CN106543779A - 耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料及其制备方法和应用，耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，它是以下述重量配比的原料制成，纳米二氧化硅5‑8份、纳米二氧化锆3‑5份、纳米级陶瓷粉6‑10份、纳米二氧化钛5‑7份、纳米氮化硅1‑3份、纳米氧化铁1‑3份、纳米氧化镁1‑3份、磷酸三苯酯3‑5份、无水乙醇6‑10份、氨基硅烷1‑3份、水30‑70份。本发明的纳米自洁涂料具有优异的牢固度、耐高温、耐腐蚀、耐酸、耐碱、防油污、防挂焦油、抗氧化等性能，CSH超疏滑的效果极佳，应用到焦炉上升管换热器使得焦炉上升管不结焦换热器换热效果好，提高了生产能力。

Description

耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，同时还涉及其制备方法和应用。
背景技术
焦炉煤气，又称焦炉气，由于可燃成分多，属于高热值煤气、粗煤气或荒煤气。焦炉荒煤气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，主要成分为氢气、甲烷、一氧化碳、水、硫化氢和氨气等。焦炉荒煤气上升管换热器中的混合气体，在低于400℃下，可能会产生焦油，焦油容易附着在上升管换热器内表面，在高温下容易裂解结焦，导致焦炉上升管换热器易堵塞，换热效果差，严重影响生产。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料及其制备方法和应用，该纳米自洁涂料具有优异的牢固度、耐高温、耐腐蚀、耐酸、耐碱、防油污、防挂焦油、抗氧化等性能，CSH超疏滑的效果极佳，应用到焦炉上升管换热器使得焦炉上升管换热器表面光滑不附着焦油、不结焦、换热效果好，提高了生产能力。
本发明的技术方案：耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，它是以下述重量配比的原料制成，纳米二氧化硅5-8份、纳米二氧化锆3-5份、纳米级陶瓷粉6-10份、纳米二氧化钛5-7份、纳米氮化硅1-3份、纳米氧化铁1-3份、纳米氧化镁1-3份、磷酸三苯酯3-5份、无水乙醇6-10份、氨基硅烷1-3份、水30-70份。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，它是以下述重量配比的原料制成，纳米二氧化硅7份、纳米二氧化锆4份、纳米级陶瓷粉8份、纳米二氧化钛6份、纳米氮化硅2份、纳米氧化铁2份、纳米氧化镁2份、磷酸三苯酯4份、无水乙醇8份、氨基硅烷2份、水50份。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料中，所述纳米级陶瓷粉的粒径为3-5nm。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料的制备方法，按下述步骤制备：
S01、将纳米二氧化硅、纳米二氧化锆、纳米级陶瓷粉、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、纳米氧化铁、纳米氧化镁、无水乙醇加入到水中，边搅拌边加热至55℃，连续搅拌下保温2-3小时，得A品；
S02、向A品中缓慢加入磷酸三苯酯，边搅拌边加热至75℃，连续搅拌下保温2-3小时，得B品；
S03、向B品中缓慢加入氨基硅烷，边搅拌边加热至95℃，连续搅拌下保温2-3小时后，冷却至室温，即得耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料的制备方法中，所述步骤S01、步骤S02和步骤S03中加热采用微波加热、水浴加热、油浴加热或电加热中的任一种。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料的制备方法中，所述步骤S01中的搅拌速度为60r/min，所述步骤S02中的搅拌速度为40r/min，所述步骤S03中的搅拌速度为30r/min。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料涂在焦炉上升管换热器内表面，最高耐受1600℃。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在使用时无需打底剂，直接喷涂或涂覆在金属表面干燥固化。
前述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在使用时无需打底剂，直接喷涂或涂覆在隔热保温涂层表面干燥固化。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料专门针对焦炉荒煤气上升管换热器所研发而成，该产品为环保无污染水性乳液，使用时无需任何打底剂，将涂覆的金属表面清理干净后，直接喷涂或涂覆在金属表面干燥固化，具有优异的牢固度、耐高温、耐腐蚀、耐酸、耐碱、防油污、防挂焦油、抗氧化等性能，CSH超疏滑的效果极佳，摩擦系数为0.06，是目前最低的涂层摩擦系数，持久清洁，应用到焦炉上升管换热器使得焦炉上升管换热器表面光滑不附着焦油、不结焦、换热效果好，提高了生产能力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：取纳米二氧化硅7kg、纳米二氧化锆4kg、纳米级陶瓷粉8kg、纳米二氧化钛6kg、纳米氮化硅2kg、纳米氧化铁2kg、纳米氧化镁2kg、磷酸三苯酯4kg、无水乙醇8kg、氨基硅烷2kg、水50kg；其中，纳米级陶瓷粉的粒径为4nm。
按下述步骤制备耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料：
