CN113248959B - 一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用，选用特定结构的呋喃改性环氧树脂的组合作为成膜物质，利用环氧树脂和呋喃树脂的耐高温、耐腐蚀等性能，以及选用官能化石墨烯作为导热、防腐组分，且选用环氧基聚醚‑聚硅氧烷作为分散功能组分，实现了石墨烯、填料以及其他组分的良好分散，制备得到了外观良好致密的涂层，所述涂层具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，能够适用于锅炉四管表面的高温防腐需求，同时，工艺简单，操作简便，且固化条件温和，完全固化所需时间较短，固化工艺能耗比降低，过程绿色化程度高。

Description

一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于特种防腐涂料技术领域，特别涉及一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用。
背景技术
垃圾焚烧发电的生产过程中，锅炉四管(水冷壁、过热器、再热器和省煤器)的工作环境极为恶劣，内部水蒸气的温度高达500℃，外部高温烟气的温度高达900℃，且高温烟气中夹杂大量固体颗粒和含氯、含硫的腐蚀性气体。由于受高速流动的煤粉或飞灰的冲刷剥离、高温氧化和腐蚀性气体的腐蚀，锅炉管道的服役平均寿命仅1-3年，严重的甚至仅使用半年多就开始出现爆管现象。
实际生产过程中，为了解决锅炉四管的腐蚀和磨损问题，延长管道的使用寿命，普遍采用施加防腐涂层的方法。然而，目前普遍采用的陶瓷涂层虽然具有优异的耐磨损、耐腐蚀性能，但是陶瓷涂层的线膨胀系数低，容易发生崩瓷问题，且陶瓷涂层的导热性差，严重制约管道的换热效率，不能充分的利用锅炉的余热。
其中，环氧树脂因其优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能等广泛应用于耐高温防腐蚀涂料领域。例如，专利CN2020108433622公开了一种耐高温、耐磨损、防腐蚀的新型纳米陶瓷节能涂料，以环氧树脂和含活性助剂的环氧低聚浓缩物为成膜物质，添加纳米无机陶瓷等耐磨组分和相应的固化剂，经过常温或加热固化形成所述涂层；专利CN2015104548753公开了一种电厂锅炉管道用耐高温腐蚀耐磨涂料及其制备方法，以环氧树脂E-20和有机硅低聚物为成膜物质，添加高岭土、硅灰石、滑石粉、钾长石、钠长石、纳米碳酸钙组成。
然而，环氧树脂主要以双酚A或双酚F等石油基化合物为原料，从可持续性和公共健康的角度来看，迫切需要开发利用绿色可再生的生物质原料，以减少环氧树脂生产对石油资源的依赖性。其中，糠醇、糠胺等呋喃基化合物在众多生物质材料中因其独特的五元含氧杂环结构受到了极大的关注，选用呋喃基化合物替换双酚A或双酚F等制备呋喃改性环氧树脂不仅能够保持分子的刚性和耐热性，且与苯环结构相比能改善环氧树脂的脆性，提高环氧树脂的耐冲击强度。
另外，石墨烯凭借其优异的物理阻隔性、化学稳定性、导电性以及良好的力学性等综合性能，成为防腐涂料领域的重要原料。石墨烯主要是通过物理屏蔽作用和电化学保护作用提高涂层的防腐性能，在涂料中均匀分布是提高涂料防腐性能的关键，现在普遍采用的共价改性、非共价改性、掺杂改性和原位聚合改性虽然可使石墨烯及其衍生物均匀分散，但都存在明显不足。
因此，提供一种新型的呋喃改性环氧树脂作为成膜物质，并实现与石墨烯的良好分散以制备耐高温磨损的防腐涂料，阻止锅炉四管壁厚减薄直至爆管，有效延长管道寿命成为本领域一直以来想要解决而又一直无法解决的技术难题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温磨损的防腐涂料，选用呋喃改性环氧树脂作为成膜物质，以及选用官能化石墨烯作为导热、防腐组分，且选用环氧基聚醚-聚硅氧烷作为分散功能组分，实现了石墨烯、填料以及其他组分的良好分散，制备得到了外观良好致密的涂层，所述涂层具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，能够适用于锅炉四管表面的高温防腐需求。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案，一种耐高温磨损的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷5-10份，活性稀释剂20-30份，填料5-10份，官能化石墨烯0.4-0.6份，助剂3-8份，固化剂3-5份，溶剂20-50份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶0.5-1.5混合而成；
Figure BDA0003070371970000021
其中，n为40-60，R1选自式(a)或式(b)所示的结构：
Figure BDA0003070371970000022
所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.05-1.1加入反应器中，加入占单体总质量20-30％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至70-90℃反应4-6h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为5000-20000。
所述活性稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚中的至少一种
所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比4-5∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉、高岭土、硅灰石、重钙、二氧化硅、云母粉的至少一种，所述纤维状填料选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维的至少一种。
