CN114752278A - 一种无溶剂耐高温重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料领域，具体为一种无溶剂耐高温重防腐涂料及其制备方法。该涂料的A组分由环氧树脂、呋喃树脂、活性溶剂、空心微珠、云母、石墨、铸石粉、硫酸钡、滑石粉和助剂等组成，可在常温下制造。B组分是曼尼斯加成多元胺固化剂。产品采用底、面漆合一、无溶剂体系、再生树脂、工业废料、常温固化等绿色低碳技术，减少污染、节约资源、降低成本，并且提高了经济效益。涂层与钢和混凝土的粘结力强，具备高固含量、抗渗、防腐、耐磨损、耐高温等特性，耐冷热交变、干湿交变、酸碱交变等恶劣的腐蚀环境。在脱硫装置的烟囱、烟道、脱硫塔、除尘器、换热器等内表面涂装后，防护年限可达15年以上。

Description

一种无溶剂耐高温重防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于重防腐蚀涂料技术领域，具体涉及一种可常温固化，并用于脱硫装置(烟囱、 烟道、脱硫塔、除尘器、换热器等)内衬防腐的耐高温无溶剂重防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

烟气脱硫(FGD)是当今燃煤电厂、钢厂、石化厂、窑炉厂、水泥厂、有色冶炼厂、焦化厂、烧结厂、废弃物焚烧厂等企业控制二氧化硫排放的主要方法。湿法FGD技术因具有脱硫率高、工艺技术成熟、处理能力强等优点而被广泛应用。但该工艺同时具有烟气湿度大、吸收液的固含量高、流量大、对脱硫装置的腐蚀性强等缺陷。

湿法脱硫后的烟气温度变化范围广(-50℃-200℃)，易出现结露现象，并依附于脱硫设 备的内壁，形成腐蚀强度高、渗透性强的低温高湿性稀硫酸。尤其当脱硫装置开、停车时， 烟气的干湿、高低温快速变化对内衬防腐材料将产生非常大的热应力腐蚀。

总的来说，湿法脱硫烟囱、烟道、除尘器、换热器所处的腐蚀环境：(1)SO3^2ˉ、SO4^2ˉ、Clˉ、Fˉ等强腐蚀性离子的结露腐蚀；(2)高速流动的烟气及颗粒物的磨损腐蚀；(3)开、停车或烟气温度变化(-50℃～200℃)所产生的干湿/冷热交变对衬层的热应力腐蚀。

而吸收塔所处的腐蚀环境为：(1)SO3^2ˉ、SO4^2ˉ、Cl^ˉ、F^ˉ等强腐蚀性离子的腐蚀；(2)高固体含量吸收剂浆液中的磨蚀腐蚀；(3)高温原烟气(120～180℃)与低温碱性吸收剂浆液(45～80℃)混合所产生的干湿/冷热/酸碱交变应力腐蚀。

由上可见，脱硫装置中的关键设备——烟囱、烟道、脱硫塔、除尘器和换热器长期处于 高温、高湿、强酸强碱、磨损、冷热交变的恶劣腐蚀环境中，运行过程中防腐内衬被破坏失 效的情况时有发生，严重影响了生产的正常进行。因此，湿法烟气脱硫装置的防腐蚀内衬一 直是影响系统安全运行的关键问题，被业内人士喻为“脱硫生命线”。

至今用于钢制湿法烟气脱硫内衬的防护材料有：合金、橡胶、砖板、鳞片涂料等。由于 脱硫系统中材料所占设备总造价的比重相当之大，为了不断降低费用，自上世纪80年代起， 国内外专家一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的新型材料。经过二十多年的实践，烟 气脱硫装置的内衬防护用材逐渐转向重防腐蚀涂料(鳞片涂料)的技术路线上来，该材料作 为一种性价比最高的内衬，已在脱硫装置中获得广泛的应用。

