一種翅片式換熱器專(zhuān)用耐高溫腐蝕柔性涂料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公布了一種翅片式換熱器專(zhuān)用耐高溫腐蝕柔性涂料的制備方法，其主要特征是公開(kāi)一種耐高溫腐蝕柔性涂料的配方(以重量計(jì))：樹(shù)脂33～80，填料50～10，硅納米聚合物5～20，溶劑5～8，阻凝劑1～10，固化劑1～3、促進(jìn)劑0.5～3。其中還公布了硅納米聚合物的制備方法，施工工藝如下：翅片管先進(jìn)行表面處理，然后噴涂該涂料，加熱固化，在翅片管表面形成一層均勻的耐高溫腐蝕的柔性涂層，可以取代搪瓷涂層，應(yīng)用于180～220℃條件的發(fā)電廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、石化、硫酸行業(yè)的換熱設(shè)備、低溫濕煤氣加熱器、煙氣余熱回收等，具有廣闊的應(yīng)用前景。加工成的樣品如附圖照片。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種翅片式換熱器專(zhuān)用耐高溫腐蝕柔性涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及化工、電廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、煉化廠(chǎng)等相關(guān)企業(yè)的余熱利用所必備的板式、翅 片式換熱器的防護(hù)，取代傳統(tǒng)的搪瓷涂層。
【背景技術(shù)】
[0002] 在當(dāng)代，環(huán)境污染越來(lái)越成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的課題，節(jié)能減排成為國(guó)家、企業(yè) 首要任務(wù)。煉化廠(chǎng)、發(fā)電廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、大型化工企業(yè)都會(huì)產(chǎn)生大量高溫廢氣，廢氣余熱的回 收利用、廢氣排放溫度的限制，都必須采用各種換熱設(shè)備將廢氣溫度降下來(lái)，攜帶的大量余 熱回收利用。廢氣的溫度大多在150_220°C，甚至更高，廢氣中含有硫化物、二氧化碳等腐 蝕性雜質(zhì)，在露點(diǎn)溫度下會(huì)產(chǎn)生硫酸，具有非常強(qiáng)的腐蝕作用，不進(jìn)行防護(hù)的設(shè)備只能使用 2-3個(gè)月，頻繁更換設(shè)備，而且有的情況下還發(fā)生結(jié)垢，顯著降低換熱效率，延長(zhǎng)余熱回收換 熱設(shè)備的使用壽命，提高換熱效率，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重大意義。過(guò)去，有的不采用防腐蝕 技術(shù)，有的采用搪瓷技術(shù)。搪瓷涂層性脆，出廠(chǎng)成品率低、導(dǎo)熱性低、不能修補(bǔ)、生產(chǎn)能耗高、 抗震性差等，需要研制一種新型的耐高溫腐蝕的涂層，用于取代搪瓷涂層具，有顯著地社會(huì) 效益和實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種翅片式換熱器專(zhuān)用耐高溫腐蝕柔性涂料的制備方法，它 可以高溫固化，也可以常溫固化，施工方便。性能優(yōu)越：其涂層耐高溫?zé)煔飧g、防煙塵結(jié) 垢、導(dǎo)熱性高、能長(zhǎng)期保持換熱器換熱效率不降低、不會(huì)因?yàn)椴捎帽就繉佣龃髶Q熱面積、 采用本涂層節(jié)能明顯。3年多應(yīng)用證明，本涂層有效解決了余熱利用翹式換熱器的腐蝕問(wèn) 題。本發(fā)明的涂料不僅適用于翹式換熱器、也適用于板式換熱器的防護(hù)，具有廣闊的應(yīng)用前 景。
[0004] 1.本發(fā)明所述的"一種翅片式換熱器專(zhuān)用耐高溫腐蝕柔性涂料的制備方法"所 制得涂料，主要由耐高溫樹(shù)脂、硅納米聚合物、導(dǎo)熱填料、經(jīng)特殊處理后，與助劑、溶劑、固化 劑、阻凝劑等加工而成。其具體配方（以重量份計(jì)算）如下：
