CN103788807A

CN103788807A - 一种耐高温防腐涂层的制备方法

Info

Publication number: CN103788807A
Application number: CN201210421252.2A
Authority: CN
Inventors: 张龙贵; 刘宣伯; 侯家祥; 任毅; 马蓓蓓; 罗水源
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明提供了一种耐高温防腐涂层的制备方法，通过对涂敷底材金属件的预处理，以及在制备过程中选择性地对反应温度进行控制，使得制备得到的耐高温防腐涂层对底材的附着力得以增强。该涂层的原料包括基于该涂层总重量计70～92wt%，并优选为80～90wt%的液体酚醛树脂和8～30wt%的添加剂；其中，在所述液体酚醛树脂中，酚醛树脂含量为40～60wt%，酚醛残炭率为40～65wt%。添加剂可以选自炭黑粉、碳纤维、硅藻土或白炭黑中的一种或多种。根据本发明方法制备得到的涂层尤其适合在600～850℃的稀土冶炼氯化炉中使用。

Description

一种耐高温防腐涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温防腐涂层的制备方法。

背景技术

目前稀土精矿的分解方法主要是酸分解法、碱分解法和高温氯化法。氯化工艺通常是将碳和稀土精矿混合制团，在竖式氯化炉的高温下直接通入氯气，根据生成不同氯化物沸点的差异，制得稀土金属的氯化物。

然而，由于设备在氯气条件下腐蚀严重，因此该法的推广性较差，在使用该法的企业中也需要经常更换被腐蚀的设备，从而造成生产成本增加。同样，酸分解法也存在设备腐蚀的问题。一般的涂层很难满足700-900℃且氯气浓度较高的条件。类似地，在垃圾焚烧领域也存在因焚烧物质含氯、硫等元素导致焚烧设备腐蚀严重。因此，有必要研究并提供高效的耐高温防腐材料和保护措施来解决高温高氯条件下的设备腐蚀问题。

中国专利CN201010032473采用酚醛树脂溶液、绿色碳化硅粉和白色钢玉粉为原料，混合后，干燥固化可得到隔热性能优良的涂层，但该涂层未经充分的后处理，容易在高温、高腐蚀条件下失效。

中国专利CN200910300411涉及一种复合耐温耐压重防腐涂层及其制备方法，该发明的涂层在厚度为0.1-2.0mm范围内，可耐5-15MPa、100-180℃条件下的含有硫化氢、氯化物等酸性强腐蚀介质的腐蚀破坏，并且该涂层与金属基材结合力强。但是，该专利所提供的涂层无法适应更高的温度

日本专利JP60195014公开了一种基材上涂敷特定的苯环类聚合物的方法，通过将涂料在真空下以及超过700℃的条件下加热分解，使碳化涂层覆盖在基材上，该涂层具有导电性和非常高的硬度，其中所用的基材可以是硅、碳、铝以及碳化硅等。

日本专利JP56163054公开了将热固性树脂的乳液（环氧或者是酚醛）和耐热材料如锆或者钴混合，可选地进一步加入其它种类的水溶性粘合剂如硅胶、硅酸盐等，再进行燃烧和碳化得到用于浇铸模型的涂层，在金属熔化物的侵蚀下有较长的使用寿命。但是，该专利需使用昂贵的锆和钴等贵金属材料，并且涂层在高温高氯环境下抗腐蚀性不高。

专利US4508762公开了一种防热材料，将包含纤维的非溶剂型树脂和含碳量大于45%的液体树脂混合均匀，然后通过干燥、固化以及硬化等工艺得到一种多孔材料，该材料适用于导弹推进阶段的热保护。

发明内容

本发明的目的是解决在高温焚烧以及冶炼作业的高温、高氯或者高温酸性环境下金属材料的耐温和防腐问题，提供了一种新型的高效耐高温防腐涂层的制备方法。该制备方法通过对金属表面进行预处理，能够提高涂层在金属基材的附着力，从而增加其使用寿命。

根据本发明，提供了一种耐高温涂层的制备方法，包括：

i）将该涂层的原料的各组分混合均匀，所述组分包括：基于该涂层各组分总重量计70~92wt%，并优选为80~90wt%的液体酚醛树脂和8~30wt%的添加剂；其中，在所述液体酚醛树脂中，酚醛树脂含量为40~60wt%，酚醛残炭率为40~65wt%；

ii）将i）得到的混合物涂敷在金属件表面；

iii）将ii）中经涂敷的金属件在120~200℃的温度下干燥、固化10~24小时；

iv）将iii）中得到的金属件置于280~310℃中12~36小时，得到沉积在金属件表面的耐高温防腐涂层。

通过上述制备方法得到的涂层还具有防腐的性能。例如该涂层可以在含氯、硫等元素的腐蚀性物质存在的高温条件下使用。

本发明中所述“高温”一般指“500~850℃”的温度。

添加剂优选为炭黑粉、碳纤维、硅藻土和白炭黑中的一种或多种。

在一个优选实施例中，根据本发明的方法还包括在步骤ii）之前将金属件拉丝、喷砂或者钝化，使其具有粗糙的表面。这样，涂层在金属件上的附着力能够得到很大提高，从而增加涂层的使用寿命。

