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CN112322096A - 一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆及其制备方法 - Google Patents

一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆及其制备方法 Download PDF

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CN112322096A
CN112322096A CN202011127840.6A CN202011127840A CN112322096A CN 112322096 A CN112322096 A CN 112322096A CN 202011127840 A CN202011127840 A CN 202011127840A CN 112322096 A CN112322096 A CN 112322096A
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张小伟
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Changzhou Lingran Precision Hardware Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆及其制备方法，所述活塞杆包括活塞杆本体和涂层；所述涂层包括碳化硅涂层和聚硅氧烷涂层，且沿活塞杆表面向外依次涂覆；所述碳化硅涂层包括碳化硅和环氧树脂；所述聚硅氧烷涂层包括有机硅氧烷和二氧化硅溶胶；所述聚硅氧烷涂层，以重量计，包括有机硅氧烷20‑40份、水20‑25份、水解催化剂2‑4份、固化剂A8‑12份、二氧化硅溶胶5‑15份、硅烷偶联剂5‑10份、助剂2‑4份和有机溶剂12‑20份；所述碳化硅涂层，以重量计，包括碳化硅100‑140份、环氧树脂20‑40份、聚芳酰胺16‑26份、增韧剂10‑28份、固化剂B40‑60份，纤维3‑6份；本发明设计的耐蚀抗磨活塞杆，其耐腐蚀性、抗磨性都得到了很大的提高，能够延长活塞杆的使用寿命。

Description

一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种活塞杆制备技术领域，具体为一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，现代机器制造业及其他许多行业对金属材料提出了更高的要求，在金属材料科学快速发展的同时，金属表面强化改性技术的发展尤为重要。
活塞杆作为气弹簧的重要组成部分，其耐腐蚀、耐磨性能决定了气弹簧的使用寿命。而目前的活塞杆主要有电镀和热处理两种表面改进方法。普通盐浴热处理生产的活塞杆表面呈黑色，电镀的活塞杆表面呈亮白色，但是耐磨性能和耐腐蚀性能差，其中电镀的活塞杆还存在环境污染。
目前现有的盐浴热处理生产的活塞杆表面都是呈黑色，有的活塞杆生产厂家只对活塞杆进行氮化处理，不氧化处理，这样生产出来的活塞杆表面虽然呈银灰色，但是耐蚀性能和耐磨性能极差，并且容易在化合物外面形成大量的微孔区(疏松层)，造成活塞杆表面硬度低，抗蚀性和耐磨性差，在使用一段时间后表面会产生锈蚀、耐磨性差等问题。
而碳化硅涂层作为一种新型的陶瓷涂层，由于其具有高硬度、高热稳定性、抗蚀耐磨等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车等工业领域，但因为碳化硅具有较大的比表面积和表面能，所以通常都需要对其进行改性，从而得到理想的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，所述活塞杆包括活塞杆本体和涂层；所述涂层包括碳化硅涂层和聚硅氧烷涂层，且沿活塞杆表面向外依次涂覆。
