CN113249010B - 一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用，通过对底层涂料和面层涂料的组成和配比进行优化，底层涂料以呋喃改性环氧树脂为成膜物质，添加钛溶胶和α,ω‑二羟基封端的聚硅氧树脂提高交联度和韧性，使得底层具有优异的耐腐蚀性；面层涂料以无机粘结剂和支化丙烯酸改性有机硅树脂作为成膜物质，添加镍包碳化硅颗粒和纳米导热颗粒作为导电、导热和耐磨组分，所述涂层表面光滑，致密，具有较低的摩擦系数和表面能力，能够防止飞灰的粘附；同时，具有优异的耐冲击性和高温防腐性能，避免飞灰的冲蚀，以及在后续吹灰步骤时保证涂层的完整。

Description

一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于特种涂层材料技术领域，尤其涉及一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用。
背景技术
目前，城市生活垃圾焚烧发电已被公认为是城市生活垃圾资源化、减量化和无害化处理的最有效方式。其中，国内垃圾焚烧发电锅炉主要采用中温中压型，且国内城市入炉生活垃圾成分十分复杂，焚烧时产生含有大量腐蚀性气体、固体颗粒的高温烟气，而锅炉长时间运行时，高温烟气在锅炉四管等管道内的流动迁移，遇冷易在管道表面不断聚集凝结，出现结渣以及积灰现象。
锅炉的结渣和积灰会使锅炉的运行出现一系列问题，例如：导致锅炉管道热效率降低，局部传热阻力增大，排烟气温度升高，引起管道损坏；结渣和积灰中的腐蚀物易对管道金属产生腐蚀，在结渣和积灰自身应力下，伴随着温度的波动，导致管道出现应力破裂和腐蚀破坏。
为了控制烟气的结渣和积灰，现有技术通常采用优化吹灰技术、添加抗结渣剂法、掺烧法、涂层技术、燃料预处理等方法，而涂层技术主要是通过减小烟气与管道壁之间的黏附力从而实现抑制积灰结渣的效果，且涂层在抑制积灰结渣的同时也可以有效地保护管道壁不被腐蚀，可见，涂层技术可以兼顾防腐蚀和控制积灰结渣两方面，具有较高的经济性。目前，通常采用无机陶瓷涂层和热喷涂合金涂层解决腐蚀和积灰结渣问题，但是，合金涂层的表面较钢材表面更为粗糙且凹凸不平，使飞灰更易在管壁附着，这为结焦结渣层的形成提供了更为有利的条件，陶瓷涂层的导热性低、表面电阻高、刚性强，与钢材的结合强度不高，在经过高温烟气的长时间冲击下，容易脱落，无法实现高的抗粘附性和耐腐蚀性。
基于此，研发一种能够适用于垃圾焚烧炉发电锅炉的新型涂层材料，以抑制积灰结渣并防止管道腐蚀是亟需解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用，所述涂层表面光滑，致密，具有较低的摩擦系数和表面能力，能够防止飞灰的粘附；同时，具有优异的耐冲击性和高温防腐性能，避免飞灰的冲蚀，以及在后续吹灰步骤时保证涂层的完整。
为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案，一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶5-15份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10-20份，填料10-25份，硅烷偶联剂2-4份，分散剂1-2份，成膜助剂0-3份，消泡剂0-2份，固化剂3-5份，稀释剂80-100份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂60-80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂20-40份，镍包碳化硅颗粒4-8份，纳米导热颗粒10-15份，氟烷基硅烷偶联剂2-5份，分散剂3-6份，消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，稀释剂30-50份。
其中，所述底层涂料中的呋喃改性环氧树脂的分子量为4000-10000，环氧值为0.18-0.23；
所述底层涂料中的α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂的分子量为1000-3000；
所述底层涂料中的填料选自片状或纤维状填料，优选为碳纤维、碳化硅纤维、石墨烯、氮化硼、鳞片石墨、玻璃纤维的至少一种，粒径为10-20μm；
所述面层涂料中的无机粘结剂选自硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、钾水玻璃、钠锂水玻璃的至少一种；
所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比1-2∶1称取含氢硅油和三官能度丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在110-115℃下反应3-4h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯40-60份、二官能度丙烯酸酯3-5份和丙烯酸5-10份混合均匀，加入混合液重量2-3倍的稀释剂搅拌均匀，再加入引发剂1-2份升温至75-85℃反应3-4h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3-5份，保温反应1-2h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂。
所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为0.5-1μm，镍的含量为3-5％。
所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为50-100nm，选自氧化铝、氧化铬、氧化锆、碳化铬、氮化铝、氮化硅、氮化硼的至少一种。
所述面层涂料中的烷基氟硅烷偶联剂选自碳原子数为8-12的氟烷基硅烷偶联剂；
所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚的至少一种。
所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的含氢硅油的重均分子量为1500-3500；
