一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用，选用特定结构的呋喃改性环氧树脂的组合作为成膜物质，利用环氧树脂和呋喃树脂的耐高温、耐腐蚀等性能，以及选用官能化石墨烯作为导热、防腐组分，且选用环氧基聚醚‑聚硅氧烷作为分散功能组分，实现了石墨烯、填料以及其他组分的良好分散，制备得到了外观良好致密的涂层，所述涂层具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，能够适用于锅炉四管表面的高温防腐需求，同时，工艺简单，操作简便，且固化条件温和，完全固化所需时间较短，固化工艺能耗比降低，过程绿色化程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于特种防腐涂料
，特别涉及一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
垃圾焚烧发电的生产过程中，锅炉四管(水冷壁、过热器、再热器和省煤器)的工作环境极为恶劣，内部水蒸气的温度高达500℃，外部高温烟气的温度高达900℃，且高温烟气中夹杂大量固体颗粒和含氯、含硫的腐蚀性气体。由于受高速流动的煤粉或飞灰的冲刷剥离、高温氧化和腐蚀性气体的腐蚀，锅炉管道的服役平均寿命仅1-3年，严重的甚至仅使用半年多就开始出现爆管现象。实际生产过程中，为了解决锅炉四管的腐蚀和磨损问题，延长管道的使用寿命，普遍采用施加防腐涂层的方法。然而，目前普遍采用的陶瓷涂层虽然具有优异的耐磨损、耐腐蚀性能，但是陶瓷涂层的线膨胀系数低，容易发生崩瓷问题，且陶瓷涂层的导热性差，严重制约管道的换热效率，不能充分的利用锅炉的余热。其中，环氧树脂因其优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能等广泛应用于耐高温防腐蚀涂料领域。例如，专利CN2020108433622公开了一种耐高温、耐磨损、防腐蚀的新型纳米陶瓷节能涂料，以环氧树脂和含活性助剂的环氧低聚浓缩物为成膜物质，添加纳米无机陶瓷等耐磨组分和相应的固化剂，经过常温或加热固化形成所述涂层；专利CN2015104548753公开了一种电厂锅炉管道用耐高温腐蚀耐磨涂料及其制备方法，以环氧树脂E-20和有机硅低聚物为成膜物质，添加高岭土、硅灰石、滑石粉、钾长石、钠长石、纳米碳酸钙组成。然而，环氧树脂主要以双酚A或双酚F等石油基化合物为原料，从可持续性和公共健康的角度来看，迫切需要开发利用绿色可再生的生物质原料，以减少环氧树脂生产对石油资源的依赖性。其中，糠醇、糠胺等呋喃基化合物在众多生物质材料中因其独特的五元含氧杂环结构受到了极大的关注，选用呋喃基化合物替换双酚A或双酚F等制备呋喃改性环氧树脂不仅能够保持分子的刚性和耐热性，且与苯环结构相比能改善环氧树脂的脆性，提高环氧树脂的耐冲击强度。另外，石墨烯凭借其优异的物理阻隔性、化学稳定性、导电性以及良好的力学性等综合性能，成为防腐涂料领域的重要原料。石墨烯主要是通过物理屏蔽作用和电化学保护作用提高涂层的防腐性能，在涂料中均匀分布是提高涂料防腐性能的关键，现在普遍采用的共价改性、非共价改性、掺杂改性和原位聚合改性虽然可使石墨烯及其衍生物均匀分散，但都存在明显不足。因此，提供一种新型的呋喃改性环氧树脂作为成膜物质，并实现与石墨烯的良好分散以制备耐高温磨损的防腐涂料，阻止锅炉四管壁厚减薄直至爆管，有效延长管道寿命成为本领域一直以来想要解决而又一直无法解决的技术难题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种耐高温磨损的防腐涂料，选用呋喃改性环氧树脂作为成膜物质，以及选用官能化石墨烯作为导热、防腐组分，且选用环氧基聚醚-聚硅氧烷作为分散功能组分，实现了石墨烯、填料以及其他组分的良好分散，制备得到了外观良好致密的涂层，所述涂层具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，能够适用于锅炉四管表面的高温防腐需求。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案，一种耐高温磨损的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷5-10份，活性稀释剂20-30份，填料5-10份，官能化石墨烯0.4-0.6份，助剂3-8份，固化剂3-5份，溶剂20-50份；所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶0.5-1.5混合而成；其中，n为40-60，R1选自式(a)或式(b)所示的结构：所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.05-1.1加入反应器中，加入占单体总质量20-30％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至70-90℃反应4-6h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为5000-20000。所述活性稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚中的至少一种所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比4-5∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉、高岭土、硅灰石、重钙、二氧化硅、云母粉的至少一种，所述纤维状填料选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维的至少一种。