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新型耐高温换热器涂料的研制点击：2113 日期：[ 2014-04-26 22:55:11 ] |
| 毛肖1,张九渊1,薛进1,董绍平2,谢水海2(1.浙江工业大学,杭州310032;2.镇海炼化公司,宁波315207)1 引 言现代大型生产装置,特别是石油炼制、化工、化纤等成套生产工程中,大量使用各种类型的换热器。在工业生产中低于150℃的工艺介质普遍采用循环水冷却方式,循环水在使用中不断蒸发,使水中难溶的盐类浓缩,在换热器传热面上造成沉积结垢,腐蚀性离子Ｃｌ-、ＳＯ2-4等浓度增大,腐蚀变强。其中采用有机涂层保护,是现在换热器腐蚀防护的主攻方向之一。国内出现了较多换热器涂料,但大多不能很好地满足换热器检修时用高温高压水蒸汽冲扫的要求,使用温度大多在200℃以下。上世纪60年代西德ＳａｌｍｅｎＨ对换热器涂料进行一系列改进,最后形成的索卡芬涂料———以酚醛 有机硅 环氧三元树脂为基(兼顾了酚醛耐化学品性,环氧树脂强附着力,有机硅树脂的耐水性和耐热性),使用温度可达200℃。因而试通过有机硅改性环氧树脂,并采用酚醛树脂充当环氧树脂固化剂以获得三元树脂,并以此主要基料,通过添加耐热颜、填料得到耐高温250℃的换热器涂料。2 实验部分2.1 有机硅改性环氧树脂的研制实验原料:羟基硅油(分子量3000)、Ｅ 12环氧树脂、ＫＨ 550偶联剂、催化剂选用二月桂酸二丁锡、二甲基甲酰胺(沸点153℃)充当溶剂。取Ｅ 12环氧树脂,用二甲基甲酰胺1∶1溶解后,加入羟基硅油、ＫＨ 550偶联剂,混合均匀后,在90℃连续反应4ｈ后,即得有机硅改性的环氧树脂。反应主要利用一定温度下环氧基团与偶联剂的-ＮＨ2和-ＮＨ-发生开环反应,偶联剂另一端的烷氧基-ＯＣＨ3与有机硅上的羟基-ＯＨ发生脱醇反应,最终形成嵌段接技共聚物,达到有机硅化学改性环氧树脂的目的。2.2 涂料的配制涂料中各原料配比见表1。将环氧有机硅树脂液与丁醇醚化酚醛树脂液混合均匀后,加入颜填料,搅拌均匀置入球磨机球磨18ｈ。涂装时根据需要调节粘度。3 性能测试及效果评估涂层质量检测指标见表2。导热系数是决定换热器使用效率的一个重要参数。采用德国ＤＳＣ200ＰＣ进行不同温度涂层导热系数的测定。图1显示了涂层导热系数随温度的变化,从图1知,环氧 有机硅 酚醛涂层在30℃、80℃及130℃温度下测得的导热系数都大于1,具有良好的传热效果。将研制的环氧 有机硅 酚醛涂料与市售的环氧聚酯涂料和无机磷酸盐富锌涂料进行耐温性和耐蚀性的对比,其结果见表3、4。研制的三元复合涂料具有最好的耐温性和耐蚀性。4 讨 论4.1 耐热颜料的选择耐热涂层由耐热树脂及耐热颜填料组成,耐热颜料的加入强化了漆膜整体的耐温性。由于涂层要求不影响换热器的传热性能,因此要求颜填料要有一定的导热功能,鉴于此,颜填料的选择以具有导热性为前提,同时满足耐蚀性要求,在高温涂料中常用非金属类石墨粉(300℃长期耐热)或金属类铝粉浆(500℃长期耐热)充当耐热颜料。石墨及铝粉浆耐蚀性能比较见表5。从表5结果可知,在耐蚀性能上铝粉浆不及化学惰性的石墨。4.2 涂装工艺探索为使底漆与面漆具有较好的结合力,进行了涂装工艺的探索,从表6结果得出,试验结果证明底漆在80℃固化20ｍｉｎ后涂装面漆和底、面漆采用“湿碰湿”工艺都能很好地保证涂层表面质量,但基于现场施工的实践,“湿碰湿”工艺在现场涂装,特别是采用灌涂时,易引起咬底现象,因而确立底漆在80℃固化20ｍｉｎ后再涂装面漆为最佳的涂装工艺。5 结 语(1)环氧 有机硅 酚醛三元树脂涂层具有优良的耐温耐蚀性能,能经受250℃下高温烘烤,在30℃、80℃及130℃下都具有较好的传热性能,能满足换热器的使用条件。(2)试验结果表明,石墨具有比铝粉浆更好的化学惰性,在面漆中可充当耐温传热颜料。(3)试验结果证明底漆在80℃固化20ｍｉｎ后涂装面漆和底、面漆采用“湿碰湿”工艺都能很好地保证涂层表面质量,但基于现场施工的实践,“湿碰湿”工艺在现场涂装,特别是采用灌涂时,易引起咬底现象,因而确立底漆80℃固化20ｍｉｎ后再涂装面漆为最佳的涂装工艺。 |
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