CN108456478A - 一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料及制备技术 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料，被广泛应用于发电站的冷凝器、锅炉烟气冷凝器、储罐、反应器、散热器、加热器等防腐领域，成为防腐涂料领域必不可少的涂料品种。本发明涉及一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料及制备技术，其特征在于：由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其陶瓷功能填料等组成。该石墨烯改性耐酸碱防腐涂料产品，具有优良的耐酸性、导热性、导电性、耐冲击性、热稳定性和环保无毒，有利于可出续发展，耐温性能优良，防腐性能优良，耐候性能好。

Description

一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料及制备技术

本发明属于一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料，具有良好的热传导能力，能在相对苛刻腐蚀散热环境里应用，并具有比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。被广泛应用于发电站的冷凝器、锅炉烟气冷凝器、储罐、反应器、散热器、加热器等防腐领域，成为防腐涂料领域必不可少的涂料品种。

本发明涉及一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料及制备技术，其特征在于：由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其陶瓷功能填料等组成。

一般而言，耐酸导热防腐涂层将保护散热金属与外界的腐蚀性物质隔离开，在加快导热的基础上，起到保护材料的作用。对金属散热材料等起到防腐蚀的作用，延长金属使用的寿命。如本发明百氏高(BSG-825石墨烯改性耐酸导热防腐涂料)，该涂料固化好的涂层传导系数(70℃)可以达到50w/m.k，涂层黑体热辐射系数可以达到0.92ε，热量交换率比没有涂刷耐酸导热防腐涂料基体材质能提高10％以上，电导率在10-12S/m以上，也就是相当于体积电阻率1012Ωm具有半导体至导体性能的涂料。

目前在国内工业中如本发明的石墨烯改性耐酸导热防腐涂料用量很大，但是既能防腐又能导热的涂料却不多见，而现有的导热涂料往往防腐性能不好，造成了工业中的加热或散热设备的腐蚀与损耗，在一些电厂或油气田开采加工单位，这种现象尤为严重，加热或散热设备甚至每年要检修或者跟换两到三次，严重降低了生产效率，加大了生产成本。

百氏高(BSG-825石墨烯纳改性耐酸导热防腐涂料)为发明人自主研发的技术表述如下：

本发明石墨烯改性耐酸导热防腐涂料热膨胀系数高，温度反复升降时涂层的膨胀和收缩能和保持一致，不会产生裂纹和脱落等现象。

百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸导热防腐涂料由多种组分组成的陶瓷功能填料，一般可子相互协同赋予了涂层优异的耐磨、抗热冲击性，可以长时间耐气蚀液蚀摩擦和粉料摩擦，加快热吸收耐酸导热防腐涂料。例如耐腐蚀性能在600℃下耐强酸、强碱和有机溶剂的侵蚀氧化性酸等。

百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸导热防腐涂料目前已在锅炉、电子、电器、航空、化工、印刷、军事与民用等多种工业领域中得到应用。

百氏高BSG-825基体材料腐蚀机理简单的可以分为：

(1)化学腐蚀：酸碱可电离的有机物等等，反应型，基材与介质发生反应(工业上主要以各类储罐或者反应器等等为主)被氧化或者直接反应转化为离子状态而消耗掉；

百氏高-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料是有效的保护基材，基材与工作的环境反生反应(工业上主要以钢结构保护措施或者支撑机构等等)，主要是氧气，水等等，主要是基材本身被氧化而使基材的物理性能反生变化，失去保护的作用。

(2)电化学腐蚀：主要是基材本身因为在连接或者加工过程中，不同中金属基材之间产生电子移动形成电流，造成双金属腐蚀。(工业上主要体现在焊缝处，焊接材料与焊接材料的不同或者高温导致附近基材产生差异；百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸导电防腐涂料不同基体材料连接处等等)。