所述官能化石墨烯选自氨基、或异氰酸酯官能化石墨烯的一种，石墨烯的层数为3-10层。
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，所述助剂为流平剂0-1份、偶联剂1-2份、消泡剂1-2份、分散剂1-2份、润湿剂0-1份。
所述固化剂为脂环胺、聚酰胺、C4-C9的脂肪族胺、酚醛胺的至少一种。
所述溶剂选自二甲苯、正丁醇、甲乙酮、环己酮、醋酸丁酯、100#溶剂油、丙二醇甲醚醋酸酯的至少一种。
本发明的另一个目的在于提供一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至70-80℃搅拌30-40min后，继续研磨10-20min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌20-40min后，加入填料，继续研磨10-20min，得混合物II；
(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
本发明的另一目的在于提供一种耐高温磨损的防腐涂料的施工方法，包括以下步骤：
(1)将锅炉用管表面进行喷砂处理，除去表面杂质，获得粗糙表面的锅炉用管；
(2)适用喷涂或刷涂方法将所述耐高温磨损的防腐涂料涂覆至步骤(1)的锅炉用管表面，加热至70-80℃固化。
所述锅炉用管包括水冷壁管、过热器管、再热器管或省煤器管的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)为了解决锅炉四管的防腐问题，克服现有陶瓷涂料存在的耐高温腐蚀、耐磨损、导热性和结合强度差的不足，本发明结合环氧树脂和呋喃树脂的耐高温、耐腐蚀等性能，选用特定结构的呋喃改性环氧树脂的组合作为成膜物质，以及选用官能化石墨烯作为导热、防腐组分，且选用环氧基聚醚-聚硅氧烷作为分散功能组分，实现了石墨烯、填料以及其他组分的良好分散，制备得到了外观良好致密的涂层，所述涂层具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，能够适用于锅炉四管表面的高温防腐需求。
(2)本发明选择特定结构和分子量的呋喃改性环氧树脂式(I)和式(II)进行复配，充分利用了呋喃环的刚性和不饱和性，以及四环呋喃改性环氧树脂的交联度，赋予涂层更高的致密度和柔韧性，有效的阻止了水蒸气、含氯、含硫等腐蚀性气体的渗透，具有优异的耐冲击性、耐磨损性和高温耐腐蚀性。
与此同时，为了提高石墨烯在涂料、以及涂层中的分散均匀性，避免石墨烯在涂料存储以及固化过程中的团聚现象，本发明选用官能化的石墨烯，与分散组分环氧基聚醚-聚硅氧烷预先发生化学反应，实现大分子共价改性石墨烯，充分利用聚醚和聚硅氧烷的亲水和亲油性，实现石墨烯的良好分散效果，促进了涂层的防腐效果，且能够利用聚硅氧烷的耐高温性能，以及聚醚的柔韧性，实现了涂层的耐高温腐蚀和耐磨损性能。
(3)本发明选用按照重量比4-5∶1的混合颗粒状填料和纤维状填料作为复合填料，纤维状填料能够起到加强筋的效果，而颗粒状填料能够起到耐磨增韧的效果，二者的协同既能保证涂层具有良好的耐热性和附着强度，又能保证涂层具有优异的耐磨损性能。
(4)本发明选用呋喃改性环氧树脂作为成膜物质，实现了可再生环氧树脂的高效应用，且工艺简单，操作简便，且固化条件温和，完全固化所需时间较短，固化工艺能耗比降低，过程绿色化程度高。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
1.制备实施例
实施例1
一种耐高温磨损的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷5份，活性稀释剂20份，填料10份，氨基官能化石墨烯0.4份，助剂3份，固化剂3份，溶剂30份；所述助剂为偶联剂1份、消泡剂1份、分散剂1份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶1混合而成；
Figure BDA0003070371970000051
其中，n为40，R1选自式(a)所示的结构：
Figure BDA0003070371970000052
所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.05加入反应器中，加入占单体总质量30％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至70℃反应4h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为7543；
所述活性稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚按照重量比1∶1的混合物；所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比4∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉、高岭土、硅灰石、重钙按照重量比1∶1∶1∶1的混合物，所述纤维状填料选自玻璃纤维；所述固化剂为脂环胺；所述溶剂为二甲苯，
上述一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至70℃搅拌40min后，继续研磨120min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌40min后，加入填料，继续研磨10min，得混合物II；
(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
