[发明专利]含POSS聚酰亚胺树脂耐油磨耐高温固体润滑涂层材料及方法

说明书

本发明涉及一种含POSS聚酰亚胺耐油磨耐高温固体润滑涂层及方法。包括含POSS聚酰氨酸、二硫化钼和有机溶剂。其中，含POSS聚酰氨酸是由二胺型POSS、芳香族二胺和芳香族二酐在N,N‑二甲基乙酰胺中缩聚配制而成。将上述原料喷涂于被涂覆材料表面，固化过程依次为：(60～100)℃下固化(5～60)min，(120～180)℃下固化(5～60)min,(200～300)℃下固化(5～60)min,(300～400)℃下固化(30～120)min。固化后冷却至室温，得到聚酰亚胺基自润滑复合涂层。本发明涂层具有耐油磨、耐高温、寿命长等特征，可解决航空航天等高技术领域对粘结型固体润滑涂层在高低温、高载荷以及化学介质或油存在等特殊工况下易脱落、使用寿命短的问题。

技术领域

本发明属于耐高温自润滑防护涂层领域，涉及一种含POSS聚酰亚胺树脂耐油磨耐高温固体润滑涂层材料及方法。

背景技术

为了解决航空航天等高技术领域高低温、高载荷以及高真空等特殊工况下机械的磨损、黏着、冷焊等摩擦学问题，粘结固体润滑涂层及其技术已经得到了广泛应用。

聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)是一类以酰亚胺环为特征结构的环链类高聚物。其主链分子结构中通常含有五元环的酰亚胺结构，含有大量的π-π共轭结构特征，因此表现出非常优异的性能，例如：耐高低温性、突出的尺寸稳定性、良好的力学性能以及抗辐照、耐溶剂、易于加工成型等，通常作为固体润滑涂层的成膜物质来使用。随着现代机械工业以及航空航天工业的飞速发展，气缸活塞等部件经常在高负载、高温条件下使用，由于摩擦热的积累，导致部件温度过高，从而引发部件表面出现烧结，龟裂，拉伤，从而大大缩短设备使用寿命。因此，开发具备更加优异耐高温性能的聚酰亚胺显得尤为质要，近年来，纳米填料在聚合物改性方面的研究发展迅速，其中笼型倍半硅氧烷(POSS)优异的耐热性以及较高的机械强度使得人们将其作为改善高分子热性能的主要原料之一。

同时，为了进一步提高聚酰亚胺涂层的摩擦性能，通常加入固体润滑剂来提高涂层的减摩耐磨特性。中国专利CN102286248A所述以聚四氟乙烯微粉为固体润滑剂，制备的自润滑耐磨涂料具有抗高载和耐磨的特点，但是由于聚四氟乙烯微粉表面自由能较低，与树脂的界面结合力较弱，同时在摩擦过程中随摩擦热的积累导致涂层的摩擦系数的起伏和较大的磨损率。二硫化钼(MoS₂)是典型的层状过渡金属硫化物，是应用最广泛的固体润滑剂。其中金属Mo原子层被2个S原子层夹在中间，形成“类三明治”夹层结构，层与层间存在较弱的范德华力，易于滑动故表现出很好的减摩作用。因此，MoS₂可作为固体润滑剂加入涂层基体中以提高其摩擦性能。文章《聚酰亚胺粘结MoS₂基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能》所述采用研磨处理的MoS₂制备出粘结聚酰亚胺固体润滑涂层，但工业级MoS₂粒度处于微米级，容易在涂层基体中形成应力集中点，

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种含POSS聚酰亚胺树脂耐油磨耐高温固体润滑涂层材料及方法，提供一种具有高承载、低摩擦系数、耐磨性能好、耐高温的含POSS聚酰亚胺固体润滑涂层及其制备方法。通过原位聚合的方法，将合成的POSS引入到聚酰亚胺分子链段中，以得到力学性能和摩擦性能良好的改性聚酰亚胺树脂，作为涂层的基质材料。以高速球磨的类石墨烯二硫化钼为固体润滑剂，通过喷涂法制备含POSS聚酰亚胺耐高温自润滑复合涂层。

技术方案