一种火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，所述石墨烯涂料由以下重量份的原料组成：成膜树脂90‑100份，石墨烯0.5‑3份，增强纤维0.5‑2份，填料为10‑20份，固化剂10‑20份，稀释剂15‑30份，聚丙烯酸1‑5份，聚氮丙啶交联剂1‑5份，硬脂酸盐1‑3份，助剂2‑6份。通过添加增强纤维、填料、聚氮丙啶交联剂和聚丙烯酸等原料的方式，不仅解决了现有防腐涂料耐久性和热稳定性较低的缺陷，还解决了防腐涂层易被污染且不易清洗的问题，开发出的石墨烯防腐涂料能够完全适应高温强酸环境，其制造工艺简单，可实施性强，特别适用于火电厂脱硫烟囱和烟道内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及属于火电脱硫烟囱防腐领域，特别涉及一种火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料制备方法。
技术介绍
当前，随着国家节能减排战略的实施，国家环保政策要求火电行业强制安装脱硫系统装置。现今的湿法石灰石脱硫工艺，虽然处理过后烟气中二氧化硫的含量大大减少，但是脱硫之后烟气湿度增加，烟气会在吸收塔等装置的壁上结露，会带来脱硫过程中二氧化硫酸性气体水解会形成不同低pH值的腐蚀环境，形成腐蚀性极强的酸溶液，以及过程中的颗粒物冲刷、温度变化等会对脱硫装置造成腐蚀，不仅严重影响脱硫装置的寿命，加大生产成本，而且带来严重的安全隐患。另一方面，火电烟囱作为烟气脱硫系统设备中体积最庞大，造价最昂贵的装置，维修难度大、周期长，其腐蚀造成停产停工，也给企业带来巨大的经济损失。此外，在装置的阴阳角、振动严重的部位，现今采用玻璃鳞片加玻璃钢加强层的组合方式施工，增加了施工难度、提高了人力及物力成本。因此，要求防腐材料具有抗温差变化、介质腐蚀及冲刷的工况下，不破坏，同时方便施工节约成本的防腐材料显得尤为重要。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为火电脱硫防腐材料，能抵御酸碱侵蚀的同时抵抗颗粒物的冲刷。时鹏辉等人专利技术的专利CN201310538981.0介绍了一种耐高温防腐涂料制备方法，其组成为环氧树脂5-60％、聚苯硫醚树脂3-30％、氨基树脂3-30％，颜料1-10％，石墨烯1-20％，正丁醇3-50％，消泡剂0.1-0.3％，聚羟酸钠盐0.1-10％，邻苯二甲酸二丁酯0.1-5％，膨润土0.5-1.0％，流平剂0.2-0.5％，性能优异，但在火电脱硫装置的阴阳角、振动部位等，需要配合玻璃钢加强使用，施工不方便且成本高。又如裴高峰等人专利技术的专利“一种耐高温石墨烯/乙烯基树脂防腐涂料及其其制备方法”（CN105694658A），其公开了一种基于石墨烯高温防腐涂料，主要核心在于以石墨烯纳米片替代玻璃鳞片，以起到防腐、耐高温、耐酸、耐HF的腐蚀，尤其适用于工业脱硫烟道和烟囱的防腐处理，其性能优异。但是该涂料存在三方面的问题：1.乙烯基树脂导热性较差，其热变形温度在120-135℃之间，而脱硫脱硝塔处理的工业废气温度一般在200-300℃，即使脱硫脱硝后的净烟气的温度也在100℃左右，脱硫塔在长时间工作后，防腐涂层由于散热较差而温度较高，其树脂防腐涂层处于热稳定和热变形交变状态，导致防腐涂层出现变形、微裂、热分解等缺陷，使防腐涂层的耐久性和热稳定性较低，使用周期较短，而这些问题仅靠石墨烯纳米片是无法解决的；2.烟气中常常含有一定量的水雾和粉尘，导致防腐涂层表面粘附较多污物且不易清洗，工人常常需要进入塔内进行清理，耗工耗时；3.石墨烯纳米片为一种新型材料（详见该申请人的另一专利技术专利201410617460.9），其需要特殊制造，这不仅增加了工艺流程和工艺成本，其适应性也较差，通用性较弱，市场推广和应用受到极大限制。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具有耐高温腐蚀、耐冲刷及加强韧性的石墨烯防腐材料，以解决上述问题存在的不足。本专利技术采用的技术方案如下：一种火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，所述石墨烯涂料由以下重量份的原料组成：成膜树脂90-100份，石墨烯0.5-3份，增强纤维0.5-2份，填料为10-20份，固化剂10-20份，稀释剂15-30份，聚丙烯酸1-5份，聚氮丙啶交联剂1-5份，硬脂酸盐1-3份，助剂2-6份。进一步，所述成膜树脂选自环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂中的一种，优选为乙烯基树脂。进一步，石墨烯选用厚度为20-50nm，层数为10-20层的石墨烯，并进行改性处理，石墨烯改性处理的方法为：将厚度为20-50nm，层数为10-20层的石墨烯与一级无水乙醇按质量比为0.5：30的配比关系共混于搅拌器中并充分搅拌，然后加入0.5-1.0wt%的硅烷偶联剂继续搅拌均匀，搅拌均匀后将混合物放入超声波乳化分散器进行充分分散，最后取出混合物并放入烘箱中烘干即可。进一步，增强纤维为沥青碳纤维、酚醛系碳纤维、聚丙烯纤维中的一种或多种组合。进一步，增强纤维由长纤维丝和短纤维丝按质量比为3:1共混得到，所述长纤维丝的单丝直径为50-60μm，长径比为60-70:1，所述短纤维丝的单丝直径为30-40μm，长径比为40-50:1。进一步，所述填料由云母粉、纳米级二氧化钛和氮化硼粉末按质量比为5:2:7共混得到。