本发明涉及防水垢
技术领域：
，特别是涉及一种防水垢的加热管内壁涂层及其加工工艺。
背景技术：
：加热管通常为不锈钢等金属管状电热元件，其面临的主要难题之一是内部结垢问题。倘若长期不解决，日积月累会在加热管内表面形成一层致密、坚硬的水垢。水垢的形成，实际上是水中的难溶或微溶盐，易在管壁表面析出，沉积。其形成过程为：水中低溶解度的盐在过饱和状态下，形成微晶，结晶在器壁表面粘附，聚集，结成水垢。由于水垢的传热系数极低，一方面影响了加热管的加热效率，另一方面会堵塞进出水管，造成出水不畅甚至不能出水等问题。定期清理会耗费大量人力、物力，因此直接在加热管内壁加工防水垢涂层成为一个较优选择。要使材料的表面不结水垢或少结水垢，其表面必须是憎水性，比如在表面喷涂含氟涂层、加工塘瓷层等。专利cn105131663b公开了一种预防产生水垢的无机涂料，是以无机树脂、氧化铝、钛白粉、晶须硅、高岭土和成膜促进剂等混合制成，但是该涂料最大的问题是在金属材质的加热管壁上的附着力差，无法长期使用。技术实现要素：本发明的目的就是要提供一种防水垢的加热管内壁涂层及其加工工艺，具有较高的附着力和耐冲击性，并且可以在高温条件下长期使用，有效防水垢。为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：一种防水垢的加热管内壁涂层的加工工艺，包括在加热管内壁依次涂覆形成底层和表层两个步骤；其中，所述底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料的制备方法如下：先将氯醚树脂加入底层溶剂中，搅拌溶解，然后加入聚醚醚酮粉末、聚全氟乙丙烯，利用砂磨机研磨4～6小时，即得所述的底层涂料；所述表层的制备方法如下：先将乙二醇单烯丙基醚与karstedt催化剂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、氯醚树脂、第一部分紫外光引发剂配置成混合液，然后将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至70～90℃的含氢硅油中，滴加完毕后继续反应3小时，降至室温，预聚合，接着将预聚合产物与交联剂、第二部分紫外光引发剂混合涂覆在底层表面，紫外光固化，即得所述的表层。优选的，所述底层的厚度为40～60nm，表层的厚度为50～60μm。优选的，所述底层涂料中，氯醚树脂、底层溶剂、聚醚醚酮粉末、聚全氟乙丙烯的质量比为1：5～8：0.3～0.4：0.25～0.35。优选的，所述底层溶剂是由氯仿、二甲苯按照质量比1：0.2～0.5混合而成。优选的，所述聚醚醚酮粉末的熔融指数为100～120g/10min，粒径为400～500目。优选的，所述表层的制备过程中，所使用乙二醇单烯丙基醚与karstedt催化剂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、氯醚树脂、第一部分紫外光引发剂、含氢硅油、交联剂、第二部分紫外光引发剂的质量比为1：0.1～0.2：0.8～1：0.2～0.3：0.001～0.002：2～3：0.02～0.03：0.003～0.004。优选的，所述karstedt催化剂为质量浓度2%的二甲苯溶液，含氢硅油的含氢量为0.18%或≥0.6%。优选的，混合液向含氢硅油中的滴加时间为50～60分钟。优选的，所述紫外光引发剂选自2,4-二羟基二苯甲酮、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮或α-羟烷基苯酮中的任一种。优选的，预聚合的工艺条件为：紫外灯下直射30～50秒。优选的，紫外光固化的工艺条件为：紫外灯下直射2～3分钟。优选的，底层涂料采用空气喷涂法进行涂覆，具体方法是：用喷枪和空气压缩机将所述涂料喷涂到经过喷砂处理的加热管内壁，先在70～80℃下烘烤40～60分钟，然后在220～240℃固化10～15分钟。进一步优选的，喷枪的喷嘴直径为1mm，空气压缩机输出的空气压力为2～4公斤/立方厘米。进一步优选的，喷砂处理的工艺条件为：60～80目金刚砂，压力0.4～0.6mpa，喷射距离0.4～0.5m，喷射角度50～70°。另外,本发明还要求保护一种利用上述加工工艺制备形成的一种防水垢的加热管内壁涂层。以及本发明还要求保护一种防水垢的加热管，其内壁涂覆上述涂层。与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明在加热管内壁依次涂覆形成底层和表层，两者相辅相成，底层主要用于增强在加热管内壁上的附着力，表层由于与底层均为有机组成，且具类似成分，两者之间粘结力佳，保证整体涂层的附着力，提高耐冲击性，可在250℃高温条件下长期使用；表层的接触角大，有效防止表面结垢。