较优化的方案，所述聚硅氧烷涂层，以重量计，包括有机硅氧烷20-40份、水20-25份、水解催化剂2-4份、固化剂A8-12份、二氧化硅溶胶5-15份、硅烷偶联剂5-10份、助剂2-4份和有机溶剂12-20份。
较优化的方案，所述有机硅氧烷为侧链含环氧基有机硅氧烷；所述水解催化剂为盐酸、乙酸、甲酸中的一种或多种混合；所述固化剂A为二甲基胺乙酸盐、乙醇胺乙酸盐、苯四酸四乙基胺中的一种或多种混合；所述硅烷偶联剂为三甲基羟基硅烷、3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷三乙氧基硅烷中的一种或多种混合。
较优化的方案，以重量计，所述侧链含环氧基有机硅氧烷包括30-40份有机硅氧烷、4-9份酸催化剂、20-28份甘油醚、5-8份加成催化剂和25-35份环氧基烯类单体。
较优化的方案，所述有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷中的一种或多种混合；所述酸催化剂为浓硫酸；所述甘油醚为烯丙基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、双二甲乙基醚中的一种或多种混合；所述加成催化剂为二乙烯基四甲基二硅氧烷铂；所述环氧基烯类单体为苯乙烯、对甲基苯乙烯中的一种或两种混合。
较优化的方案，所述碳化硅涂层，以重量计，包括碳化硅100-140份、环氧树脂20-40份、聚芳酰胺16-26份、增韧剂10-28份、固化剂B40-60份，纤维3-6份。
较优化的方案，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂，环氧值为0.50-0.53；所述增韧剂为羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、聚醚、聚砜、聚酰亚胺中的一种或多种混合；所述固化剂为间苯二胺、间苯二甲胺、偏苯三酸酐和甲基四氢苯酐中的一种或多种混合；纤维为碳纤维。
较优化的方案，一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆的制备方法，所述方法包括以下步骤：
1)制备碳化硅涂层：将环氧树脂和增韧剂在65-70℃的环境下预热3.5-4h,得到溶液A；然后在常温常压下，将溶液A、纤维、聚芳酰胺放入搅拌釜中，搅拌20-30min后，加入碳化硅和固化剂，搅拌15-20min，得到碳化硅涂料；
2)制备侧链含环氧基有机硅氧烷：在25-35℃的环境下，以98％的浓硫酸作为酸催化剂，将有机硅氧烷进行开环共聚得到侧链含氢的长链硅油；将长链硅油、甘油醚放入反应釜，搅拌40-50min后，引入含环氧基烯类单体和加成催化剂，在氮气保护下反应4-6h，得到侧链含环氧基有机硅氧烷；
3)制备聚硅氧烷涂层：将侧链含环氧基有机硅氧烷、水、水解催化剂放入反应釜，静置4-5h后，加入二氧化硅溶胶、硅烷偶联剂、有机溶剂和助剂，搅拌20-30min后，在80-100℃的环境下加入固化剂，搅拌20-30min，得到聚硅氧烷涂料；
4)将碳化硅涂料加入到静电喷涂装置中，对活塞杆外表面进行喷涂，喷涂结束后，于45-55℃环境下进行干燥，得到碳化硅涂层；将聚硅氧烷涂料涂覆于碳化硅涂层表面，并于50-60℃环境下进行干燥，得到聚硅氧烷涂层；最终得到耐蚀抗磨活塞杆。
较优化的方案，步骤3)中，所述碳化硅涂层厚度为0.1mm；聚硅氧烷涂层厚度为0.2mm与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1)本发明在碳化硅涂层表面涂覆有一层聚硅氧烷,其主要由侧链含环氧基有机硅氧烷、水、水解催化剂、固化剂B和有机溶剂组成；侧链含环氧基有机硅氧烷经水解缩聚后，在催化剂的作用下形成交联密度较大的硅氧键的网状结构，从而达到耐磨的作用。其中，引入二氧化硅溶胶，其表面的Si-OH可以参与缩合反应形成有机-无机结构，增加涂层耐腐蚀能力。但是由于二氧化硅溶胶本身表面羟基活性不高，所以本发明中还引入了带有羟基的硅烷偶联剂，三甲基羟基硅烷或3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷三乙氧基硅烷，对二氧化硅溶胶进行接枝，从而达到形成致密结构的目的。