[0005]
[0006] 根據(jù)生產(chǎn)的需要，該涂料可以常溫固化也可以加熱固化，該涂料采用自制的耐高 溫腐蝕新型乙烯基酯樹(shù)脂為基礎(chǔ)確保涂層的耐高溫腐蝕性；本發(fā)明采用具有防沉、阻垢功 能材料賦予涂層具有防煙塵集結(jié)的功能；本發(fā)明成功的將金屬納米聚合物和高導(dǎo)熱材料有 機(jī)結(jié)合，獲得高導(dǎo)熱、柔韌性、耐磨的涂層。
[0007] 采用本發(fā)明的涂料生產(chǎn)的翅片式換熱器，經(jīng)檢測(cè)其主要性能指標(biāo)如下：
[0008] 1.耐酸性
[0009] 鑒于使用環(huán)境是廢熱煙氣，其腐蝕原因是煙氣中含有的S03、302在露點(diǎn)溫度會(huì)生 成硫酸而造成設(shè)備腐蝕，為此，選用30%氏50 4在80°C、100°C條件下腐蝕試驗(yàn)時(shí)間3h，對(duì)比 試驗(yàn)結(jié)果如下表1 :
[0010] 表1試驗(yàn)結(jié)果
[0011]
[0012] 腐蝕后的表面狀態(tài)如下：搪瓷涂層在沸騰30% H2S04腐蝕3h后，表面出現(xiàn)明顯的 局部蔓延型破壞；本發(fā)明的涂料涂層在相同條件下沒(méi)有發(fā)生任何變化。
[0013] 2.耐急冷急熱性
[0014] 加熱到220°C /lOmin，取出浸入冷水中，反復(fù)10次，均無(wú)變化。
[0015] 3.導(dǎo)熱性能對(duì)比見(jiàn)表2
[0016] 表2各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)比
[0017]
[0018] 從表中看出，本發(fā)明耐高溫腐蝕柔性涂層導(dǎo)熱系數(shù)是搪瓷涂層的46倍，是碳鋼的 2倍。
[0019] 4.積灰性能
[0020] 防積灰是預(yù)熱器涂層的重要指標(biāo)之一，解決涂層積灰附著有以下幾種方法：①涂 層表面要光滑，不利于灰塵附著；②大量試驗(yàn)證明，灰塵附著起因于灰塵的靜電吸附作用， 防止灰塵附著最重要的是消除涂層表面的靜電吸附作用；③涂層要具有抗高溫蒸汽或熱水 的性能，能滿(mǎn)足隨時(shí)地吹掃或熱水沖洗，所需的耐蒸汽和熱水性能。有人提出，利用涂層表 面的抗靜電性作為涂層積灰性能的一個(gè)重要指標(biāo)。為此，賦予該耐高溫腐蝕柔性涂層具有 優(yōu)良的導(dǎo)靜電性能，表面光滑，會(huì)使其具有顯著的抗灰塵附著性能，與搪瓷涂層性能對(duì)比， 本發(fā)明耐高溫腐蝕柔性涂層的導(dǎo)靜電性能使涂層的吸灰性大大優(yōu)于搪瓷涂層。
[0021] 表面電阻測(cè)試結(jié)果如下：搪瓷涂層的表面電阻是1011，而耐高溫腐蝕涂層的表面 電阻為1〇 3,可見(jiàn)，后者的積灰傾向大大低于前者。
[0022] 5.附著性
[0023] 本發(fā)明耐高溫腐蝕涂層采用我們合成的具有高溫柔韌性的耐高溫腐蝕樹(shù)脂制造， 按照GB/T5120拉開(kāi)法測(cè)定，附著力大于llMPa，確保在高頻震動(dòng)條件下仍然保持良好的附 著性。
[0024] 6.耐磨性
[0025] 本發(fā)明的涂料中引進(jìn)了耐磨填料，使得涂層硬度高，洛氏硬度大于60,巴氏硬度大 于47。按照GB/T23988-2009,采用落砂法測(cè)定耐磨性大于2升/微米?？梢员ＷC使用中無(wú) 明顯磨損。
[0026] 7.耐熱性能
[0027] 對(duì)本發(fā)明的涂料利用瑞士產(chǎn)Mettele-Toledo TGA/SDTA851e熱失重測(cè)試儀進(jìn)行了 熱失重的測(cè)定，結(jié)果如下（見(jiàn)附圖1):
[0028] 從附圖1可以看出涂料分解過(guò)程分為兩個(gè)部分，第一部是揮發(fā)過(guò)程，第二部分是 分解過(guò)程。從圖1求出：熱分解起始溫度A :334. 9178°C，玻璃化溫度B :420. 43°C，分解50% 的外延溫度C:455.26°C，積碳溫度D:542.233°C，分解5%溫度E :371.92°C，分解10%溫度 F :404. 866 °C，分解 50% 的溫度 G :441. 58 °C。