所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的三官能度丙烯酸酯选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯的一种；
所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的二官能度丙烯酸酯选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯，己二醇二丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯的至少一种；
所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的稀释剂选自正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚的至少一种。
优选地，本发明提供一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶8-12份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂12-18份，填料15-20份，硅烷偶联剂2-4份，分散剂1-2份，成膜助剂0-3份，消泡剂0-2份，固化剂3-5份，稀释剂80-100份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂70-80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂25-30份，镍包碳化硅颗粒5-6份，纳米导热颗粒12-14份，氟烷基硅烷偶联剂2-5份，分散剂3-6份，消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，稀释剂30-50份。
本发明的另一个目的在于提供一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：
1.底层涂料的制备
(1)将钛溶胶5-15份，硅烷偶联剂2-4份和填料10-25份混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂1-2份继续搅拌20-40min；
(2)将呋喃改性环氧树脂100份和剩余稀释剂混合，搅拌20-30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10-20份，成膜助剂0-3份混合搅拌20-30min；
(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌10-20min后，加入消泡剂0-2份，固化剂3-5份搅拌均匀，即制备得到底层涂料；
2.面层涂料的制备
(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂20-40份，镍包碳化硅颗粒4-8份，纳米导热颗粒10-15份，分散剂3-6份和稀释剂30-50份混合均匀，研磨20-40min；
(2)继续加入无机粘结剂60-80份、氟烷基硅烷偶联剂2-5份、消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，混合搅拌20-30min，即制备得到面层涂料。
本发明的另一个目的在于提供一种降低飞灰粘附的涂层的施工方法，包括以下步骤：
(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到Sa2.5级；施工环境控制在温度15℃-35℃，相对湿度0％-70％；
(2)采用空气喷涂，控制进气压力0.3-0.6MPa，喷枪距离被涂覆面20-50cm，喷幅为20-50cm；喷枪与被涂覆面呈45-90°夹角；
(3)控制底层涂料的湿膜厚度为40-60μm，表干30-50min后，继续喷涂面层涂料，控制面层涂料的湿膜厚度为10-20μm，表干30-50min后，升温至70-80℃干燥10-30min，即制备得到一种降低飞灰粘附的涂层。
本发明的另一个目的在于提供一种降低飞灰粘附的涂层的应用，将其应用于垃圾焚烧炉的管道壁上，优选蒸发器、过热器、省煤器的管道壁上。
与现有技术相比，本发明提供的一种降低飞灰粘附的涂层具有以下有益效果：
1.具有优异的抗积灰结渣性能：通过面层涂料的组成和配比进行筛选优化，选择以无机粘结剂和支化丙烯酸改性有机硅树脂作为成膜物质，添加镍包碳化硅颗粒和纳米导热颗粒作为导电、导热和耐磨组分，添加功能助剂制备得到了表面光滑、表面能低的耐热、耐冲刷和耐粘附的涂层；同时，利用支化丙烯酸改性有机硅树脂的交联网状结构稳定分散大粒径的镍包碳化硅颗粒和小粒径的纳米导热颗粒，实现固体颗粒的良好分散和堆积，在固化时能够得到平整的涂层表面状态，且添加了低表面能的氟烷基硅烷偶联剂使得涂层表面具有低的表面能，具有优异的耐粘污性能。
2.具有优异的耐腐蚀和热震性能：通过底层涂料的组成和配比进行筛选优化，选择耐腐蚀性优异的呋喃改性环氧树脂作为主要成膜物质，添加钛溶胶和α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂提高必要的交联度和韧性，以及添加片状或纤维状的填料阻碍腐蚀因子的渗入，使得底层具有优异的耐腐蚀性；同时，底层与底材具有优异的粘合强度，提高了涂层的抗热震性能，避免面层涂层直接施加在底材时易脱落的问题。
3.与金属基材的热匹配性良好，通过添加各种种类和规格耐热填料，使涂层具备与金属基材相近的热膨胀系数，所以该涂层与钢材具有良好的热匹配性，同时，施工简便，采用空气喷涂方式，使工程量大大降低，节约施工成本。
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.制备实施例和对比例
实施例1
一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶15份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10份，填料10份，硅烷偶联剂2份，分散剂1份，消泡剂1份，固化剂3份，稀释剂80份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂20份，镍包碳化硅颗粒4份，纳米导热颗粒12份，氟烷基硅烷偶联剂4份，分散剂3份，消泡剂3份，流平剂2份，流变助剂3份，稀释剂40份；
