复配耐磨填料选择试验 选择耐磨性较好的球形碳化硅、
纳米 Al2O3、 硅铝基陶瓷微珠作填料。 球型结构 SiC粉末和铝基陶
瓷微珠粒径小、 表面积大, 易吸收成膜物质而成为准交联点, 球形
颗粒与增韧改性环氧树脂黏结剂结合得更牢固, 形成的涂膜附着
力、 抗冲击性及耐磨性均很优良。 Al2O3是刚玉的主要成分, 莫氏
硬度为9, 在天然矿物中硬度仅次于金刚石, 是耐磨涂料中常用的
耐磨填料。 纳米 Al2O3的选用是利用纳米粒子的表面效应、 体积效
应、 量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等, 改善涂料性能、 增加涂
层硬度和耐磨性。 纳米 Al2O3细粒子分散, 填充于粗粒子填料之间
及基料树脂的缺陷内, 使涂膜致密, 同时纳米粒子起到如滚珠的润
滑作用; 纳米 Al2O3的粒子分布于涂层表面, 当涂膜遭受外界冲磨
时对成膜物起保护作用; 同时纳米粒子首先引发微裂纹, 吸收和消
释大量冲击能, 减轻涂层的进一步破坏。
环形 SiC (1250 目)、 硅 铝 基 陶 瓷 微 珠 (2500 目) 和 纳 米
Al2O3在环氧涂料中形成不同粒径的合理级配, 是提高涂层耐冲蚀
148磨损性能的有效方法。 单一粒径的骨料在形成涂层时, 颗粒间隙较
多, 这些空隙往往由胶黏剂和气孔所占据, 当涂层中加入不同粒径
的骨料时, 小颗粒填充于大颗粒的空隙中, 不仅能提高颗粒在基体
中的有效分布体积, 亦能保证胶黏剂均匀包裹在耐磨颗粒的表面,
这样绝不影响胶黏剂对颗粒的黏结强度, 又可提高体系内耐磨颗粒
的含量, 从而提高了涂层的耐冲蚀磨损性能。 为了取得上述三种耐
磨填料的最优配比组合, 采用 L9 (33) 正交实验设计, 以涂层的
耐磨性为考核指标, 因素水平设置见表3-18, 正交实验结果见表
3-19。
表3-18 3因素3水平取用数据
水平 SiC (A) 陶瓷微珠 (B) 纳米 Al2O3 (C)
1 15 5 1
2 20 10 2
3 25 15 3
表3-19 正交实验结果
编号 A B C 耐磨性/[(1000g/1000r)/mg]
1 15 5 1 23.2
2 15 10 2 15.3
3 15 15 3 11.5
4 20 10 2 8.2
5 20 5 3 8.9
6 20 15 1 10.4
7 25 15 3 14.6
8 25 5 2 12.2
9 25 10 1 13.1
由正交试验结果, 确定第四组 A2B2C2, 即球形 SiC∶ 硅铝基
陶瓷微珠∶纳米 Al2O3=20∶10∶2作为复配耐磨填料, 取得优异
的耐磨冲蚀磨损性能。