所谓重防腐蚀涂料是指能够在恶劣的腐蚀环境中长期防腐蚀的一种涂料。目前，国内应 用于脱硫装置内衬的重防腐蚀涂料均为溶剂型涂料。相关技术在中国专利“一种烟囱内衬用

(1)作为目前在脱硫装置中大量采用的“玻璃鳞片防腐涂料”中，含有大量的有机溶剂 (一般在25～50％之间)。其中，苯乙烯、二甲苯、正丁醇等惰性溶剂的沸点分别为145℃、 132～140℃和118℃。这些溶剂在涂料施工过程中不可能完全挥发掉，而被包裹在固化了的 涂层中。残留的溶剂在高达200℃的高温烟气加热下发生气化，并膨胀而致使衬里层开裂失 效。与此同时，由于惰性溶剂在涂装过程中的挥发而在漆膜中残留下许多针孔，使得烟气中 的腐蚀介质较易穿透涂层并到达基体表面而产生腐蚀。与此同时，为使惰性溶剂能在涂装过 程中较为充分地从漆膜中挥发出来，每道涂层的涂装厚度就不能太厚。为此，需重复多遍涂 装才能达到一定的设计厚度，从而耗费了大量的施工费用。

(2)错误地选用玻璃鳞片、玻璃粉、硅藻土等填料。以上这些填料的主要化学成分为 SiO₂，它们能与烟气中的氢氟酸反应而生成气态的SiF₄，由此涂层将逐渐被腐蚀。

SiO₂+4HF＝SiF₄↑+2H₂O

与此同时，气态的SiF₄在生成过程中可直接致使衬里开裂失效。

并且，惰性溶剂在生产和施工过程中的挥发，损害了作业人员的身体健康，并对环境造 成了破坏。

(3)内衬中的树脂固化时，因反应而形成新的化学键，分子间距离缩短，内衬的体积进 而收缩变小。但因受到与钢基体表面的粘附制约，而在内衬及内衬/钢界面间形成了收缩残余 应力。该应力是内衬发生剥离、龟裂等应力失效的主要潜在原因。收缩残余应力的大小可用 收缩率来表征。目前普遍在脱硫装置中采用的乙烯基酯重防腐涂料，其树脂的收缩率大约在 6～11％之间，因而固化时内衬和基体的界面上形成较大的收缩应力。当脱硫装置在运行中受 到额外的其它应力时，由于应力的叠加作用而容易使内衬发生剥离和龟裂等腐蚀失效。同样 可以推测，溶剂型涂料由于惰性溶剂在固化过程中的挥发，而在内衬/基体界面上残留收缩应 力，该应力的大小与溶剂的含量呈正相关。这对涂层的应力腐蚀埋下了隐患。

(4)树脂的耐温性是满足涂层正常使用的必要条件，乙烯基酯树脂的最高热型变温度为135℃，远远低于烟气的最高温度200℃。因此，用该类树脂生产的涂料，用于烟囱、烟道、 除尘器、换热器等设备防腐时，所产生的腐蚀失效案例比比皆是。

(5)材料具有热胀冷缩性质，在温度变化时体积随之变化。当其热形变受到约束不能自 由发展时，就会产生热应力。钢材与内衬具有不同的热膨胀系数，受热时其膨胀量也会有差 异，而内衬因与钢材粘结而受到约束，使其不能完全自由胀缩，因而在钢材和内衬的界面上 产生了某种应力，该应力被称之为热应力。烟囱、烟道、除尘器和换热器等脱硫装置一般处 于户外，我国北方的冬季温度最低为-50℃。因此，这些装置的运行温度区间应在：-50℃～ 200℃之间。而当脱硫装置开停车时，热量很快通过内衬而传递到内衬/基体的界面上。内衬 和基体(通常为钢)的热膨胀系数相差很大，因而在界面上会产生热应力。当温度反复循环 变化时，所产生的交变热应力将逐渐累积，并致使内衬产生裂缝直至断裂失效。目前，在脱 硫装置中所产生的衬层失效案例，大部分与其不耐急冷急热的交变热应力腐蚀相关。

(6)目前，在脱硫系统中所使用的乙烯基酯、改性有机硅等品种的重防腐蚀涂层，多为 复合涂层结构，通常由底、中、面三种不同配方的涂层组成。这势必会给涂层的施工和维护 维修增加了复杂性，并带来质量难以得到控制和保证的难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种可用于脱硫装置设备内衬防腐，且绿色低 碳的无溶剂耐高温重防腐蚀涂料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种无溶剂耐高温重防腐涂料，用于脱硫装置内壁的防腐，包括涂料A组分和固化剂B 组分；

