[發明專利]一種防腐、防垢涂層材料的制備及涂覆方法

在審

• 申請號: 201410281885.7
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN105199497A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 裘進華;嚴雨林;江瀟
• 申請（專利權）人: 盾安（天津）節能系統有限公司
• 主分類號: C09D127/18
• 分類號: C09D127/18;C09D5/08;C09D7/12;B05D7/14;B05D7/24;B05D3/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 楊寶蘭

技術領域

本發明涉及一種金屬防腐防垢涂層，特別是涉及一種耐腐蝕、抗結垢復合納米涂層材料的制備及涂覆方法。

背景技術

水是常用的熱交換介質，然而熱交換的水質往往較為復雜，容易引起換熱設備的腐蝕及結垢，進而降低設備的效率，甚至破壞換熱設備。為解決腐蝕問題，鈦板作為換熱器板材，可有效解決腐蝕問題，可以提供設備較長的使用壽命，但成本較高，而且不能防垢，需要定期清洗，生產維護成本較高。添加化學阻垢劑等化學方法及機械清洗等物理方法可有效預防和消除污垢問題，但這些方法普遍存在著清洗成本高或二次污染等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種耐腐蝕抗結垢，而且傳熱性能好，涂層的使用壽命延長，可廣泛應用于各種水介質換熱設備的耐腐蝕、抗結垢復合納米涂層的制備及涂覆方法。

本發明所采用的技術方案是：一種防腐、防垢涂層材料的制備方法，包括以下步驟：

A、氧化石墨烯加入無水乙醇中超聲分散，配制氧化石墨烯分散液；

B、以鈦酸四丁酯為前驅體，無水乙醇為溶劑，乙酰乙酸乙酯為穩定劑和絡合劑，配制二氧化鈦膠體；

C、60%聚四氟乙烯乳液與等量的無水乙醇混合，高速攪拌；

D、將步驟A配制的氧化石墨烯分散液和步驟B配制的二氧化鈦膠體二種液體混合并攪拌均勻，高速攪拌得到混合溶膠；

E、將步驟C得到的液體加入到步驟D得到的混合溶膠中，混合后并高速攪拌，得到涂層材料。

所述步驟D中氧化石墨烯與二氧化鈦的質量比為(1.0-2.6):2，混合后形成填充物。

所述步驟E中填充物與聚四氟乙烯的質量比為5%-30%。

一種防腐、防垢涂層的涂覆方法，包括以下步驟：

F、金屬基底預處理；

G、將步驟E得到的涂層材料涂覆在表面處理后的金屬上，高溫灼燒后自然冷卻，冷卻后得到石墨烯和二氧化鈦填充改性的聚四氟乙烯納米涂層修飾的金屬；

H、將G步驟得到的納米涂層金屬片置于恒溫80度蒸餾水中1小時，自然干燥，得到復合納米涂層修飾后的金屬片。

所述金屬選用紫銅片，所述步驟G的涂覆過程包括，將紫銅片浸漬在溶膠內5分鐘，緩慢勻速提拉，自然干燥后，在50度烘箱中干燥30分鐘，重復操作4-5次。

所述步驟G的高溫灼燒溫度為300-400℃，保溫時間為4-8小時。

本發明的有益效果：利用溶膠-凝膠法原位制備出二氧化鈦和石墨烯復合填充增強的聚四氟乙烯納米涂層用于金屬換熱設備表面防腐抗結垢，顯著改善單純聚四氟乙烯涂層易蠕變、導熱性差、耐磨性差等缺點。石墨烯和二氧化鈦復合納米材料的引入降低了聚四氟乙烯的表面能，顯著改善聚四氟乙烯的冷流性，改善聚四氟乙烯傳熱性能，提高涂層的抗污染性，顯著改善聚四氟乙烯的耐磨性能，增強復合涂層的力學性能，延長涂層的使用壽命，可廣泛應用于各種水介質換熱設備。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：

本發明一種防腐、防垢涂層材料的制備方法，包括以下步驟：

A、氧化石墨烯加入無水乙醇中超聲分散，配制氧化石墨烯分散液；

B、以鈦酸四丁酯為前驅體，無水乙醇為溶劑，乙酰乙酸乙酯為穩定劑和絡合劑，配制二氧化鈦膠體；

C、60%聚四氟乙烯乳液與等量的無水乙醇混合，高速攪拌；

D、將步驟A配制的氧化石墨烯分散液和步驟B配制的二氧化鈦膠體二種液體混合并攪拌均勻，在高速攪拌得到混合溶膠；其中，氧化石墨烯與二氧化鈦質量比優選為(1.0-2.6):2，混合后形成填充物。

E、將步驟C得到的液體加入到步驟D得到的混合溶膠即填充物中，其中，填充物與聚四氟乙烯的質量比為5%-30%,最優選為15%-20%，混合后并高速攪拌，得到涂層材料；

上述氧化石墨烯的制備方法為：一定量的石墨、硝酸鈉和濃硫酸置于三口瓶中，冰水浴下均勻混合攪拌15min；一定量的高錳酸鉀緩緩加入溶液中；溶液轉移至30-40℃的水浴中加熱攪拌2小時；一定量的去離子水加入到溶液中，并繼續攪拌90℃水浴攪拌1小時，后再加入一定量的去離子水；一定量的30%過氧化氫緩緩加入溶液中；過濾，用1:1鹽酸清洗，并用大量去離子水清洗；真空干燥即可。

上述二氧化鈦膠體的制備，其中，無水乙醇、鈦酸四丁酯、乙酰乙酸乙酯和水的體積比約為20:2:0.6:0.4，該比例也可以根據情況進行調整。

一種防腐、防垢涂層的涂覆方法，包括以下步驟：

F、金屬基底預處理；