2)本发明中聚硅氧烷涂层的有机硅氧烷采用的是侧链含环氧基有机硅氧烷。侧链含环氧基有机硅氧烷是一类将环氧基团引入硅氧烷分子侧链结构的化合物，其不仅与环氧树脂具有较好的相容性，而且能够使反应性环氧基团在侧链发挥其优异的性能，在本发明中与胺类固化后，不仅可以使涂层韧性获得改善，同时力学性能也得到了增强；另外，涂料中活跃的羟基可以与环氧基发生开环反应，从而形成大分子交联结构，提高涂层致密性。
3)本发明在碳化硅涂层中加入聚芳酰胺。聚合物通常具有较高的剥离强度和柔韧性，能够吸收固体颗粒对涂层表面的反复冲击所引起的疲劳破坏；另外，酰胺类物质所具有的酰胺键能够与环氧树脂交联形成大分子结构，其中，胺基在环氧树脂固化方面具有积极作用，从而进一步有效的提高其耐腐蚀性能。而在聚硅氧烷涂层中活跃的羟基基团，与聚芳酰胺互相交联，能够提高涂层的抗渗透性，优化防水耐腐效果，从而加强涂层间的紧密性。
4)本发明是在碳化硅涂层基础上设计的耐蚀抗磨活塞杆，与现有技术制备的活塞杆相比，其耐腐蚀性、抗磨性都得到了很大的提高，且涂料制备方法简单、易操作，可实现大规模生产，延长活塞杆的使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，包括活塞杆本体和涂层；所述涂层包括碳化硅涂层和聚硅氧烷涂层，且沿活塞杆表面向外依次涂覆。
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)制备碳化硅涂层：将20份环氧树脂和10份增韧剂在65℃的环境下预热3.5h，得到溶液A；然后在常温常压下，将溶液A、3份纤维、16份聚芳酰胺放入搅拌釜中，搅拌20min后，加入100份碳化硅和40份固化剂，搅拌15min，得到碳化硅涂料；
2)制备侧链含环氧基有机硅氧烷：在25℃的环境下，将30份有机硅氧烷和4份酸催化剂放入反应釜中，进行开环共聚得到侧链含氢的长链硅油；将长链硅油、20份甘油醚放入反应釜，搅拌40min后，引入25份含环氧基烯类单体和5份加成催化剂，在氮气保护下反应4h，得到侧链含环氧基有机硅氧烷；
3)制备聚硅氧烷涂层：将20份有机硅氧烷、20份水、2份水解催化剂放入反应釜，静置4h后，加入5份二氧化硅溶胶、5份硅烷偶联剂、12份有机溶剂和2份助剂，搅拌20min后，在80℃的环境下加入8份固化剂，搅拌20min，得到聚硅氧烷涂料；
4)将碳化硅涂料加入到静电喷涂装置中，对活塞杆外表面进行喷涂，喷涂结束后，于45℃环境下进行干燥，得到碳化硅涂层；将聚硅氧烷涂料涂覆于碳化硅涂层表面，并于50℃环境下进行干燥，得到聚硅氧烷涂层；最终得到耐蚀抗磨活塞杆。
实施例2
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，包括活塞杆本体和涂层；所述涂层包括碳化硅涂层和聚硅氧烷涂层，且沿活塞杆表面向外依次涂覆。
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)制备碳化硅涂层：将26份环氧树脂和16份增韧剂在67℃的环境下预热3.7h，得到溶液A；然后在常温常压下，将溶液A、4份纤维、19份聚芳酰胺放入搅拌釜中，搅拌23min后，加入113份碳化硅和45份固化剂，搅拌16min，得到碳化硅涂料；
2)制备侧链含环氧基有机硅氧烷：在28℃的环境下，将33份有机硅氧烷和6份酸催化剂放入反应釜中，进行开环共聚得到侧链含氢的长链硅油；将长链硅油、22份甘油醚放入反应釜，搅拌43min后，引入27份含环氧基烯类单体和6份加成催化剂，在氮气保护下反应4.5h，得到侧链含环氧基有机硅氧烷；
3)制备聚硅氧烷涂层：将22份有机硅氧烷、21份水、2.5份水解催化剂放入反应釜，静置4.3h后，加入7份二氧化硅溶胶、7份硅烷偶联剂、15份有机溶剂和2.5份助剂，搅拌23min后，在85℃的环境下加入9份固化剂，搅拌23min，得到聚硅氧烷涂料；
