垃圾焚燒爐專用功能性納米涂層的研發及制備

鄒金生 張春江 姜天明 沈 竑

（1. 深圳市能源環保股份有限公司，廣東 深圳 518052；2. 華光高科特種材料（大連）有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引言

換熱器是化工設備的重要組成部分，合理選擇換熱器的材質既可以避免設備腐蝕[1]，又可以降低設備投資成本。目前回轉式GGH換熱元件的搪瓷材質具有溫度適應性強、耐腐蝕、便于清潔等特性，但應用過程中還存在腐蝕、搪瓷易受熱沖擊剝落、故障率高等問題。

聚合物涂層可在金屬和腐蝕介質的界面提供一層物理屏障，對腐蝕介質起到高效屏蔽作用。在聚合物體系中添加納米填料，可以顯著提高聚合物的致密性，提高聚合物基體整體機械強度、熱穩定性和防腐性能。

為了有效降低GGH造價，開發一款以金屬基材為主，保證良好傳熱效，同時保證防腐、耐溫、耐氫氟酸及耐混酸等復雜條件，選用含雜萘聯苯結構的聚芳醚酮腈為成膜物質，螺旋碳納米管功能性填料，選取合適的助劑等，獲得性價比高的耐高溫且耐氫氟酸的高性能涂料。

1 試驗部分

1.1 焚燒爐專用納米涂層主要原材料選擇

1.1.1 主體成膜物質的選擇

常規耐高溫涂料主要有陶瓷涂料、無機硅酸鹽類涂料、環氧聚合物涂料和有機硅涂料等。

（1）陶瓷涂料:不耐氫氟酸和高濃度鹽酸，柔韌性差；

（2）無機硅酸鹽類涂料:不耐磨，附著力差，易開裂；

（3）環氧聚合物涂料：長期150℃漆膜開裂；

（4）有機硅涂料:耐介質性能差，硬度低，耐磨差。

根據焚燒爐的實際情況，無法從傳統耐高溫涂料中找到合適的成膜物質。

在有機材料中，含雜萘聯苯結構聚芳醚樹脂綜合性能優異，具有耐熱等級高、力學性能強、耐腐蝕等優良的綜合性能，是耐高溫同時耐強酸腐蝕涂料的理想成膜物質。

1.1.2 稀釋劑的選擇

通過相容性測試，選擇N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺和二甲苯，建立揮發梯度。

1.1.3 助劑的選擇

綜合樹脂性能等因素，助劑主要篩選潤濕分散劑和消泡劑。

（1）潤濕分散劑的選擇

分散劑的品種很多，主要有陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性型、電中性型、高分子型以及受控自由基型等；相容性測試發現陰離子型、陽離子型、兩性型有不同程度的析出，高分子型和受控自由基型相容性良好，并且受控自由基型分子量分布更為集中，錨定集團也更為集中，效率更高。本產品選擇受控自由基型分散劑；

（2）消泡劑的選擇

常見的消泡劑主要有破泡劑、抑泡劑和脫泡劑等，雜萘聯苯聚芳醚樹脂屬于熱固型樹脂，主要考慮破泡劑和脫泡劑即可。

1.2 垃圾焚燒爐專用功能性納米涂層制備工藝

1.2.1 垃圾焚燒爐專用涂料的制備

（1）將雜萘聯苯聚芳醚樹脂、環氧樹脂、溶劑和助劑加入到分散缸內攪拌均勻，依次加入氮化硼、碳納米螺旋管等功能性填料攪拌均勻，高速分散（15～30）min；

（2）連接砂磨機，研磨至細度20μm以下；

（3）轉入調漆釜中，加入助劑中速攪拌（10～15）min，攪拌至均勻狀態；

（4）調整粘度，成品檢測性能合格后，過濾，包裝。

1.2.2 垃圾焚燒爐專用功能性納米涂層制備

（1）將涂料攪拌均勻，通過稀釋劑調整至噴涂粘度；

（2）干燥，表干30min，80℃烘干30min，280℃烘干15min，涂層制備完成。

表1 垃圾焚燒爐專用功能性納米涂層的性能指標

1.3 主要性能參數

垃圾焚燒爐專用涂料性能穩定，可以滿足高溫條件下腐蝕條件復雜的工作環境，具有施工方便，性價比高的特點，市場推廣前景廣泛。

2 試驗結果與討論

2.1 雜萘聯苯聚芳醚樹脂的初期附著力

雜萘聯苯聚芳醚樹脂單獨使用時，初期附著力較差，搭配環氧樹脂一起使用，可以提高涂層的初期附著力，涂層與基材表面之間的附著力對防腐起到至關重要的作用。配合適量的基材潤濕劑和附著力促進劑，提高產品的漆膜附著力，滿足其性能要求。

2.2 其他功能性和惰性填料對涂層性能的作用

（1）碳納米螺旋管對涂層性能的作用

碳納米螺旋管可以提高涂層的耐高溫性能和屏蔽性能；

（2）六方氮化硼對涂層性能的作用

六方氮化硼可以提高涂層的耐高溫性能和耐酸性能；

（3）滑石粉對涂層性能的作用

滑石粉可以提高涂料的抗流掛性能和防沉性能。

3 結語

華光高科和深圳能源公司選用含雜萘聯苯結構的聚芳醚酮腈為主要成膜物質，螺旋碳納米管作為功能性填料，篩選合適的分散劑、消泡劑等，獲得性價比高的耐高溫且耐氫氟酸的高性能涂料。該產品主要用于垃圾焚燒發電廠反應塔、除塵器、洗滌塔、煙氣管道等部位的涂裝。漆膜不僅在鋼、鐵、鋁和PVE等材質上具有優異的附著力，還具有長期耐高溫、耐氫氟酸、耐混酸、優異的防腐性和耐磨性。特別是垃圾焚燒爐專用涂料性能穩定，可以長期在200℃高溫環境下耐受強酸強堿，同時可以耐受氫氟酸的腐蝕，施工、維修方便，性價比高。可以滿足高溫條件下腐蝕條件復雜的工作環境，市場推廣前景廣泛。