冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法及所用涂料的制作方法

文档序号:3797191阅读:295来源:国知局
冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法及所用涂料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法,其特征是包括如下步骤:1)在乙醇/水混合溶液中加入硅烷偶联剂Ⅰ,调节pH为3~6后,于25~50℃反应3~12h,得硅溶胶;2)在勃姆石溶胶中加入硅烷偶联剂Ⅱ,于50~100℃反应0.5~2小时,固体颗粒干燥;得硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒;3)将硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒加入到硅溶胶中,混合均匀,从而形成透明的有机-无机杂化纳米防腐涂料。本发明还同时公开了一种冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法:将有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料涂覆于金属构件表面,并于100~150℃固化0.5~1小时,从而在金属构件表面形成耐腐蚀涂层。
【专利说明】冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法及所用涂料
【技术领域】
[0001]本发明属于冷却塔金属构件防腐蚀处理领域;具体涉及冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法及所用的有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002]冷却塔是工业循环水中的常用设备,常用于钢铁厂、印染厂、医药厂、核电厂、空调、冷库以及化纤、石油等领域。冷却塔结构中有很多金属构件,如钢结构骨架、进水支柱、电机、风机、电机辅架、播水头、播水管、螺丝、螺栓等。但由于冷却塔处理的水中常含有酸性、碱性或盐成分物质,它们会腐蚀金属构件,缩短冷却塔使用寿命,造成资源浪费和使用成本的提高。基于此,人们都在积极研究提高冷却塔中金属构件防腐蚀性能的新方法。
[0003]专利202928388中涉及了一种新型防腐冷却塔,其塔中钢结构骨架设计在玻璃钢外面,从而避免酸性物质对钢结构的直接接触,同时钢结构表面还涂覆了高分子氟碳涂料。这种方法能延长钢结构的使用寿命,但其未涉及到对冷却塔中其它金属构件的防腐处理,同时高分子氟碳涂料价格昂贵,会增加冷却塔的价格。
[0004]专利203487820中也涉及了一种冷却塔中钢结构的防腐处理方法,但其防腐涂层未告知,同时在这篇专利中也未涉及到对冷却塔中其它金属构件的防腐处理。
[0005]专利201865970中涉及了一种冷却塔风机,为提高风机的耐雾气腐蚀性能,在风机叶片、轮毂表面涂覆了一层镀锌防腐层。这种方法能一定程度上提高风机的防雾气腐蚀性能,但若雾气中含有酸、碱或盐成分,镀锌层的防腐蚀性能还是不够的。
[0006]目前,通过 溶胶-凝胶技术在金属表面制备一层有机-无机杂化防腐蚀涂层的方法越来越引起人们重视,其制备工艺过程简单,无毒、无污染,适用范围广,成本低,在金属表面的防腐效果要优于传统的磷化、铬化等工艺。

