酚醛改性环氧树脂交联结构对涂层摩擦磨损性能的影响

目的从应力的角度探究树脂交联结构与所制备涂层摩擦磨损性能之间的关系。方法以不同环氧树脂/硼酚醛树脂(EP/BPF)的配比制备了不同交联密度的固化物试样。通过热力学性能测试,获取储能模量和玻璃化转变温度,计算得到树脂交联结构参数。通过往复式摩擦试验机和三维轮廓仪测试,确定树脂涂层的摩擦磨损性能。通过力学性能测试,获取树脂材料的应力应变测试曲线,进一步计算出了树脂材料的弹性模量和抗张强度。通过有限元数值模拟计算,获取了树脂涂层的应力大小和分布。结果随着硼酚醛改性环氧树脂交联密度的增大,树脂材料的弹性模量、抗张强度先增大后减小,其中弹性模量最大值为1572 MPa,但树脂涂层的磨损率呈现相反趋势。有限元模拟计算结果显示,随交联密度的增大,涂层的应力变化不明显(33.7~47 MPa),但是应力裕度先增大后减小(0.04~1.07)。结论改性环氧树脂涂层的应力裕度和磨损率成负相关,通过调控树脂交联密度可有效调节涂层的应力裕度,从而控制涂层的摩擦磨损性能。文中硼酚醛改性环氧树脂的交联密度为936 mol/m^(3)时,涂层的应力裕度最大,抗磨损性能最佳。