即本发明内壁涂层具有较高的附着力和耐冲击性，并且可以在高温条件下长期使用，有效防水垢。（2）本发明底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料是由氯醚树脂、底层溶剂、聚醚醚酮、聚全氟乙丙烯等混合制成，聚醚树脂具有较好的黏性，保证在加热管内壁的附着力，聚醚醚酮具有优异的耐高温性能，聚全氟乙丙烯具有完全氟化的结构，也具有优异的耐高温性。聚醚醚酮和聚全氟乙丙烯的加入一方面提高了底层的耐高温性，另一方面聚醚醚酮带来的醚键增大了与加热管内壁的结合力，聚全氟乙丙烯的碳氟键能大，具有良好的憎水性，避免水分子进入底层与加热管内壁之间，影响涂层的附着力。（3）本发明表层是利用乙二醇单烯丙基醚与含氢硅油的氢硅化反应，构建水凝胶体系，乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯紫外光聚合也会进一步凝胶化，凝胶化结构本身对底层就会有良好的包裹性，而且，凝胶结构将氯醚树脂包裹其中，由于氯醚树脂与底层中醚键孤对电子相互作用，进一步增强了表层与底层的结合力。凝胶化的过程中，由于与底层之间的作用力，支链呈现内敛化，表面光滑，表层的接触角大，有效防止表面结垢。凝胶结构具有一定的缓冲，耐冲击性更佳。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种防水垢的加热管内壁涂层的加工工艺，在加热管内壁依次涂覆底层和表层即可；其中，底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料的制备方法如下：先将1kg氯醚树脂加入5kg底层溶剂中，搅拌溶解，然后加入0.3kg聚醚醚酮粉末、0.25kg聚全氟乙丙烯，利用砂磨机研磨4小时，即得所述的底层涂料；表层的制备方法如下：先将1kg乙二醇单烯丙基醚与0.1kgkarstedt催化剂、0.8kg乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.2kg氯醚树脂、0.001kg紫外光引发剂配置成混合液，然后将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至70℃的2kg含氢硅油中，滴加完毕后继续反应3小时，降至室温，预聚合，接着将预聚合产物与0.02kg交联剂、0.003kg紫外光引发剂混合涂覆在底层表面，紫外光固化，即得所述的表层。其中，在本实施例中底层的厚度为40nm，表层的厚度为50μm。底层溶剂是由氯仿、二甲苯按照质量比1：0.2混合而成。聚醚醚酮粉末的熔融指数为100g/10min，粒径为400目。karstedt催化剂为质量浓度2%的二甲苯溶液，含氢硅油的含氢量为0.18%。混合液向含氢硅油中的滴加时间为50分钟。紫外光引发剂为2,4-二羟基二苯甲酮。预聚合的工艺条件为：在紫外灯下直射30秒。紫外光固化的工艺条件为：紫外灯下直射2分钟。底层涂料采用空气喷涂法进行涂覆，具体方法是：用喷枪和空气压缩机将所述涂料喷涂到经过喷砂处理的加热管内壁，先在70℃下烘烤40分钟，然后在220℃固化10分钟。喷枪的喷嘴直径为1mm，空气压缩机输出的空气压力为2公斤/立方厘米。喷砂处理的工艺条件为：60目金刚砂，压力0.4mpa，喷射距离0.4m，喷射角度50°。实施例2一种防水垢的加热管内壁涂层的加工工艺，在加热管内壁依次涂覆底层和表层即可；其中，底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料的制备方法如下：先将1kg氯醚树脂加入8kg底层溶剂中，搅拌溶解，然后加入0.4kg聚醚醚酮粉末、0.35kg聚全氟乙丙烯，利用砂磨机研磨6小时，即得所述的底层涂料；表层的制备方法如下：先将1kg乙二醇单烯丙基醚与0.2kgkarstedt催化剂、1kg乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.3kg氯醚树脂、0.002kg紫外光引发剂配置成混合液，然后将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至90℃的3kg含氢硅油中，滴加完毕后继续反应3小时，降至室温，预聚合，接着将预聚合产物与0.03kg交联剂、0.004kg紫外光引发剂混合涂覆在底层表面，紫外光固化，即得所述的表层。其中，在本实施例中底层的厚度为60nm，表层的厚度为60μm。底层溶剂是由氯仿、二甲苯按照质量比1：0.5混合而成。聚醚醚酮粉末的熔融指数为120g/10min，粒径为500目。karstedt催化剂为质量浓度2%的二甲苯溶液，含氢硅油的含氢量为0.6%。混合液向含氢硅油中的滴加时间为60分钟。