一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用，通过对底层涂料和面层涂料的组成和配比进行优化，底层涂料以呋喃改性环氧树脂为成膜物质，添加钛溶胶和α,ω‑二羟基封端的聚硅氧树脂提高交联度和韧性，使得底层具有优异的耐腐蚀性；面层涂料以无机粘结剂和支化丙烯酸改性有机硅树脂作为成膜物质，添加镍包碳化硅颗粒和纳米导热颗粒作为导电、导热和耐磨组分，所述涂层表面光滑，致密，具有较低的摩擦系数和表面能力，能够防止飞灰的粘附；同时，具有优异的耐冲击性和高温防腐性能，避免飞灰的冲蚀，以及在后续吹灰步骤时保证涂层的完整。

【技术实现步骤摘要】
一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用
本专利技术属于特种涂层材料
，尤其涉及一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，城市生活垃圾焚烧发电已被公认为是城市生活垃圾资源化、减量化和无害化处理的最有效方式。其中，国内垃圾焚烧发电锅炉主要采用中温中压型，且国内城市入炉生活垃圾成分十分复杂，焚烧时产生含有大量腐蚀性气体、固体颗粒的高温烟气，而锅炉长时间运行时，高温烟气在锅炉四管等管道内的流动迁移，遇冷易在管道表面不断聚集凝结，出现结渣以及积灰现象。锅炉的结渣和积灰会使锅炉的运行出现一系列问题，例如：导致锅炉管道热效率降低，局部传热阻力增大，排烟气温度升高，引起管道损坏；结渣和积灰中的腐蚀物易对管道金属产生腐蚀，在结渣和积灰自身应力下，伴随着温度的波动，导致管道出现应力破裂和腐蚀破坏。为了控制烟气的结渣和积灰，现有技术通常采用优化吹灰技术、添加抗结渣剂法、掺烧法、涂层技术、燃料预处理等方法，而涂层技术主要是通过减小烟气与管道壁之间的黏附力从而实现抑制积灰结渣的效果，且涂层在抑制积灰结渣的同时也可以有效地保护管道壁不被腐蚀，可见，涂层技术可以兼顾防腐蚀和控制积灰结渣两方面，具有较高的经济性。目前，通常采用无机陶瓷涂层和热喷涂合金涂层解决腐蚀和积灰结渣问题，但是，合金涂层的表面较钢材表面更为粗糙且凹凸不平，使飞灰更易在管壁附着，这为结焦结渣层的形成提供了更为有利的条件，陶瓷涂层的导热性低、表面电阻高、刚性强，与钢材的结合强度不高，在经过高温烟气的长时间冲击下，容易脱落，无法实现高的抗粘附性和耐腐蚀性。基于此，研发一种能够适用于垃圾焚烧炉发电锅炉的新型涂层材料，以抑制积灰结渣并防止管道腐蚀是亟需解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种降低飞灰粘附的涂层及其制备方法和应用，所述涂层表面光滑，致密，具有较低的摩擦系数和表面能力，能够防止飞灰的粘附；同时，具有优异的耐冲击性和高温防腐性能，避免飞灰的冲蚀，以及在后续吹灰步骤时保证涂层的完整。为了实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案，一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶5-15份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10-20份，填料10-25份，硅烷偶联剂2-4份，分散剂1-2份，成膜助剂0-3份，消泡剂0-2份，固化剂3-5份，稀释剂80-100份；所述面层涂料由以下重量份的原料组成：无机粘结剂60-80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂20-40份，镍包碳化硅颗粒4-8份，纳米导热颗粒10-15份，氟烷基硅烷偶联剂2-5份，分散剂3-6份，消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，稀释剂30-50份。其中，所述底层涂料中的呋喃改性环氧树脂的分子量为4000-10000，环氧值为0.18-0.23；所述底层涂料中的α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂的分子量为1000-3000；所述底层涂料中的填料选自片状或纤维状填料，优选为碳纤维、碳化硅纤维、石墨烯、氮化硼、鳞片石墨、玻璃纤维的至少一种，粒径为10-20μm；所述面层涂料中的无机粘结剂选自硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、钾水玻璃、钠锂水玻璃的至少一种；所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照摩尔比1-2∶1称取含氢硅油和三官能度丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在110-115℃下反应3-4h，得到硅油改性丙烯酸酯；(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯40-60份、二官能度丙烯酸酯3-5份和丙烯酸5-10份混合均匀，加入混合液重量2-3倍的稀释剂搅拌均匀，再加入引发剂1-2份升温至75-85℃反应3-4h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3-5份，保温反应1-2h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂。所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为0.5-1μm，镍的含量为3-5％。所述面层涂料中的纳米导热颗粒的粒径为50-100nm，选自氧化铝、氧化铬、氧化锆、碳化铬、氮化铝、氮化硅、氮化硼的至少一种。所述面层涂料中的烷基氟硅烷偶联剂选自碳原子数为8-12的氟烷基硅烷偶联剂；所述底层涂料和面层涂料中的稀释剂选自正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚的至少一种。所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的含氢硅油的重均分子量为1500-3500；所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的三官能度丙烯酸酯选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯的一种；所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的二官能度丙烯酸酯选自二缩三丙二醇二丙烯酸酯，己二醇二丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯的至少一种；所述支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法中的稀释剂选自正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚的至少一种。优选地，本专利技术提供一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，所述底层涂料由以下重量份的原料组成：呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶8-12份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂12-18份，填料15-20份，硅烷偶联剂2-4份，分散剂1-2份，成膜助剂0-3份，消泡剂0-2份，固化剂3-5份，稀释剂80-100份；所述面层涂料由以下重量份的原料组成：无机粘结剂70-80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂25-30份，镍包碳化硅颗粒5-6份，纳米导热颗粒12-14份，氟烷基硅烷偶联剂2-5份，分散剂3-6份，消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，稀释剂30-50份。本专利技术的另一个目的在于提供一种降低飞灰粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：1.底层涂料的制备(1)将钛溶胶5-15份，硅烷偶联剂2-4份和填料10-25份混合均匀，加入1/4的稀释剂和分散剂1-2份继续搅拌20-40min；(2)将呋喃改性环氧树脂100份和剩余稀释剂混合，搅拌20-30min后，加入α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10-20份，成膜助剂0-3份混合搅拌20-30min；(3)将步骤(1)制备的混合物和步骤(2)制备的混合搅拌10-20min后，加入消泡剂0-2份，固化剂3-5份搅拌均匀，即制备得到底层涂料；2.面层涂料的制备(1)将支化丙烯酸改性有机硅树脂20-40份，镍包碳化硅颗粒4-8份，纳米导热颗粒10-15份，分散剂3-6份和稀释剂30-50份混合均匀，研磨20-40min；(2)继续加入无机粘结剂60-80份、氟烷基硅烷偶联剂2-5份、消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，混合搅拌20-30min，即制备得到面层涂料。本专利技术的另一个目的在于提供一种降低飞灰粘附的涂层的施工方法，包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，其特征在于：所述底层涂料由以下重量份的原料组成：/n呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶5-15份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10-20份，填料10-25份，硅烷偶联剂2-4份，分散剂1-2份，成膜助剂0-3份，消泡剂0-2份，固化剂3-5份，稀释剂80-100份；/n所述面层涂料由以下重量份的原料组成：/n无机粘结剂60-80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂20-40份，镍包碳化硅颗粒4-8份，纳米导热颗粒10-15份，氟烷基硅烷偶联剂2-5份，分散剂3-6份，消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，稀释剂30-50份。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低飞灰粘附的涂层，包括底层涂料制备的底层和面层涂料制备的面层，其特征在于：所述底层涂料由以下重量份的原料组成：
呋喃改性环氧树脂100份，钛溶胶5-15份，α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂10-20份，填料10-25份，硅烷偶联剂2-4份，分散剂1-2份，成膜助剂0-3份，消泡剂0-2份，固化剂3-5份，稀释剂80-100份；
所述面层涂料由以下重量份的原料组成：
无机粘结剂60-80份，支化丙烯酸改性有机硅树脂20-40份，镍包碳化硅颗粒4-8份，纳米导热颗粒10-15份，氟烷基硅烷偶联剂2-5份，分散剂3-6份，消泡剂1-3份，流平剂1-2份，流变助剂1-3份，稀释剂30-50份。


