环氧树脂涂料摩擦磨损性能研究 报告人：伍方 日期：2013.10.25
环氧树脂简介 无机粒子在环氧树脂中的分散 环氧\无机粒子摩擦磨损性能 总结与展望
环氧树脂分类 缩水甘油醚类： 缩水甘油酯类： 缩水甘油胺类： 脂环族环氧树脂： 脂肪族环氧树脂：
双酚A型环氧树脂，其通式为： 用量最大 化学链段/功能基团-性质 可设计性
优点： 缺点： 优异的粘结性 耐磨蚀性好 良好的分散性能, 能同各种填料、树脂、助剂互溶 固化收缩率低 设备简单，施工方便 固化后交联密度高，呈三维网络结构，脆性大 内部存在较大的内应力 摩擦磨损性能较差 通常与无机填料复合来获得良好的减摩耐磨效果。
涂料（减阻、耐磨、防污、防腐） 电子/机电材料（电力工业、LED封装） 应 用 粘接剂（交通运输、宇航、建筑） 复合材料（风机叶片）
环 氧 树 脂 涂 层 基 本 组 成 *基料 *固化剂（胺类、酸酐类、咪唑类等） 溶剂 填料（SiC、Al2O3、CNTs、石墨烯） 助剂
915.31 原料 固化物 环氧树脂固化前后红外光谱图
微纳米粒子增强EP摩擦磨损性能机理 1、填充至基体缺陷内，使基体应 力集中发生改变，应力被分散。 2、使基体裂纹扩散受阻和钝化， 最终终止裂纹发展为破坏性裂 纹。 3、粒径越小，表面积越大，接触 面积越大，受外力作用时产生更多微裂纹，吸收更多能量。 4、当EP受到摩擦时，微纳米粒子的剥落可以在EP表面形成自润滑 层，降低摩擦系数。 5、微纳米粒子在摩擦过程中能很好的传递和分散热量。
增 强 体积分数 韧 效 果 的 影 响 因 粒径 素 分散情况 先升后降，超过临界值，团聚、分散差、降低交联密度 粒径小，比表面积大，易发生团聚 若纳米粒子发生团聚，将使树脂产生裂纹 分散情况
纳米粒子的团聚机理 范德华力 氢键 化学反应 合成材料老化与应用 2010,39 (2):37~38
分散方法（机械法和表面改性法） 1、机械作用法（机械搅拌、超声波分散） 最常用的方法，单独使用只能短时间的分散，一般与其他分散方法相配合
2、表面修饰法 分散剂 吸附于颗粒表面，降低 表面能 未加分散剂×20000 加分散剂×20000
硅烷偶联剂 能与环氧树脂反应的基团 水解 缩合
形成氢键 形成共价键
CNTs掺杂GF/EP复合材料的摩擦磨损性能的研究 CNTs和a一CNTs对GF/EP复合材料的摩擦系数的影响 Science Technology and Engineering 2013,13(5):1397~1400
CNTs具有的较强的增强、自润滑效应与良好的导热率 CNTs能够有效地降低复合材料的磨损率; 更好的润滑和提高抗磨损率的作用 CNTs和a一CNTs对GF/EP复合材料的磨损率的影响 CNTs具有的较强的增强、自润滑效应与良好的导热率 CNTs能够有效地降低复合材料的磨损率; 更好的润滑和提高抗磨损率的作用 Science Technology and Engineering 2013,13(5):1397~1400
纤维的断裂及纤维与 独特的自润滑特性 基体间的分离 在载荷为120N!滑动速度为0.5耐S及滑动lh的作用下的磨损表面的扫描电镜图: (a)GF/Ep复合材料;(b)CNTs/GF/Ep复合材料;(e)a一CNTsCF/EP复合材料 纤维的断裂及纤维与 基体间的分离 独特的自润滑特性 Science Technology and Engineering 2013,13(5):1397~1400
Si3N4含量太高，影响其分散性，使粒子易团聚，降低了粒子与基体间的 界面作用力,增强效果下降，可能成为疲劳磨损的诱发点。 减摩耐磨环氧树脂纳米复合材料的研究 Si3N4含量太高，影响其分散性，使粒子易团聚，降低了粒子与基体间的 界面作用力,增强效果下降，可能成为疲劳磨损的诱发点。 广东化工2010,1(37)：45~47
Si3N4与与短碳纤维之间的协调作用，可获得最佳的摩擦磨损性能，但同时 广东化工2010,1(37)：45~47
粘着磨损→磨粒磨损，脱落的短碳纤维和Si3N4在摩擦面上形成自润滑层 广东化工2010,1(37)：45~47
石墨烯微片增强环氧树脂复合材料性能研究 北京化工大学2013
载荷传递，增加抗摩擦剪切力，且更不易因裂纹而使材料失效，导致脱落 质量分数大，发生 团聚界面缺陷增多 石墨烯微片含量对EP摩擦系数的影响 载荷传递，增加抗摩擦剪切力，且更不易因裂纹而使材料失效，导致脱落 石墨烯微片含量多EP磨损率的影响 北京化工大学2013
纯EP(a)与0.5wt%GNPs/EP(b)磨痕表面形貌图 北京化工大学2013
对纯环氧树脂而言，环氧值越小，摩擦系数越大；
总结与展望 适量微纳米粒子的加入可有效改善环氧树脂的摩擦磨损性能，但含量太高，粒子容易团聚，难以分散，反而会降低环氧树脂的摩擦磨损能； 微纳米粒子的加入可改变磨损类型，将粘着磨损转变为磨粒磨损，来增强环氧树脂的摩擦磨损性能； 在今后的研究中，通过添加不同无机粒子或者不同粒径的无机粒子来研究环氧树脂的摩擦磨损性能； 多种类型环氧树脂共混来增强环氧树脂 寻求更能提高环氧树脂摩擦磨损性能的微纳米填料