CN102260458A

CN102260458A - 一种高温凝结水回收装置防腐涂料

Info

Publication number: CN102260458A
Application number: CN2010101861391A
Authority: CN
Inventors: 魏刚; 戴锋; 乔宁
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明提供了一种高温凝结水回收装置防腐涂料的制备方法，在常温下在改性环氧有机硅树脂中加入各种颜填料及助剂，经过充分搅拌均匀后与固化剂混合可得。可应用于热水输送管道，热交换器管道内壁防腐。涂层在120℃左右的凝结水中经过实验周期测定后，表现出良好的物理机械性能和化学耐腐蚀性能。本发明的涂料包括甲和乙组分，甲组分由环氧改性有机硅树脂、云母氧化铁灰、云母、滑石粉、二氧化锆、分散剂、消泡剂组成，乙组分是固化剂，其中以涂料质量百分比计：环氧改性有机硅树脂30％～50％，云母氧化铁灰20％～30％，云母5％～15％，滑石粉2％～8％，二氧化锆5％～10％，消泡剂0.1％～0.4％，分散剂0.2％～0.5％，固化剂3％～10％。

Description

一种高温凝结水回收装置防腐涂料

技术领域：

本发明涉及一种高温凝结水回收装置防腐涂料，具体的涉及一种含有改性环氧有机硅树脂的防腐涂料，可广泛应用于凝结水回收装置，热交换器管和热水输送管道内壁涂敷防腐。

背景技术：

凝结水具有很大的热量，可达蒸汽总热量的20％～30％，且压力、温度越高，凝结水具有的热量就越多，占蒸汽总热量的比例也就越大。若每小时回收1t凝结水，相当于一年节约标准煤30t，若每吨标准煤按照650元计算，就可节约19500元。另外，凝结水水质较好，不需要软化，还可以节约软化水处理费用和补充水费。同时凝结水的回收避免了废水的排放，减少了污染，真正的做到了节能减排。如果将凝结水的热量和水全部回收将获得巨大的经济效益和环境效益。但凝结水是腐蚀性很强的水，在对回收设备造成腐蚀的同时腐蚀产物的污染使得凝结水不能回收，因此对回收装置的保护具有重要的意义。

凝结水系统的防护主要主要有两个方面：一是是改善凝结水的水质，从根源上避免凝结水腐蚀；二是加入缓蚀剂并在凝结水回收设备的金属表面涂覆耐高温防腐涂料，从而达到保护设备节能减排的目的。

目前耐高温热水腐蚀涂料主要有：环氧、有机硅改性高性能树脂涂料、陶瓷涂料、氟碳涂料等，如专利US0028048制备了一种耐热水搪瓷涂层，使用磨砂玻璃、二氧化硅(或碳化硅)和氧化锆化合物组成的磨加物来制备涂料混合物，将混合物涂覆在金属基材上并烧结得到涂层。经过在96℃2％焦磷酸四钠进行测试，证实其具有良好的耐热水腐蚀性能，但成膜必须经过烧结。专利CN101328377A制备了包括环氧树脂、环氧酚醛树脂和有机硅改性环氧树脂的涂料树脂，可以在92℃酸性溶液中使用，该涂料成膜需在170℃～200℃烘烤30～40分钟。专利CN200310101611[1].7在凝结水回收系统的金属表面经过清洗、干燥，在加有活化剂的活化液中活化，然后浸泡于水玻璃成膜液中成膜，然后进行干燥，制得金属表面第一层SiO₂薄膜，对金属表面重复进行上述的活化、浸泡和干燥的成膜过程，使得凝结水系统金属表面形成多层SiO₂保护膜，从而防止凝结水系统金属表面的腐蚀，证实有良好的耐热水腐蚀性能，但是成膜工艺复杂。可见目前用于高温热水的防腐蚀涂料存在高温固化，工艺复杂，施工不便，成本较高等诸多问题。尚缺乏能够耐高温凝结水浸蚀的涂料品种，需要研究多品种、低成本，具有大规模实际使用价值的凝结水回收装置防护涂料。

发明内容：

本发明解决了环氧改性有机硅树脂的常温固化成膜问题，通过环氧改性有机硅树脂及正交试验得出的最优颜填料配比提高耐水性和耐热性，从而提出一种可在常温固化的、具有高耐热水性、低成本的耐高温热水腐蚀涂料，并使涂层达到在凝结水回收装置防腐蚀的要求。

