一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料及其制备方法 (Protective coating material resistant to high-temperature flue gas corrosion and preparation method thereof ) 是由 曲鹏 张伟伟 王国芳 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明属于防护材料技术领域,具体涉及一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料及其制备方法。本发明公开了一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料,其原料组分由基料、填料和添加剂三部分组成,所述基料为：含硅属性有机基团的无机-有机互穿网络制成的聚合物；所述填料为：多种组分组成的陶瓷功能填料；所述添加剂为：涂料偶联剂、无机颜料、溶剂、助剂和耐磨增强剂；所述含硅属性有机基团的无机-有机互穿网络制成的聚合物含有羟基；各个所述组分的重量含量为：基料：55％～65％；填料：15％～25％：溶剂：10％～15％；涂料偶联剂：5％～10％；无机颜料、助剂和耐磨增强剂适量。(The invention belongs to the technical field of protective materials, and particularly relates to a high-temperature smoke corrosion resistant protective coating material and a preparation method thereof. The invention discloses a protective coating material resistant to high-temperature smoke corrosion, which comprises three raw material components of a base material, a filler and an additive, wherein the base material comprises the following components: polymers made from inorganic-organic interpenetrating networks containing silicon-attribute organic groups; the filler is as follows: a ceramic functional filler composed of a plurality of components; the additive is as follows: a coating coupling agent, an inorganic pigment, a solvent, an auxiliary agent and an abrasion-resistant reinforcing agent; the polymer prepared by the inorganic-organic interpenetrating network containing the silicon property organic group contains hydroxyl; the weight contents of the components are as follows: base material: 55 to 65 percent; filling: 15% -25%: solvent: 10% -15%; coating coupling agent: 5% -10%; proper amounts of inorganic pigment, auxiliary agent and wear-resisting reinforcing agent.)
技术领域
本发明属于防护材料技术领域，具体涉及一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料及其制备方法。
背景技术
烟气一般温度在70℃-500℃左右，特殊工况有的烟气温度会达到1000℃，烟气流速一般都在5米/秒以上，粉尘颗粒物粒径大小在0.3毫米以上，粉尘浓度在10％以上，相对湿度为3-10％，含有灰分及各种腐蚀性成分，如SO2、HCl、NO2及盐雾等，甚至有的烟气中含有氢氟酸强腐蚀气体存在，有酸碱腐蚀，低温烟气也会有冷凝水腐蚀。而且还在脱硫过程中，又具有酸碱价质交替的特性,因此设备腐蚀严重,防腐条件要求比较苛刻。
因此需要研发一款腐防护涂层，具有超强的抗高温烟气、抗烟囱烟道冷凝水腐蚀效果，耐高温、硬度高耐磨、耐酸耐碱、防焦油粘附、膨胀系数好，使用可以长达10年以上。
发明内容
针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料，其原料组分由基料、填料和添加剂三部分组成，
所述基料为：含硅属性有机基团的无机-有机互穿网络制成的聚合物；
所述填料为：多种组分组成的陶瓷功能填料；
所述添加剂为：涂料偶联剂、无机颜料、溶剂、助剂和耐磨增强剂；
所述含硅属性有机基团的无机-有机互穿网络制成的聚合物含有羟基；
各个所述组分的重量含量为：
基料：55％～65％；
填料：15％～25％：
溶剂：10％～15％；
涂料偶联剂：5％～10％；
无机颜料、助剂和耐磨增强剂适量。
作为本发明发一种优选方案，所述含硅属性有机基团的的无机-有机互穿网络制成的聚合物是以无机聚合物为主的互穿网络聚合物作为成膜物质，溶液中含硅无机聚合物作为主链，高温嫁接有机聚合物改性树脂，得到交替排列组成的多嵌段嫁接无机—有机螯合聚合物。
作为本发明发一种优选方案，所述陶瓷功能填料包括无机抗腐蚀耐磨材料和无机陶瓷纤维。
作为本发明发一种优选方案，所述无机抗腐蚀耐磨材料由纳米氮化硼、硅微粉、碳化硅、细晶氧化铝、石墨、超细氧化锌、氧化钛、陶瓷微珠微粉氧化锆中的一种或多种组成。
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入基料；
S2：将溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料、助剂和耐磨增强剂加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料。
本发明的有益效果：
1、涂层长效防腐：含硅无机聚合物对有机聚合物改性后，涂层中能得到交替排列组成的多嵌段共聚物，在涂层空间形成二维网状结构状态，也就形成了点状迷宫形式，而且涂层中的超细陶瓷功能填料在涂层形成一个致密的界面过渡层，在共同的作用下有效的阻止了酸碱液对基体的侵袭；极好的耐蚀性，能同时耐酸耐碱的多种腐蚀，抗烟气中H2S、氯离子、二氧化硫、三氧化硫、氯化氢高温水汽等介质腐蚀，防止冷凝水点腐蚀、应力腐蚀、化学腐蚀、电位腐蚀等；
2、超强的附着力，线膨胀系数高：无机--有机改性螯合成膜物，无机颜料作为填充物，涂料组成物中含有的化学键---羟基，与金属离子能形成化学键结合，而且在涂料偶联剂帮助下，能很好的和金属材质形成共价链结合，涂层与基体材质结合力好，附着力达到一级，涂层与基体结合力极强，涂料组合物中含有的金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体，帮助涂层形成一个致密的界面过渡层，使其综合热力学性质与基体相匹配，涂层还有较高的抗挠曲性及热膨胀抗变性，能抵抗钢烟囱虽经加固但仍不可避免的运行中振动；