S01、将7kg纳米二氧化硅、4kg纳米二氧化锆、8kg纳米级陶瓷粉、6kg纳米二氧化钛、2kg纳米氮化硅、2kg纳米氧化铁、2kg纳米氧化镁、8kg无水乙醇加入到50kg水中，以60r/min搅拌速度边搅拌边采用微波加热至55℃，连续搅拌下保温2-3小时，得A品；
S02、向A品中缓慢加入磷酸三苯酯4kg，以40r/min搅拌速度边搅拌边采用微波加热至75℃，连续搅拌下保温2-3小时，得B品；
S03、向B品中缓慢加入氨基硅烷2kg，以30r/min搅拌速度边搅拌边采用微波加热至95℃，连续搅拌下保温2-3小时后，冷却至室温，即得耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料。
实施例2：取纳米二氧化硅5kg、纳米二氧化锆3kg、纳米级陶瓷粉6kg、纳米二氧化钛5kg、纳米氮化硅1kg、纳米氧化铁1kg、纳米氧化镁1kg、磷酸三苯酯3kg、无水乙醇6kg、氨基硅烷1kg、水30kg；其中，纳米级陶瓷粉的粒径为3nm。
按下述步骤制备耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料：
S01、将5kg纳米二氧化硅、3kg纳米二氧化锆、6kg纳米级陶瓷粉、5kg纳米二氧化钛、1kg纳米氮化硅、1kg纳米氧化铁、1kg纳米氧化镁、6kg无水乙醇加入到30kg水中，以60r/min搅拌速度边搅拌边采用水浴加热至55℃，连续搅拌下保温2-3小时，得A品；
S02、向A品中缓慢加入磷酸三苯酯3kg，以40r/min搅拌速度边搅拌边采用水浴加热至75℃，连续搅拌下保温2-3小时，得B品；
S03、向B品中缓慢加入氨基硅烷1kg，以30r/min搅拌速度边搅拌边采用水浴加热至95℃，连续搅拌下保温2-3小时后，冷却至室温，即得耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料。
实施例3：取纳米二氧化硅8kg、纳米二氧化锆5kg、纳米级陶瓷粉10kg、纳米二氧化钛7kg、纳米氮化硅3kg、纳米氧化铁3kg、纳米氧化镁3kg、磷酸三苯酯5kg、无水乙醇10kg、氨基硅烷3kg、水70kg；其中，纳米级陶瓷粉的粒径为5nm。
按下述步骤制备耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料：
S01、将8kg纳米二氧化硅、5kg纳米二氧化锆、10kg纳米级陶瓷粉、7kg纳米二氧化钛、3kg纳米氮化硅、3kg纳米氧化铁、3kg纳米氧化镁、10kg无水乙醇加入到70kg水中，以60r/min搅拌速度边搅拌边采用电加热加热至55℃，连续搅拌下保温2-3小时，得A品；
S02、向A品中缓慢加入磷酸三苯酯5kg，以40r/min搅拌速度边搅拌边采用电加热加热至75℃，连续搅拌下保温2-3小时，得B品；
S03、向B品中缓慢加入氨基硅烷3kg，以30r/min搅拌速度边搅拌边采用电加热加热至95℃，连续搅拌下保温2-3小时后，冷却至室温，即得耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料。
实施例4：取纳米二氧化硅7kg、纳米二氧化锆4kg、纳米级陶瓷粉8kg、纳米二氧化钛6kg、纳米氮化硅2kg、纳米氧化铁2kg、纳米氧化镁2kg、磷酸三苯酯4kg、无水乙醇8kg、氨基硅烷2kg、水50kg；其中，纳米级陶瓷粉的粒径为4nm。
按下述步骤制备耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料：
S01、将7kg纳米二氧化硅、4kg纳米二氧化锆、8kg纳米级陶瓷粉、6kg纳米二氧化钛、2kg纳米氮化硅、2kg纳米氧化铁、2kg纳米氧化镁、8kg无水乙醇加入到50kg水中，以60r/min搅拌速度边搅拌边采用油浴加热至55℃，连续搅拌下保温2-3小时，得A品；
S02、向A品中缓慢加入磷酸三苯酯4kg，以40r/min搅拌速度边搅拌边采用油浴加热至75℃，连续搅拌下保温2-3小时，得B品；
S03、向B品中缓慢加入氨基硅烷2kg，以30r/min搅拌速度边搅拌边采用油浴加热至95℃，连续搅拌下保温2-3小时后，冷却至室温，即得耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料。
耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，所述耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料涂在焦炉上升管换热器内表面，最高耐受1600℃。
耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，所述耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在使用时无需打底剂，直接喷涂或涂覆在金属表面干燥固化。
耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，所述耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在使用时无需打底剂，直接喷涂或涂覆在隔热保温涂层表面干燥固化。
将焦炉上升管换热器内表面清理干净后，用实施例中制备的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料直接喷涂或涂覆在金属表面干燥固化，使用时无需任何打底剂，纳米自洁涂料应用到焦炉上升管换热器的性能测试方法如下，测试结果见表1。
实施例中制备的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料耐酸、耐碱测试方法：用普通低碳钢棒浸涂或刷涂纳米自洁涂料，干燥7天后，将试棒的2/3面积在(25±1)℃下浸入5％的硫酸溶液中24小时或5％的氢氧化钠溶液中24小时，观察有无变色，起泡等缺陷，具体结果见表1。