所述涂料A组分由以下原料组成，按重量份计：以环氧树脂100份为基准，外加：呋喃 树脂45～50份，环氧活性溶剂20～27份，云母鳞片0～35份，石墨鳞片10～25份，中空玻璃微珠和/或漂珠18～35份，铸石粉0～15份，硫酸钡0～35份，滑石粉0～5份，偶联剂0.5份，分散剂0.5份，消泡剂0.25份。

所述固化剂B组分为一种曼尼斯加成多元胺。

所述涂料A组分和固化剂B组分的重量比为：7:1～5:1。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧值：0.41～0.54mol/100g。

所述呋喃树脂为糠酮型呋喃树脂。

所述环氧活性溶剂为环氧丙烷丁基醚、C12-14烷基缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚中 的一种或几种的混合物。

所述云母鳞片为湿磨白云母粉，粒度为200目、160目、120目中的一种或几种的混合物。 质量指标应符合行业标准JC/T596-1995《湿磨云母粉》所规定的要求。

所述石墨鳞片的质量指标应符合GB/T3518-2008《鳞片石墨》的要求。片径为80目、100 目、200目中的一种或几种的混合物。

所述中空玻璃微珠或漂珠粒径为60目、80目或100目，漂浮率应≥90％。选用不同规格 的中空玻璃微珠或漂珠中的一种或几种的混合物。

所述铸石粉的质量指标应符合JC514.3-93《铸石制品铸石粉》的要求。规格为100目、 160目、200目中的一种或几种的混合物。

所述硫酸钡为工业沉淀硫酸钡，质量指标符合GB/T2899-2008《工业沉淀硫酸钡》标准 中“一等品”以上产品的要求。

所述滑石粉的质量要求应符合GB/T15342-2012《滑石粉》所作的规定，细度≤325目。

所述偶联剂可以为硅烷偶联剂，牌号为KH-560。

所述消泡剂可以为德国毕克公司生产的BYK-A530。

所述分散剂可以为埃夫卡公司生产的EFKA-5054。

本发明的设计原理及各原料在配方中所起的作用如下：

(1)树脂

呋喃树脂是由糠醛、糠醇或糠酮为原料单体，或者与其他单体进行缩聚反应而得的含有 呋喃环一类聚合物的总称。呋喃树脂因具有突出的耐蚀性、耐热性以及原料来源广泛、生产 工艺简单等优点，早已引起国内外防腐界人士的重视。呋喃树脂生产所用的基本原料糠醛是 一种生物化工产品，由玉米芯等为原料生产制得，它是目前为止唯一一种可再生的树脂。固 化后的糠酮型呋喃树脂的马丁耐热高达300℃，在高温下仍很稳定。其最大特点是耐化学腐 蚀性极强，仅次于聚四氟乙烯树脂，可耐强酸(强氧化性酸除外)、强碱、盐和有机溶剂的侵 蚀。但由于呋喃树脂的脆性和收缩率较大，粘结性较差等缺点，在很大程度上限制了它的发 展和应用。

合理地使用环氧树脂和呋喃树脂混配的复合树酯，能集二树酯之所长，克服单一树酯的 某些不足，并改善树酯的综合性能。环氧树酯具有力学性能好，粘接性能优异，固化收缩率 小，工艺性好，耐蚀性强等特点。将一定比例的环氧树酯和糠酮树酯混合得到的复合树酯， 既具有环氧树酯强度高、粘接性好、收缩率小的特点，又具有呋喃树酯耐温、耐酸碱、耐溶 剂的特性。这种复合树酯的粘度较低，适宜制成无溶剂的重防腐耐温涂料。所选择的曼尼期 加成多元胺固化剂在常温下就能与环氧树脂等中的环氧基团反应，而使涂料固化。脱硫装置 的运行过程中，在高温烟气的加热下，呋喃环的共轭双键进一步打开并交联反应。因此，环 氧呋喃复合树脂经二次固化反应，最终可形成了一种致密的互穿网络结构，并赋予涂层更加 优异的耐腐蚀能力。

