一种非晶/有机硅改性环氧耐蚀涂层的制备方法与流程

本发明属于腐蚀防护领域，具体涉及一种非晶/有机硅改性环氧耐蚀涂层的制备方法。

背景技术：

石油炼化企业常采用烟气脱硫工艺来减少再生烟气中sox的含量以减少对环境的危害。然而烟气脱硫系统在运行中，含有的sox、cl^-高温再生烟气在进入脱硫塔的激冷区时会迅速降温，当烟温低于烟气露点温度时，水气在脱硫塔内壁凝结并吸收烟气中的sox、cl^-形成h2so4、hcl溶液，从而造成严重的腐蚀。目前，我国烟气脱硫系统常用的防腐方法有如下几种：(1)使用耐腐蚀合金；(2)使用玻璃鳞片涂层防腐；(3)玻璃钢衬里。耐腐蚀合金虽然耐蚀性良好，但其价格昂贵使其无法广泛用于脱硫塔塔壁；玻璃鳞片涂层虽耐蚀能力较好，且价格低廉但缺点是易损坏寿命短；玻璃钢衬里耐蚀性优良但在和金属连接的地方容易松开且在玻璃钢的整体加工过程中易出现微裂纹。

非晶合金因其长程无序短程有序且没有晶界的特点，因此具有良好的耐蚀能力和耐磨性。铁基非晶作为其中的一部分，具备良好的耐蚀和耐磨性能还具有高强度、高硬度和低成本等优点。然而由于其塑性成型能力较差，使铁基非晶合金多以粉、薄带、棒状存在，严重限制了其作为结构材料的应用。铁基非晶涂层则克服了因尺寸问题而导致的脆性。目前常用来制备铁基非晶涂层的方法多采用热喷涂的方式，热喷涂制备的铁基非晶涂层虽具有良好的耐蚀耐磨性，但是其致密度较低、孔隙较多、涂层部分非晶化等问题尚待解决。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服背景技术中的不足，提供一种包括但不限于烟气脱硫系统及换热管等场合的防腐涂层的制备方法，采用该方法制备的防腐涂层，表面平整光滑且具有良好的耐腐蚀能力。

一种非晶/有机硅改性环氧耐蚀涂层的制备方法如下：

(1)首先将铁基非晶粉末用硅烷偶联剂进行预处理，然后将预处理的铁基非晶粉末、有机硅改性环氧树脂(购自络合高新材料有限公司)与消泡剂以及增塑剂加入到反应釜中，用高速匀质分散机分散20～40min，制得铁基非晶有机硅改性环氧涂料a组分；

其中，铁基非晶粉末按照质量百分比的组成为：cr8～10wt.％，mo2～3wt.％，w5～8wt.％，mn4～8wt.％，ni4～5wt.％，co4～10wt.％，b3～5wt.％，si4～6wt.％，其余为fe。非晶粉末的粒径为20～70μm。

硅烷偶联剂为a143、a172、a187、a1120、a171中的一种；其用量为铁基非晶粉末的2％～5％。

消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性硅消泡剂的一种或多种；其用量为环氧树脂的0.02％～0.1％。

增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸酯、硬脂酸酯、乙酸纤维素中的一种；其用量为环氧树脂的0.05％～0.1％。

非晶粉末与有机硅改性环氧树脂的质量比为0.05～0.4:1；

高速匀质分散机的转速为200～800r/min。

(2)将制得的铁基非晶有机硅改性环氧涂料a组分用稀释剂稀释到20～35s(涂-4杯粘度计，25℃下测量)，过滤，再在真空环境下静置2h，然后加入由固化剂和抑泡剂组成的b组分，并混合均匀，制得非晶/有机硅改性环氧耐蚀涂料。

