一种应用于空气预热器的氟化石墨烯不粘涂层涂料及其涂覆方法技术

本发明专利技术涉及一种空气预热器(以下简称空预器)，该空预器是由涂覆了氟化石墨烯不沾涂层的蓄热元件组装而成。该蓄热元件具有良好的抗酸露点腐蚀性能，提高了空预器的使用寿命；优异的不粘性能，降低了硫酸氢铵的粘附效果，可以减少空气吹扫和高压水冲洗的频率；良好的导热效果，在保证良好换热的前提下可以扩大蓄热元件的间距，减少硫酸氢铵的堵塞和蓄热元件的重量。和搪瓷蓄热元件相比，大大提高了设备的使用寿命和换热效率，减少清洗和检修的频率，提升了设备的安全性能，具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于空气预热器的氟化石墨烯不粘涂层涂料及其涂覆方法


[0001]本专利技术涉及一种新型的空预器蓄热元件，更具体的说是回转式空预器蓄热元件及耐酸防腐耐磨不粘涂层及其涂覆方法。

技术介绍

[0002]空预器冷段元件较高，元件下部烟气温度较低，易受到烟气中的酸结露形成的低温腐蚀，造成元件表面锈蚀龟裂，加剧硫酸氢氨粘附挂灰。为提高冷段元件的表面光洁度和防腐蚀能力，通常采用高强度低合金考登钢材质、表面镀搪瓷或者表面使用硅作涂层。搪瓷涂层具有耐磨性强、耐腐蚀性强、高硬度等诸多优良性能，也是多年以来空气预热器蓄热元件涂层的最佳选择。但自从SCR催化还原法脱硝改造以来，脱硝系统运行过程中会产生粘性大、腐蚀性强、液态的NH4HSO4，引起空预器的堵塞、腐蚀，严重影响空预器的使用寿命和锅炉机组的安全运行。目前电厂对堵塞采取的主要措施是高压蒸汽吹扫和高压水冲洗，由于搪瓷涂层的脆性很大，在吹扫和冲洗的过程中产生的高频振动会导致搪瓷涂层的崩裂、脱落，从而导致腐蚀和堵塞的进一步加剧。同时搪瓷导热系数小，传热慢，会降低热交换的效率；另外，搪瓷使得整体能耗高，不够经济。本专利技术利用氟化石墨烯的高导热性能、润滑性能和防腐耐磨性能，结合耐高温树脂的韧性和漆膜致密性，提供一种柔韧性好，耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗沾污的氟化石墨烯不粘涂层，解决空预器蓄热元件的腐蚀、堵塞问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在针对现有的搪瓷涂层的上述缺陷，提供一种柔韧性好，耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗沾污的氟化石墨烯不粘涂层。
[0004]本专利技术的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的。
[0005]一种新型的蓄热元件由是由氟化石墨烯不粘涂层和金属板组合而成。其特征在于：在金属板表面涂覆一层氟化石墨烯涂层作为保护层，经过高温烧结成膜后，氟化石墨烯涂层和金属板形成一个紧密整体，作为空气预热器的蓄热元件。所述的氟化石墨烯不粘涂层是通过氟化石墨烯预制分散液和耐高温树脂混合涂覆得到。
[0006]氟化石墨烯分散液由以下方法制备而成：将甲基吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮，分散剂混合均匀后，加入氟化石墨高速分散后，再超声处理，制备氟化石墨烯分散液。
[0007]包括以下重量份数的原料：
[0008]耐高温树脂100份，填料5
‑
10份，氟化石墨烯分散液1
‑
10份，助剂3
‑
8份，溶剂20
‑
50份。
[0009]耐高温树脂选自硅烷改性的聚醚砜，聚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，聚醚醚酮中的一种或多种，其表面能在20
‑
40mN/m之间。
[0010]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，所述助剂用量为流平剂0
‑
1份、偶联剂1
‑
2份、消泡剂0
‑
1份、分散剂1
‑
2份、润湿剂1
‑
2份。
[0011]溶剂为甲基吡咯烷酮、丁酮、糠醇和二甲苯等的混合物，其极性值在5以上。
[0012]流平剂可选自烷基改性有机硅氧烷
[0013]偶联剂可选自硅烷偶联剂
[0014]消泡剂可选自硅烷矿物油类消泡剂
[0015]分散剂可选自BASF HP20，BYK104
[0016]润湿剂可选自BYK 310，TEGO 270，TEGO 245
[0017]本专利技术的另一个目的在于提供一种氟化石墨烯不粘涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)氟化石墨烯分散液的制备
[0019]将甲基吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮，分散剂混合均匀后，加入氟化石墨高速分散后，再超声处理，制备氟化石墨烯分散液。