(2)环氧活性溶剂

所谓无溶剂涂料是指涂料中所采用的溶剂带有能与固化剂起化学反应的活性基团，因而 经固化后溶剂最终会成为涂层部分，并在固化进程中不向大气中排放VOC的高固体含量涂 料。无溶剂涂料节约资源，符合环保法规对有机挥发份含量(VOC)的控制要求，单道施工 就能得到厚涂层，缩短工期，降低火灾风险，并有效保护了施工人员的身体健康。

选择环氧活性溶剂的原则为：稀释树脂的能力强、无毒、无特殊臭味，不易挥发，并能 满足漆膜的性能要求。丁醇、异辛醇、甲酚、烷基醇和高级一元醇的缩水甘油醚及脂肪酸缩 水甘油酯等是常用的单官能度环氧活性溶剂，二缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚等是常用 的双官能度环氧活性溶剂。其中，环氧丙烷丁基醚和C12-14烷基缩水甘油醚是最常用的环氧 活性溶剂，其稀释能力强，价格相对便宜。

但是，单官能度环氧活性溶剂的引入，会使树脂的交联密度下降，从而漆膜的耐热性能、 抗冲击强度、硬度、抗弯曲能力下降。为了兼顾涂料的各种性能，在加入一定量的单官能度 环氧活性溶剂的同时，还采用了对固化体系热形变温度影响较小，并对改善漆膜柔韧性和抗 冲击性能有明显改善作用的双官能度环氧活性溶剂，如乙二醇二缩水甘油醚等，由此复配的 环氧活性溶剂，不仅有效地降低了树脂的粘度，而且改善了漆膜的抗冲击弯曲能力及耐热性 能。

(3)鳞片

对于耐热应力重防腐涂料而言，选择填料时，除了要考虑耐温性、耐蚀性以外，还要考 虑它对应力的作用。重防腐蚀涂料中所用填料普遍采用鳞片填料，这是因为鳞片状的填料能 屏蔽水、氧、离子等腐蚀因子的通过，切断漆膜中的毛细孔。互相平行交叠的鳞片在漆膜中 能起到迷宫效应，延长腐蚀因子渗入漆膜的途径，提高涂层的防腐蚀能力。与此同时，在鳞 片涂层中，树脂被鳞片分割成一个个分散的小区域，而使得由固化所产生的收缩应力或由环 境温度所产生的热应力在缩小的区域内相互抵消松弛而不会传递叠加。这样，内衬中的残余 应力将大大减小，而由于热应力所引起的微裂纹生成和发展的可能性也会大大降低。因此， 鳞片填料对于大幅度提高重防腐蚀涂料的耐蚀性能和降低应力腐蚀风险起到了关键作用。

云母鳞片来源广泛，价格便宜，具有优良的绝缘性、弹性和韧性，径厚比大、热膨胀系 数小，在氢氟酸等各种化学腐蚀介质中完全惰性，抗渗性能突出。石墨鳞片具有良好的耐高 温、耐磨、导电、导热、润滑、可塑性和抗渗性，化学稳定性好，与氢氟酸等腐蚀介质不起 反应，是最惰性的材料之一。通过加入一定量的云母鳞片和石墨鳞片，不仅可以提高涂层的 耐磨、耐温性能，而且可以增加涂层的抗渗性能、耐蚀性能和抗热应力腐蚀的能力。