4)将碳化硅涂料加入到静电喷涂装置中，对活塞杆外表面进行喷涂，喷涂结束后，于48℃环境下进行干燥，得到碳化硅涂层；将聚硅氧烷涂料涂覆于碳化硅涂层表面，并于52℃环境下进行干燥，得到聚硅氧烷涂层；最终得到耐蚀抗磨活塞杆。
实施例3
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，包括活塞杆本体和涂层；所述涂层包括碳化硅涂层和聚硅氧烷涂层，且沿活塞杆表面向外依次涂覆。
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)制备碳化硅涂层：将32份环氧树脂和121份增韧剂在68℃的环境下预热3.9h，得到溶液A；然后在常温常压下，将溶液A、5份纤维、23份聚芳酰胺放入搅拌釜中，搅拌28min后，加入130份碳化硅和51份固化剂，搅拌18min，得到碳化硅涂料；
2)制备侧链含环氧基有机硅氧烷：在32℃的环境下，将37份有机硅氧烷和8份酸催化剂放入反应釜中，进行开环共聚得到侧链含氢的长链硅油；将长链硅油、26份甘油醚放入反应釜，搅拌47min后，引入32份含环氧基烯类单体和7份加成催化剂，在氮气保护下反应5h，得到侧链含环氧基有机硅氧烷；
3)制备聚硅氧烷涂层：将32份有机硅氧烷、23份水、3份水解催化剂放入反应釜，静置4.8h后，加入12份二氧化硅溶胶、8份硅烷偶联剂、18份有机溶剂和3.1份助剂，搅拌27min后，在92℃的环境下加入11份固化剂，搅拌28min，得到聚硅氧烷涂料；
4)将碳化硅涂料加入到静电喷涂装置中，对活塞杆外表面进行喷涂，喷涂结束后，于52℃环境下进行干燥，得到碳化硅涂层；将聚硅氧烷涂料涂覆于碳化硅涂层表面，并于57℃环境下进行干燥，得到聚硅氧烷涂层；最终得到耐蚀抗磨活塞杆。
实施例4
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，包括活塞杆本体和涂层；所述涂层包括碳化硅涂层和聚硅氧烷涂层，且沿活塞杆表面向外依次涂覆。
一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)制备碳化硅涂层：将40份环氧树脂和28份增韧剂在70℃的环境下预热4h，得到溶液A；然后在常温常压下，将溶液A、6份纤维、26份聚芳酰胺放入搅拌釜中，搅拌30min后，加入140份碳化硅和60份固化剂，搅拌20min，得到碳化硅涂料；
2)制备侧链含环氧基有机硅氧烷：在35℃的环境下，将40份有机硅氧烷和9份酸催化剂放入反应釜中，进行开环共聚得到侧链含氢的长链硅油；将长链硅油、28份甘油醚放入反应釜，搅拌50min后，引入35份含环氧基烯类单体和8份加成催化剂，在氮气保护下反应6h，得到侧链含环氧基有机硅氧烷；
3)制备聚硅氧烷涂层：将40份有机硅氧烷、25份水、4份水解催化剂放入反应釜，静置5h后，加入15份二氧化硅溶胶、10份硅烷偶联剂、20份有机溶剂和4份助剂，搅拌30min后，在100℃的环境下加入12份固化剂，搅拌30min，得到聚硅氧烷涂料；
4)将碳化硅涂料加入到静电喷涂装置中，对活塞杆外表面进行喷涂，喷涂结束后，于55℃环境下进行干燥，得到碳化硅涂层；将聚硅氧烷涂料涂覆于碳化硅涂层表面，并于60℃环境下进行干燥，得到聚硅氧烷涂层；最终得到耐蚀抗磨活塞杆。
对比例1
1)制备侧链含环氧基有机硅氧烷：在32℃的环境下，将37份有机硅氧烷和8份酸催化剂放入反应釜中，进行开环共聚得到侧链含氢的长链硅油；将长链硅油、26份甘油醚放入反应釜，搅拌47min后，引入32份含环氧基烯类单体和7份加成催化剂，在氮气保护下反应5h，得到侧链含环氧基有机硅氧烷；
2)制备聚硅氧烷涂层：将32份有机硅氧烷、23份水、3份水解催化剂放入反应釜，静置4.8h后，加入12份二氧化硅溶胶、8份硅烷偶联剂、18份有机溶剂和3.1份助剂，搅拌27min后，在92℃的环境下加入11份固化剂，搅拌28min，得到聚硅氧烷涂料；
3)将聚硅氧烷涂料涂覆于碳化硅涂层表面，并于57℃环境下进行干燥，得到聚硅氧烷涂层；得到耐蚀抗磨活塞杆。
对比例2
