[發明專利]一種大型水輪機導葉制造用耐磨防水涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202210538703.4
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114806384B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 雷建強
• 申請（專利權）人: 浙江永譽機械制造有限公司
• 主分類號: C09D175/08
• 分類號: C09D175/08;C09D175/06;C09D5/08;C09D7/62
• 代理公司: 杭州航璞專利代理有限公司 33498
• 代理人: 賈甜甜

本發明公開了一種大型水輪機導葉制造用耐磨防水涂層的制備方法，包括如下步驟：(1)對大型水輪機導葉基材45#碳鋼進行噴砂處理得到預處理導葉基材；(2)將水輪機導葉用耐磨防水涂料噴涂于預處理導葉基材表面，固化得到一次涂覆基材；(3)將水輪機導葉用耐磨防水涂料噴涂于一次涂覆基材表面，固化，養護10?20天，得到大型水輪機導葉制造用耐磨防水涂層。水輪機導葉用耐磨防水涂料，包括組分α與組分γ，組分α與組分γ的質量比為1：0.1?0.6；組分α包括：二異氰酸酯類化合物、低聚物二元醇、顏料、填料；組分γ包括：納米石墨烯接枝樹枝狀大分子、氫化環氧樹脂、聚天門冬氨酸酯和助劑。

技術領域

本發明涉及水輪機導葉技術領域，尤其涉及一種大型水輪機導葉制造用耐磨防水涂層及其制備方法。

背景技術

水輪機作為重要的水電設備，其葉片、導葉及過流部件長期浸沒于具有腐蝕性離子的水環境中，極易出現生產事故，若經常更換則具有較高的經濟成本。磨蝕是水輪機活動導葉的主要破壞形式。在空蝕、汽蝕和腐蝕的聯合作用下，活動導葉表面容易產生針孔、麻點和蜂窩孔洞，甚至形成很深的劃痕和溝槽，嚴重影響水輪機的正常運行，如果不及時檢修，可能帶來安全隱患，危及整個機組的安全。

隨著水輪機單機容量的提高，機組尺寸的增加，比轉速的提高，磨蝕問題日益突出。近年來，隨著一批國產大型水輪機以及近十年來從國外引進的大型混流式水輪機轉輪或水泵水輪機的投產，相繼出現不同程度的磨損問題，危及電站安全運行。

目前由于水輪機過流部件常常是局部位置發生磨損，而其他部位磨損現象并不明顯，同時磨損又是在表面發生，因此僅僅對其易磨損部位進行表面修復或者局部強化，可顯著提高過流部件的表面性能，延長其使用壽命，且這種方法既經濟又適用。

對于水輪機葉片及其部件遭受磨蝕的問題，可以通過采用耐磨蝕涂料進行防護的方法來解決，而在防腐涂料中添加石墨烯，可以有效優化涂料各方面的性能。石墨烯是一種單原子層結構的二維平面納米型碳基材料，它具有高比表面積，優異的導電性，高強度，高韌性等特點。利用石墨烯改性大型水輪機導葉，一方面石墨烯的片層結構和疏水性會阻止水分子接觸導葉表面；另一方面，石墨烯可以替代部分金屬填料，節約成本，節能環保。

然而由于石墨烯納米片層具有較高的比表面能，極容易發生團聚現象，同時與涂料中有機物相容性差，高含量石墨烯不利于充分分散，導致導葉性能提高受限，過多的石墨烯可以降低環氧樹脂的耐腐蝕性，當腐蝕介質通過涂層時，涂層便失去對金屬的保護作用，亟待解決。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種大型水輪機導葉制造用耐磨防水涂層及其制備方法。

納米石墨烯接枝樹枝狀大分子，采用羧基化石墨烯與端氨基樹枝狀結構大分子通過縮合反應，使石墨烯接枝在樹枝狀結構大分子的端部。

上述納米石墨烯接枝樹枝狀大分子的制備方法，包括如下步驟：

S1、將氧化石墨烯、降冰片烯二酸酐分散于四氫呋喃中超聲分散，然后采用Co-60輻照，輻照劑量為20-30kGy，過濾，洗滌呈濾液呈中性，干燥后依次置于氫氧化鈉水溶液、鹽酸中靜置水解，取出，洗滌至濾液呈中性，干燥得到羧基化石墨烯；

S2、將乙二胺溶解于甲醇中，氮氣保護下冰水浴攪拌過程中滴加三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，40-50℃反應5-10h，再置于冰水浴中，攪拌過程中滴加乙二胺，40-50℃反應5-15h，減壓蒸餾去除甲醇，萃取，真空干燥得到端氨基樹枝狀結構大分子；

S3、將羧基化石墨烯、端氨基樹枝狀結構大分子、4-N,N-二甲基吡啶加入氮氮二甲基甲酰胺中，氮氣保護下加入氮氮二異丙基碳二亞胺，30-40℃反應20-60h，過濾，透析，干燥得到納米石墨烯接枝樹枝狀大分子。