所述底层涂料中的填料选自碳纤维和氮化硼按照重量比1∶1的混合物；所述面层涂料中的无机粘结剂为钠锂水玻璃；
所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比1∶1称取重均分子量为2000的含氢硅油和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在110℃下反应4h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯40份、二缩三丙二醇二丙烯酸酯5份和丙烯酸10份混合均匀，加入混合液重量2倍的乙二醇单丁醚搅拌均匀，再加入引发剂2份升温至85℃反应3h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份，保温反应2h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂；
所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为1μm，镍的含量为3％；所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为100nm，选自氧化铝和碳化铬按照重量比2∶1的混合物；
所述面层涂料中的烷基氟硅烷偶联剂选自碳原子数为8的氟烷基硅烷偶联剂；所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自丙二醇丁醚；
上述一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：
1.底层涂料的制备
(1)将钛溶胶，硅烷偶联剂和填料混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂继续搅拌40min；
(2)将呋喃改性环氧树脂和剩余稀释剂混合，搅拌30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂混合搅拌20min；
(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌10min后，加入消泡剂，固化剂搅拌均匀，即制备得到底层涂料；
2.面层涂料的制备
(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂，镍包碳化硅颗粒，纳米导热颗粒，分散剂和稀释剂混合均匀，研磨20min；
(2)继续加入无机粘结剂、氟烷基硅烷偶联剂、消泡剂，流平剂，流变助剂混合搅拌30min，即制备得到面层涂料。
实施例2
一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶5份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂20份，填料16份，硅烷偶联剂3份，分散剂1.5份，成膜助剂3份，消泡剂2份，固化剂5份，稀释剂100份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂60份，支化丙烯酸改性有机硅树脂25份，镍包碳化硅颗粒8份，纳米导热颗粒10份，氟烷基硅烷偶联剂4份，分散剂3份，消泡剂1份，流平剂2份，流变助剂2份，稀释剂40份；
其中，所述底层涂料中的填料选自碳化硅纤维和鳞片石墨按照重量比3∶1的混合物；所述面层涂料中的无机粘结剂选自硅溶胶和铝溶胶按照重量比2∶1的混合物；
所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比2∶1称取重均分子量为1500的含氢硅油和季戊四醇三丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在115℃下反应3h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯60份、己二醇二丙烯酸酯5份和丙烯酸5份混合均匀，加入混合液重量2倍的丙二醇甲醚醋酸酯搅拌均匀，再加入引发剂1份升温至85℃反应4h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷4份，保温反应2h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂；
所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为0.5μm，镍的含量为4％；所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为50nm，选自氧化铬和氮化铝按照重量比3∶1的混合物；所述面层涂料中的烷基氟硅烷偶联剂选自碳原子数为10的氟烷基硅烷偶联剂；
所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自正丁醇和二丙二醇甲醚按照重量比3∶1的混合物；
上述一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：
1.底层涂料的制备
(1)将钛溶胶，硅烷偶联剂和填料混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂继续搅拌20min；
(2)将呋喃改性环氧树脂和剩余稀释剂混合，搅拌30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂，成膜助剂混合搅拌30min；
(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌15min后，加入消泡剂，固化剂搅拌均匀，即制备得到底层涂料；
2.面层涂料的制备
(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂，镍包碳化硅颗粒，纳米导热颗粒，分散剂3-6份和稀释剂混合均匀，研磨40min；
(2)继续加入无机粘结剂、氟烷基硅烷偶联剂、消泡剂，流平剂，流变助剂，混合搅拌20min，即制备得到面层涂料。
实施例3