2.根据权利要求1所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述底层涂料中的呋喃改性环氧树脂的分子量为4000-10000，环氧值为0.18-0.23；所述底层涂料中的α，ω-二羟基封端的聚硅氧树脂的分子量为1000-3000。


3.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述底层涂料中的填料选自片状或纤维状填料，优选为碳纤维、碳化硅纤维、石墨烯、氮化硼、鳞片石墨、玻璃纤维的至少一种，粒径为10-20μm。


4.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述面层涂料中的无机粘结剂选自硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、钾水玻璃、钠锂水玻璃的至少一种。


5.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述面层涂料中的支化丙烯酸改性有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比1-2：1称取含氢硅油和三官能度丙烯酸酯，加入氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂混合均匀后，在110-115℃下反应3-4h，得到硅油改性丙烯酸酯；
(2)将步骤(1)得到的硅油改性丙烯酸酯40-60份、二官能度丙烯酸酯3-5份和丙烯酸5-10份混合均匀，加入混合液重量2-3倍的稀释剂搅拌均匀，再加入引发剂1-2份升温至75-85℃反应3-4h后，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3-5份，保温反应1-2h，冷却至室温，即制备得到支化丙烯酸改性有机硅树脂。


6.根据权利要求1-2任一项所述的一种降低飞灰粘附的涂层，其特征在于：所述面层涂料中的镍包碳化硅颗粒的粒径为0.5-1μm，镍的含量为3-5％；所述面层涂料中的纳米导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴雷，
申请(专利权)人：深圳优易材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44