[发明专利]一种兼具耐磨和自修复功能的聚脲复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具耐磨和自修复功能的聚脲复合涂层的制备方法，先分别制备聚脲A组分和聚脲B组分，接着将氟聚合物混入到聚脲B组分中分散均匀制得混合体，然后将聚脲A组分与上述混合体加入连接好的喷涂设备喷涂到金属基材表面凝固后获得复合涂层；其中氟聚合物在聚脲体系中相互协同起到具有润滑作用且兼具愈合作用，从而使制备的复合涂层不仅具有较高的力学强度和优异的耐磨性能，而且在涂层受损后，仅需加热就能对受损处完成自修复，从而有效延长涂覆部件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种聚脲复合涂层，具体是一种兼具耐磨和自修复功能的聚脲复合涂层的制备方法。

背景技术

当前，世界上总能量的1/3～1/2以各种方式耗散于摩擦磨损，为修复以及更换由于摩擦损坏的零部件也造成了大量资源的浪费。近年来，摩擦磨损造成材料失效的问题日益加重，成为各国重视的经济问题。如何对金属进行有效保护是科研工作者不懈的追求，由于在金属表面涂覆耐磨涂层的制备工艺简单、成本低廉、不受地域条件限制，使其成为最简单、快捷、有效的抗冲蚀手段。然而在涂层服役过程中，往往会不可避免地受到各种外界条件侵害，从而产生破损、开裂。如果没有及时、有效的修复，这些缺陷会使涂层对基体的防护作用及涂层的附着力显著降低，从而影响器件的结构或功能，造成经济损失或人员伤害。目前，破损涂层主要通过人为修补或更换，工艺繁琐、造价昂贵。由此，现有开发了一种具有自行修复破损能力的涂层，有利于延长涂层使用寿命。但是上述涂层相比于传统的涂层体系，复合改性后的性能比较单一，往往只能提升某一方面的性能不能同时兼顾各方面性能，如自行修复破损能力的涂层其采用的是微胶囊进行修复，这种微胶囊自修复体系，不仅存在胶囊的分散问题，且微胶囊消耗完后，涂层将不再具有自修复性能。基于以上问题，如何能提供一种复合涂层，使其兼具耐磨和自修复功能，从而有效延长涂覆部件的使用寿命，是本行业的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种兼具耐磨和自修复功能的聚脲复合涂层的制备方法，其制备的复合涂层不仅具有较高的力学强度和优异的耐磨性能，而且在涂层受损后，仅需加热就能对受损处完成自修复，从而有效延长涂覆部件的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种兼具耐磨和自修复功能的聚脲复合涂层的制备方法，具体步骤为：

步骤1：金属基材的预处理:采用1000～1200目砂纸将金属基材打磨至表面光洁，然后将打磨后的金属基板放入乙醇和丙酮混合溶液中，并使用超声清洗设备对金属基板在进行超声清洗1～2h，清洗结束放入70℃～80℃烘箱烘干1h备用；

步骤2：聚脲A组分的制备：将质量份数为30～50份的聚酯多元醇在100℃～120℃温度下脱水处理2～4h，然后加入质量份数为40～50份的二异氰酸酯，将混合物置于具有保护性气体的气氛炉中，以3℃～5℃的升温速率升到70℃～80℃，并在其中保温4～5h，随炉冷却后取出制得聚脲A组分；

步骤3：聚脲B组分的制备：将质量份数为20～60份的端氨基聚醚和质量份数为40～60份的胺类扩链剂加入到反应釜中，在50～100r/min的速率下搅拌10～30min使其混合均匀，然后把反应釜加热到100℃～120℃反应3h，待反应结束后冲入保护性气体并打开冷却水降温至60℃～70℃，降温后取出制得聚脲B组分；

步骤4：聚脲复合涂层的制备：将质量份数为1～10份的氟聚合物混入到质量份数为30～40份的B组分中分散均匀制得混合体，然后将质量份数为55～65份的A组分与上述混合体加入连接好的喷涂设备中并加热温度至65～80℃进行喷涂；喷涂聚脲复合涂层时，A组分和混合体的压力表的表压均控制在1200～1500Psi之间，且二者压力差控制在200Psi以下分别喷涂至步骤1的金属基材表面，凝固后得到复合涂层。