紫外光引发剂为α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮。预聚合的工艺条件为：紫外灯下直射50秒。紫外光固化的工艺条件为：紫外灯下直射3分钟。底层涂料采用空气喷涂法进行涂覆，具体方法是：用喷枪和空气压缩机将所述涂料喷涂到经过喷砂处理的加热管内壁，先在80℃下烘烤60分钟，然后在240℃固化15分钟。喷枪的喷嘴直径为1mm，空气压缩机输出的空气压力为4公斤/立方厘米。喷砂处理的工艺条件为：80目金刚砂，压力0.6mpa，喷射距离0.5m，喷射角度70°。实施例3一种防水垢的加热管内壁涂层的加工工艺，在加热管内壁依次涂覆底层和表层即可；其中，底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料的制备方法如下：先将1kg氯醚树脂加入5kg底层溶剂中，搅拌溶解，然后加入0.4kg聚醚醚酮粉末、0.25kg聚全氟乙丙烯，利用砂磨机研磨6小时，即得所述的底层涂料；表层的制备方法如下：先将1kg乙二醇单烯丙基醚与0.1kgkarstedt催化剂、1kg乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.2kg氯醚树脂、0.002kg紫外光引发剂配置成混合液，然后将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至70℃的3kg含氢硅油中，滴加完毕后继续反应3小时，降至室温，预聚合，接着将预聚合产物与0.02kg交联剂、0.004kg紫外光引发剂混合涂覆在底层表面，紫外光固化，即得所述的表层。其中，在本实施例中底层的厚度为40nm，表层的厚度为60μm。底层溶剂是由氯仿、二甲苯按照质量比1：0.2混合而成。聚醚醚酮粉末的熔融指数为120g/10min，粒径为400目。karstedt催化剂为质量浓度2%的二甲苯溶液，含氢硅油的含氢量为0.7%。混合液向含氢硅油中的滴加时间为60分钟。紫外光引发剂为α-羟烷基苯酮。预聚合的工艺条件为：紫外灯下直射30秒。紫外光固化的工艺条件为：紫外灯下直射3分钟。底层涂料采用空气喷涂法进行涂覆，具体方法是：用喷枪和空气压缩机将所述涂料喷涂到经过喷砂处理的加热管内壁，先在70℃下烘烤60分钟，然后在220℃固化15分钟。喷枪的喷嘴直径为1mm，空气压缩机输出的空气压力为2公斤/立方厘米。喷砂处理的工艺条件为：80目金刚砂，压力0.4mpa，喷射距离0.5m，喷射角度50°。实施例4一种防水垢的加热管内壁涂层的加工工艺，在加热管内壁依次涂覆底层和表层即可；其中，底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料的制备方法如下：先将1kg氯醚树脂加入8kg底层溶剂中，搅拌溶解，然后加入0.3kg聚醚醚酮粉末、0.35kg聚全氟乙丙烯，利用砂磨机研磨4小时，即得所述的底层涂料；表层的制备方法如下：先将1kg乙二醇单烯丙基醚与0.2kgkarstedt催化剂、0.8kg乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.3kg氯醚树脂、0.001kg紫外光引发剂配置成混合液，然后将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至90℃的2kg含氢硅油中，滴加完毕后继续反应3小时，降至室温，预聚合，接着将预聚合产物与0.03kg交联剂、0.003kg紫外光引发剂混合涂覆在底层表面，紫外光固化，即得所述的表层。其中，在本实施例中底层的厚度为60nm，表层的厚度为50μm。底层溶剂是由氯仿、二甲苯按照质量比1：0.5混合而成。聚醚醚酮粉末的熔融指数为100g/10min，粒径为500目。karstedt催化剂为质量浓度2%的二甲苯溶液，含氢硅油的含氢量为0.18%。混合液向含氢硅油中的滴加时间为50分钟。紫外光引发剂为2,4-二羟基二苯甲酮。预聚合的工艺条件为：紫外灯下直射50秒。紫外光固化的工艺条件为：紫外灯下直射2分钟。底层涂料采用空气喷涂法进行涂覆，具体方法是：用喷枪和空气压缩机将所述涂料喷涂到经过喷砂处理的加热管内壁，先在80℃下烘烤40分钟，然后在240℃固化10分钟。喷枪的喷嘴直径为1mm，空气压缩机输出的空气压力为4公斤/立方厘米。喷砂处理的工艺条件为：60目金刚砂，压力0.6mpa，喷射距离0.4m，喷射角度70°。