1)制备碳化硅涂层：将40份环氧树脂和28份增韧剂在70℃的环境下预热4h，得到溶液A；然后在常温常压下，将溶液A、6份纤维、26份聚芳酰胺放入搅拌釜中，搅拌30min后，加入140份碳化硅和60份固化剂，搅拌20min，得到碳化硅涂料；
2)将碳化硅涂料加入到静电喷涂装置中，对活塞杆外表面进行喷涂，喷涂结束后，于55℃环境下进行干燥，得到碳化硅涂层；得到耐蚀抗磨活塞杆。
对比例3
按实施例3的相同步骤进行，得到对比例3。其中，不添加二氧化硅。
对比例4
按实施例3的相同步骤进行，得到对比例4。其中，不添加硅烷偶联剂。
对比例5
按实施例3的相同步骤进行，得到对比例5。其中，有机硅氧烷侧链不含环氧基。
对比例6
按实施例3的相同步骤进行，得到对比例6。其中，不添加聚芳酰胺。
对本发明实施例1-4、对比例1-6所得到的活塞杆的耐腐蚀性能、显微硬度、摩擦系数以及磨损量进行测试，得到活塞杆性能如下：
实施项目 耐腐蚀性能 显微硬度(HV) 摩擦系数 磨损量(mm<sup>3</sup>)
实施例1 合格 1872 0.15 0.0431
实施例2 合格 1865 0.15 0.0422
实施例3 合格 1902 0.13 0.0398
实施例4 合格 1891 0.14 0.0401
对比例1 不合格、有脱皮 640 0.78 0.7020
对比例2 腐蚀 1200 0.42 0.3189
对比例3 不合格、有脱皮 942 0.65 0.5613
对比例4 不合格、有脱皮 1346 0.31 0.2420
对比例5 不合格、有脱皮 1595 0.25 0.1374
对比例6 合格 1587 0.26 0.1752
备注：
1.耐腐蚀性能：根据《GB/T25750-2010》规定，镀硬铬活塞杆经48h中性盐雾试验后，其杆身不应有气泡、脱皮和腐蚀缺陷；杆端螺纹与孔口不应气泡、脱皮。
2.抗磨性能：将所实施例1-4和对比例1-6所得到的活塞杆分别在CFT-I型多功能材料表面性能综合仪上以球盘式旋转磨削方式进行抗磨性能试验，其中：
①摩擦系数测定：载荷设置为60N，转速为180r/min，时间为1.5h；
②显微硬度测定：载荷设置为350gf，转速为180r/min，时间为20s；
③磨损量为活塞杆在进行摩擦系数测定时表面被磨损的体积量；磨损量越小，涂层的耐磨性越好。
结论：
实施例1-4依据本发明技术方案制备，实施例1-4与对比例1-6形成对照实验。
由上表可知，实施例1-4所得到的活塞杆的耐腐蚀性能、显微硬度、摩擦系数以及磨损量均优于对比例1-6。
由实施例4与对比例1进行比较可知，由于缺少碳化硅涂层，而聚硅氧烷涂层本身与活塞杆的连接性不强，所以在耐腐蚀测试中发现涂层有脱落的现象；另外，缺少了碳化硅涂层的活塞杆抗磨性能明显下降，其显微硬度、摩擦系数以及磨损量表现都是最差的。
由实施例4与对比例2进行比较可知，由于缺少聚硅氧烷涂层，所制得的活塞杆不具备抗腐蚀的能力，在耐腐蚀性能测试中侵蚀较为严重。
由实施例3与对比例3进行比较可知，缺少二氧化硅导致活塞杆的耐磨性下降，但是因为含有聚芳酰胺，所以与对比例1相比，耐磨性稍好一些。
由实施例3与对比例4进行比较可知，缺少硅烷偶联剂，会导致有机硅氧烷水解缩聚率有所下降，从而使聚硅氧烷涂层交联性下降，无法形成大分子的致密涂层，与实施例3相比，其耐磨性、耐腐蚀性都有所下降。
由实施例3与对比例5进行比较可知，有机硅氧烷不含有环氧基团和含有环氧基团的涂料相比，其分子间的交联性下降，涂层致密度下降，从而导致涂层会出现脱落的现象，且耐磨性能相比有所下降。
由实施例3与对比例6进行比较可知，当聚芳酰胺添加量为0时，活塞杆表现出的耐磨性能有所下降。
本发明是在碳化硅涂层基础上设计的耐蚀抗磨活塞杆，与现有技术制备的活塞杆相比，其耐腐蚀性、抗磨性都得到了很大的提高，且涂料制备方法简单、易操作，可实现大规模生产，延长活塞杆的使用寿命。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (9)