一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶10份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂16份，填料20份，硅烷偶联剂4份，分散剂2份，成膜助剂3份，消泡剂2份，固化剂5份，稀释剂90份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂68份，支化丙烯酸改性有机硅树脂30份，镍包碳化硅颗粒7份，纳米导热颗粒14份，氟烷基硅烷偶联剂5份，分散剂5份，消泡剂2份，流平剂1份，流变助剂2份，稀释剂40份；
其中，所述底层涂料中的填料选自石墨烯和玻璃纤维按照重量比1∶4的混合物；所述面层涂料中的无机粘结剂选自钠水玻璃；
所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比1.5∶1称取重均分子量为3000的含氢硅油和季戊四醇三丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在110℃下反应3h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯45份、二丙二醇二丙烯酸酯1份，乙二醇二丙烯酸酯2份和丙烯酸8份混合均匀，加入混合液重量3倍的丙二醇丁醚搅拌均匀，再加入引发剂2份升温至75℃反应3h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份，保温反应1h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂；
所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为0.8μm，镍的含量为4％；所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为80nm，选自氧化锆、碳化铬、氮化硼按照重量比5∶5∶4的混合物；
所述面层涂料中的烷基氟硅烷偶联剂选自碳原子数为11的氟烷基硅烷偶联剂；
所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自正丁醇和二丙二醇甲醚按照重量比1∶3的混合物；
上述一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：
1.底层涂料的制备
(1)将钛溶胶，硅烷偶联剂和填料混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂继续搅拌25min；
(2)将呋喃改性环氧树脂和剩余稀释剂混合，搅拌30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂，成膜助剂混合搅拌30min；
(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌20min后，加入消泡剂，固化剂搅拌均匀，即制备得到底层涂料；
2.面层涂料的制备
(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂，镍包碳化硅颗粒，纳米导热颗粒，分散剂和稀释剂混合均匀，研磨30min；
(2)继续加入无机粘结剂、氟烷基硅烷偶联剂、消泡剂，流平剂，流变助剂，混合搅拌20min，即制备得到面层涂料。
实施例4
一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶8份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂15份，填料18份，硅烷偶联剂4份，分散剂1份，成膜助剂2份，消泡剂2份，固化剂4份，稀释剂100份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂70份，支化丙烯酸改性有机硅树脂32份，镍包碳化硅颗粒8份，纳米导热颗粒15份，氟烷基硅烷偶联剂5份，分散剂3份，消泡剂3份，流平剂2份，流变助剂2份，稀释剂50份；
其中，所述底层涂料中的填料选自碳化硅纤维和氮化硼按照重量比2∶1的混合物；所述面层涂料中的无机粘结剂选自硅溶胶；
所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比1.3∶1称取重均分子量为3500的含氢硅油和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在115℃下反应4h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯60份、己二醇二丙烯酸酯3份和丙烯酸9份混合均匀，加入混合液重量3倍的乙二醇单丁醚搅拌均匀，再加入引发剂2份升温至80℃反应3h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份，保温反应1h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂；
所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为0.7μm，镍的含量为3％；所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为70nm，选自氧化铝和氮化硼按照重量比2∶1的混合物；所述面层涂料中的烷基氟硅烷偶联剂选自碳原子数为10的氟烷基硅烷偶联剂；所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自丙二醇甲醚醋酸酯和二丙二醇甲醚按照重量比1∶2的混合物；
上述一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：
1.底层涂料的制备
(1)将钛溶胶，硅烷偶联剂和填料混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂继续搅拌30min；
(2)将呋喃改性环氧树脂和剩余稀释剂混合，搅拌30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂，成膜助剂混合搅拌30min；
(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌15min后，加入消泡剂，固化剂搅拌均匀，即制备得到底层涂料；
2.面层涂料的制备
