CN1346860A

CN1346860A - 一种用于重防腐的纳米复合涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN1346860A
Application number: CN 01132061
Authority: CN
Inventors: 张而耕; 王志文; 刘桂玲; 郝俊文
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2002-05-01

Abstract

一种用于重防腐的纳米复合涂料,包括:成膜物质、分散液、防粘剂和胶体SiO₂。用本发明制得的涂料所形成的涂层经SEM(扫描电子显微镜)测试,涂层中含有的SiO₂的粒度为10～20nm。本发明涂料所形成的涂层的特点是硬度、粘结强度和韧性等综合机械性能高,具有极佳的耐腐蚀性能。经交流阻抗法测试,腐蚀介质(5%NaCl+5%HCl,50℃)浸泡100天后的涂层电阻不低于10⁶Ω.cm²;在浆罐冲蚀磨损试验机上进行冲蚀磨损试验(介质为10%H₂SO₄+200目的SiC),测得在冲蚀磨损条件下,涂层的耐冲蚀磨损性比碳钢提高了600倍。

Description

一种用于重防腐的纳米复合涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于重防腐的纳米复合涂料。

背景技术

在液滴、射流和各种酸、碱、盐、氯苯等介质中的颗粒造成的湍流腐蚀中，除了存在介质的腐蚀、流体的很高流速作用外，还有液体或固体粒子对金属表面的冲击造成的机械损伤作用，这一般被称为冲蚀(亦称冲击腐蚀)。液滴或射流的径向流动或固体粒子在材料表面掠过，在材料表面也产生切应力。然而，在光滑表面上径向流动造成的切应力比冲击应力低得多，所以对材料的腐蚀不起作用。但在腐蚀介质中，径向切应力足以使表面膜开裂或剥落，暴露出新鲜表面。冲蚀一般发生在弯头、叶轮或阀等处。在这些地方的介质流往往呈湍流状态并带有空气泡，湍流的机械作用、气泡的冲击作用和气泡中的氧的去极化作用，造成部件的严重局部腐蚀。对活性金属来说，气泡中的氧使腐蚀加速；对钝性金属来说，氧促进了保护膜的存在，此时的腐蚀速度是由冲击作用(使膜破坏)和气泡中氧(使金属再破坏)的竞争过程决定的。局部破坏因冲击区(阳极)和仍有膜覆盖的未受冲击区之间的电偶作用而加速，介质流中的固体夹杂物使冲击作用加剧，更易造成冲蚀。在较低流速下，腐蚀起主要作用，可以采取阴极保护；在很高的流速下，机械作用起主要作用，阴极保护失效。

工业上为了对上述部件进行保护，常采用在这些部件上涂布涂层的方法，为了提高涂层的耐磨、耐热和耐化学腐蚀等性能，常在涂层中加入某些填料。然而由于成膜物质前性能不够好，以及加入的填料颗粒较大，使得涂层的保护效果并不十分理想。

用于阀、弯头和叶轮等部件的涂层必须满足以下几点：(1)成膜物质本身具有极好的耐蚀性，且能与基体形成牢固的粘结层。(2) 涂层的硬度、强度和韧性等综合机械性能好，能抗击介质流中的颗粒撞击

和磨损。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种用于重防腐的纳米复合涂料及其制备方法，该纳米复合涂料耐蚀性好，硬度、强度和韧性等综合机械性能十分突出，能够用于阀、弯头和叶轮等部件的保护，以克服以往涂层保护效果不十分理想的缺点。

本发明的纳米复合涂料包括：成膜物质、分散液、防粘剂和胶体SiO₂。

本发明在众多的材料中选用聚苯硫醚(PPS)作为高温粘结剂。PPS是以苯环和硫原子交替排列而成的线性高分子聚合物，苯环的刚性结构通过软性的硫醚键连接了起来，故PPS具有优良的耐热性、阻燃性、耐化学品性以及与其他无机填料的相容性，除了受氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、王水、氯磺酸等)侵蚀外，不受其他大多数酸、碱和盐的侵蚀。

本发明的分散液包括去离子水、表面活性剂和异丙醇。

本发明的胶体SiO₂由盐酸和硅酸纳反应制得。

本发明的组成和重量百分比含量包括：

聚苯硫醚(PPS) 15～30％

胶体SiO₂(6.5～8.5％的SiO₂溶胶) 20～30％

防粘剂 5～10％

分散剂余量

所说的防粘剂为全氟乙丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)微粉中的一种或一种以上；

所说的分散剂为水、表面活性剂和异丙醇的混合物，其重量比为：

水∶表面活性剂∶异丙醇＝90～96∶10～4∶100，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、表面活性剂AS、分散剂T中的一种。