进一步，所述固化剂选自异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮中的一种或多种组合，所述稀释剂选自甲苯、乙醇、丙醇、甲乙酮、环己酮中的一种或多种组合。进一步，所述助剂涂料包括分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和固化促进剂中的两种或两种以上的混合。进一步，本专利技术还包括一种火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料的制备方法，其包括以下步骤：步骤1、石墨烯改性处理：将石墨烯与一级无水乙醇按质量比为0.5：30的配比关系共混于搅拌器中并充分搅拌，然后加入硅烷偶联剂继续搅拌均匀，搅拌均匀后将混合物放入超声波乳化分散器进行充分分散，最后取出混合物并放入烘箱中烘干，得到A组分，备用；步骤2、填料制备，按比例称取云母粉和氮化硼粉末，将云母粉和氮化硼粉末共同置于研磨机中研磨，然后过300目的筛，得到混合物A，备用；步骤3、将步骤2得到的混合物A置于容器中，倒入去离子水进行超声波清洗3次，然后滤净置于耐热容器中，将耐热容器置于烘干炉中烘干，然后取出混合物A放入容器中，向容器中加入配比量的纳米级二氧化钛和无水乙醇进行超声波清洗2次，再次置于烘干炉中烘干，得到填料，备用；步骤4、设计配比份，按比例将成膜树脂、增强纤维、填料和稀释剂置于搅拌器中匀速搅拌均匀，然后将混合物放入真空捏合机中真空捏合，再向混合物中加入助剂，继续真空捏合，最后螺杆出料得到B组分，备用；步骤5、将固化剂、聚丙烯酸、聚氮丙啶交联剂和硬脂酸盐置于搅拌器中匀速搅拌均匀，得到C组分，备用；步骤6、将A组分、B组分和C组分按质量比为1:50:3共混搅拌均匀后即得。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中由于添加有增强纤维，一方面可以提高涂料的韧性，使涂层的力学性能明显提高，阻止涂层中裂纹的扩展，使涂料在涂刷时，其施工性、稳定性和防流挂性得到增强，利于防腐涂层的成型，另一方面，增强纤维还可以在涂层里与石墨烯和其他导热介质一起构成三维导热网络，以石墨烯等导热介质为支点，增强纤维为导热桥梁，涂层受热后，可通过该三维导热网络将热量分散开来，并及时与涂层周围的环境发生热交换，而使涂层的温度始终处于一个较低温的状态，涂层内的树脂则一直处于热稳定状态下，进而有效解决了防腐涂层因高温而出现的变形、微裂、热分解等缺陷，提高了防腐涂层的热稳定性和耐久性，防腐涂层的使用周期得到有效延长，由于无需配合玻璃钢使用，其通用性较强；2、聚丙烯酸作为弱酸性分散剂，可以使涂料内的颗粒性物质均匀分散，同时，涂料在与基体接触时，使涂料几乎没有缓蚀作用，减少了涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，其特征在于，所述石墨烯涂料由以下重量份的原料组成：成膜树脂90‑100份，石墨烯0.5‑3份，增强纤维0.5‑2份，填料为10‑20份，固化剂10‑20份，稀释剂15‑30份，聚丙烯酸1‑5份，聚氮丙啶交联剂1‑5份，硬脂酸盐1‑3份，助剂2‑6份。

【技术特征摘要】
1.一种火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，其特征在于，所述石墨烯涂料由以下重量份的原料组成：成膜树脂90-100份，石墨烯0.5-3份，增强纤维0.5-2份，填料为10-20份，固化剂10-20份，稀释剂15-30份，聚丙烯酸1-5份，聚氮丙啶交联剂1-5份，硬脂酸盐1-3份，助剂2-6份。2.如权利要求1所述的火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，其特征在于，所述成膜树脂选自环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂中的一种，优选为乙烯基树脂。3.如权利要求1所述的火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，其特征在于，石墨烯选用厚度为20-50nm，层数为10-20层的石墨烯，并进行改性处理，石墨烯改性处理的方法为：将厚度为20-50nm，层数为10-20层的石墨烯与一级无水乙醇按质量比为0.5：30的配比关系共混于搅拌器中并充分搅拌，然后加入0.5-1.0wt%的硅烷偶联剂继续搅拌均匀，搅拌均匀后将混合物放入超声波乳化分散器进行充分分散，最后取出混合物并放入烘箱中烘干即可。4.如权利要求1所述的火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，其特征在于，增强纤维为沥青碳纤维、酚醛系碳纤维、聚丙烯纤维中的一种或多种组合。5.如权利要求1所述的火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，其特征在于，增强纤维由长纤维丝和短纤维丝按质量比为3:1共混得到，所述长纤维丝的单丝直径为50-60μm，长径比为60-70:1，所述短纤维丝的单丝直径为30-40μm，长径比为40-50:1。6.如权利要求1所述的火电厂脱硫烟囱防腐用石墨烯涂料，其特征在于，所述填料由云母粉、纳米级二氧化钛和氮化硼粉末按质量比为5:2:7共混得到。7.如权利要求1所述的火电厂脱硫烟囱...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢纯，张学双，朱晓杰，陈锐，廖凡，
申请(专利权)人：成都龙之泉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51