实施例5一种防水垢的加热管内壁涂层的加工工艺，在加热管内壁依次涂覆底层和表层即可；其中，底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料的制备方法如下：先将1kg氯醚树脂加入6kg底层溶剂中，搅拌溶解，然后加入0.35kg聚醚醚酮粉末、0.3kg聚全氟乙丙烯，利用砂磨机研磨5小时，即得所述的底层涂料；表层的制备方法如下：先将1kg乙二醇单烯丙基醚与0.15kgkarstedt催化剂、0.9kg乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.25kg氯醚树脂、0.0015kg紫外光引发剂配置成混合液，然后将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至80℃的2.5kg含氢硅油中，滴加完毕后继续反应3小时，降至室温，预聚合，接着将预聚合产物与0.025kg交联剂、0.0035kg紫外光引发剂混合涂覆在底层表面，紫外光固化，即得所述的表层。其中，在本实施例中底层的厚度为50nm，表层的厚度为55μm。底层溶剂是由氯仿、二甲苯按照质量比1：0.4混合而成。聚醚醚酮粉末的熔融指数为110g/10min，粒径为500目。karstedt催化剂为质量浓度2%的二甲苯溶液，含氢硅油的含氢量为0.8%。混合液向含氢硅油中的滴加时间为55分钟。紫外光引发剂为α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮。预聚合的工艺条件为：紫外灯下直射40秒。紫外光固化的工艺条件为：紫外灯下直射2分钟。底层涂料采用空气喷涂法进行涂覆，具体方法是：用喷枪和空气压缩机将所述涂料喷涂到经过喷砂处理的加热管内壁，先在75℃下烘烤50分钟，然后在230℃固化12分钟。喷枪的喷嘴直径为1mm，空气压缩机输出的空气压力为3公斤/立方厘米。喷砂处理的工艺条件为：70目金刚砂，压力0.5mpa，喷射距离0.45m，喷射角度60°。对比例1一种加热管内壁涂层的加工工艺，在加热管内壁依次涂覆表层即可；表层的制备方法如下：先将1kg乙二醇单烯丙基醚与0.15kgkarstedt催化剂、0.9kg乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.25kg氯醚树脂、0.0015kg紫外光引发剂配置成混合液，然后将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至80℃的2.5kg含氢硅油中，滴加完毕后继续反应3小时，降至室温，预聚合，接着将预聚合产物与0.025kg交联剂、0.0035kg紫外光引发剂混合涂覆在底层表面，紫外光固化，即得所述的表层。其中，在本对比例中表层的厚度为55μm。karstedt催化剂为质量浓度2%的二甲苯溶液，含氢硅油的含氢量为0.8%。混合液向含氢硅油中的滴加时间为55分钟。紫外光引发剂为α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮。预聚合的工艺条件为：紫外灯下直射40秒。紫外光固化的工艺条件为：紫外灯下直射2分钟。对比例2一种加热管内壁涂层的加工工艺，在加热管内壁涂覆底层即可；其中，底层是通过涂覆底层涂料得到，底层涂料的制备方法如下：先将1kg氯醚树脂加入6kg底层溶剂中，搅拌溶解，然后加入0.35kg聚醚醚酮粉末、0.3kg聚全氟乙丙烯，利用砂磨机研磨5小时，即得所述的底层涂料。其中，在本对比例中底层的厚度为50nm。底层溶剂是由氯仿、二甲苯按照质量比1：0.4混合而成。聚醚醚酮粉末的熔融指数为110g/10min，粒径为500目。底层涂料采用空气喷涂法进行涂覆，具体方法是：用喷枪和空气压缩机将所述涂料喷涂到经过喷砂处理的加热管内壁，先在75℃下烘烤50分钟，然后在230℃固化12分钟。喷枪的喷嘴直径为1mm，空气压缩机输出的空气压力为3公斤/立方厘米。喷砂处理的工艺条件为：70目金刚砂，压力0.5mpa，喷射距离0.45m，喷射角度60°。试验例对实施例1～5和对比例1～2加工所得加热管内壁进行相关性能测试，包括：附着力（gb1720-79）、耐冲击性（gb/t20624.1-2006）、接触角（jc2000d1型接触角测量仪），结果见表1。表1.实施例和对比例性能测试比较附着力耐冲击性（≥50kg·cm）接触角（°）实施例11级通过152实施例21级通过151实施例31级通过153实施例41级通过153实施例51级通过155对比例14级通过154对比例21级不通过88由表1可知，本发明实施例1～5加工所得涂层具有良好的附着力、耐冲击性，且表面接触角大，阻垢性能好。对比例1只涂覆表层，虽然表层中的氯醚树脂具有黏性，但是凝胶结构不利于与加热管内壁之间的良好结合，附着力明显较差。对比例2只涂覆底层，涂层的耐冲击性变差，表面接触角小，阻垢性能变差。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页1 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