上述金属件例如可以为不锈钢、铸铁、普通钢材。涂敷的方式可以为刷涂或喷涂。

在一个实施例中，通过上述方法得到的涂层的厚度为0.07~0.3mm。

本发明提供了一种通过上述方法制备得到的耐高温防腐涂层。

本发明还提供了由该方法获得的涂层在稀土提炼或垃圾焚烧工艺设备中的应用。

本发明的耐高温防腐涂层制备方法工艺较为简单，易于操作。通过对涂敷底材金属件的预处理，以及在制备过程中选择性地对反应温度进行控制，使得制备得到的耐高温防腐涂层对底材的附着力得以增强。同时，制备得到的涂层尤其适合在600~850℃的稀土冶炼氯化炉中使用。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的范围并不限于此。

在下列实施例中，涂层厚度采用GB T 11374-1989测试；附着力采用ASTM D3359测试；耐温性：将附着有涂层的金属件放入设定测试温度的气氛炉中进行测试。

实施例1

称取水溶性酚醛树脂100g（其中酚醛树脂含量为53%），炭黑粉10g。将两种原料在三口瓶中以500rpm的转数搅拌1.5小时，得到的混合物。取经过拉丝处理后的321不锈钢拉丝片材经超声波清洗，烘干。将混合物用涂料辊均匀涂敷在321不锈钢拉丝片材表面。将涂敷好的321不锈钢拉丝片材在通风橱中放置3小时，随后将该321不锈钢拉丝片材置于烘箱中150℃干燥固化12小时，彻底去除溶剂。将干燥固化好的片材置于马弗炉中，保持空气气氛，300℃反应12小时。得到耐高温防腐涂层。涂层厚度为0.09mm。测定涂层的附着力，结果见表1所示。

将上述得到的附着有涂层的金属件放入650℃的气氛炉中，焚烧8小时，涂层不脱落，其中气氛炉所用气氛为48%氮气、50%二氧化碳、2%的水蒸气和1%的氧气。

实施例2

称取水溶性酚醛树脂100g（其中酚醛树脂含量为53%），硅藻土10g。将两种原料在三口瓶中以500rpm的转数搅拌3小时。得到的混合物。取拉丝处理后的321不锈钢拉丝片材经超声波清洗，烘干。将混合物用涂料辊均匀涂敷在321不锈钢拉丝片材表面。将涂敷好的321不锈钢拉丝片材在通风橱中放置5小时，随后将该321不锈钢拉丝片材置于烘箱中150℃干燥固化15小时，彻底去除溶剂。将干燥固化好的片材置于马弗炉中，保持空气气氛，300℃反应16小时。得到耐温防腐涂层。涂层厚度为0.12mm。测定涂层的附着力，结果见表1所示。

对比例1

称取水溶性酚醛树脂100g（其中酚醛树脂含量为53%），炭黑粉10g。将两种原料在三口瓶中以500rpm的转数搅拌1.5小时，得到的混合物。取321不锈钢片材经超声波清洗，烘干。将混合物用涂料辊均匀涂敷在321不锈钢片材表面。将涂敷好的321不锈钢片材在通风橱中放置3小时，随后将该321不锈钢片材置于烘箱中150℃干燥固化12小时，得到耐高温防腐涂层。涂层厚度为0.09mm。测定涂层的附着力，结果见表1所示。

将上述得到的附着有涂层的金属件放入650℃的气氛炉中，焚烧8小时，涂层部分脱落，其中气氛炉所用气氛为48%氮气、50%二氧化碳、2%的水蒸气和1%的氧气。

对比例2

称取水溶性酚醛树脂100g（其中酚醛树脂含量为53%），硅藻土10g。将两种原料在三口瓶中以500rpm的转数搅拌3小时，得到的混合物。取321不锈钢片材，经超声波清洗，烘干。将混合物用涂料辊均匀涂敷在321不锈钢片材表面。将涂敷好的321不锈钢片材在通风橱中放置5小时，随后将该321不锈钢片材置于烘箱中150℃干燥固化15小时，得到涂层。涂层厚度为0.12mm。测定涂层的附着力，结果见表1所示。

将上述得到的附着有涂层的金属件放入650℃的气氛炉中，焚烧8小时，涂层有部分脱落，其中气氛炉所用气氛为48%氮气、50%二氧化碳、2%的水蒸气和1%的氧气。

表1附着力测试结果

由表1可见，根据本发明的方法制备得到的耐高温防腐涂层对底材的附着力较大，有助于增加其使用寿命。此外，由耐温性试验结果可见，本发明制备的涂层能够在高温气氛下长时间使用。

Claims

1.一种耐高温防腐涂层的制备方法，包括：

i）将所述涂层的原料的各组分混合均匀，所述组分包括：基于所述涂层各组分总重量计70~92wt%的液体酚醛树脂和8~30wt%的添加剂；其中，在所述液体酚醛树脂中，酚醛树脂含量为40~60wt%，酚醛残炭率为40~65wt%；

ii）将i）得到的混合物涂敷在金属件表面；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂为炭黑粉、碳纤维、硅藻土和白炭黑中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述组分包含基于涂料各组分总重量计80~90wt%的液体酚醛树脂。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤ii）之前将金属件拉丝、喷砂或者钝化，使其具有粗糙的表面。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，金属件为不锈钢、铸铁、普通钢材。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂敷的方式为刷涂或喷涂。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂层的厚度为0.07~0.3mm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温为600~850℃。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的耐高温防腐涂层。

10.根据权利要求9所述的耐高温防腐涂层在稀土提炼或垃圾焚烧工艺设备中的应用。