本发明提供的凝结水回收装置防腐涂料，包括甲和乙组分，其中甲组分由环氧改性有机硅树脂、云母氧化铁灰、云母、滑石粉、二氧化锆、分散剂、消泡剂组成，乙组分是固化剂，其中以涂料质量百分比计：环氧改性有机硅树脂30％～50％，云母氧化铁灰20％～30％，云母5％～15％，滑石粉2％～8％，二氧化锆5％～10％，消泡剂0.1％～0.4％，分散剂0.2％～0.5％，固化剂3％～10％。

甲组分中所述的环氧改性有机硅树脂，树脂固含量在40％～50％之间，并通过化学改性使其中苯基与甲基质量比达到1.2∶1～1∶1，其中甲基含量越高，耐水性越好，而苯基含量越高热稳定性越好，需要在上述比例范围调节，才能即保证高耐水性，又保证高温稳定性；优选常州市嘉诺有机硅有限公司生产的FJNH-4环氧改性有机硅树脂。

上述环氧改性有机硅树脂在实验室可自行制备：首先将苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷水解缩合制成有机硅中间体预聚物溶液；选用环氧值在0.16-0.28之间双酚A型环氧树脂；将环氧树脂与有机硅中间体预聚物溶液混合反应，得到所需的环氧改性有机硅树脂。

甲组分中所述的环氧改性有机硅树脂在涂料中的质量百分比达到了30％～50％，保证了涂料在高温水环境中的性能稳定，增加涂料使用寿命。

甲组分中所述的云母氧化铁灰粒径为400目，正交实验测得粒径过小不能很好的形成层状叠加效果，而粒径过大不容易被树脂连续包裹，都影响涂料的防腐蚀性能。作为本配方中主要的颜填料，其作用主要是通过云母氧化铁灰片状结构形成层状叠加阻止或延缓水等腐蚀介质向内部渗透，达到保护基材不被腐蚀的目的。本配方中云母氧化铁灰用量少不能达到良好的防腐效果，用量多涂料容易出现缺陷和空隙，本发明中其在涂料的质量百分比为20％～30％。

甲组分中所述的云母粒径选为1000目。填入云母不仅利用其片状结构阻止腐蚀介质的渗透同时增强涂层的物理机械性能。云母在涂料中的用量与上述云母氧化铁灰的用量呈一定梯度的递减，这样有效的增加层叠效果，也使得更好的阻止腐蚀介质的渗透，其在涂料质量百分比为5％～15％。

甲组分中所述的滑石粉粒径为1000目。滑石粉进一步强化层状叠加效果，提高涂层的防腐性能；同时降低涂料的成本。但是用量多涂料容易出现缺陷和空隙，其含量与上述其他填料组分配合使用，其在涂料质量百分比为2％～8％。

甲组分中所述的二氧化锆为纳米级。二氧化锆的加入增强了涂层的耐水性和耐温性，其在涂料质量百分比为5％～10％。

甲组分中所述的分散剂为德国BYK Chemie公司的BYK-142。消泡剂德国BYK Chemie公司的BYK-066N。占涂料质量百分比分别为消泡剂0.1％～0.4％，分散剂0.2％～0.5％。

乙组分中所述的固化剂根据现场温度来选择，本发明的涂料固化方法为常温固化。当施工现场温度在0℃～40℃时，可选用改性聚酰胺类固化剂如T651，用量为环氧改性有机硅树脂质量的10％～16％。

本发明的高温凝结水回收装置防腐涂料的制备方法：取30％～50％(以涂料质量百分数计)树脂固含量为50％的环氧改性有机硅树脂(当固含量大于50％时，添加适量稀释剂，搅拌混合均匀，调节树脂固含量在45％左右)；在混合均匀的树脂中以涂料质量百分数计加入：云母氧化铁灰20％～30％，云母5％～15％，滑石粉2％～8％，二氧化锆5％～10％，消泡剂0.1％～0.4％，分散剂0.2％～0.5％，在高速搅拌器以1000-2000转/分钟的速度分散15-20分钟，制得甲组分；以涂料质量百分数计取固化剂3％～10％，作为乙组分；将甲乙组分混合，搅拌混合均匀即可得到本发明涂料组合物进行施工。