(4)中空玻璃微珠或漂株

中空玻璃微珠和漂株均为空心微珠。空心微珠是直径为数微米至数百微米的中空薄壁小 珠，球体内部包裹一定量的气体，外形光滑圆整，具有等向性，无尖锐边角，在树脂中的分 散性好。与其它形状的填料相比，此类微珠的比表面积最小，这意味着可以提高涂层的填充 量，而涂料仍具有良好的施工性能，这使得制造高固体含量的无溶剂涂料成为可能。由于其 膨胀系数小，且各向同性，因此可有效地减少涂层的收缩，防止应力开裂。在传热过程中， 当遇到空心微珠时，仅小部分热量通过微珠传导，而大部分热量则绕过微珠，使得传热的路 径变长，并导致传热量下降。所以，微珠的空心结构可有效地降低辐射传热及热导传热的速 度和强度，并起到隔热作用。从而降低了涂层的导热系数以及涂层和钢材基体界面上的热应 力和由此引起的热应力腐蚀失效风险。空心微珠还具有热稳定性和化学稳定性高、吸油率低、 质轻、耐磨、绝缘、阻燃、无毒、流动性好、粒径及化学组成可控等优点。近年来，空心微 珠作为隔热填料已成为轻质、薄层、高效隔热涂料研究的热点，在耐高温涂料中也已开始应 用。在配方中加入一定量的空心微珠，可有效提高固含量并降低涂料的成本，改善涂层的耐 热性、隔热性、收缩率等性能，缓解高温湿热对涂层与钢基体界面间的热冲击。对防止涂层 出现开裂等热应力腐蚀失效具有重要的作用。

所采用的空心微珠有中空玻璃微珠和漂珠二种。其中，中空玻璃微珠是一种中空的圆珠 粉末状超轻质新材料，主要成分是硼硅酸盐，其粒径在10～250微米之间，壁厚为1～2微米， 具有重量轻、体积大，导热系数低，抗压强度高、吸油率低、耐腐蚀、耐火、无毒无害、分 散性和流动性好，化学稳定性高等特点。

粉煤灰是燃煤锅炉在燃烧过程中产生的一种无机残渣，而漂珠则是从粉煤灰中提取的一 种空心微珠，粒径一般为10～300μm，壁厚约2～10μm，主要成分为硅酸盐，内含氮气和二氧 化碳等惰性气体。具有质量轻、呈球形、无毒、自润滑、分散性好、流动性好、导热系数小、 保温隔热、耐酸碱、耐温、电绝缘、隔音、吸油率低、稳定性好、成本低等优点。漂珠在耐 高温重防腐涂料中的开发利用，不仅增加了粉煤灰利用的附加值，减少了环境污染，而且减 轻了涂料工业对其他功能填料的依赖，是一种理想的资源化方法。

(5)填料

和普通色漆不同的是，在耐热涂料配方中使用填料是必不可少的。这不仅是出于成本考 虑，更重要的是填料能直接影响漆膜的耐热性能。实践证明：合理地选择填料并确定恰当的 用量对耐热涂料是非常重要的。常用的耐热填料有铸石粉、云母、滑石粉、钛白粉、陶瓷粉、 二氧化硅、玻璃粉、石棉粉等。本发明所选用的耐热填料铸石粉、硫酸钡粉和滑石粉，所具 备的基本性能如下所述：

铸石粉系由辉绿岩或玄武岩等天然岩石为主要原料经熔融煅烧后加工粉碎而成。它具有 优异的耐酸碱性能和耐磨性能。主要成分是二氧化硅和氧化铝，价格低廉。可以用它提高涂 层的机械强度、耐磨性和耐温性，并降低涂料的成本。

硫酸钡粉是由重金属矿提取的主要含有硫酸钡成分的白色粉状物质，具有突出的耐蚀性 能，耐酸、碱及氢氟酸的腐蚀。作为体质颜料广泛应用于涂料中，对提高涂层的耐磨性、耐 蚀性、耐热性、耐冲击性和表面硬度起着重要的作用。

滑石粉的主要成分是硅酸镁，具有润滑性、耐火性、抗酸性、绝缘性和触变性。是涂料 中广泛应用的体质填料，对防止其它填料的沉降和涂层的流挂有一定的改善作用。它还能吸 收一定的伸缩应力，避免涂层发生裂缝和空隙。

(6)偶联剂

本发明所设计的配方中，云母鳞片、石墨鳞片和空心微珠等填料是影响漆膜的耐蚀和耐 温变性能的关键，但由于它们与树脂之间均存在弱粘结，腐蚀因子均可能在界面上渗透和迁 移。采用偶联剂对填料表面改性是增强基料与填料之间粘结强度最主要的方法，对改善涂层 的力学性能和耐冷热交变性能具有显著效果。