3、耐高温：耐烟气防腐防护涂层的基料和填料均有耐高温的无机物组成，长期耐热可以达到600℃，短时间温度可以达到850℃；
4、耐磨性光滑性：多种组分组成的陶瓷功能填料，使涂层表面呈现低的表面能和超低的摩擦系数，可以使焦油与表面之间处于不润湿状态，从而有效防止烟囱烟道黏性异物粘附上。不同材质的相互协同赋予了涂层优异的耐磨、光滑防腐性能，能抗住烟气粉尘的高速冲击和气流冲刷；
5、抗热震性能好：烟气温度始终在变化，涂层的抗热震性能高，在烟气温度高低变化时，涂层不脱落，没有裂纹产生，附着力好；
6、涂层使用寿命长：涂层使用寿命长，耐久性好，损坏的涂层可以方便地进行修补，在制备、涂装和形成涂层过程中对环境无污染。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面通过实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入55份基料；
S2：将15份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料22.5份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将5份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料1份、助剂0.5份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料1。
实施例2
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入65份基料；
S2：将10份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料17.5份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将5份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料0.5份、助剂1份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料2。
实施例3
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入60份基料；
S2：将10份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料20份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将7.5份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料1份、助剂0.5份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料3。
实施例4
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入60份基料；
S2：将12.5份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料20份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将5份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料1份、助剂0.5份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料4。
实施例5
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入55份基料；
S2：将12.5份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料25份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将5份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料1份、助剂0.5份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料5。
实施例6
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入65份基料；
S2：将10份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料15份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将7份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料1份、助剂1份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料6。
实施例7
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入55份基料；
S2：将15份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料20份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将7份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料1份、助剂1份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料1。
实施例8
一种耐高温烟气腐蚀的防护涂层材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
S1：向准备好的反应容器中，加入55份基料；
S2：将15份溶剂加入到基料中，利用2000～3000r/min转速减半10分钟；
S3：将填料17份加入到所述S2得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散20分钟；
S4：将10份涂料偶联剂加入到所述S3得到的聚合物中，利用2000～3000r/min转速分散60～90分钟；
S5：根据需要将无机颜料1份、助剂1份和耐磨增强剂1份加入S4得到的混合液中，搅拌10分钟即可得到防护涂层材料1。
将实施例1到实施例8进行产品参数测试，得到以下数据：
将实施例1到实施例8进行产品性能测试，得到以下数据：
本发明是以无机聚合物为主的互穿网络聚合物作为成膜物质，溶液中含硅无机聚合物作为主链，高温嫁接有机聚合物改性树脂，得到交替排列组成的多嵌段嫁接无机—有机螯合聚合物，成膜性好，附着力好，涂层光滑自洁，耐温高，成膜致密降低介质损耗率。涂层固体原料主要成分采用无机抗腐蚀耐磨材料，如纳米氮化硼、硅微粉、碳化硅、细晶氧化铝、石墨、超细氧化锌、氧化钛、陶瓷微珠、微粉氧化锆等，在高温密封下制成耐磨陶瓷功能填料，提高涂层的硬度高耐磨，防蚀性能，耐高温性、抗冲击性和好的延展性；并且使用无机陶瓷纤维，增加涂层内联交强性，增强涂层的抗冲击性。涂层中还配以适当的颜料、溶剂、助剂和加入耐磨增强剂；涂层通过各组分的相互作用和协同效应工作原理，使其具有表面能低、耐腐蚀性高，硬度高，与基体结合力大等综合优异性能。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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