实施例2
一种耐高温磨损的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷8份，活性稀释剂30份，填料6份，异氰酸酯官能化石墨烯0.5份，助剂5份，固化剂4份，溶剂40份；所述助剂为流平剂0.5份、偶联剂1份、消泡剂1份、分散剂1份、润湿剂0.5份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶0.5混合而成；
Figure BDA0003070371970000061
其中，n为60，R1选自式(b)所示的结构：
Figure BDA0003070371970000062
所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.1加入反应器中，加入占单体总质量30％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至80℃反应5h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为14209。
所述活性稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚按照重量比1∶1∶1的混合物，
所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比5∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉、硅灰石、二氧化硅、云母粉按照重量比1∶1∶2∶1的混合物，所述纤维状填料选自碳纤维；所述固化剂为聚酰胺；所述溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯；
上述一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至80℃搅拌30min后，继续研磨15min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌30min后，加入填料，继续研磨20min，得混合物II；
(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
实施例3
一种耐高温磨损的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷10份，活性稀释剂30份，填料6份，氨基官能化石墨烯0.6份，助剂7份，固化剂5份，溶剂50份；所述助剂为流平剂1份、偶联剂2份、消泡剂2份、分散剂1份、润湿剂1份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶1.5混合而成；
Figure BDA0003070371970000071
其中，n为55，R1选自式(a)所示的结构：
Figure BDA0003070371970000072
所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.08加入反应器中，加入占单体总质量25％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至90℃反应5h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为9518。
所述活性稀释剂选自新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚按照重量比1∶1的混合物，所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比4∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉和云母粉按照重量比1∶1的混合物，所述纤维状填料选自碳化硅纤维，所述固化剂为酚醛胺；所述溶剂选自二甲苯、和醋酸丁酯按照重量比2∶1的混合物；
上述一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至70℃搅拌40min后，继续研磨20min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌20min后，加入填料，继续研磨20min，得混合物II；
(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
实施例4
一种耐高温磨损的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷8份，活性稀释剂25份，填料8份，异氰酸酯官能化石墨烯0.6份，助剂8份，固化剂3份，溶剂40份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶1.2混合而成；
Figure BDA0003070371970000073
其中，n为47，R1选自式(b)所示的结构：
Figure BDA0003070371970000081
所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.07加入反应器中，加入占单体总质量25％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至85℃反应4h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为10680。