1.一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，其特征在于：所述活塞杆包括活塞杆本体和涂层；所述涂层包括碳化硅涂层和聚硅氧烷涂层，且沿活塞杆表面向外依次涂覆。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，其特征在于：所述聚硅氧烷涂层，以重量计，包括有机硅氧烷20-40份、水20-25份、水解催化剂2-4份、固化剂A8-12份、二氧化硅溶胶5-15份、硅烷偶联剂5-10份、助剂2-4份和有机溶剂12-20份。
3.根据权利要求2所述的一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，其特征在于：所述有机硅氧烷为侧链含环氧基有机硅氧烷；所述水解催化剂为盐酸、乙酸、甲酸中的一种或多种混合；所述固化剂A为二甲基胺乙酸盐、乙醇胺乙酸盐、苯四酸四乙基胺中的一种或多种混合；所述硅烷偶联剂为三甲基羟基硅烷、3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷三乙氧基硅烷中的一种或多种混合。
4.根据权利要求3所述的一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，其特征在于：以重量计，所述侧链含环氧基有机硅氧烷包括30-40份有机硅氧烷、4-9份酸催化剂、20-28份甘油醚、5-8份加成催化剂和25-35份环氧基烯类单体。
5.根据权利要求4所述的一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，其特征在于：所述有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷中的一种或多种混合；所述酸催化剂为浓硫酸；所述甘油醚为烯丙基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、双二甲乙基醚中的一种或多种混合；所述加成催化剂为二乙烯基四甲基二硅氧烷铂；所述环氧基烯类单体为苯乙烯、对甲基苯乙烯中的一种或两种混合。
6.根据权利要求1所述的一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，其特征在于：所述碳化硅涂层，以重量计，包括碳化硅100-140份、环氧树脂20-40份、聚芳酰胺16-26份、增韧剂10-28份、固化剂B40-60份，纤维3-6份。
7.根据权利要求6所述的一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂，环氧值为0.50-0.53；所述增韧剂为羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、聚醚、聚砜、聚酰亚胺中的一种或多种混合；所述固化剂为间苯二胺、间苯二甲胺、偏苯三酸酐和甲基四氢苯酐中的一种或多种混合；纤维为碳纤维。
8.一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)制备碳化硅涂层：将环氧树脂和增韧剂在65-70℃的环境下预热3.5-4h,得到溶液A；然后在常温常压下，将溶液A、纤维、聚芳酰胺放入搅拌釜中，搅拌20-30min后，加入碳化硅和固化剂，搅拌15-20min，得到碳化硅涂料；
2)制备侧链含环氧基有机硅氧烷：在25-35℃的环境下，以98％的浓硫酸作为酸催化剂，将有机硅氧烷进行开环共聚得到侧链含氢的长链硅油；将长链硅油、甘油醚放入反应釜，搅拌40-50min后，引入含环氧基烯类单体和加成催化剂，在氮气保护下反应4-6h，得到侧链含环氧基有机硅氧烷；
3)制备聚硅氧烷涂层：将侧链含环氧基有机硅氧烷、水、水解催化剂放入反应釜，静置4-5h后，加入二氧化硅溶胶、硅烷偶联剂、有机溶剂和助剂，搅拌20-30min后，在80-100℃的环境下加入固化剂，搅拌20-30min，得到聚硅氧烷涂料；
4)将碳化硅涂料加入到静电喷涂装置中，对活塞杆外表面进行喷涂，喷涂结束后，于45-55℃环境下进行干燥，得到碳化硅涂层；将聚硅氧烷涂料涂覆于碳化硅涂层表面，并于50-60℃环境下进行干燥，得到聚硅氧烷涂层；最终得到耐蚀抗磨活塞杆。
