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环氧树脂具有优异的粘结性能、韧性、机械强度、耐水性和化学稳定性,被广泛地应用于航空航天领域和汽车、机械、电气、化工等民用领域。但是环氧树脂固化产物的变形能力差,用其制备的涂层往往不能满足耐磨的性能要求,另外,制品的单一性能往往不能满足实际的使用要求。因此,涂层综合性能的研究具有重要的意义。
本文旨在提高环氧涂层的耐磨性和抗静电性,以低粘度环氧树脂为胶粘剂,以石墨、硫酸钡、炭黑为填料粒子,设计不同填料配方,制备各种测试用试样。通过磨耗仪、偏光显微镜、四探针、绝缘电阻仪、硬度计等对试样的性能进行了测试,研究了不同填料配方对涂层摩擦磨削性能、导电性能、粘接性能、硬度的影响,并对复合涂层的磨损机理和导电机理进行了初步探讨。
对复合涂层的摩擦磨损性能研究表明,粒子的种类对复合涂层的磨削性能有较大的影响,石墨和硫酸钡具有良好的协同减磨作用,配合使用可以有效的减少磨损量,改善耐磨性。对磨损机理的研究发现,在复合涂层磨损过程中,先是砂轮表面的硬颗粒的滚动碾压然后才是滑动刮擦作用,刮擦严重时会产生犁沟作用和微切削作用,加重复合涂层的失重。磨损过程中,砂轮表面粘附的碎屑会降低砂轮的粗糙度,有利于磨损面片层结构的形成,使得复合涂层的磨损降低。
对复合涂层的导电性能研究发现,复合涂层的导电性能受到填料粒子种类的影响,采用石墨-硫酸钡-炭黑类型的复合涂层具有优于石墨类型的导电性能,同时石墨.硫酸钡类型复合涂层的导电性能稍逊于石墨类型的导电性。这是因为球形炭黑微粒可以填充在石墨的片层之间,一方面可以抑制石墨片层的团聚,从而促进了石墨在涂层中的分散,另一方面在石墨片层间起到了桥联的作用,使得面面接触变成了面点面接触,提供了更多的导电通道,使得导电通道更加完善,因此提高了复合材料的导电性能。硫酸钡是高电阻率填料,Efb类型复合涂层的导电网络中存在无数多个断点,存在断电的那部分导电网络的不畅通,涂层的体积电阻率高,导电性能不好。
研究发现,复合涂层的耐磨性与界面的作用强度有一定的关系,但是不成正比。填料粒子含量在17%~32%复合涂层的硬度都较高,涂层的硬度较高时,耐磨性也较好。
综合考虑,试样Efc-7-Efc-11均具有较好的抗静电性能和耐磨擦性能,其中试样Efc-7的粒子填充量为24%,石墨填充量为17.6%,磨损量最低,耐磨性好,体积电阻率小于106Ω·cm,符合抗静电的性能要求,其综合性能最优。