偶联剂是一种具有两类活性基团的化合物，其中一部分基团是亲无机的基团，可与无机 物表面起化学反应形成化学键；另一部分基团是亲有机的基团，通过与树脂中的活性基团的 加成或聚合反应形成化学键。环氧类涂料常用的偶联剂品种为硅烷偶联剂，宜选用环氧或氨 基型。研究表明，配方中所用填料经用KH560等偶联剂处理后，其表面将由亲无机变为亲有 机，进而与树脂的粘接性能大为改善，从而提高了涂层的机械强度、抗渗性能、耐蚀性能及 耐冷热交变应力腐蚀性能。。

(7)消泡剂

涂料生产过程中所使用的高速混合设备，在搅拌涂料的过程中会增加其自由能，而容易 产生泡沫。这些气泡如残留在涂装后的涂层内部，会影响到漆膜的耐蚀性能。因而，具有抑 泡和消泡功能的消泡剂，对于重防腐涂料制造是必不可少的。BYK-30可用于溶剂型和无溶 剂涂料体系，尤其适用于厚浆型的无溶剂环氧体系。

(8)分散剂

固体填料的分散是涂料制造技术的重要环节。分散剂的作用原理是吸附在填料的表面上 产生电荷斥力，防止填料发生絮凝，而使涂料处于稳定状态。EFKA-5054分散剂的主要成分 是一种高分子羧酸盐，它能降低填料和树脂间的界面张力，改善涂料的储存稳定性和涂料在 施工时的流挂性能。

(9)固化剂

无溶剂环氧涂料系双组分涂料，要求所用固化剂的粘度较低，使用期较长，与涂料成膜 后的涂层具有足够的强度、韧性和密实性，由此使涂层具有长期抵抗外界机械磨损和化学腐 蚀的性能。因此，固化剂及交联固化效果是决定涂层性能的关键之一。该涂料所用固化剂是 一种含有芳香环的曼尼斯加成多元胺(曼尼斯反应(Mannich reaction)为多元胺和甲醛、苯 酚缩合三分子缩合)，属实际无毒等级化学品，应用安全，并具有在低温和潮湿环境下快速固 化环氧的活性。它在涂料中具有良好的分散性，所固化的涂层光泽好、硬度高，具有良好的 坚韧性和致密性，收缩率低。结构中含有苯环和酚醛骨架结构，进而提高了固化物的热形变 温度，由此保证了涂层具有较高的耐热性能和耐化学介质的能力。

本发明具有如下有益效果：

本发明的无溶剂耐高温重防腐涂料，是遵循当今国际上涂料工业发展的高性能、经济、 环境友好、节能、易施工的“五E”原则，采用重防腐、无溶剂、耐温隔热、微观界面等技术研制的“绿色”重防腐蚀涂料。该涂料由呋喃改性环氧树脂、鳞片填料、空心微珠、耐蚀 填料、可交联固化的活性溶剂、助剂和耐温性固化剂等组成的双组分无溶剂耐高温重防腐涂料。该技术具有如下创新点和积极效果：

(1)高性能(Excellence of finish)

涂层抗渗性极佳，耐高温、耐酸、碱、盐、油、污水、海水、盐雾、湿热、磨耗、化工 大气、微生物及多种有机溶剂的长期侵蚀。与金属、混凝土的附着力强，机械强度高，收缩 率小，坚韧耐磨。可用于脱硫装置内衬防腐，并适用于干湿交变、高低温交变、强酸强碱交 变等各种重度腐蚀环境下的钢(不锈钢)结构和混凝土结构长期防护。

(2)经济(Economy)

使用寿命长，单位面积耗材少，施工效率高，可厚涂，节省资源和工程建设及维修费， 经济效益好。

(3)环境友好(Environmetal friendly)

有机挥发物(VOC)含量极少，对环境友好，有利于操作者的健康，提高了使用过程中 的安全性。

(4)节能(Energy saving)

涂料A组分在常温下搅拌混合制造，节能环保。涂料几乎可100％固化成膜，避免大量 有机溶剂挥发造成的资源浪费。常温固化，节省涂装固化装置的投资和能源。

(5)易施工(Ease of application)

低表面处理，底、中、面涂合一，可用无气喷涂、刷涂或辊涂施工，重涂维修性好。施工质量易于得到保证。

具体实施方式

下面结合较佳的具体实施例对本发明技术方案进行详细解释和说明，以使本领域技术人 员能够更好地理解本发明并予以实施。除特殊说明外，实施例中所用均为已公开的本领域常 规使用的化学物质和设备，所使用技术手段也为本领域常规技术手段。

