[发明专利]一种硼酚醛树脂/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀自润滑涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硼酚醛树脂/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀自润滑涂层的制备方法，耐烧蚀自润滑涂层由环氧改性有机硅树脂、FB树脂、耐高温填料、石墨、二硫化钼等组分原料通过热固化得到，其制备方法是将硼酚醛树脂(FB树脂)和环氧改性有机硅树脂溶于正丁醇，搅拌均匀后，加入耐高温填料、石墨和二硫化钼，球磨粉碎、过筛，所得粉末与助剂剂搅拌均匀，用溶剂调整粘度后，涂刷或喷涂至基体表面，加热固化，即得，制备的耐烧蚀自润滑涂层不仅具有优异的机械性能、耐烧蚀性能并且较好的自润滑效果，此外，其制备方法简便、高效、成本低廉，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种耐烧蚀自润滑涂层及其制备方法，特别涉及一种硼酚醛/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀自润滑涂层及其制备方法，耐烧蚀自润滑涂层不仅能用于飞行器表面，阻止高温热流对基体材料的直接损害，保护基材免于气流的冲刷，同时具有良好的耐磨、承载和润滑性能，可起到表面防护、减少接触和气蚀磨损，降低摩擦系数，延长部件使用寿命的作用；属于表面工程技术领域。

背景技术

随着高性能飞行器飞行速度的不断提高，作为弹体结构件和保证发动机正常工作的发动机壳体承受的热环境日趋恶劣，主要表现为热流密度加大，气动冲刷严重，对发动机壳体外防热涂层提出了更高的要求。外防热涂层不仅要能够承受最大马赫数为9左右的飞行速度对其表面的强烈冲刷，而且还需要承受由于气动加热而引起的上千度高温，同时，涂层表面会产生大量摩擦磨损，摩擦引起能量的转换、磨损则会导致表面损坏和材料损耗，而润滑是降低摩擦和减少磨损的最有效措施、同时又能节约资源、减少污染且绿色环保。

现有的自润滑涂层多以环氧树脂为粘接剂，加入石墨或者二硫化钼及其他填料制得，耐磨效果较好，但由于环氧树脂本身热性能差，残炭率低，因此烧蚀性能较差。尹延国等人(高分子材料科学与工程,2011(9):80-83)以环氧树脂为粘接剂，配合Al₂O₃、石墨和二硫化钼的使用制得润滑涂层摩擦系数在0.16～0.34 之间，但是仅能在300℃使用。罗超云等人(润滑与密封,2010,35(3):107-111) 以环氧树脂为基体，添加聚四氟乙烯、石墨和碳纤维制备了环氧基耐热耐磨自润滑涂料，摩擦系数在0.21～0.35之间，但是仅限于工业设备、轴承、机床的使用，无法满足航天飞行器的高温气流冲刷。现有技术中以酚醛、环氧树脂或硅橡胶为基体而获得的耐烧蚀涂层是宇宙飞船返回舱和星际探测器中重要的耐烧蚀热防护材料，但没有兼顾到耐磨效果。因此，开发耐烧蚀性能优异同时具有良好的耐磨效果的耐烧蚀自润滑涂层具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中自润滑涂层不耐烧蚀及耐烧蚀涂层不耐磨的缺陷，本发明的目的是在于提供一种耐烧蚀性能优异、烧蚀率低、摩擦系数小、耐腐蚀性能优异，能在1000℃以上短时使用的耐烧蚀自润滑涂层，该耐烧蚀自润滑涂层特别适用于航天飞行器表面。

本发明的另一个目的是在于提供一种简便、高效、成本低廉的制备耐烧蚀自润滑涂层的方法，该方法适合工业化生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种FB/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀自润滑涂层，耐烧蚀自润滑涂层由以下质量份组分热固化而成：环氧改性有机硅树脂20％～28％，FB树脂为5％～12％，耐高温填料10％～20％，石墨3％～10％，二硫化钼3％～10％，溶剂30％～40％，助剂0.1％～2％。

优选的方案，所述环氧改性有机硅树脂的环氧值为0.03～0.08。

优选的方案，所述FB树脂的热分解温度在500℃以上，氮气气氛下1000℃时的残炭率为40～55％，氧指数是45～50，线烧蚀率为-0.09～-0.06。FB树脂可购买于天宇高温树脂材料公司，商品牌号为BPF。