一种耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂及其应用

本发明涉及材料腐蚀磨损与防护，具体涉及一种耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂及其应用。

背景技术：

1、等离子喷涂涂层因其具有高硬度、耐腐蚀性和耐磨性等优点在航空、海洋、矿山等领域得到广泛应用。然而等离子喷涂涂层是由高温等离子焰流熔融粉末并撞击基材形成，导致其微观结构中不可避免地出现孔隙缺陷，这些缺陷会影响涂层的耐腐蚀性、耐磨损性、隔热性等综合性能。为了增加涂层的使用寿命，降低涂层孔隙率，必须通过后续处理，尽可能减少或消除孔隙，隔绝金属基体与腐蚀性介质的直接接触。封孔剂密封处理因具有选材类型广泛，经济性能显著，操作简单，实用性强等优点，成为提高涂层耐腐蚀性能最常用的方法。

2、目前常用的封孔剂包括有机封孔剂和无机封孔剂，有机封孔剂一般包括环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂等，具有固化收缩率小、化学性能稳定的优点，但是对于使用温度具有一定限制且对环境有害。无机封孔剂包括磷酸盐、硅酸盐、铈盐等，由于它绿色无污染和耐高温性的优点，近年来受到广泛关注。

3、中国专利文献cn202110005890.5公开了一种用于等离子喷涂梯度热障涂层的封孔剂及其使用方法，该封孔剂包括有机硅树脂、填料、固化剂和催化剂，其中：有机硅树脂的重量百分比含量为40～60％；填料的重量百分比含量为30～40％；固化剂的重量百分比含量为10～20％；催化剂的重量百分比含量为5～10％，所述有机硅树脂为通过丙烯酸树脂、环氧树脂或醇酸树脂改性后的改性有机硅树脂。

4、然而它的渗透性较差，对涂层的耐腐蚀性能提高较小，此外，在复杂工况下服役时，涂层工件还会受到机械磨损的作用，甚至腐蚀-磨损的协同作用，严重影响工件的工作效率和使用寿命，而目前的封孔剂无法有效解决上述问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂及其应用，将有机耐腐蚀封孔材料和无机润滑相材料相互结合，构筑结构稳定、坚固的新型杂化封孔材料，使两者的性能有效互补，获得单一材料所不具备的优异性能，实现涂层工件耐腐蚀性能和耐摩擦磨损性能的综合提高。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂，以重量份计，由以下组分制成：mos2前驱体1份、水性有机硅改性丙烯酸树脂20～50份、去离子水50～75份、表面活性剂0.5～1份。

4、优选的，所述mos2前驱体由钼酸钠、硫脲按摩尔比1：2～5混合制成。

5、优选的，所述表面活性剂为byk-024消泡剂、byk-156分散剂、byk-346润湿剂中的一种或多种。

6、优选的，以重量份计，由以下组分制成：mos2前驱体1份、水性有机硅改性丙烯酸树脂35份、去离子水60份、表面活性剂0.8份。

7、优选的，所述水性有机硅改性丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

8、本发明还要求保护一种所述耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂在封孔中的应用，包括如下步骤：

9、(1)先将去离子水和有机硅改性丙烯酸树脂混合，搅拌均匀后加入mos2前驱体和表面活性剂，继续搅拌，直到溶液完全均匀混合；

10、(2)将表面预处理的喷涂层试样放置在步骤(1)所得混合溶液中，依次进行超声处理、真空浸渍处理，各重复进行三次；

11、(3)将溶液和样品转移到高压反应釜，保温反应，待反应釜随炉自然冷却后，取出样品并打磨除去表面多余的封孔剂，完成有机-无机杂化封孔剂的封孔过程。

12、优选的，步骤(2)中，喷涂层试样的表面预处理包括除锈、砂纸打磨、清洗脱脂和干燥。

13、优选的，步骤(2)中，超声时间为20～40min。

14、优选的，步骤(2)中，真空浸渍压力为-0.09mpa，时间为20～50min。

15、优选的，步骤(3)中，保温反应条件为200～240℃下反应18～24h。

16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、1)本发明提供了一种耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂，封孔剂中的有机组分水性有机硅改性丙烯酸树脂，相较于传统树脂而言，耐高温、具有更好的吸附性，环保健康，与化学材料进行混合时，更具稳定性、安全性，在对涂层进行封孔中可以有效发挥其填孔作用；封孔剂中的无机材料mos2，是利用前驱物钼酸钠和硫脲通过水热反应在涂层孔隙中原位合成，生成起润滑作用的mos2纳米颗粒，通过表面活性剂修饰直接均匀分散在有机硅改性丙烯酸树脂内，再通过超声加真空浸渍的方法使之渗入到更深的涂层孔隙中，可显著提高等离子喷涂涂层的摩擦磨损性能；在高温高压的水热反应釜环境中，水性有机硅改性丙烯酸树脂可实现比常规封孔方法更深的渗入深度，实现涂层孔隙率的大幅下降。

18、2)本发明提供了硬脂酸耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂的应用，通过以功能为目标的有机-无机杂化封孔剂的精心调控和设计，将有机耐腐蚀封孔材料和无机润滑相材料相互结合，构筑结构稳定、坚固的新型杂化封孔材料可将两者的性能有效互补，获得单一材料所不具备的优异性能，实现涂层工件耐腐蚀性能和耐摩擦磨损性能的综合提高。

技术特征：

1.一种耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂，其特征在于，以重量份计，由以下组分制成：mos2前驱体1份、水性有机硅改性丙烯酸树脂20~50份、去离子水50~75份、表面活性剂0.5~1份。

2.根据权利要求1所述的封孔剂，其特征在于，所述mos2前驱体由钼酸钠、硫脲按摩尔比1：2~5混合制成。

3.根据权利要求1所述的封孔剂，其特征在于，所述表面活性剂为byk-024消泡剂、byk-156分散剂、byk-346润湿剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的封孔剂，其特征在于，以重量份计，由以下组分制成：mos2前驱体1份、水性有机硅改性丙烯酸树脂35份、去离子水60份、表面活性剂0.8份。

5.一种如权利要求1~4任一项所述耐磨耐蚀有机-无机杂化封孔剂在封孔中的应用，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，步骤（2）中，喷涂层试样的表面预处理包括除锈、砂纸打磨、清洗脱脂和干燥。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，步骤（2）中，超声时间为20~40min。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，步骤（2）中，真空浸渍压力为-0.09mpa，时间为20~50min。

9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，步骤（3）中，保温反应条件为200~240℃下反应18~24h。

技术总结本发明公开了一种耐磨耐蚀有机‑无机杂化封孔剂及其应用，涉及材料腐蚀磨损与防护技术领域，所述封孔剂以重量份计由以下组分制成：MoS<subgt;2</subgt;前驱体1份、水性有机硅改性丙烯酸树脂20~50份、去离子水50~75份、表面活性剂0.5~1份；制备得到的封孔剂将有机耐腐蚀封孔材料和无机润滑相材料相互结合，构筑结构稳定、坚固的新型杂化封孔材料，使两者的性能有效互补，获得单一材料所不具备的优异性能，实现涂层工件耐腐蚀性能和耐摩擦磨损性能的综合提高。技术研发人员：史相如,刘洺,何佩华受保护的技术使用者：河海大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29