步骤1：涂料A组分的制备

本实施案例中，涂料A组分的重量配比如表1所示：

表1、涂料A组分的配比

材料名称	案例1(g)	案例2(g)	案例3(g)	案例4(g)	案例5(g)
						环氧树脂	100	100	100	100	100
呋喃树脂	46	46	46	48	46
						环氧丙烷丁基醚	25	/	/	22	24
C12～14烷基缩甘油醚	/	25	24	/	/
						乙二醇二缩水甘油醚	/	1.25	/	1.25	/
云母鳞片	30	32.5	32.5	30	/
						石墨鳞片	15	11.5	11.5	15	24
中空玻璃微珠	/	32.5	/	/	20
						漂珠	25	/	22.5	19	/
铸石粉	7.5	/	12.5	9	/
						硫酸钡粉	/	/	/	/	35
滑石粉	/	/	/	5	/
						消泡剂BYK-530	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
分散剂EFKA-5054	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
						偶联剂KH-560	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

涂料A组分的制备在常温下采用可变频的高速分散机混合加工。具体工艺流程为：

环氧活性溶剂→环氧树脂→呋喃树脂→助剂(BYK-530、EFKA-5054、KH560等)→空心 微珠→鳞片→填料→调整粘度→在线检测→计量包装→入库→成品检测→出厂

步骤2：涂料和涂层的性能测试

(1)涂料样品和涂层样板、样件的制作

涂料配制前须将涂料A组分彻底搅匀，然后按表2所示的比例配料，将涂料A组分和固 化剂B组分充分混合后使用。

表2、内衬重防腐蚀涂料配比

环境温度(℃)	0～15	15～25	＞25
				涂料A组分/固化剂B(W/W)	5/1	6/1	7/1

(2)针对我国湿法脱硫装置所处的腐蚀环境，并规定内衬防腐涂层质保期不得小于10 年的要求。据此，内衬无溶剂耐高温重防腐涂料及涂层所规定的测试项目、技术指标和测试 标准如表3所示。

表3、脱硫装置内衬重防腐涂料和涂层技术指标

表3中测试所用的涂层样板、样件的制作方法参照“GB/T1727-2021漆膜一般制备法” 执行。耐蚀性能序号10、序号11所用的测试样件的涂层厚度应不低于500μm。

以上表中序号10所设计的耐急冷急热干湿循环冲击试验可模拟脱硫系统的部分工况。在 此过程中内衬要经受反复的停机和开机所带来的热循环以及干湿交替变化。耐冷热干湿冲击 是内衬涂层最关键也是最难以满足的指标,它用以考核由于外界温度的剧烈变化导致涂层热 胀冷缩时的韧性，并评定涂层在此严酷工况下的抗开裂和抗剥离的能力。冷热干湿冲击性能 好，说明涂层与基体的粘结力强、韧性好，固化时的收缩率较低，耐热应力能力强。实际上， 耐冷热干湿冲击实验除了考虑温度交替外，还模拟了脱硫塔、除尘器、换热器、烟囱、烟道 中的干湿循环变化。具体测试方法如下：

按《漆膜一般制备法》(GB1727-79)在四块薄钢板上制备漆膜。待漆膜完全实干后，将 三块涂漆样板置于已调节到220℃的鼓风恒温烘箱内，另一块留作比较。在200℃烘烤0.5h 后取出，立即放入0℃的冰水中，约5m后取出，擦干后再置于200℃的烘箱内，经10次冷热交变后，与预先留下的一块涂漆样板比较，检查其有无起层、绉皮、鼓包、开裂、脱落等 现象，以均能符合要求为合格。实验中采用的样板尺寸应足够大，否则积累的应力不足以考察涂层在此工况下的抗热冲击能力。本项测试中规定的样板尺寸为90×150mm。