其中，稀释剂为甲苯、二甲苯、异丁醇、异辛醇、丁基缩水甘油醚中的一种或几种溶液的组合；

固化剂为脂肪胺固化剂、固化剂593、固化剂703、固化剂793的一种；固化剂和环氧树脂的质量比为0.2～0.6:1。

抑泡剂为硅烷抑泡剂、非硅聚醚抑泡剂中的一种或两者的组合；抑泡剂的加入量为环氧树脂质量的0.02～0.1％。

(3)首先将基体去油、除污、打磨，然后将打磨后的基体进行磷化处理，磷化处理后的膜厚为5～40μm，再采用辊涂(辊涂时辊筒的线速度为0.5～3m/min)的方式将涂料涂覆到预处理后的基体上，待涂层表干后放入到干燥箱(50±5℃)中20min，取出冷却至室温，最后继续涂装2～7道，得到铁基非晶/环氧涂层，固化后涂层厚度为50～500μm。

上述方法制备的涂层的应用包括但不限于烟气脱硫系统的脱硫塔塔壁、烟道、烟囱以及换热管等。

本发明步骤(3)在实验过程中，使用维氏硬度计测定涂层的硬度；螺旋测微计测定涂层的厚度；采用gb/t5210-85《涂膜附着力的测定方法拉开法》测定涂层与基体的结合力；采用gb/t1731-93《漆膜柔韧性测定法》测定涂层的韧性；通过浸泡实验，利用重量法来评价涂层的耐腐蚀性能。

本发明与现有技术相比的优点：

本发明以非晶合金粉末作为填料，将其加入到有机硅改性环氧树脂中能有效的提高涂层在高温(～70℃)下的耐蚀能力，使其在使用过程中不易脱落和起鼓，此外由于铁基非晶本身具有高的硬度，加入到环氧树脂涂层后同时能起到减磨耐磨的作用；且其价格低廉，具有良好的性价比。

本发明在铁基非晶/环氧涂料制作过程中使用超声波和高速匀质分散机能够使铁基非晶在涂料中均匀地分散开来。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于此。

实施例1

(1)称取100g铁基非晶粉末(cr10wt.％，mo2wt.％，w7.5wt.％，mn8wt.％，ni4wt.％，co5wt.％，b3.5wt.％，si6wt.％，fe54wt.％粒径为20μm)于烧杯中，向其中加入100g事先配制好的偶联剂溶液(由硅烷偶联剂a143、无水乙醇和去离子水配置的混合溶液；混合溶液中偶联剂含量为5wt.％)，在超声波环境下振荡18min，烘干，然后称取20g经偶联处理后的非晶粉末、80g有机硅改性环氧树脂以及0.05g有机硅消泡剂of50和0.1g增塑剂邻苯二甲酸二辛酯于反应釜中，用高速匀质分散机以500r/min的转速分散40min，制得非晶环氧涂料a组分。

(2)将非晶环氧涂料a组分用稀释剂稀释到30s(涂-4杯粘度计，25℃下测量)粘度，过滤，再在真空环境下静置2h时间，然后加入20g脂肪胺固化剂二乙烯三胺和0.1g硅烷抑泡剂pc22，并混合均匀，制得用于非晶/有机硅改性环氧耐蚀涂料。

(3)首先将基体去油、除污、打磨、磷化处理(磷化膜为20±2μm)，然后采用辊涂(辊筒的线速度为1m/min)的方式将涂料涂覆到预处理后的基体上，待涂层表干后放入到干燥箱(50±5℃)中20min，取出冷却至室温，然后再继续刷涂五次，使涂层总体厚度控制在(300±15)μm。

涂层的硬度为11.58hv，柔韧性为5mm，与基体的结合力为13.2mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h后，涂层相较于浸泡前质量变化为96.2mg，其腐蚀速率为0.2004mg/cm²·h。

实施例2

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，调整步骤(1)中经偶联处理的铁基非晶粉末与有机硅改性环氧树脂的比例，用天平称取10g偶联处理的铁基非晶粉(粒径为30μm)和90g有机硅改性环氧树脂，步骤(2)中的固化剂添加量变为22.5g。

涂层硬度为10.21hv，柔韧性为4mm，与基体的结合力为9.7mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h后，涂层相较于浸泡前质量变化为180.4mg，其腐蚀速率为0.3758mg/cm²·h。