本发明所述的凝结水回收装置防腐涂料的应用，在凝结水回收装置，热交换器管内壁和热水输送管道内壁涂敷，按照涂层厚度为200μm左右计算，每平方米用量约为0.6公斤，在常温条件下(0～40℃)范围固化需48h时间。

使用方法：在钢、铸铁等金属底材进行涂刷或是空气喷涂、浸涂或刷涂，使用前，采用喷砂处理进行除锈打磨，然后去除工件表面的油污和锈层并清洗干净，便可将涂料直接刷涂或喷涂在工件表面，在常温条件下25℃自然固化干燥不低于48小时。

本发明的效果：本发明使用的环氧改性有机硅树脂中苯基与甲基含量比例调节在特定范围，保证了涂层在常温下固化并具有良好的物理机械性能和化学耐腐蚀性能；满足凝结水回收装置防腐要求；设计了云母氧化铁灰等颜填料的合理梯度配比，通过加入二氧化锆，进一步提高了涂层耐蚀性能，最终使本发明的涂料涂层在120℃左右的凝结水中结构性能稳定，具有良好的耐高温凝结水的防腐蚀性能；并且在提高防腐蚀性能的同时降低了成本。在常温下48h即可固化实干，涂装工艺简单，直接刷涂或喷涂在工件表面即可，在满足防腐需求的前提下，进一步降低了成本，适合在工业领域推广。

具体实施方式：

实施例1：

(1)称取20g的环氧改性有机硅树脂FJNH-4，加入云母氧化铁灰10g，云母3g，滑石粉2g，二氧化锆2g，经过强力电动搅拌机高速搅拌15-20分钟。在搅拌过程中加入0.2g分散剂BYK-142，0.2g消泡剂BYK-066N，制得甲组分。

(2)称取3.5g聚酰胺T651固化剂为乙组分。

(3)将甲乙二组分混合，经过搅拌器搅拌均匀即得本发明涂料。

(4)将涂料按照国标涂刷在钢板实验片上，控制涂层厚度在150μm左右，常温下25℃左右固化48h。实干后测得涂层的物理机械性能和化学耐腐蚀性能如下表：

实施例2

(1)称取20g的环氧改性有机硅树脂FJNH-4，加入云母氧化铁灰10g，云母3g，滑石粉2g，二氧化锆3g，经过强力电动搅拌机高速搅拌15-20分钟。在搅拌过程中加入0.2g分散剂BYK-142，0.2g消泡剂BYK-066N，制得甲组分。

(2)称取3.5g聚酰胺T651固化剂为乙组分。

实施例3

(1)称取20g的环氧改性有机硅树脂FJNH-4，加入云母氧化铁灰10g，云母3g，滑石粉2g，二氧化锆4g，经过强力电动搅拌机高速搅拌15-20分钟。在搅拌过程中加入0.2g分散剂BYK-142，0.2g消泡剂BYK-066N，制得甲组分。

(2)称取3.5g聚酰胺T651固化剂为乙组分。

Claims

1.一种高温凝结水回收装置防腐涂料，包括甲和乙组分，其特征在于，甲组分由环氧改性有机硅树脂、云母氧化铁灰、云母、滑石粉、二氧化锆、消泡剂、分散剂组成，乙组分是固化剂，其中以涂料质量百分比计：环氧改性有机硅树脂30％～50％，云母氧化铁灰20％～30％，云母5％～15％，滑石粉2％～8％，二氧化锆5％～10％，消泡剂0.1％～0.4％，分散剂0.2％～0.5％，固化剂3％～10％。

2.根据权利要求1的涂料，其特征在于，所述的甲组分中环氧改性有机硅树脂是用下述的改性方法制备得到：首先将苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷水解缩合制成有机硅中间体预聚物溶液。选用环氧值为0.16-0.28之间的双酚A型环氧树脂，将环氧树脂与有机硅中间体预聚物溶液混合反应，得到环氧改性有机硅树脂。

3.根据权利要求1的涂料，甲组分中所述的云母氧化铁灰粒径为400目。

4.根据权利要求1的涂料，甲组分中所述的云母粒径和滑石粉粒径分别为1000目。

5.根据权利要求1高温凝结水回收装置防腐涂料，其特征在于，所述的二氧化锆为纳米级，用量为涂料质量百分比的5％～10％。

6.根据权利要求1高温凝结水回收装置防腐涂料，其特征在于，所述的固化剂为聚酰胺T651，用量为涂料质量百分比的3％～10％。