冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法及所用涂料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法，其特征是包括如下步驟：1)在乙醇/水混合溶液中加入硅烷偶聯劑Ⅰ，調節pH為3～6后，于25～50℃反應3～12h，得硅溶膠；2)在勃姆石溶膠中加入硅烷偶聯劑Ⅱ，于50～100℃反應0.5～2小時，固體顆粒干燥；得硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒；3)將硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒加入到硅溶膠中，混合均勻，從而形成透明的有機-無機雜化納米防腐涂料。本發明還同時公開了一種冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法：將有機-無機雜化納米防腐蝕涂料涂覆于金屬構件表面，并于100～150℃固化0.5～1小時，從而在金屬構件表面形成耐腐蝕涂層。
【專利說明】冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法及所用涂料
【技術領域】
[0001]本發明屬于冷卻塔金屬構件防腐蝕處理領域；具體涉及冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法及所用的有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法。
【背景技術】
[0002]冷卻塔是工業循環水中的常用設備，常用于鋼鐵廠、印染廠、醫藥廠、核電廠、空調、冷庫以及化纖、石油等領域。冷卻塔結構中有很多金屬構件，如鋼結構骨架、進水支柱、電機、風機、電機輔架、播水頭、播水管、螺絲、螺栓等。但由于冷卻塔處理的水中常含有酸性、堿性或鹽成分物質，它們會腐蝕金屬構件，縮短冷卻塔使用壽命，造成資源浪費和使用成本的提高。基于此，人們都在積極研究提高冷卻塔中金屬構件防腐蝕性能的新方法。
[0003]專利202928388中涉及了一種新型防腐冷卻塔，其塔中鋼結構骨架設計在玻璃鋼外面，從而避免酸性物質對鋼結構的直接接觸，同時鋼結構表面還涂覆了高分子氟碳涂料。這種方法能延長鋼結構的使用壽命，但其未涉及到對冷卻塔中其它金屬構件的防腐處理，同時高分子氟碳涂料價格昂貴，會增加冷卻塔的價格。
[0004]專利203487820中也涉及了一種冷卻塔中鋼結構的防腐處理方法，但其防腐涂層未告知，同時在這篇專利中也未涉及到對冷卻塔中其它金屬構件的防腐處理。
[0005]專利201865970中涉及了一種冷卻塔風機，為提高風機的耐霧氣腐蝕性能，在風機葉片、輪轂表面涂覆了一層鍍鋅防腐層。這種方法能一定程度上提高風機的防霧氣腐蝕性能，但若霧氣中含有酸、堿或鹽成分，鍍鋅層的防腐蝕性能還是不夠的。
[0006]目前，通過 溶膠-凝膠技術在金屬表面制備一層有機-無機雜化防腐蝕涂層的方法越來越引起人們重視，其制備工藝過程簡單，無毒、無污染，適用范圍廣，成本低，在金屬表面的防腐效果要優于傳統的磷化、鉻化等工藝。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法及所用的有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明提供一種有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法，包括如下步驟:
[0009]I)、在乙醇/水混合溶液中加入硅烷偶聯劑I，調節pH為3~6后，于25~50°C反應3~12h，形成硅溶膠；
[0010]所述乙醇/水混合溶液與硅烷偶聯劑I的重量比為100:20~50(較佳為100:30 ~40)；
[0011]所述乙醇/水混合溶液中，乙醇與水的重量比為100:2~5 ；
[0012]備注說明:上述pH的調節方式屬于常規技術，例如可采用質量濃度為10%的HCl溶液進行PH的調節；
[0013]2)、在勃姆石溶膠中加入硅烷偶聯劑II，于50~100°C (較佳為50~70°C)反應0.5~2小時，過濾，收集固體顆粒，并于室溫下真空干燥至恒重；得硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒；
[0014]所述勃姆石溶膠是粒徑為10~50nm(較佳為20~50nm)、固含量為20~40%(重量％)的勃姆石溶膠(為水性納米顆粒溶膠)；所述硅烷偶聯劑II與勃姆石溶膠的重量比為I~0.2:1 ;
[0015]3)、將步驟2)所得的硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒加入到步驟I)所得的硅溶膠中，混合均勻，從而形成透明的有機-無機雜化納米防腐涂料；
[0016]所述硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒與硅溶膠的重量比為0.01~0.2:1 (較佳為 0.05 ~0.2:1)。
[0017]作為本發明的有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法的改進:
[0018]硅烷偶聯劑I為正硅酸乙酯、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 _縮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-巰丙基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二(β_甲氧基乙氧基)硅烷、雙_( 二甲氧基甲娃烷基丙基)胺、雙_( 二乙氧基甲娃烷基丙基)胺、1,2-雙(二甲氧基娃基)乙燒、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種；
[0019]硅烷偶聯劑II為甲基二甲氧基硅烷、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-縮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_雙(二甲氧基娃基)乙燒中的一種。
[0020]本發明還同時提供了利用上述有機-無機雜化納米防腐蝕涂料所進行的冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法:將有機-無機雜化納米防腐蝕涂料涂覆于金屬構件表面(可米用浸涂或噴涂等方式)，并于100~150°C固化0.5~I小時,從而在金屬構件表面形成耐腐蝕涂層。
[0021]作為本發明的冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法的改進:控制涂層厚度為20~50微米。
[0022]在本發明中，室溫是指15~25°C。