所述活性稀释剂选自三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚按照重量比1∶2的混合物；所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比5∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自硅灰石、重钙、云母粉按照重量比1∶2∶1的混合物，所述纤维状填料选自玻璃纤维和碳纤维按照重量比1∶1的混合物；所述固化剂为脂环胺；所述溶剂选自正丁醇和丙二醇甲醚醋酸酯按照重量比3：1的混合物；
上述一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至80℃搅拌35min后，继续研磨15min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌20min后，加入填料，继续研磨20min，得混合物II；
(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
实施例5
一种耐高温磨损的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷6份，活性稀释剂20份，填料7份，氨基官能化石墨烯0.4份，助剂4份，固化剂3份，溶剂25份；所述助剂为流平剂0.5份、偶联剂1份、消泡剂1份、分散剂1份、润湿剂0.5份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶0.8混合而成；
Figure BDA0003070371970000082
其中，n为55，R1选自式(a)所示的结构：
Figure BDA0003070371970000091
所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.09加入反应器中，加入占单体总质量30％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至70℃反应6h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为11240。
所述活性稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚和1,6-已二醇二缩水甘油醚中按照重量比1∶1∶1的混合物，所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比4∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉和二氧化硅按照重量比1∶2的混合物，所述纤维状填料选自玻璃纤维；所述固化剂为酚醛胺；所述溶剂选自、环己酮按照重量比2∶1的混合物。
上述一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至70℃搅拌30min后，继续研磨15min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌30min后，加入填料，继续研磨15min，得混合物II；
(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。2.性能测试
2.1吸水率测试
将涂层试样浸泡于3.5wt的硫酸溶液中，浸泡7d后测试涂层的质量变化，然后根据以下计算公式测试吸水率，Qt＝(Mt-M0)/M0，其中，Mt是浸泡7d后涂层的质量，M0是浸泡前的质量。
2.2酸性盐雾试验
选用质量浓度为3.5％的NaCl溶液，加入盐酸调节pH值为3，盐雾箱内温度为35±2℃，喷雾空气压力为1kgf/cm2，通过调节盐雾沉降的速度，经24h喷雾后每80cm2面积上为2ml/h，利用数码相机对盐雾试验样品进行腐蚀形貌观察。
2.3结合强度拉伸试验
依据GB/T 8642-2002的标准对涂层试样进行拉伸试验，研究涂层与基体材料的结合强度，试验设备为WDE-E2000型电子万能试验机，胶黏剂为CX-212环氧树脂胶。将涂层试样和对偶件粘合在一起，固化后在试验机上进行拉伸试验。试验时，持续增加载荷直至两个试件发生断裂；结合强度RH的计算公式如下：RH＝Fm/S；其中，RH为抗拉结合强度(MPa)，Fm为试样断裂时的载荷(N)，S为断裂面的横截面积mm2。
2.4耐磨损实验
采用MT-500探针型表面磨痕测量仪测试磨痕二维轮廓形貌，并由W＝V/FS计算涂层磨损率，其中V为涂层磨损体积(mm3)，F为外加载荷(N)，S为总行程(m)，每个涂层试样测试3次后取平均值，单位为mm3/N·m。
2.5涂层试样的制备
选取低碳合金钢为基体，经喷涂实施例1-5制备得到耐高温磨损的防腐涂料，于70℃加热固化10min，即可。
3.测试结果
经过测试，实施例1-5制备得到耐高温磨损的防腐涂料的试验结果见表1：
表1
Figure BDA0003070371970000101
从表1的试验数据可以发现，本发明制备的涂层具有优异的耐高温腐蚀和耐磨损性能，且与基材具有良好的结合强度，经过50次热震实验后仍然保持了较高的结合强度。
4.对比实施例
4.1以实施例5为参照，调整式(II)结构的呋喃改性环氧树脂的含量制备对比实施例1-4，其余组成和工艺与实施例5完全相同，结果见表2。
表2
Figure BDA0003070371970000111
从表2的试验数据可以发现，呋喃改性环氧树脂中式(I)和式(II)的比例对涂层的耐高温腐蚀和耐磨损性具有重要的作用，式(II)结构的呋喃改性环氧树脂的添加量太少无法形成足够致密的涂层，添加量太多则导致固化速度增加，石墨烯等组分的分散性以及涂层的致密性等降低，导致耐高温腐蚀和耐磨损性下降。
4.2以实施例5为参照，选用分子量相同或接近的不同结构的呋喃改性环氧树脂替换式(I)结构的呋喃改性环氧树脂制备对比实施例5-7，其余组成和工艺与实施例5完全相同，结果见表3。
Figure BDA0003070371970000112
