本發(fā)明涉及防護(hù)涂層，尤其涉及一種聚硅氮烷復(fù)合涂料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，由我國(guó)自主研制的高端技術(shù)裝備已陸續(xù)進(jìn)入大批量服役階段。然而，這些裝備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)部件直接暴露服役于海洋大氣氛圍中，受海洋氣氛的化學(xué)、電化學(xué)引起的腐蝕以及力學(xué)因素引起的摩擦磨損交互作用，急劇加速了金屬材料的損傷失效。目前的海洋工程材料還不能完全滿足海洋裝備外暴露傳動(dòng)系統(tǒng)/部件的高可靠性與長(zhǎng)壽命運(yùn)行要求。因此，如何解決海洋鹽霧氣氛中運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)/傳動(dòng)部件所面臨的腐蝕與磨損協(xié)同損傷是海洋工程裝備領(lǐng)域亟待解決的共性技術(shù)難題。

2、表面涂層技術(shù)具有方法簡(jiǎn)單可行、成本低、防護(hù)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，目前已成為保護(hù)海底設(shè)備表面免受生物污染和腐蝕、減少摩擦磨損的有效方法之一。聚硅氮烷涂層作為一種低表面能涂層，含有豐富的si-n-si鍵，極易與基體表面的-oh結(jié)合，因而與基體具有良好的結(jié)合力。并且聚硅氮烷涂層固化后硬度高、耐磨性好。此外，聚硅氮烷中的si-h、si-n、n-h鍵對(duì)水和氧氣非常敏感，化學(xué)反應(yīng)比較活潑，因此可容易實(shí)現(xiàn)對(duì)聚硅氮烷的改性。目前聚硅氮烷廣泛應(yīng)用于線纜、炊具、光伏電池等領(lǐng)域；但是，聚硅氮烷應(yīng)用時(shí)，均是僅以聚硅氮烷為單一成分制備聚硅氮烷涂層，而單一的聚硅氮烷涂層固化后存在脆性大、易開裂的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種聚硅氮烷復(fù)合涂料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的聚硅氮烷復(fù)合涂料固化后所得聚硅氮烷復(fù)合涂層脆性小，不易開裂，且聚硅氮烷復(fù)合涂料可以厚涂。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種聚硅氮烷復(fù)合涂料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：

4、聚硅氮烷5～15份，增韌劑1～5份，潤(rùn)滑劑1～5份，二維復(fù)合填料0.05～0.5份，分散介質(zhì)10～30份，助劑0.01～0.1份；

5、所述增韌劑為彈性聚合物；

6、所述潤(rùn)滑劑為醇類物質(zhì)和/或酯類物質(zhì)。

7、優(yōu)選地，所述聚硅氮烷包括乙烯基聚硅氮烷、甲基聚硅氮烷、聚脲硅氮烷、氟改性聚硅氮烷、聚硼硅氮烷和全氫聚硅氮烷中的一種或多種。

8、優(yōu)選地，所述彈性聚合物包括丁腈橡膠、端羥基聚丁二烯橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氫化丁腈橡膠、丁基橡膠、熱塑性聚氨酯彈性體、丙烯酸酯橡膠和異戊橡膠中的一種或多種。

9、優(yōu)選地，所述醇類物質(zhì)包括一元醇、二元醇、三元醇和四元醇中的一種或多種，所述一元醇包括十二醇、12-羥基硬脂酸、異構(gòu)十三醇、十四醇、十六醇和十八醇中的一種或多種，所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、戊二醇、己二醇和順-2-丁烯-1,4-二醇中的一種或多種，所述三元醇包括丙三醇、丁三醇和雌三醇中的一種或多種，所述四元醇包括季戊四醇；所述酯類物質(zhì)包括三羥甲基丙烷油酸酯和/或甘油三羥基硬脂酸酯。

10、優(yōu)選地，所述二維復(fù)合填料包括二維片狀材料和附著于所述二維片狀材料表面的納米材料；所述納米材料包括金屬氧化物納米材料或納米金屬；

11、所述二維片狀材料包括氧化石墨烯、二硫化鉬、六方氮化硼、云母片、mxene材料和黏土中的一種或多種；

12、所述金屬氧化物納米材料包括氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁或氧化鋅；

13、所述納米金屬包括鐵、銅、鎂、鈷或鋅；

14、所述二維片狀材料和納米材料的質(zhì)量比為1:1～10:1。

15、優(yōu)選地，所述分散介質(zhì)包括正丁醚、正己烷、丙二醇甲醚醋酸酯、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氫呋喃、1,1,2-三氯三氟乙烷、全氟己烷、全氟環(huán)己烷、全氟甲苯、全氟庚烷和全氟三烷基胺中的一種或多種。

16、優(yōu)選地，所述助劑包括潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流平劑和防塵劑；所述潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流平劑和防塵劑的質(zhì)量比為(0.9～1.1)：(1.0～1.2)：(0.8～1.0)：(0.8～1.0)。

17、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料的制備方法，包括以下步驟：

18、將聚硅氮烷、增韌劑、潤(rùn)滑劑和分散介質(zhì)，第一混合，得到第一混合漿料；

19、將所述第一混合漿料和二維復(fù)合填料，第二混合，得到第二混合漿料；

20、將所述第二混合漿料和助劑，第三混合，得到所述聚硅氮烷復(fù)合涂料。

21、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料或上述技術(shù)方案所述的制備方法制得的聚硅氮烷復(fù)合涂料在金屬基材防護(hù)中的應(yīng)用。