[0020](2)将步骤(1)制备得到的氟化石墨烯分散液，与耐高温树脂混合均匀，加入溶剂和助剂分散均匀，然后加入填料再高速分散均匀，包装后静置得到氟化石墨烯不粘涂料。
[0021]本专利技术的另一个目的在于提供一种氟化石墨烯不粘涂层的施工方法，包括以下步骤：
[0022]1)基材预处理
[0023]将基材浸入质量百分比为3
‑
5％的氢氧化钠碱液中进行脱脂处理5
‑
10min，取出后用清水洗涤，接着浸入质量百分比为3
‑
5％的盐酸溶液中进行酸处理5
‑
10min，取出后用清水洗涤，于80
‑
100℃下干燥；
[0024]2)基材渗氮处理
[0025]将步骤(1)处理的基材继续加热至550
‑
600℃，通入氨气保温5
‑
10h，在基材表面制备渗氮层；
[0026]3)涂覆
[0027]将上述的氟化石墨烯不粘涂层涂料均匀的涂覆在步骤(2)处理的基材表面，从室温以3
‑
6℃/min的升温速率升高温度至250
‑
270℃保温30
‑
40min，即得到致密的均匀的氟化石墨烯不粘涂层。
[0028]本专利技术的另一个目的在于提供一种氟化石墨烯不粘涂层的应用，将涂覆有氟化石墨烯不粘涂层的基材用于制备空预器蓄热元件。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果：
[0030](1)查阅相关专利文件，专利技术专利号：CN 110016287 A中提到用石墨烯、高温粘接剂、分散剂和偶联剂组分混合制成节能防护涂料用于空预器，其中高温粘接剂选自环氧树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、氟碳树脂、水性硅树脂、水性丙烯酸树脂和水性氟树脂中的至少一种。本领域公知，上述树脂的耐温性基本在200度以下。本专利技术的氟化石墨烯不粘涂层是含有氟化石墨烯和耐高温树脂混合涂覆得到。空预器进口烟温可达300
‑
400度，冷端烟气出口温度120
‑
150度左右，本专利技术选取硅烷改性聚醚砜和聚酰亚胺树脂，长期工作温度可达300度以上，完全覆盖了硫酸氢铵的熔融温度区间(115
‑
200度)。热塑性树脂的羟基实现了和氟化石墨烯有机的结合，提高了涂层的机械强度和耐磨性。聚醚砜和聚酰亚胺的互配提升了聚醚砜的耐温性，同时提高了聚酰亚胺的韧性和耐水性，使得涂层的耐腐蚀性能进一步提升。
[0031](2)通过对氟化石墨烯的结构改造，在功能性助剂的帮助下使得氟化石墨烯达到稳定的分散状态，同时在高温烘烤过程中，高分子量树脂在成膜过程中产生的横向收缩力和熔融流平作用使得氟化石墨烯以层状平铺结构存在，提高了涂层的光洁度，赋予涂层优异的耐腐蚀性能和自清洁功能。
[0032](3)本专利技术还对氟化石墨烯不粘涂层的烧结工艺进行调整，对烧结温度、烧结时间、涂层厚度进行调整，获得了致密的、抗沾污、强韧性、耐腐蚀、高耐磨和高导热的氟化石墨烯不粘涂层，解决了搪瓷涂层的脆性和低导热的问题，能够满足空气预热器的使用，具有极大的工业应用前景。
具体实施方式：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氟化石墨烯不粘涂层涂料，其特征在于：含有氟化石墨烯预制分散液和耐高温树脂。2.根据权利要求1所述的氟化石墨烯不粘涂层涂料，其特征在于：所述氟化石墨烯预制分散液含有以下重量份的原料：甲基吡咯烷酮55
‑
70份，聚乙烯吡咯烷酮10
‑
20份，氟化石墨8
‑
15份，分散剂1
‑
10份。3.根据权利要求1
‑
2所述的氟化石墨烯不粘涂层涂料，其特征在于：氟化石墨烯预制分散液由以下方法制备而成：将甲基吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮，分散剂混合均匀后，加入氟化石墨高速分散，再超声处理，制备氟化石墨烯分散液。4.根据权利要求1
‑
3所述的氟化石墨烯不粘涂层涂料，其特征在于：所述涂料包括以下重量份数的原料：耐高温树脂100份，填料5
‑
10份，氟化石墨烯分散液1
‑
10份，助剂3
‑
8份，溶剂20
‑
50份。5.根据权利要求1
‑
4所述的氟化石墨烯不粘涂层涂料，其特征在于:所述耐高温树脂选自硅烷改性的聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮中的一种或多种，其表面能在20
‑
40mN/m之间。6.根据权利要求1
‑
5所述的氟化石墨烯不粘涂层涂料，其特征在于: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，所述助剂用量为流平剂0
‑
1份、偶联剂1
‑
2份、消泡剂0
‑
1份、分散剂1
‑
2份，润湿剂1
‑
2份。7.根据权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴雷，陈结海，周海祥，王孝东，缪振华，朱太杰，
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：