一般基材与氧的腐蚀原理是电化学腐蚀，但本质上可以理解成化学腐蚀。

腐蚀的另外一个问题是腐蚀程度的问题，也就是腐蚀的严重不严重的问题，根本也就是讨论腐蚀速率的问题，以腐蚀速率来理解腐蚀程度更合适于去做。

百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料配方和配套，因为没有绝对不产生腐蚀的材料也不存在完全不腐蚀基材的外部环境，防腐涂料的研究也只能延缓腐蚀，延长基材的使用寿命。比如两块除了材材质以为其他完全相同的样板，在相同外界作用下，在相同的时间内，腐蚀速率快的样板肯定腐蚀程度严重。相反不同腐蚀速率的样板在不同长短的时间内，就很难判定最终那块样板的腐蚀程度严重了。

百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料经过三年多的研发试验，开发出不同工况下的石墨烯改性系列防腐涂料，防腐效果好，耐腐蚀耐酸碱。

百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料研发主要是从从如何减缓基材的腐蚀速率来讨论怎样用涂层来防腐的。

一般为以下几类：介质(冷凝器、储罐、反应器、散热器、加热器内溶液的酸碱度，也就是与基材发生反应的强弱和速率)；压力(在不同压力下，温度一定的条件下，介质的气态和液体组成有所不同，可电离的介质分子数也就一样，只有可电离的介质分子才会产生腐蚀，对基材的腐蚀速率也不同；温度(温度升高，介质分子的运动速度会加快，加快腐蚀速率，反之相反)；湿度本质也就是空气中水分子的多少，参与反应介质离子的多少和对电化学腐蚀速率的影响强弱。

从上诉几点看，百氏高石墨烯改性耐酸碱防腐涂料研发的出发点是：

(1)本发明耐腐蚀主要是从主要成膜物质出发来起到保护作用，例如涂料中树脂本身的耐酸耐碱性能较好，典型的如氟碳树脂，酚醛树脂等等。

(2)百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料通过树脂本身优良的性能起到耐腐蚀的目的，腐蚀的速率没有影响，延长了设备的寿命。

(3)百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料中大部分的填料也是这种效果，微细的填料作用在树脂中对树脂起到填充加强作用，树脂成膜后强度和硬度得到提高，耐腐蚀性能提高，例如百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料中的防腐颜料，有物理型的防锈颜料和玻璃鳞片(惰性填料，减缓介质的渗透；活性填料如环氧富锌)等等。

总之就是耐腐蚀是被动的防腐，主要是提高百氏高BSG-825耐酸碱防腐涂料本身自有属性来起到防腐效果，外部环境条件具有的腐蚀因素没有改变，对基材可能造成的腐蚀速率也不会改变，延长了设备耐腐蚀的时间。

防腐蚀的效果则不一样，主要是通过改变对腐蚀速率的各种影响因素来达到减缓腐蚀程度，从而起到保护作用。

(1)设备本身的温度(吸收的热量少温度自然升高慢)，设备的温度高，分子运动加快，氧化加快，腐蚀速率加快，腐蚀程度自然增大；百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料相比普通涂料，导热百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料就能起到这个效果，比如在吸收相同热量条件下，同样的样块，导热涂料中具有较高导热系数的填料能很快使样块的热量被散发走，温度降低，相比普通涂层样块，维持在高温状态下的时间大大减短，腐蚀的速率也就得到降低；

(2)设备所带内移动电荷的多少，电子在局部移动越快，电子数量越多，发生的反应必然更快更剧烈。

百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料涂层中加入能导电的填料(不考虑导走电后，设备生产的安全问题)，在单位时间内富集在基材上的电子能快速导走或者是分散开不会太集中，不会在金属缺陷区(容易发生电化学腐蚀的区域)形成大量的电荷富集(电荷富集越多，电化学反应速率更快，腐蚀速率越快)。

总之百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料防腐蚀是主动防腐，改变了腐蚀的速率，从而延长设备的使用寿命。