(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂，镍包碳化硅颗粒，纳米导热颗粒，分散剂和稀释剂混合均匀，研磨25min；
(2)继续加入无机粘结剂、氟烷基硅烷偶联剂、消泡剂，流平剂，流变助剂，混合搅拌30min，即制备得到面层涂料。
实施例5
一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶8份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂12份，填料15份，硅烷偶联剂4份，分散剂2份，成膜助剂1份，消泡剂1份，固化剂3份，稀释剂80份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂70份，支化丙烯酸改性有机硅树脂40份，镍包碳化硅颗粒8份，纳米导热颗粒15份，氟烷基硅烷偶联剂5份，分散剂6份，消泡剂3份，流平剂1份，流变助剂3份，稀释剂50份；
其中，所述底层涂料中的填料选自碳纤维和碳化硅纤维按照重量比2∶1的混合物，所述面层涂料中的无机粘结剂选自钾水玻璃；
所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比2∶1称取重均分子量为2800的含氢硅油和季戊四醇三丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在115℃下反应3h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯55份、二丙二醇二丙烯酸酯4份和丙烯酸7份混合均匀，加入混合液重量3倍的稀释剂搅拌均匀，再加入引发剂2份升温至85℃反应4h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷4份，保温反应2h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂；
所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为1μm，镍的含量为3％；所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为50nm，选自碳化铬和氮化硼按照重量比1∶2的混合物；所述面层涂料中的烷基氟硅烷偶联剂选自碳原子数为8的氟烷基硅烷偶联剂；所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚按照重量比1∶2∶2的混合物；
上述一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：
1.底层涂料的制备
(1)将钛溶胶，硅烷偶联剂和填料混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂继续搅拌25min；
(2)将呋喃改性环氧树脂和剩余稀释剂混合，搅拌30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂，成膜助剂混合搅拌20min；
(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌15min后，加入消泡剂，固化剂搅拌均匀，即制备得到底层涂料；
2.面层涂料的制备
(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂，镍包碳化硅颗粒，纳米导热颗粒，分散剂和稀释剂混合均匀，研磨30min；
(2)继续加入无机粘结剂、氟烷基硅烷偶联剂、消泡剂，流平剂，流变助剂，混合搅拌30min，即制备得到面层涂料。
对比例1
一种降低飞灰粘附的涂层，不含底层，仅含面层，所述面层涂料的组成和配比，以及制备方法与实施例5完全一致；
对比例2
一种降低飞灰粘附的涂层包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述面层涂料中不添加支化丙烯酸改性有机硅树脂，无机粘结的含量为110份，其余组成和配比以及制备方法与实施例5完全一致；
对比例3
一种降低飞灰粘附的涂层包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述面层涂料中不添加镍包碳化硅颗粒，添加同重量的碳化硅颗粒，其余组成和配比以及制备方法与实施例5完全一致；
对比例4
一种降低飞灰粘附的涂层包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述面层涂料中不添加镍包碳化硅颗粒，其余组成和配比以及制备方法与实施例5完全一致；
对比例5
一种降低飞灰粘附的涂层包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述面层涂料中镍包碳化硅颗粒粒径为100nm，其余组成和配比以及制备方法与实施例5完全一致。
2.测试实施例和对比例的性能
2.1制备试样
按照以下施工方法制备实验试样，包括以下步骤：
(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到Sa2.5级；施工环境控制在温度25℃，相对湿度65％；
(2)采用空气喷涂，控制进气压力0.5MPa，喷枪距离被涂覆面40cm，喷幅为30cm；喷枪与被涂覆面呈60°夹角；
(3)控制底层涂料的湿膜厚度为60μm，表干50min后，继续喷涂面层涂料，控制面层涂料的湿膜厚度为20μm，表干40min后，升温至80℃干燥30min，即制备得到一种降低飞灰粘附的涂层。
2.2实验结果
将实施例1-5和对比例1-5制备的实验试样进行测试，测试涂层的摩擦系数、接触角(°)、耐热性(600℃，1000h)、热震性(600℃到常温空气热震20次)、附着力(百格法)、结焦结渣率、导热性能(W/m·k)，具体结果如表1。
表1
Figure BDA0003070427090000121
从表1的试验数据可以发现，本发明提供的涂层具有优异的粘结强度、耐热性和耐积灰结渣性能，具体而言，通过底层和面层的涂料组成和配比的选择，尤其是通过支化丙烯酸改性有机硅树脂、以及镍包碳化硅颗粒的使用，显著增强了涂层的接触角和和耐热性，能够适用于垃圾焚烧发电锅炉的恶劣环境。
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 (9)

