié)晶度有

3、利于PPS涂層韌性的提高。
　　 (3)涂層的紅外光譜分析結(jié)果表明,固化前后PPS樹脂分子鏈的主體結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變。但涂層中的硫原子在涂料熔融固化過程中發(fā)生氧化反應(yīng),硫醚(-S-)被氧化成亞砜(-SO-)或砜(-SO2-);涂層的交聯(lián)主要發(fā)生在苯環(huán)上,苯環(huán)上的氫原子被氧化,形成芳醚。
　　 (4)面層涂料中,通過CuSO4與NaOH原位反應(yīng)生成Cu(OH)2,加熱脫水后生成CuO,這與XRD結(jié)果分析一致;原位反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了無機(jī)

4、粒子在乳液中的均勻分散。
　　 (5)CuO/PPS/PTFE復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能明顯優(yōu)于PPS涂層,涂層的摩擦系數(shù)隨CuO含量的增加而減小,磨損量呈先減后增的趨勢,含CuO1.5%的涂層,其磨損量減少為原涂層的1/3。SEM分析表明,隨CuO含量的增加,涂層的磨損機(jī)制由粘附磨損向磨粒磨損和疲勞磨損轉(zhuǎn)變。
　　 (6)PPS/納米CaCO3復(fù)合涂層在水潤滑條件下的摩擦學(xué)性能明顯優(yōu)于干摩擦,摩擦系數(shù)和磨損量都只有干摩擦條件