其实从涂层施工工艺上也可以理解这两个概念。例如百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料施工前的打磨，增加涂层附着力；调配百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料是严格按照配比来配料；施工的方式等等，都是为了得到良好的涂层效果，从而耐腐蚀，被动防腐；另外像百氏高BSG-825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料施工是严格控制防腐涂料施工的温度，湿度，涂层层与层之间的清洁程度等等，就是防止腐蚀速率的加快，主动防腐。

本发明设计与研发的生产工艺及其配方表述如下：

将改性的石墨烯材料加入到耐酸导热防腐涂料中，辅以少量的金属导热材料，通过特殊工艺制的的石墨烯导热涂料，导热涂料均匀的涂覆在工件上，漆膜内的石墨烯以及其他导热材料均匀的分布于漆膜中，减少热阻，增大导热效果，石墨烯具有极高的导热系数，热导率达5000W/(m·K)。添加石墨烯导热材料的导热漆导热系数比普通导热涂料有大幅度的提高，可以达到100w/(m.k)除此之外，石墨烯导热涂料还保留了机械性能好，防腐性能优良的特点，使冷凝器，散热器，加热器等部件也得到很好的防腐防护。

示例一：百氏高(BSG--825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料)，其由以下重量份数的原料制成：BSG-810石墨烯粉料1.0～3.5、硅氟溶液10-20％，钇系稀土微粉5-12％、复合α-陶瓷微粉6-10％、碳化硅25-30％、防锈颜料2-3％、玻璃鳞片3-5％、环氧富锌10-15％等组成的一种多功能涂层材料，具有优异的耐盐酸、耐硫酸、耐硝酸、耐氢氧化钠、耐碱、耐腐蚀、耐热能力。

示例二：百氏高(BSG--825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料)，其由涂覆剂，一般以实现滴状冷凝的冷凝器疏水涂层的方法，其中借助湿化学法将涂覆剂施加在该冷凝器上一种涂料范围。以下重量份数的原料制成：氧化硅溶胶的溶胶1～20重量％、含氟聚合物2～5重量％、硅酮5～30重量％，聚氨酯3～35重量％等组成。

百氏高开发的将改性的石墨烯材料加入到耐酸导热防腐涂料中，该石墨烯改性耐酸碱防腐涂料产品具有优良的耐酸性、导热性、导电性、耐冲击性、热稳定性和环保无毒，有利于可出续发展，耐温性能优良，防腐性能优良，耐候性能好。它是在目前石墨耐酸防腐导电涂料运行多年经验基础上，并且与现有的耐酸导热防腐涂料材料经过综合比较推出的新产品。抗磨防老化性能试验估算涂层预期寿命在30-50年以上。

Claims (2)

1.具体涉及一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料及制备技术，由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其陶瓷功能填料等组成。被广泛应用于发电站的冷凝器、锅炉烟气冷凝器、储罐、反应器、散热器、加热器等防腐领域，成为防腐涂料领域必不可少的涂料品种。

2.根据权利要求书1所述：一种石墨烯改性耐酸导热防腐涂料及制备技术权利要求如下二项示例等；

示例一：百氏高(BSG--825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料)，其由以下重量份数的原料制成：BSG-810石墨烯粉料1.0～3.5、硅氟溶液10-20％，钇系稀土微粉5-12％、复合α-陶瓷微粉6-10％、碳化硅25-30％、防锈颜料2-3％、玻璃鳞片3-5％、环氧富锌10-15％等组成；

示例二：百氏高(BSG--825石墨烯改性耐酸碱防腐涂料)，其由涂覆剂，一般以实现滴状冷凝的冷凝器疏水涂层的方法，其中借助湿化学法将涂覆剂施加在该冷凝器上一种涂料范围。以下重量份数的原料制成：氧化硅溶胶的溶胶1～20重量％、含氟聚合物2～5重量％、硅酮5～30重量％，聚氨酯3～35重量％等组成。