[0029] 可見(jiàn)，該涂料具有很高的耐熱性，可在300°C下長(zhǎng)期使用。
[0030] 8.耐沖擊性
[0031] 本發(fā)明的耐高溫腐蝕柔性涂層的耐沖擊性為50kg · cm，搪瓷涂層僅為 110g · 1640mm(相當(dāng)于18. 04kg · cm)，在抗沖擊、抗高頻震動(dòng)方面，前者會(huì)更好些。
[0032] 9.耐200°C煙氣12個(gè)月無(wú)變化。
[0033] 硅納米聚合物的制備方法：
[0034] 所述的娃納米聚合物是按下述方法制造的：稱(chēng)取100g金屬娃粉，與1~5倍 xinco-1100或xinco-2100樹(shù)脂混合，再加入助粉碎劑、分散劑，在專(zhuān)利CN Inv Pat' d ZL00105672. 7. 2003所規(guī)定的研磨裝置上進(jìn)行粉碎3~4h，即得硅納米聚合物。
[0035] 涂料的生產(chǎn)工藝流程：
[0036] 1.向反應(yīng)釜中投加按配方計(jì)量的樹(shù)脂，然后，添加所需的固體分填料，開(kāi)動(dòng)攪拌， 升溫，至分散均勻備用；
[0037] 2.在高速攪拌的制漆缸里，投加其余助劑、溶劑，開(kāi)動(dòng)緩慢攪拌，再依次加入固體 填料、娃納米聚合物、助劑、防沉淀劑，高速攪拌至規(guī)定時(shí)間；
[0038] 3.將冷卻后的上述溶液采用砂磨機(jī)連續(xù)砂磨至規(guī)定的細(xì)度，調(diào)整黏度，過(guò)濾，稱(chēng) 重，包裝，作為A組分。
[0039] 5.向制漆缸中加入配方量的溶劑和固化劑，攪拌，過(guò)濾，稱(chēng)重，包裝，作為B組分。
[0040] 翅片式換熱管束的制備和本發(fā)明涂料使用方法
[0041] 1.對(duì)待涂的翅片式換熱管束進(jìn)行打砂處理，去除表面的油污、鐵銹，達(dá)到Sa2. 5 級(jí)；
[0042] 2.按本發(fā)明涂料的說(shuō)明書(shū)給定的比例要求，先稱(chēng)取一定量的A組分，在攪拌條件 下，緩慢加入B組分，達(dá)到均勻后，停留10min ;
[0043] 3.利用無(wú)氣壓力噴槍進(jìn)行噴涂，要隨時(shí)調(diào)整噴槍的角度，使之翅片式換熱管束表 面都能?chē)娡康?，連續(xù)噴涂到所需厚度；
[0044] 4.常溫放置到表干后，進(jìn)入加熱爐，在給定溫度加熱到規(guī)定的時(shí)間，即得產(chǎn)品（見(jiàn) 附圖2)。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1本發(fā)明涂料的TG法測(cè)定的熱失重曲線(xiàn)；
[0046] 圖2采用本發(fā)明涂料涂敷完的翅片式換熱管束。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合具體的涂料配方進(jìn)行舉例說(shuō)明，但這些具體實(shí)例并非是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限 制。具體的涂料配方如下文所示。其中所述各成分的用量均為克。
[0048] 事例1.某石化煉油廠(chǎng)，重整裝置四合一加熱爐的空氣預(yù)熱器為立式型 4500 X 3460X5050,有650根Φ 30 XI的真空翅片管，材質(zhì)碳鋼。熱管空氣預(yù)熱器出入口的 煙氣溫度為120°C /300°C左右。煙氣中含有大量的二氧化硫氣體致使表面結(jié)垢與腐蝕比較 厲害。腐蝕比較嚴(yán)重的部位是煙氣出口部位，使用不到一年熱管表面的翅片有的已經(jīng)腐蝕 掉。同時(shí)熱管表面結(jié)有大量的結(jié)垢物，增加了熱阻，降低熱管的換熱效率。選擇熱管表面涂 料首先能耐200°C左右溫度，同時(shí)又能耐煙氣的腐蝕。能同時(shí)具備這兩個(gè)條件的涂料是比較 少的。
[0049] 為了解決該問(wèn)題采用如下涂料防護(hù)取得顯著效果，已使用5年。具體配方：