[0023]本發明的有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備涉及溶膠-凝膠技術和納米粒子填充技術。
[0024]在本發明中，金屬構件是指冷卻塔中鋼結構骨架、進水支柱、電機、風機、電機輔架、撥水頭、撥水管、螺絲、螺栓等部件。
[0025]經本發明涂料處理后的金屬構件硬度大于5H(按GB/T6739-1996測試)；耐中性鹽霧30天涂層無變化(按GB/T10125-1997測試)；在5% (重量比)H2SO4溶液中浸泡10天涂層無變化；在0.4% (重量比)NaOH溶液中浸泡10天涂層無變化。
[0026]鑒于此，本發明將有機-無機雜化納米防腐蝕涂料作為一種防腐蝕涂層，用于冷卻塔金屬構件表面。
[0027]本發明具有如下有益效果:
[0028] 1、涂料采取溶膠-凝膠技術和納米粒子填充技術制備而成，其工藝簡單，反應條件溫和，未使用對人體和環境有毒有害的原料，污染小；[0029]2、涂層透明，不影響受保護金屬的外觀和光澤；
[0030]3、涂層硬度高、耐腐蝕性能強，能顯著延長冷卻塔金屬構件的服役壽命。
【具體實施方式】
[0031]實施例1、有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法，依次進行如下步驟:
[0032]I)、在水/乙醇(2g/100g)混合溶液中加入22g正硅酸乙酯，5.2g Y -巰丙基三乙氧基硅烷，10.4g甲基三甲氧基硅烷，利用濃度為10%的HCl溶液調節PH = 5~6，于25°C反應12小時，得硅溶膠。
[0033]2)、在100g勃姆石溶膠(粒徑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反應0.5小時，過濾，收集固體顆粒，并于室溫下真空干燥至恒重；得硅烷偶聯劑表面改性的勃姆石固體顆粒。
[0034]3)、將步驟2)制備的硅烷偶聯劑表面改性的勃姆石固體顆粒(IOg)加入到步驟I)制備的硅溶膠(100g)中，混合均勻，形成透明的有機-無機雜化納米防腐涂料。
[0035]實驗1、采取噴涂方式將實施例1所得的有機-無機雜化納米防腐蝕涂料涂覆于冷卻塔鋼結構骨架表面， 控制涂層厚度為20微米；并于120°C固化I小時，從而形成防腐蝕涂層。
[0036]檢測結果如下:涂層硬度7H(按GB/T6739-1996測試);耐中性鹽霧30天涂層無變化(按GB/T10125-1997測試);在5% (重量比)H2S04溶液中浸泡10天涂層無變化；在
0.4% (重量比)NaOH溶液中浸泡10天涂層無變化。
[0037]對比例1-1、取消實施例1的步驟2)，且相應的將步驟3)中的“硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒”改成勃姆石(粒徑20nm)，重量不變；其余內容同實施例1。
[0038]對比例1-2、將實施例1步驟2)中的“于50°C反應0.5小時”改成“于30°C反應3小時”;其余內容同實施例1。
[0039]對比例1-3、將實施例1步驟2)中的“于50°C反應0.5小時”改成“于120°C反應
0.5小時”;其余內容同實施例1。
[0040]對比例1-4、將實施例1步驟3)中的硅烷偶聯劑表面改性的勃姆石固體顆粒的用量由IOg改成0.8g ;其余內容同實施例1。
[0041]對比例1-5、將實施例1步驟3)中的硅烷偶聯劑表面改性的勃姆石固體顆粒的用量由IOg改成25g ;其余內容同實施例1。
[0042]對比例1-6、將實施例1步驟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”;其余內容同實施例1o
[0043]對比例1-7、將實施例1步驟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”;其余內容同實施例1。
[0044]將上述對比例1-1~對比例1-7所得的涂料按照實驗I進行檢測，所得結果如表I所示。
[0045]表1
[0046]
【權利要求】
1.有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法，其特征是包括如下步驟: 1)、在乙醇/水混合溶液中加入硅烷偶聯劑I，調節pH為3~6后，于25~50°C反應3~12h,形成娃溶膠； 所述乙醇/水混合溶液與硅烷偶聯劑I的重量比為100:20~50 ； 所述乙醇/水混合溶液中，乙醇與水的重量比為100:2~5 ; 2)、在勃姆石溶膠中加入硅烷偶聯劑II，于50~100°C反應0.5~2小時，過濾，收集固體顆粒，并于室溫下真空干燥至恒重；得硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒； 所述勃姆石溶膠是粒徑為10~50nm、固重量含量為20~40%的勃姆石溶膠；所述硅烷偶聯劑II與勃姆石溶膠的重量比為I~0.2:1 ; 3)、將步驟2)所得的硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒加入到步驟I)所得的硅溶膠中，混合均勻，從而形成透明的有機-無機雜化納米防腐涂料； 所述硅烷偶聯劑改性的勃姆石固體顆粒與硅溶膠的重量比為0.01~0.2:1。
2.根據權利要求1所述的有機-無機雜化納米防腐蝕涂料的制備方法，其特征是: 硅烷偶聯劑I為正娃酸乙酷、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 -縮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-巰丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二( β _甲氧基乙氧基)硅烷、雙_( 二甲氧基甲娃烷基丙基)胺、雙_( 二乙氧基甲娃烷基丙基)胺、1,2-雙(二甲氧基娃基)乙燒、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種； 硅烷偶聯劑II為甲基二甲氧基硅烷、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-縮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-雙(三甲氧基硅基)乙燒中的一種。
3.利用如權利要求1或2所述有機-無機雜化納米防腐蝕涂料所進行的冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法，其特征是:將有機-無機雜化納米防腐蝕涂料涂覆于金屬構件表面，并于100~150°C固化0.5~I小時，從而在金屬構件表面形成耐腐蝕涂層。
4.根據權利要求3所述的冷卻塔金屬構件的防腐蝕處理方法，其特征是:控制涂層厚度為20~50微米。
【文檔編號】C09D1/00GK103937300SQ201410162892
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】何守先 申請人:浙江倍斯特制冷科技有限公司