从表3的试验数据可知，本发明通过对呋喃改性环氧树脂的种类进行筛选，将特定结构的呋喃改性环氧树脂式(I)和式(II)进行复配实现了优异的耐高温腐蚀和耐磨损性能。
4.3以实施例5为参照，不添加环氧基聚醚-聚硅氧烷，其余组成和工艺与实施例5完全相同，制备对比例8；
以实施例5为参照，添加未官能化的石墨烯，其余组成和工艺与实施例5完全相同，制备对比例9；
以实施例5为参照，涂料的制备方法不同，其余组成和工艺与实施例5完全相同，制备对比例10，制备方法包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，研磨15min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌30min后，加入填料，继续研磨15min，得混合物II；
(3)向步骤(3)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
具体测试结果见表4。
表4
Figure BDA0003070371970000121
从表4的试验数据可以发现，本发明通过添加环氧基聚醚-聚硅氧烷、以及官能化石墨烯，同时在制备涂料过程中预先将二者进行加热反应，能够增加石墨烯与涂料其他组分的相容性，实现石墨烯的良好分散，从而提高涂料的耐高温腐蚀和耐磨损性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
呋喃改性环氧树脂100份，环氧基聚醚-聚硅氧烷5-10份，活性稀释剂20-30份，填料5-10份，官能化石墨烯0.4-0.6份，助剂3-8份，固化剂3-5份，溶剂20-50份；
所述呋喃改性环氧树脂由式(I)和式(II)结构的呋喃改性环氧树脂按照重量比100∶0.5-1.5混合而成；
Figure FDA0003666297940000011
其中，n为40-60，R1选自式(a)或式(b)所示的结构：
Figure FDA0003666297940000012
所述官能化石墨烯选自氨基、或异氰酸酯官能化石墨烯的一种，石墨烯的层数为3-10层；
所述防腐涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至70-80℃搅拌30-40min后，继续研磨10-20min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌20-40min后，加入填料，继续研磨10-20min，得混合物II；
(3)向步骤(2)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述环氧基聚醚-聚硅氧烷由以下制备方法得到，将含氢硅油与端环氧基烯丙基聚醚按照摩尔比(n(Si-H)：n(C＝C)为1∶1.05-1.1加入反应器中，加入占单体总质量20-30％的甲苯作为溶剂，滴加氯铂酸醇溶液作为催化剂，搅拌下加热至70-90℃反应4-6h，减压蒸馏除去低沸物，冷却即可，所述环氧基聚醚-聚硅氧烷的重均分子量为5000-20000。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述活性稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述填料由颗粒状填料和纤维状填料按照重量比4-5∶1的混合而成，所述颗粒状填料选自钛白粉、高岭土、硅灰石、重钙、二氧化硅、云母粉的至少一种，所述纤维状填料选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维的至少一种。
5.根据权利要求2所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，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。
6.根据权利要求5所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述助剂为流平剂0-1份、偶联剂1-2份、消泡剂1-2份、分散剂1-2份、润湿剂0-1份。
7.根据权利要求2所述的一种耐高温磨损的防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为脂环胺、聚酰胺、C4-C9的脂肪族胺、酚醛胺的至少一种；所述溶剂选自二甲苯、正丁醇、甲乙酮、环己酮、醋酸丁酯、100#溶剂油、丙二醇甲醚醋酸酯的至少一种。
8.权利要求1-7任一项所述的一种耐高温磨损的防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)称取环氧基聚醚-聚硅氧烷和1/2的溶剂混合均匀，再加入官能化石墨烯，升温至70-80℃搅拌30-40min后，继续研磨10-20min，得混合物I；
(2)向步骤(1)的混合物I中依次加入活性稀释剂、呋喃改性环氧树脂、助剂和剩余溶剂，搅拌20-40min后，加入填料，继续研磨10-20min，得混合物II；
(3)向步骤(2)的混合物II中加入固化剂，搅拌均匀即制备得到耐高温磨损的防腐涂料。
9.权利要求1-7任一项所述的一种耐高温磨损的防腐涂料的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将锅炉用管表面进行喷砂处理，除去表面杂质，获得粗糙表面的锅炉用管；
(2)适用喷涂或刷涂方法将所述耐高温磨损的防腐涂料涂覆至步骤(1)的锅炉用管表面，加热至70-80℃固化。
10.根据权利要求9所述的一种耐高温磨损的防腐涂料的施工方法，其特征在于：所述锅炉用管包括水冷壁管、过热器管、再热器管或省煤器管的一种。
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