[0050] Xinco-1100 樹(shù)脂 5δ0
[0051]
[0052] 阻凝劑：戊二酮 0· 5
[0053] 固化劑：ΒΡ0 30
[0054] 促進(jìn)劑：萘酸鈷 20
[0055] 事例2 :某煉鋼企業(yè)，余熱利用的翅片式換熱器，沒(méi)有任何保護(hù)措施，由于廢氣中 含有大量的S02氣體，溫度180°C，管束腐蝕嚴(yán)重，使用不到半年，就報(bào)廢，采用如下的涂料防 護(hù)，已安全運(yùn)行28個(gè)月。
[0056] XincoHOO 樹(shù)脂 4δ0
[0057]
[0058] 阻凝劑：戊二酮 0· 3
[0059] 固化劑：LPT 35
[0060] 促進(jìn)劑：醋酸鈷 15
[0061] 事例3 :某發(fā)電生產(chǎn)企業(yè)，煙氣脫硫裝置中廢熱利用部分的翅片式換熱管束，采用 如下的涂料進(jìn)行了防腐蝕處理，使用壽命大大延長(zhǎng)。
[0062] XincoHOO 樹(shù)脂 2δ0
[0063] Xinco-1100 樹(shù)脂 200
[0064]
[0065] 阻凝劑：戊二酮 0. 3
[0066] 丁酮 0· 2
[0067] 固化劑：過(guò)氧化甲乙酮35
[0068] TBPB 5
[0069] 促進(jìn)劑：醋酸鈷 10
[0070] 萘酸鈷 5
[0071] 在此說(shuō)明一下，這些配方只具有指導(dǎo)和參考的意義，實(shí)際應(yīng)用配方會(huì)隨著應(yīng)用的 場(chǎng)合有變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種翅片式換熱器專(zhuān)用耐高溫腐蝕柔性涂料的制備方法，其具體配方如下：樹(shù)脂 33~80,填料50~10,硅納米聚合物5~20,溶劑5~8,阻凝劑1~10,固化劑1~3、促 進(jìn)劑0. 5~3。2. 根據(jù)權(quán)利1的要求，所選用的樹(shù)脂為xinco-1100新型乙烯基酯樹(shù)脂、xinco-2100新 型乙烯基酯樹(shù)脂。3. 根據(jù)權(quán)利1的要求，所述的填料是膠體石墨、鱗片石墨、石墨、碳化硅、鈦白粉、滑石 粉、硫酸鋇。4. 根據(jù)權(quán)利1的要求，所述的硅納米聚合物是按下述方法制造的：稱(chēng)取100g金屬硅 粉，與1~5倍上述樹(shù)脂混合，在專(zhuān)利CN Inv Pat' d ZL00105672. 7. 2003所規(guī)定的研磨裝 置上進(jìn)行粉碎3~4h，即得硅納米聚合物。5. 根據(jù)權(quán)利1的要求，所述溶劑為苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的一種或兩 種。6. 根據(jù)權(quán)利1的要求，所述的阻凝劑為丁酮、戊二酮。7. 根據(jù)權(quán)利1的要求，所述固化劑為ΒΡΟ、TBPB、過(guò)氧化甲乙酮、LPT。8. 根據(jù)權(quán)利1的要求，所述的促進(jìn)劑為萘酸鈷、醋酸鈷。9. 根據(jù)權(quán)利1的要求，該涂料的制備方法如下：首先將樹(shù)脂放入制漆桶中，開(kāi)動(dòng)攪拌， 轉(zhuǎn)速50~60rpm，依次加入硅納米聚合物、鈦白粉、滑石粉、硫酸鋇，最后加入膠體石墨、鱗 片石墨、石墨、碳化娃，然后提高轉(zhuǎn)速到700~lOOOrpm，攪拌40~60min，過(guò)濾得成品。10. 根據(jù)權(quán)利1的要求，翅片管束耐高溫腐蝕柔性涂層制備方法如下：首先對(duì)翅片管束 進(jìn)行除銹處理，然后按比例配制涂料，進(jìn)行噴涂，達(dá)到厚度后，在120~130°C加熱固化處理 30min，得產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C09D201/06GK105885697SQ201510030172
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日
【發(fā)明人】薛俊峰, 薛富津, 朱蘭芬
【申請(qǐng)人】薛俊峰, 薛富津, 朱蘭芬