9.根据权利要求8所述的一种基于碳化硅涂层的耐蚀抗磨活塞杆的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述碳化硅涂层厚度为0.1mm；聚硅氧烷涂层厚度为0.2mm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119035053A (zh) * 2024-10-31 2024-11-29 广州众山功能材料有限公司 一种陶瓷铝基碳化硅层状复合材料及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1845975A (zh) * 2004-07-29 2006-10-11 德古萨公司 含水硅烷纳米复合材料
CN102040901A (zh) * 2010-11-11 2011-05-04 西北矿冶研究院 一种聚合物耐磨涂层材料
CN102643434A (zh) * 2012-04-23 2012-08-22 上海大学 环氧氟硅树脂的制备方法及其应用
CN103174624A (zh) * 2013-03-11 2013-06-26 戴亚洲 一种纳米金属陶瓷涂层活塞杆及其制造方法
CN104017218A (zh) * 2014-05-22 2014-09-03 浙江工业大学 一种合成环氧改性有机硅氧烷的方法
CN104592860A (zh) * 2015-02-07 2015-05-06 潍坊瑞通复合管道科技有限公司 新型碳化硅抗磨修复涂料及其使用方法
CN105757046A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 西安易目软件科技有限公司 一种不锈钢活塞杆

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1845975A (zh) * 2004-07-29 2006-10-11 德古萨公司 含水硅烷纳米复合材料
CN102040901A (zh) * 2010-11-11 2011-05-04 西北矿冶研究院 一种聚合物耐磨涂层材料
CN102643434A (zh) * 2012-04-23 2012-08-22 上海大学 环氧氟硅树脂的制备方法及其应用
CN103174624A (zh) * 2013-03-11 2013-06-26 戴亚洲 一种纳米金属陶瓷涂层活塞杆及其制造方法
CN104017218A (zh) * 2014-05-22 2014-09-03 浙江工业大学 一种合成环氧改性有机硅氧烷的方法
CN105757046A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 西安易目软件科技有限公司 一种不锈钢活塞杆
CN104592860A (zh) * 2015-02-07 2015-05-06 潍坊瑞通复合管道科技有限公司 新型碳化硅抗磨修复涂料及其使用方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴培熙等: "《聚合物共混改性（第三版）》", 31 August 2017, 中国轻工业出版社 *
钟艳莉等: "聚碳酸酯耐磨涂层应用技术", 《现代涂料与涂装》 *
黄文润: "《硅烷偶联剂及硅树脂》", 31 August 2010, 四川科学技术出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119035053A (zh) * 2024-10-31 2024-11-29 广州众山功能材料有限公司 一种陶瓷铝基碳化硅层状复合材料及其制备方法
CN119035053B (zh) * 2024-10-31 2025-02-21 广州众山功能材料有限公司 一种陶瓷铝基碳化硅层状复合材料及其制备方法

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