【发明内容】

[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法及所用的有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法。
[0008]为了解决上述技术问题,本发明提供一种有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法,包括如下步骤:
[0009]I)、在乙醇/水混合溶液中加入硅烷偶联剂I,调节pH为3~6后,于25~50°C反应3~12h,形成硅溶胶;
[0010]所述乙醇/水混合溶液与硅烷偶联剂I的重量比为100:20~50(较佳为100:30 ~40);
[0011]所述乙醇/水混合溶液中,乙醇与水的重量比为100:2~5 ;
[0012]备注说明:上述pH的调节方式属于常规技术,例如可采用质量浓度为10%的HCl溶液进行PH的调节;
[0013]2)、在勃姆石溶胶中加入硅烷偶联剂II,于50~100°C (较佳为50~70°C)反应0.5~2小时,过滤,收集固体颗粒,并于室温下真空干燥至恒重;得硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒;
[0014]所述勃姆石溶胶是粒径为10~50nm(较佳为20~50nm)、固含量为20~40%(重量%)的勃姆石溶胶(为水性纳米颗粒溶胶);所述硅烷偶联剂II与勃姆石溶胶的重量比为I~0.2:1 ;
[0015]3)、将步骤2)所得的硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒加入到步骤I)所得的硅溶胶中,混合均匀,从而形成透明的有机-无机杂化纳米防腐涂料;
[0016]所述硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒与硅溶胶的重量比为0.01~0.2:1 (较佳为 0.05 ~0.2:1)。
[0017]作为本发明的有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法的改进:
[0018]硅烷偶联剂I为正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正十二烷基二甲氧基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基硅烷、Y _缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二(β_甲氧基乙氧基)硅烷、双_( 二甲氧基甲娃烷基丙基)胺、双_( 二乙氧基甲娃烷基丙基)胺、1,2-双(二甲氧基娃基)乙烧、3,3,3-二氟丙基二乙氧基硅烷、十二氣庚基丙基二甲氧基硅烷中的至少一种;
[0019]硅烷偶联剂II为甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、正丙基二乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y _(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二( β _甲氧基乙氧基)硅烷、1,2_双(二甲氧基娃基)乙烧中的一种。
[0020]本发明还同时提供了利用上述有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料所进行的冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法:将有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料涂覆于金属构件表面(可米用浸涂或喷涂等方式),并于100~150°C固化0.5~I小时,从而在金属构件表面形成耐腐蚀涂层。
[0021]作为本发明的冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法的改进:控制涂层厚度为20~50微米。
[0022]在本发明中,室温是指15~25°C。
[0023]本发明的有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备涉及溶胶-凝胶技术和纳米粒子填充技术。
[0024]在本发明中,金属构件是指冷却塔中钢结构骨架、进水支柱、电机、风机、电机辅架、拨水头、拨水管、螺丝、螺栓等部件。
[0025]经本发明涂料处理后的金属构件硬度大于5H(按GB/T6739-1996测试);耐中性盐雾30天涂层无变化(按GB/T10125-1997测试);在5% (重量比)H2SO4溶液中浸泡10天涂层无变化;在0.4% (重量比)NaOH溶液中浸泡10天涂层无变化。
[0026]鉴于此,本发明将有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料作为一种防腐蚀涂层,用于冷却塔金属构件表面。
[0027]本发明具有如下有益效果:
[0028] 1、涂料采取溶胶-凝胶技术和纳米粒子填充技术制备而成,其工艺简单,反应条件温和,未使用对人体和环境有毒有害的原料,污染小;[0029]2、涂层透明,不影响受保护金属的外观和光泽;
[0030]3、涂层硬度高、耐腐蚀性能强,能显著延长冷却塔金属构件的服役寿命。
【具体实施方式】
[0031]实施例1、有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法,依次进行如下步骤:
[0032]I)、在水/乙醇(2g/100g)混合溶液中加入22g正硅酸乙酯,5.2g Y -巯丙基三乙氧基硅烷,10.4g甲基三甲氧基硅烷,利用浓度为10%的HCl溶液调节PH = 5~6,于25°C反应12小时,得硅溶胶。
[0033]2)、在100g勃姆石溶胶(粒径20nm,固含量20% )中加入50g的Y_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷,于50°C反应0.5小时,过滤,收集固体颗粒,并于室温下真空干燥至恒重;得硅烷偶联剂表面改性的勃姆石固体颗粒。
[0034]3)、将步骤2)制备的硅烷偶联剂表面改性的勃姆石固体颗粒(IOg)加入到步骤I)制备的硅溶胶(100g)中,混合均匀,形成透明的有机-无机杂化纳米防腐涂料。
[0035]实验1、采取喷涂方式将实施例1所得的有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料涂覆于冷却塔钢结构骨架表面, 控制涂层厚度为20微米;并于120°C固化I小时,从而形成防腐蚀涂层。
[0036]检测结果如下:涂层硬度7H(按GB/T6739-1996测试);耐中性盐雾30天涂层无变化(按GB/T10125-1997测试);在5% (重量比)H2S04溶液中浸泡10天涂层无变化;在
0.4% (重量比)NaOH溶液中浸泡10天涂层无变化。
[0037]对比例1-1、取消实施例1的步骤2),且相应的将步骤3)中的“硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒”改成勃姆石(粒径20nm),重量不变;其余内容同实施例1。
[0038]对比例1-2、将实施例1步骤2)中的“于50°C反应0.5小时”改成“于30°C反应3小时”;其余内容同实施例1。
[0039]对比例1-3、将实施例1步骤2)中的“于50°C反应0.5小时”改成“于120°C反应
0.5小时”;其余内容同实施例1。
[0040]对比例1-4、将实施例1步骤3)中的硅烷偶联剂表面改性的勃姆石固体颗粒的用量由IOg改成0.8g ;其余内容同实施例1。
[0041]对比例1-5、将实施例1步骤3)中的硅烷偶联剂表面改性的勃姆石固体颗粒的用量由IOg改成25g ;其余内容同实施例1。
[0042]对比例1-6、将实施例1步骤2)中的“加入50g的Y -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷”改成“加入15g的y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷”;其余内容同实施例1o
[0043]对比例1-7、将实施例1步骤2)中的中“加入50gY_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷”改成“加入IiOg Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷”;其余内容同实施例1。
[0044]将上述对比例1-1~对比例1-7所得的涂料按照实验I进行检测,所得结果如表I所示。
[0045]表1
[0046]
【权利要求】
1.有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法,其特征是包括如下步骤: 1)、在乙醇/水混合溶液中加入硅烷偶联剂I,调节pH为3~6后,于25~50°C反应3~12h,形成娃溶胶; 所述乙醇/水混合溶液与硅烷偶联剂I的重量比为100:20~50 ; 所述乙醇/水混合溶液中,乙醇与水的重量比为100:2~5 ; 2)、在勃姆石溶胶中加入硅烷偶联剂II,于50~100°C反应0.5~2小时,过滤,收集固体颗粒,并于室温下真空干燥至恒重;得硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒; 所述勃姆石溶胶是粒径为10~50nm、固重量含量为20~40%的勃姆石溶胶;所述硅烷偶联剂II与勃姆石溶胶的重量比为I~0.2:1 ; 3)、将步骤2)所得的硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒加入到步骤I)所得的硅溶胶中,混合均匀,从而形成透明的有机-无机杂化纳米防腐涂料; 所述硅烷偶联剂改性的勃姆石固体颗粒与硅溶胶的重量比为0.01~0.2:1。
2.根据权利要求1所述的有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料的制备方法,其特征是: 硅烷偶联剂I为正娃酸乙酷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、正丙基二乙氧基硅烷、正十二烷基二甲氧基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基硅烷、Y -缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷、Υ_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二( β _甲氧基乙氧基)硅烷、双_( 二甲氧基甲娃烷基丙基)胺、双_( 二乙氧基甲娃烷基丙基)胺、1,2-双(二甲氧基娃基)乙烧、3,3,3-二氟丙基二乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种; 硅烷偶联剂II为甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、正丙基二乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、Υ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Υ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、1,2-双(三甲氧基硅基)乙烧中的一种。
3.利用如权利要求1或2所述有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料所进行的冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法,其特征是:将有机-无机杂化纳米防腐蚀涂料涂覆于金属构件表面,并于100~150°C固化0.5~I小时,从而在金属构件表面形成耐腐蚀涂层。
4.根据权利要求3所述的冷却塔金属构件的防腐蚀处理方法,其特征是:控制涂层厚度为20~50微米。
【文档编号】C09D1/00GK103937300SQ201410162892
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】何守先 申请人:浙江倍斯特制冷科技有限公司
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