本发明涉及一种环保水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料及其制备方法和应用。
背景技术：
粘结固体润滑涂层（也称干膜润滑剂）是固体润滑材料的主要类型之一，其具有较低的摩擦系数、长的使用寿命、宽的适用温度范围，其操作简单，在民用工业和空间技术领域得到了广泛应用。目前绝大多数粘结固体润滑涂层中使用的粘结剂是有机溶剂性的，在涂料组分中含有大量的有机溶剂。大量的挥发性的有机化合物有毒、易燃，对环境和人体造成严重的危害。随着人们环保意识的增强，对向大气中排放的挥发性有机化合物（VOC）含量的限制越来越严格，尽可能使用无污染或低污染的稀释剂成为当今社会环境友好型发展的迫切需要。
水性二硫化钼基固体润滑涂层是由一种环保型的二硫化钼基固体润滑涂料制备而成的润滑涂层，水性二硫化钼基固体润滑涂料是以去离子水作为稀释剂，以水性聚酰胺酰亚胺树脂作为粘结剂，以二硫化钼作为润滑剂，并添加少量填料和润湿分散剂混合而成的。与有机溶剂型粘结固体润滑涂料相比，分散介质水具有价格低廉、无气味、不燃等优势，并且不含VOC。从长远来看，研发水性粘结固体润滑涂料是固体润滑涂料未来重要的发展方向，其取代溶剂型粘结固体润滑涂料、朝着环境友好型方向迈进已然成为当今发展的趋势。目前国际上对水性粘结固体润滑涂料的研究取得了一定的进展，比如美国的MIL-L-46010E产品，而国内还未有能满足市场需要的水性粘结固体润滑涂料。究其原因，主要归结于水性粘结剂的发展比较迟缓，比如水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂作为水性有机树脂，其粘接强度不足，制备出的相应的粘结固体润滑涂层的耐磨寿命与溶剂型粘结固体润滑涂层的寿命还存在着不小的差距。再者，如何使润滑剂和填料在水中有效地分散也是当今科研工作者一个棘手的问题。近些年来，随着科学技术的进步，水性聚酰胺酰亚胺树脂和润湿分散剂有了长足的发展，相关产品也逐渐投入市场，这为研发高性能水性粘结固体润滑涂层提供了可能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种环保水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料及其制备方法和应用。
本发明所述水性粘结固体润滑涂料由粘结剂、润滑剂﹑填料、润湿分散剂以及稀释剂组成，以水性聚酰胺酰亚胺为粘结剂，二硫化钼为润滑剂，稀土氟化物（纳米三氟化镧或者三氟化铈）为填料，加以适量的润湿分散剂和稀释剂去离子水配制而成的水性粘结固体润滑涂料，该涂料所得涂层对金属底材附着良好，涂层柔韧性好、承载能力高，并具有优异的减摩抗磨性能。
一种环保水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料，其特征在于该润滑涂料的组成及各组分的重量百分比为：水性聚酰胺酰亚胺中的固体组分5.00～12.00%、二硫化钼5.00～15.00%、稀土氟化物0.10～1.20%、润湿分散剂0.01～0.10%、余量为去离子水；所述润湿分散剂型号为BYK-LP N 22255，是一种改性的丙烯酸树脂，胺值为40 KOH/g，产自德国毕克化学公司。
所述稀土氟化物为三氟化铈或三氟化镧，其颗粒尺寸≤60 nm。
所述水性聚酰胺酰亚胺的固含量为30±3%。
所述二硫化钼的粒度≤10 μm，纯度≥98%。
所述水性聚酰胺酰亚胺产自北京华通瑞驰材料科技有限公司。
一种环保水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料的制备方法，其特征在于具体步骤为：将二硫化钼和润湿分散剂倒入球磨罐中，加入一部分去离子水使之成浆糊状，放入体积占球磨罐三分之一体积的钢球或陶瓷球，封好球磨罐，放在球磨机上，将上述物料累计球磨50 h~60h；将稀土氟化物经锥形磨研磨然后将其倒入球磨罐中研磨15 min~20min；将水性聚酰胺酰亚胺与研磨好的固体组分充分混合，并加入剩余的去离子水即得水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料。
如上所述润滑涂料的应用，其特征在于用喷枪将水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料在压缩空气（无油）或压缩氮气下喷涂在经过预处理的零件表面，然后将零件在室温下放置5-10 h表干，再放入鼓风烘箱内固化。
所述固化条件为：150±5℃，恒温3 h；270±5℃，恒温1 h。
零件表面需预先除油、除锈、喷砂、超声等表面处理。
本发明制备的粘结固体润滑涂料的固体组分含量为20±3%。
本发明制备的1 kg水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料中的VOC含量≤150g。
本发明所述水性粘结固体润滑涂料的产品主要指标如下表。
本发明所述水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料是一种高性能环保粘结固体润滑涂料，用其制备的涂层对金属底材的附着力良好，具有良好的柔韧性和抗冲击能力等特点，该涂层具有较低的摩擦系数以及较长的耐磨寿命，可有效的减小零件之间的摩擦磨损，延长零部件的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
配置1 kg水性二硫化钼基粘结固体润滑涂料，需称取水性聚酰胺酰亚胺200 g（其中固体组分质量为63.2g），二硫化钼150 g，纳米氟化物3 g，润湿分散剂0.35g。将称取好的二硫化钼和润湿分散剂倒入球磨罐中，加入一部分去离子水使之成浆糊状，放入体积约占球磨罐三分之一体积的钢球或陶瓷球，封好球磨罐，放在球磨机上，将上述物料累计球磨50 h；将称取好的纳米氟化物经锥形磨研磨；将研磨分散好的纳米三氟化镧倒入研磨好固体组分的球磨罐中，研磨15 min；将称取好的水性聚酰胺酰亚胺与研磨好的固体组分充分混合，并加入剩余的去离子水即可。
实施例2
具体步骤方法同实施例1，各组分质量百分比为二硫化钼10.10%、三氟化铈0.80%、润湿分散剂0.03%、水性聚酰胺酰亚胺的固体组分9.20%、去离子水余量。
实施例3
具体步骤方法同实施例1，各组分质量百分比为二硫化钼8.30%、三氟化铈0.30%、润湿分散剂0.05%、水性聚酰胺酰亚胺的固体组分11.50%、去离子水余量。
实施例4
具体步骤方法同实施例1，各组分质量百分比为二硫化钼11.60%、三氟化铈0.50%、润湿分散剂0.03%、水性聚酰胺酰亚胺的固体组分10.80%、去离子水余量。
实施例5
具体步骤方法同实施例1，各组分质量百分比为二硫化钼14.50%、三氟化镧0.70%、润湿分散剂0.08%、水性聚酰胺酰亚胺的固体组分6.50%、去离子水余量。
实施例6
具体步骤方法同实施例1，各组分质量百分比为二硫化钼13.60%、三氟化铈1.20%、润湿分散剂0.05%、水性聚酰胺酰亚胺的固体组分8.60%、去离子水余量。
实施例7
具体步骤方法同实施例1，各组分质量百分比为二硫化钼9.50%、三氟化镧0.60%、润湿分散剂0.10%、水性聚酰胺酰亚胺的固体组分11.50%、去离子水余量。
实施例8
具体步骤方法同实施例1，各组分质量百分比为二硫化钼11.80%、三氟化铈1.1%、润湿分散剂0.07%、水性聚酰胺酰亚胺的固体组分10.50%、去离子水余量。