实施例中制备的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料耐腐蚀性测定方法：焦炉上升管换热器内表面涂有纳米自洁涂料，用10％硫酸溶液室温涂覆5天，10％烧碱溶液室温涂覆5天后观察有无变色，锈蚀等缺陷，具体结果见表1。
实施例中制备的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料耐高温测试方法：将含有氢气、甲烷、一氧化碳、水、硫化氢和氨气等混合气体逐渐升高温度，通过内表面涂有纳米自洁涂料的上升管换热器，观察上升管换热器内表面涂有的纳米自洁涂料有无分解脱落，并记录下分解脱落前最高温度，测试结果见表1。
实施例中制备的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料防挂焦油、防油污的测试方法：将含有氢气、甲烷、一氧化碳、水、硫化氢和氨气等高温混合气体通过内表面涂有纳米自洁涂料的上升管换热器，经过7天后，观察上升管换热器内表面有无油污、焦油附着，测试结果见表1。
实施例中制备的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料抗氧化性的测试方法：将含有氢气、甲烷、一氧化碳、水、硫化氢和氨气等高温混合气体通过内表面涂有纳米自洁涂料的上升管换热器，经过7天后，观察上升管换热器内表面有无氧化变色，从而确定抗氧化性强弱，具体结果见表1。
表1纳米自洁涂料应用到焦炉上升管换热器的各项性能测试结果
上述实施例中制备的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，涂在焦炉上升管换热器内表面，最高可耐受1600℃，由于CSH超疏滑的效果极佳，摩擦系数为0.06，是目前最低的涂层摩擦系数，因而能避免上升管换热器内表面附着焦油，且该产品为环保无污染水性乳液，使用时无需任何打底剂，将涂覆的金属表面清理干净后，直接喷涂或涂覆在金属表面干燥固化，具有优异的牢固度、耐高温、耐腐蚀、耐酸、耐碱、防油污、防挂焦油、抗氧化等性能，因此焦炉上升管换热器换热效果好，提高了生产能力。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的专业技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，其特征在于：它是以下述重量配比的原料制成，纳米二氧化硅5-8份、纳米二氧化锆3-5份、纳米级陶瓷粉6-10份、纳米二氧化钛5-7份、纳米氮化硅1-3份、纳米氧化铁1-3份、纳米氧化镁1-3份、磷酸三苯酯3-5份、无水乙醇6-10份、氨基硅烷1-3份、水30-70份。
2.如权利要求1所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，其特征在于：它是以下述重量配比的原料制成，纳米二氧化硅7份、纳米二氧化锆4份、纳米级陶瓷粉8份、纳米二氧化钛6份、纳米氮化硅2份、纳米氧化铁2份、纳米氧化镁2份、磷酸三苯酯4份、无水乙醇8份、氨基硅烷2份、水50份。
3.如权利要求2所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料，其特征在于：所述纳米级陶瓷粉的粒径为3-5nm。
4.如权利要求1至3任一所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料的制备方法，其特征在于：按下述步骤制备：
S01、将纳米二氧化硅、纳米二氧化锆、纳米级陶瓷粉、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、纳米氧化铁、纳米氧化镁、无水乙醇加入到水中，边搅拌边加热至55℃，连续搅拌下保温2-3小时，得A品；
S02、向A品中缓慢加入磷酸三苯酯，边搅拌边加热至75℃，连续搅拌下保温2-3小时，得B品；
S03、向B品中缓慢加入氨基硅烷，边搅拌边加热至95℃，连续搅拌下保温2-3小时后，冷却至室温，即得耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料。
5.如权利要求4所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S01、步骤S02和步骤S03中加热采用微波加热、水浴加热、油浴加热或电加热中的任一种。
6.如权利要求4所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S01中的搅拌速度为60r/min，所述步骤S02中的搅拌速度为40r/min，所述步骤S03中的搅拌速度为30r/min。
7.如权利要求1-至任一项所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，其特征在于：耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料涂在焦炉上升管换热器内表面。
8.如权利要求7所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，其特征在于：耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在使用时直接喷涂或涂覆在金属表面干燥固化。
9.如权利要求7所述的耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在焦炉上升管换热器中的应用，其特征在于：耐高温、耐腐蚀纳米自洁涂料在使用时直接喷涂或涂覆在隔热保温涂层表面干燥固化。
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