表3序号11中的耐酸碱循环交变试验，用于模拟脱硫塔内的部分工况。试验方法如下所 述：

将涂装好的试棒浸入盛有30％的H₂SO₄溶液的广口瓶中，并将广口瓶放入80℃水烘箱中， 7天后取出，试棒用清水冲洗干净，擦干后放入盛有30％NaOH溶液的广口瓶中，放入80℃ 水烘箱，7天后取出，清水冲洗后擦干净。重复以上操作10次循环后观察涂层表面状况，如 漆膜不起泡、不脱落、无裂纹等现象即说明涂层的耐酸碱交变性能符合要求。

检测结果表明，表1中实施案例1～5中的涂料及涂层的性能均符合表3所规定的“脱硫 装置内衬耐高温重防腐涂料和涂层”的技术指标。

步骤3：工程实施

涂层施工之前，应根据脱硫装置的工况(烟气流量、成分、温度等)、涂层的质保期及设 备结构等要求，制定“内衬防腐方案”。涂层的设计厚度一般为0.5～2.0mm。施工时气温应 在0℃以上并高于露点3℃。钢材表面用喷砂、钢丝刷、电刷、电砂轮或砂纸等工具进行处理， 并用吸尘器、干燥洁净压缩空气或刷子等清除粉尘和碎屑。涂料配制前，应将涂料A组分充 分搅拌均匀，涂料A组分和固化剂的比例按表2所规定的要求配比计量。涂料调配时应充分 搅匀。可根据具体情况采用刷涂、辊涂和高压无气喷涂。前一道涂层表干后，即可进行下一 道的涂装，直至厚度满足设计要求。涂层的养护期一般为3～5d。

本发明所提供的无溶剂耐高温重防腐涂料，已在各种脱硫装置的脱硫塔、烟囱、烟道、 除尘器、换热器等设备上作为防腐内衬使用。该产品也适用于脱硝反应器、脱硫增压风机、 供水、供气、供热等管道、冷却塔、污水处理设施、化学品贮罐贮槽、化工气柜、重度腐蚀地坪、海洋工程等各种钢结构、不锈钢结构和混凝土结构的长效防护。设备检修时对涂层进行检查，表面普遍完整而无脱落和开裂。涂层防腐蚀效果显著，耐磨损性突出。对少量部位出现的涂层磨损减薄等缺陷，只需对旧涂层做简单的表面打磨处理，并涂敷本产品至相应的 防腐厚度，可使原内衬得以修复而继续使用。目前，许多防腐内衬的实际使用寿命已达十五 年以上。

最后应该说明的是：以上所述仅为本发明的基本原理、主要特征和优选实施例。本行业 的技术人员应该清楚，本发明并不受上述实施例的限制。在不脱离本发明设计原理和方法的 前提下，对前述设计方案所作的修改和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无溶剂耐高温重防腐涂料，用于脱硫装置内衬防腐，其特征在于，所述涂料包括A组分和B组分；

所述A组分由以下原料组成，按重量份计：

所述B组分是曼尼斯加成多元胺固化剂；

所述A组分和B组分的重量比为5～7:1。

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述云母鳞片的片径为120～200目。

3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述石墨鳞片的片径为80～200目。

4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述中空玻璃微珠的平均粒径为60～100目；所述漂珠的平均粒径为60～100目。

5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述铸石粉的平均粒径为100～200目。

6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧值：0.41～0.54mol/100g。

7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述呋喃树脂为糠酮型呋喃树脂。

8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述环氧活性溶剂为环氧丙烷丁基醚、C12～14烷基缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述偶联剂为KH-560。

10.权利要求1～9任一所述涂料的制备方法，其特征在于，施工前，将A组分混合物与B组分按比例混合均匀；

所述A组分混合物制备方法如下：

(1)分别将称取好的环氧活性溶剂、环氧树脂、呋喃树脂、分散剂、偶联剂和消泡剂依次加入反应釜中，启动高速分散机，控制转速为300～500转/分，搅拌半小时，得混合物；

(2)再向(1)的混合物中依次加入中空玻璃微珠或漂珠、云母鳞片、石墨鳞片、铸石粉、硫酸钡和滑石粉，在500～800转/分的状态下，搅拌2小时；

(3)取样，测试粘度，加入适量云母鳞片或环氧活性溶剂调整A组分至所规定的粘度，获得A组分混合物。