[发明专利]一种含有微纳米复合填料的PFA涂层及其制备方法

说明书

一种含有微纳米复合填料的PFA涂层及其制备方法，其属于涂料加工的技术领域。该涂层主体为高温烘烤型PFA氟碳树脂，涂层添加了负载二氧化钛的氧化石墨烯填料，氧化石墨烯采用微米级，二氧化钛采用纳米级。制备方法为：（1）将纳米TiO₂与GO反应得到GO‑纳米TiO₂复合物。（2）再将复合物与PFA有机分散乳液混合均匀（3）将Q235碳钢工件进行喷砂、磷化等预处理，喷涂添加了复合填料的PFA，喷涂后进行程序控温烧结，涂层厚度控制在20‑30um。该涂层具有结合力好，防腐性能好，使用寿命长，涂层接触角大等优点，在一定程度上解决了高温烘烤型涂料溶剂挥发后涂层孔隙多的问题。在较薄的涂层厚度下也有良好的防腐蚀效果，可应用于烟道气余热回收、相变传热等领域。

技术领域

本发明涉及一种PFA氟碳树脂，特指一种纳米材料改性的PFA氟碳涂层及其制备方法，其主要特征是将负载纳米材料的片状石墨烯添加到PFA氟碳树脂中，从而改善氟碳涂层的附着力、耐腐蚀性，耐酸碱性和耐沾污性等性能，属于涂料加工技术领域。

技术背景

在石油化工行业中，烟道气余热回收利用具有显著的经济效益和社会效益。烟道气中的腐蚀和积灰问题是换热器正常运行的隐患。常规有机涂层一般采用环氧树脂、丙烯酸树脂等具有良好的防腐蚀性能，但无法长期在高温下使用（150℃左右）。氟碳树脂例如例如PTFE、PFA属于高温烘烤型涂料，可长期在该温度区间下使用，其综合性能是所有涂料产品中最好的。此外，氟碳涂料是一种表面能很低的有机材料，用于换热设备时可以实现水蒸气以及表面能很小的有机蒸汽稳定的滴状冷凝，促进液滴快速脱离的同时可以带走烟气中的污垢，具有良好的抗垢性能。但是，PTFE、PFA等涂料在高温烘烤成膜时，由于溶剂的挥发会造成涂料内部有针孔存在，长期使用时会导致腐蚀性介质渗透进入基底，从而腐蚀基底。

与传统材料相比，纳米复合材料有着许多独特性能，例如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应。在涂料中添加纳米颗粒，可以增加涂层的填充密度，增强涂层对腐蚀介质的屏蔽作用，但是，纳米填料较少时堵孔作用不明显，填料含量过高时则会影响涂层与基底的结合力。石墨烯作为近年来兴起的新型材料，片薄且韧性好，比表面积大，且具有鳞片状结构，很少量的添加量即可在涂层中形成鳞片网络，阻止腐蚀性介质的渗透，能大大的提高涂层的防腐性能。但是，片状石墨烯填料通常为微米级大小，且会有一定的缺陷，将纳米颗粒负载在石墨烯上，然后作为填料填充至涂料中，可以发挥两者各自的优势，弥补各自的不足，提高涂层的防腐性能。