[发明专利]一种石墨烯复合节能防护涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合节能防护涂料及其制备方法和应用，该石墨烯复合节能防护涂料包括如下重量百分数计的原料：45～54.5％石墨烯复合粘接剂、5～19.5％导热填料、5～19.5％防腐填料、0.5～7％防沉剂、25～34.5％固化剂；其中，石墨烯复合粘结剂由包括石墨烯、高温粘接剂、分散剂和偶联剂的组分混合制成。通过以上方式，本发明石墨烯复合节能防护涂料中石墨烯复合粘结剂中石墨烯高度分散且稳定性高，通过与导热填料、防腐填料、防沉剂和固化剂的共同协同作用，所得石墨烯复合节能防护涂料具有优异的导热性能、耐强酸腐蚀性、耐高温性、柔韧和耐机械冲击性，可应用于制备空气预热器。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种石墨烯复合节能防护涂料及其制备方法和应用。

背景技术

在电站锅炉行业，燃料在炉膛燃烧后，烟气大、排烟温度高，这对应着较高的排烟损失，而且排烟的温度越高，损失越大。现代电厂锅炉为节省这部分能源，提高电厂效率，都采用给水回热的方式，但给水温度已经很高：超高压锅炉给水温度240℃，亚临界锅炉达260℃，超临界锅炉可达280℃以上。因此单靠省煤器受热面来降低排烟温度已经很困难，如若想使排烟温度降至100℃以下则是不可能的。行业专家们考虑到燃料燃烧的空气温度仅20℃左右，可利用烟气的热量来加热燃料燃烧所需的空气把排烟温度降的很低，而实现这一热交换的设备就是空气预热器。

同时，煤燃烧过程中排放大量以二氧化硫为主，含有氟、氯、氮元素的化合物的酸性气体，气体与空气中的水混合，产生硫酸、氢氟酸、盐酸、硝酸等强腐蚀物，在空气预热器的冷端结露，给金属基材的换热面带来严重的腐蚀问题，所以阻止上述高温烟气对空气预热器换热面的腐蚀已成为关键的技术问题。

目前，解决该类问题基本采用搪瓷片的防护措施，但实际的工程应用表面，搪瓷片自身性能有两大缺陷：一是搪瓷片易碎，在烟气的冲刷下极易开裂，导致防护失效；二是搪瓷片导热系数低，仅0.8792～1.2560W/m·k，致使烟气余热回收不足，从而导致锅炉热效率低下。因此，有必要开发出适用于上述空气预热器腐蚀环境的新型节能防护涂层防护体系。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯复合节能防护涂料及其制备方法和应用，该石墨烯复合节能防护涂料可应用制备空气预热器，可解决现有的空气预热器抗腐蚀防护性能失效严重、导热性能不足的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种石墨烯复合节能防护涂料，包括如下原料：包括如下重量百分数计的原料组分：45～54.5％石墨烯复合粘接剂、5～19.5％导热填料、5～19.5％防腐填料、0.5～7％防沉剂、25～34.5％固化剂；所述石墨烯复合粘结剂由包括石墨烯、高温粘接剂、分散剂和偶联剂的原料组分混合制成。

优选地，所述石墨烯复合粘接剂的原料组分包括：1～10wt％石墨烯、80～97wt％高温粘接剂、1～7wt％分散剂、1～7wt％偶联剂、0～17wt％溶剂。进一步优选地，所述石墨烯复合粘结剂的组分包括：1～5wt％石墨烯、85～95wt％高温粘接剂、1～5wt％分散剂、1～5wt％偶联剂、2～12wt％溶剂。

优选地，所述分散剂为含有苯环基团的有机化合物。分散剂中的苯环基团与石墨烯之间会形成π～π键相互作用，使石墨烯可以高度分散，并且分散剂在高温粘结剂和溶剂中极化，带电荷，使石墨烯高度稳定，不易团聚；所得的石墨烯复合粘结剂分散稳定，可在6个月到1年内无沉降现象，工业应用简便，适用面广。

优选地，所述有机化合物含有1～7个苯环基团和如下官能团中的至少一种：偶氮、氧蒽、三芳基甲烷、蒽醌、恶嗪、季铵阳离子、芳胺酚。有机化合物中同时包含以上官能团可增大共轭体系，提高石墨烯分散的稳定性。

优选地，所述高温粘结剂选自环氧树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、氟碳树脂、水性硅树脂、水性丙烯酸树脂和水性氟树脂中的至少一种；所述偶联剂选自硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种。所述溶剂可选自苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯、水中的至少一种。