实施例3

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，调整步骤(1)中经偶联处理的铁基非晶粉末与有机硅改性环氧树脂的比例和铁基非晶合金的粒径，用天平称取40g偶联处理的铁基非晶粉(粒径为50μm)和60g有机硅改性环氧树脂，步骤(2)中的固化剂添加量变为15g。

涂层硬度为10.92hv，柔韧性为7mm，与基体的结合力为10.8mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h后，涂层相较于浸泡前质量变化为147.8mg，其腐蚀速率为0.3079mg/cm²·h。

实施例4

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，仅调整步骤(3)中辊涂的次数，使其厚度最终控制在(100±15)μm。

涂层硬度为11.58hv，柔韧性为5mm，与基体的结合力为13.2mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h后，样品相较于浸泡前质量变化为151.6mg，其腐蚀速率为0.3158mg/cm²·h。

实施例5

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，将步骤(1)中偶联处理的非晶粉末改为15g(粒径为30μm)，有机硅改性环氧树脂为85g，步骤(2)中固化剂的添加量变为21.25g，步骤(3)中的涂层厚度控制在(200±15)μm。

涂层硬度为10.54hv，柔韧性为4mm，与基体的结合力为10.2mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h后，样品相较于浸泡前质量变化为121.7mg，其腐蚀速率为0.2536mg/cm²·h。

实施例6

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，将步骤(1)中偶联处理的非晶粉末改为30g(粒径为50μm)，有机硅改性环氧树脂为70g，步骤(2)中固化剂的添加量变为17.5g，高速匀质分散机的转速为200r/min，搅拌时间为40min。步骤(3)中的涂层厚度控制在(300±15)μm。

涂层硬度为10.85hv，柔韧性为5mm,与基体的结合力为10.6mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h后，样品相较于浸泡前质量变化为139.0mg，其腐蚀速率为0.2896mg/cm²·h。

实施例7

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，仅调整步骤(1)中高速匀质分散机的转速为200r/min，搅拌时间为40min。

涂层硬度为10.52hv，柔韧性为4mm,与基体的结合力为10.5mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h，涂层相较于未浸泡前质量变化为137.5mg，其腐蚀速率为0.2865mg/cm²·h。

对比例1

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，仅调整步骤(3)中辊筒的线速度，由1m/min改为3m/min。

涂层硬度为10.36hv，柔韧性为5mm，与基体的结合力为9.5mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h，样品相较浸泡前质量变化为145.6mg，其腐蚀速率为0.3034mg/cm²·h。

对比例2

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，仅调整步骤(3)中辊筒的线速度，由1m/min改为0.3m/min。

涂层硬度为9.13hv，柔韧性为5mm，与基体的结合力为9.8mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h，样品相较浸泡前质量变化为154.3mg，其腐蚀速率为0.3215mg/cm²·h

对比例3

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，仅调整步骤(1)中经偶联处理的铁基非晶粉末与有机硅改性环氧树脂的比例，用天平称取0g偶联处理的铁基非晶粉和100g有机硅改性环氧树脂，步骤(2)中固化剂的添加量变为25g。

涂层硬度为8.57hv，柔韧性为4mm，与基体的结合力为8.2mpa，在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h后，涂层相较于未浸泡前质量变化为205.3mg，其腐蚀速率为0.4277mg/cm²·h。

对比例4

步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)均与实施案例1相同，仅将步骤(1)中的有机硅改性环氧树脂改为双酚a型环氧树脂。

涂层硬度为9.76hv，柔韧性为10mm，与基体的结合力为7.8mpa在60℃、ph＝1h2so4溶液浸泡120h，涂层相较于未浸泡前质量变化为340.8mg，其腐蚀速率为0.71mg/cm²·h。

实施案例以及对比例中涂层的性能见表1。

表1

以上所述的实施案例仅为进一步说明本发明，应理解为仅用于说明本发明，而非限制本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除