环氧树脂复合耐磨涂层研究(3)
Al2O3 有很多种晶型，目前发现的在十二种以上，其中常见的有α、β、δ、γ、θ、η等，其中α是高温稳定晶型。α-氧化铝为金属氧化物，密度为3.98g/cm3，文氏硬度为18GPa，有良好的物理、化学特性，其结构稳定，能承受各种化学变化。另外，α-氧化铝有熔点高（2050℃）、硬度大、绝缘性能好、机械强度高、耐磨性能好等优点，而且耐热和耐热冲击强度大，易于分散。
ZrO2为白色晶体，熔点约2700℃，沸点约5000℃，密度5.89g/cm3。由于氧化锆具有相转变增韧特性，及熔点高、硬度大、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等优良特性，被广泛应用于耐磨材料。
SiO2又称硅石，为白色或无色，含铁量较高的是淡黄色，密度2.2-2.66g/cm3。二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上，Si-O键的键能很高，熔点、沸点较高（熔点1723℃，沸点2230℃），具有硬度大、耐高温、耐震、电绝缘的性能。
（4） 辅助材料
辅助材料包括增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂、防老剂等，其作用是改善涂层性能，如韧性、抗老化性等以及降低基料粘度、提高涂敷质量。根据以上四种组份所起作用，可以按照不同的使用条件和性能要求，经过试验，优选合适的材料和配比，配制出满足各种要求的涂层。
1.3复合耐磨涂层的作用机理
1.3.1 复合耐磨涂层的作用机理
复合耐磨涂层的作用机理可以是下述的几项[13]：
（1） 环氧树脂可以隔离摩擦副表面间直接接触，而涂层摩擦阻力较小。
（2） 环氧树脂在对磨金属表面形成转移膜，隔离摩擦表面间直接接触，降低摩擦阻力。
（3） 环氧树脂易于塑性变形，与对磨表面相适配，增大真实接触面积，缓解应力集中。
（4） 环氧树脂具有良好的防腐性能和吸震功能，从而避免了腐蚀磨损和冲击磨损的发生。
1.3.2 复合耐磨涂层的形成原理
环氧基与固化剂分子结构中的氨基—NH3或—NH—起化学反应，生成体形网状结构的产物，把耐磨涂层中的润滑剂和增强材料等网络固定下来[15]。
因此，环氧耐磨涂层的形成过程是环氧树脂与固化剂的固化反应过程，即环氧基上的氧原子与固化剂氨基上的活泼氢原子相结合生成羟基，从而使环氧基开环，固化剂连接到环氧树脂分子链上，生成大分子结构的固化物的化学反应过程。
1.3.3 颗粒增强机理
耐磨涂层在被坚硬磨粒撞击而形成磨蚀时，硬质颗粒不是通过阻碍位错运动而使涂层强化，而是借助于自身硬度限制颗粒临近聚合物分子的运动，约束高分子的变形来达到提高涂层的硬度和断裂韧性的目的。
硬质颗粒的高硬度抵抗或限制了磨粒的犁槽能力，而高断裂韧性限制了磨粒撞击所发散出来的裂纹的延伸。这两种性质在生产中除了选择填料和基料的晶粒特性以外，显微结构上的目标是去除内应力、气孔率和软质第二相[16]。去除内应力通常选择尺寸较小的颗粒，并尽可能使之均匀分布在基料中。颗粒太大而不规则，往往引起应力集中而成为裂纹源；去除气孔是将高分子聚合物填充颗粒填料中的全部空隙，而且使颗粒均匀分散；去除软质第二相是指被填充的高分子聚合物的量适中。聚合物的量太多，便会产生软质第二相。可见涂层的性能是与基料和填料的配合比例密切相关。
耐磨涂层的耐磨性要求包括两个方面，首先是要求涂层对与它相摩擦的金属面有很好的保护能力，即保护配对金属面不被磨损或烧伤；其次是要求涂层本身具有尽可能高的耐磨性，以减少磨损以后需要修理的次数。实践证明，耐磨涂层对于与它相摩擦的金属表面具有很好的保护能力，这是因为：
上一篇：聚氨酯硬泡阻燃性能研究+文献综述