所说的聚乙烯吡咯烷酮，别名PVPP，由浙江省化工研究院化工厂生产。

所说的表面活性剂AS，别名烷基磺酸盐，由济宁第一化工厂生产。

所说的分散剂T，别名扩散剂T，由青岛市化工研究所生产。

上述的米复合涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)取一定量浓度的盐酸为底液，加入适量的表面活性剂，在搅拌条件下加入一定量的硅酸纳溶液，制得SiO₂含量为6.5～8.5％的胶体SiO₂溶胶，调节pH＝8～10，备用，盐酸的浓度以20～30wt％为宜，表面活性剂的加入量以1～4wt％为宜，其作用是保护胶体SiO₂，使其能够稳定存在。

(2)按照上述比例将聚苯硫醚、防粘剂微粉和分散液倒入球磨机的罐中，球磨至2μm以下，制得乳液，备用；

(3)按照上述比例在搅拌的条件下将SiO₂ 6.5～8.5％的溶胶加入到乳液中，制得纳米复合涂料。

用电动喷枪将涂料喷涂于经高温除油和喷砂处理过的碳钢表面，涂层的涂覆次数一般为四到七遍，使涂层的总厚度达到400～500μm。在每次涂覆前，都要将前次的涂层在低于100℃的烘箱中或在室温下干燥，然后在360±10℃塑化15～20分钟，得到棕褐色的涂层。

用本发明制得的涂料所形成的涂层经SEM(扫描电子显微镜)测试，涂层中含有的SiO₂的粒度为10～20nm。

本发明涂料所形成的涂层的特点是硬度、粘结强度和韧性等综合机械性能高，具有极佳的耐腐蚀性能。经交流阻抗法测试，腐蚀介质(5％NaCl+5％HCl，50℃)浸泡100天后的涂层电阻不低于10⁶Ω.cm²；在浆罐冲蚀磨损试验机上进行冲蚀磨损试验(介质为10％H₂SO₄+200目的SiC)，测得在冲蚀磨损条件下，涂层的耐冲蚀磨损性比碳钢提高了600倍。

具体实施方式

实施例1

(1)取150克30％的盐酸，加入14.1克聚乙烯吡咯烷酮，在搅拌的条件下加入

400克40°Be′的硅酸纳(模数为3.0～3.4)，制得SiO₂溶胶，用NaOH稀溶

液调节pH＝9。

(2)将200克的PPS和60克的FEP微粉混合，加入490克的分散液(由235.2

克去离子水、9.8克分散剂T和245克异丙醇组成)，在球磨机上球磨16

小时，得到乳液。

(3)取(1)步制得的溶胶250克，在搅拌的条件下加入到(2)步制得的乳液

中，制得纳米复合涂料。

由纳米复合涂料形成的保护涂层使用实例见表1。

名称	温度(℃)	介质	使用情况
名称	温度(℃)	介质	使用情况	球形阀(φ2″)	40	50％HBr	已用1年多，原用不锈钢只用1个月
水环泵：叶轮	35～40	氯苯，HBr↑	用8个月	球形阀(φ2″)	40	50％HBr	已用1年多，原用不锈钢只用1个月
水环泵：叶轮	35～40	氯苯，HBr↑	用8个月	弯头	-40～30	10％H₂SO₄，30％HCl，氯苯	能用2年多

表1

Claims

1.一利用于重防腐的纳米复合涂料，其特征在于，该复合涂料的组成和重量百分比含量包括：

聚苯硫醚(PPS) 15～30％

胶体SiO₂(6.5～8.5％的SiO₂溶胶) 20～30％

防粘剂 5～10％

分散剂余量

所说的分散剂为水、表面活性剂和异丙醇的混合物，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、表面活性剂AS、分散剂T中的一种。

2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，分散剂为水、表面活性剂和异丙醇的混合物，其重量比为：

水∶表面活性剂∶异丙醇＝90～96∶10～4∶100。

3.如权利要求1或2所述的涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)以盐酸为底液，加入表面活性剂、硅酸纳溶液，制得SiO₂含量为6.5～8.5％的胶体SiO₂溶胶，调节pH＝8～10，备用；

(2)按照上述比例将聚苯硫醚、防粘剂微粉和分散液倒入球磨机的罐中，球磨制得乳液，备用；

(3)按照上述比例在搅拌的条件下将SiO₂的溶胶加入到乳液中，制得纳米复合涂料。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，盐酸的浓度为20～30wt％。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，表面活性剂的加入量为1～4wt％。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，表面活性剂的加入量为1～4wt％。