1.一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，其特征在于：所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶5-15份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10-20份，填料10-25份，硅烷偶联剂2-4份，分散剂1-2份，成膜助剂0-3份，消泡剂0-2份，固化剂3-5份，稀释剂80-100份；所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂60-80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂20-40份，镍包碳化硅颗粒4-8份，纳米导热颗粒10-15份，氟烷基硅烷偶联剂2-5份，分散剂3-6份，消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，稀释剂30-50份；
所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比1-2∶1称取含氢硅油和三官能度丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在110-115℃下反应3-4h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯40-60份、二官能度丙烯酸酯3-5份和丙烯酸5-10份混合均匀，加入混合液重量2-3倍的稀释剂搅拌均匀，再加入引发剂1-2份升温至75-85℃反应3-4h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3-5份，保温反应1-2h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂。
2.根据权利要求1所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述底层涂料中的呋喃改性环氧树脂的分子量为4000-10000，环氧值为0.18-0.23；所述底层涂料中的α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂的分子量为1000-3000。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述底层涂料中的填料选自片状或纤维状填料，所述片状或纤维状填料为碳纤维、碳化硅纤维、石墨烯、氮化硼、鳞片石墨、玻璃纤维的至少一种，粒径为10-20μm。
4.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述面层涂料中的无机粘结剂选自硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、钾水玻璃、钠锂水玻璃的至少一种。
5.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为0.5-1μm，镍的含量为3-5％；所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为50-100nm，选自氧化铝、氧化铬、氧化锆、碳化铬、氮化铝、氮化硅、氮化硼的至少一种。
6.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚的至少一种。
7.根据权利要1所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述含氢硅油的重均分子量为1500-3500；所述三官能度丙烯酸酯选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯的一种；所述二官能度丙烯酸酯选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯，己二醇二丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯的至少一种；所述稀释剂选自正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚的至少一种。
8.根据权利要求1-7任一项所述一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1.底层涂料的制备
(1)将钛溶胶，硅烷偶联剂和填料混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂继续搅拌20-40min；
(2)将呋喃改性环氧树脂和剩余稀释剂混合，搅拌20-30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂，成膜助剂混合搅拌20-30min；
(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌10-20min后，加入消泡剂，固化剂搅拌均匀，即制备得到底层涂料；
2.面层涂料的制备
(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂，镍包碳化硅颗粒，纳米导热颗粒，分散剂和稀释剂混合均匀，研磨20-40min；
(2)继续加入无机粘结剂、氟烷基硅烷偶联剂、消泡剂，流平剂，流变助剂，混合搅拌20-30min，即制备得到面层涂料。
9.根据权利要求1-7任一项所述一种降低飞灰粘附的涂层的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将底材进行除油除锈处理，使之至少达到Sa2.5级；施工环境控制在温度15℃-35℃，相对湿度0％-70％；
(2)采用空气喷涂，控制进气压力0.3-0.6MPa，喷枪距离被涂覆面20-50cm，喷幅为20-50cm；喷枪与被涂覆面呈45-90°夹角；
(3)控制底层涂料的湿膜厚度为40-60μm，表干30-50min后，继续喷涂面层涂料，控制面层涂料的湿膜厚度为10-20μm，表干30-50min后，升温至70-80℃干燥10-30min，即制备得到一种降低飞灰粘附的涂层。
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