22、優(yōu)選地，所述聚硅氮烷復(fù)合涂料的涂覆厚度為5～100μm。

23、本發(fā)明提供了一種聚硅氮烷復(fù)合涂料。

24、在本發(fā)明中，聚硅氮烷復(fù)合涂料中的聚硅氮烷，含有豐富的si-n-si鍵，極易與基體表面的-oh結(jié)合，因而與基體具有良好的結(jié)合力；并且，聚硅氮烷的存在，使得聚硅氮烷復(fù)合涂料固化后，所得聚硅氮烷復(fù)合涂層硬度高、耐磨性好。本發(fā)明以彈性聚合物作為增韌劑，其能夠?qū)酃璧槠鸬皆鲰g效果，解決聚硅氮烷脆性大的問(wèn)題；增韌劑的使用，還能夠降低聚硅氮烷復(fù)合涂料形成的聚硅氮烷復(fù)合涂層的內(nèi)應(yīng)力，避免聚硅氮烷復(fù)合涂層的開裂，進(jìn)而使得聚硅氮烷復(fù)合涂料能夠厚涂。以醇類物質(zhì)和/或酯類物質(zhì)為潤(rùn)滑劑，能提高聚硅氮烷復(fù)合涂料形成的聚硅氮烷復(fù)合涂層的潤(rùn)滑性及耐磨性。二維復(fù)合材料的使用，也可以明顯提高聚硅氮烷復(fù)合涂料形成的聚硅氮烷復(fù)合涂層的耐磨性和耐蝕性，同時(shí)還可賦予聚硅氮烷復(fù)合涂層潤(rùn)滑功能。助劑，首先保證了二維復(fù)合材料在聚硅氮烷復(fù)合涂料中均勻分散，使得聚硅氮烷復(fù)合涂料不易沉降；其次，助劑使得聚硅氮烷復(fù)合涂料在基材表面浸潤(rùn)流平性好；另外，助劑還能夠使聚硅氮烷復(fù)合涂料形成的聚硅氮烷復(fù)合涂層致密、無(wú)氣泡和無(wú)結(jié)瘤等缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種聚硅氮烷復(fù)合涂料，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料，其特征在于，所述聚硅氮烷包括乙烯基聚硅氮烷、甲基聚硅氮烷、聚脲硅氮烷、氟改性聚硅氮烷、聚硼硅氮烷和全氫聚硅氮烷中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料，其特征在于，所述彈性聚合物包括丁腈橡膠、端羥基聚丁二烯橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氫化丁腈橡膠、丁基橡膠、熱塑性聚氨酯彈性體、丙烯酸酯橡膠和異戊橡膠中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料，其特征在于，所述醇類物質(zhì)包括一元醇、二元醇、三元醇和四元醇中的一種或多種，所述一元醇包括十二醇、12-羥基硬脂酸、異構(gòu)十三醇、十四醇、十六醇和十八醇中的一種或多種，所述二元醇包括乙二醇、丙二醇、戊二醇、己二醇和順-2-丁烯-1,4-二醇中的一種或多種，所述三元醇包括丙三醇、丁三醇和雌三醇中的一種或多種，所述四元醇包括季戊四醇；所述酯類物質(zhì)包括三羥甲基丙烷油酸酯和/或甘油三羥基硬脂酸酯。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料，其特征在于，所述二維復(fù)合填料包括二維片狀材料和附著于所述二維片狀材料表面的納米材料；所述納米材料包括金屬氧化物納米材料或納米金屬；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料，其特征在于，所述分散介質(zhì)包括正丁醚、正己烷、丙二醇甲醚醋酸酯、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氫呋喃、1,1,2-三氯三氟乙烷、全氟己烷、全氟環(huán)己烷、全氟甲苯、全氟庚烷和全氟三烷基胺中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料，其特征在于，所述助劑包括潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流平劑和防塵劑；所述潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流平劑和防塵劑的質(zhì)量比為(0.9～1.1)：(1.0～1.2)：(0.8～1.0)：(0.8～1.0)。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的聚硅氮烷復(fù)合涂料或權(quán)利要求8所述的制備方法制得的聚硅氮烷復(fù)合涂料在金屬基材防護(hù)中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述聚硅氮烷復(fù)合涂料的涂覆厚度為5～100μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于防護(hù)涂層技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種聚硅氮烷復(fù)合涂料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的聚硅氮烷復(fù)合涂料以彈性聚合物作為增韌劑，其能夠?qū)酃璧槠鸬皆鲰g效果，解決聚硅氮烷脆性大的問(wèn)題；增韌劑的使用，還能夠降低聚硅氮烷復(fù)合涂料形成的聚硅氮烷復(fù)合涂層的內(nèi)應(yīng)力，避免聚硅氮烷復(fù)合涂層的開裂，進(jìn)而使得聚硅氮烷復(fù)合涂料能夠厚涂。以醇類物質(zhì)和/或酯類物質(zhì)為潤(rùn)滑劑，能提高聚硅氮烷復(fù)合涂料形成的聚硅氮烷復(fù)合涂層的潤(rùn)滑性及耐磨性。二維復(fù)合材料的使用，也可以明顯提高聚硅氮烷復(fù)合涂料形成的聚硅氮烷復(fù)合涂層的耐磨性和耐蝕性，同時(shí)還可賦予聚硅氮烷復(fù)合涂層潤(rùn)滑功能。

技術(shù)研發(fā)人員：于波,于強(qiáng)亮,徐應(yīng)鋒,李斌,彭振軍,李謀吉,楊武芳,王行偉,周峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：煙臺(tái)中科先進(jìn)材料與綠色化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2