Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层的制备及性能研究

作者：柴辉; 王新华^*; 孙涛; 程一启; 杨林; 齐勇胜

来源：表面技术, 2022, 51(05): 166-176.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.05.018

• 环氧树脂
• 复合涂层
• 硬度和附着力
• 断裂韧度
• 摩擦学性能
• 耐酸碱腐蚀

目的 提高海水轴向柱塞泵摩擦副的耐磨和耐蚀性能，以钛纳米颗粒(Ti)和碳纳米纤维(CNF)为原料，设计并制备Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层。方法 借助红外光谱仪分析纯树脂和Ti–CNF增强环氧树脂复合材料中官能团的变化，通过硬度、附着力、断裂韧度、摩擦磨损和耐酸碱溶液浸渍测试，分别评价不同含量的Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层的硬度、附着力、断裂韧度、摩擦学性能和耐腐蚀性能，并利用扫描电子显微镜揭示复合涂层的断裂、磨损和腐蚀机理。结果 Ti–CNF混合填料与树脂基体的结合方式为物理黏合；当添加填料的质量分数为6%时，复合材料的增强效果最佳，硬度、附着力、断裂韧度、摩擦因数和磨损率分别为668HL、5.8 MPa、0.937 MPa·m1/2、0.354、7.52×10-13m3/(N·m)，耐酸碱溶液浸渍测试后未观察到明显的锈点。当添加填料的质量分数增加到8%时，复合涂层的性能逐渐下降，耐酸碱溶液浸渍测试后观察到明显的锈点。结论 添加适量的Ti–CNF混合填料能够有效提高环氧树脂的硬度、断裂韧度、摩擦学性能和耐酸碱溶液腐蚀性能；Ti纳米颗粒与氧气产生化学反应，有效抑制了微裂纹的持续扩展；CNF填料由于尺寸上的差异，限制了周围树脂基体的运动，延长了酸碱溶液在树脂中的扩散路径，2种填料相互作用，在很大程度上提高了复合涂层的性能。

• 单位
  北京工业大学