所述官能化石墨烯选自氨基、或异氰酸酯官能化石墨烯的一种，石墨烯的层数为3-10层。所述助剂选自流平剂、偶联剂、消泡剂、分散剂、润湿剂的至少一种，优选地，所述助剂为流平剂0-1份、偶联剂1-2份、消泡剂1-2份、分散剂1-2份、润湿剂0-1份。所述固化剂为脂环胺、聚酰胺、C4-C9的脂肪族胺、酚醛胺的至少一种。所述溶剂选自二甲苯、正丁醇、甲乙酮、环己酮、醋酸丁酯、100#溶剂油、丙二醇甲醚醋酸酯的至少一种。本专利技术的另一个目的在于提供一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至70-80℃搅拌30-40min后，继续研磨10-20min，得混合物I；(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌20-40min后，加入填料，继续研磨10-20min，得混合物II；(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。本专利技术的另一目的在于提供一种耐高温磨损的防腐涂料的施工方法，包括以下步骤：(1)将锅炉用管表面进行喷砂处理，除去表面杂质，获得粗糙表面的锅炉用管；(2)适用喷涂或刷涂方法将所述耐高温磨损的防腐涂料涂覆至步骤(1)的锅炉用管表面，加热至70-80℃固化。所述锅炉用管包括水冷壁管、过热器管、再热器管或省煤器管的一种。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)为了解决锅炉四管的防腐问题，克服现有陶瓷涂料存在的耐高温腐蚀、耐磨损、导热性和结合强度差的不足，本专利技术结合环氧树脂和呋喃树脂的耐高温、耐腐蚀等性能，选用特定结构的呋喃改性环氧树脂的组合作为成膜物质，以及选用官能化石墨烯作为导热、防腐组分，且选用环氧基聚醚-聚硅氧烷作为分散功能组分，实现了石墨烯、填料以及其他组分的良好分散，制备得到了外观良好致密的涂层，所述涂层具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，能够适用于锅炉四管表面的高温防腐需求。(2)本专利技术选择特定结构和分子量的呋喃改性环氧树脂式(I)和式(II)进行复配，充分利用了呋喃环的刚性和不饱和性，以及四环呋喃改性环氧树脂的交联度，赋予涂层更高的致密度和柔韧性，有效的阻止了水蒸气、含氯、含硫等腐蚀性气体的渗透，具有优异的耐冲击性、耐磨损性和高温耐腐蚀性。与此同时，为了提高石墨烯在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：/n呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷5-10份，活性稀释剂20-30份，填料5-10份，官能化石墨烯0.4-0.6份，助剂3-8份，固化剂3-5份，溶剂20-50份；/n所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶0.5-1.5混合而成；/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷5-10份，活性稀释剂20-30份，填料5-10份，官能化石墨烯0.4-0.6份，助剂3-8份，固化剂3-5份，溶剂20-50份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶0.5-1.5混合而成；



其中，n为40-60，R1选自式(a)或式(b)所示的结构：





2.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.05-1.1加入反应器中，加入占单体总质量20-30％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至70-90℃反应4-6h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为5000-20000。


3.根据权利要求2所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述活性稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比4-5∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉、高岭土、硅灰石、重钙、二氧化硅、云母粉的至少一种，所述纤维状填料选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维的至少一种。


5.根据权利要求2所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述官能化石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴雷，
申请(专利权)人：深圳优易材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44