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换热器用耐高温防腐蚀涂料的研制

作　者: 管志樟
导　师: 邓先和
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 耐高温涂料改性环氧树脂防腐蚀传热系数
分类号: TQ637
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

烟道气在空气预热器中造成的积灰和低温腐蚀是工程实际中的一大难题,如何有效的防止低温腐蚀和积灰的发生值得我们研究。换热器的传热管若采用耐腐蚀的不锈钢材料虽然可以抗腐蚀,但不锈钢的材料成本太高,换热器的设备投资太大。若在预热器的换热管上涂上一层高分子耐腐蚀、不粘灰的涂层,则既可以解决换热器的积灰和低温腐蚀的问题,又可以大幅度降低换热器的设备材料成本,减少换热器的设备投资。本文首先采用聚四氟乙烯树脂和聚苯硫醚树脂制备复合涂料,制备的涂层附着力、不粘性、耐热性皆能达到实验的要求,但是,聚四氟乙烯本身熔融粘度高,熔融塌陷时形成微孔,不能完全阻止硫酸液的侵蚀,耐腐蚀性差。因此,本文采用了有机硅改性环氧树脂作为基料来制备涂料。研究通过在环氧树脂中接枝有机硅,在保持了环氧树脂的耐腐蚀性的同时,提高它的耐热性,从而扩大了它的使用范围。实验筛选一种含活性基团的有机硅(简称活性有机硅)作为环氧树脂的改性剂,详细研究了改性环氧树脂的合成工艺。通过红外光谱来判断接枝反应发生的情况;通过热重分析和附着力分析,确定活性有机硅和环氧树脂的比例;最终确定:环氧树脂与活性有机硅的质量比为8:2,偶联剂用量为1.5%,体系在适宜的温度下反应若干小时得到理想的改性环氧树脂。以改性环氧树脂作为基料,研制了改性环氧树脂涂料。实验加入氟硅树脂降低涂层表面张力,增大静态接触角,提高涂层表面的不粘性。通过加入滑石粉、石墨、聚偏氟乙烯等填料提高涂层的耐热、导热和耐磨性能。根据涂层耐热和防腐的综合要求,我们最终确定了改性环氧树脂和氟硅树脂、填料在体系中的含量。制备的涂层附着力0级,硬度H级,能耐300℃高温,与水的静态接触角为103.3°,在8%硫酸下常温浸泡20天涂层完整,涂层在换热管上的测试表明,水蒸气冷凝换热系数并没降低,且略有增加。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-14
第一章绪论  14-30
  1.1 引言  14
  1.2 碳钢换热器腐蚀的原因  14-15
  1.3 换热器防腐蚀的方法  15
    1.3.1 耐腐蚀材料  15
    1.3.2 电化学保护法  15
    1.3.3 添加缓蚀剂法  15
    1.3.4 防腐蚀涂层法  15
  1.4 国内外的防腐蚀研究现状  15-27
    1.4.1 涂料防腐蚀机理  16
    1.4.2 换热器涂料的发展历史介绍  16-19
    1.4.3 几种耐高温树脂的研究进展  19-27
  1.5 涂层的性能测试方法  27
    1.5.1 涂层的耐热性能分析方法  27
    1.5.2 涂层的耐腐性能分析方法  27
  1.6 本课题研究的意义  27-28
  1.7 课题研究的来源和内容  28
  1.8 本章小结  28-30
第二章聚四氟乙烯复合涂料的制备  30-39
  2.1 涂料的配方设计  30
  2.2 原材料的选择  30-31
    2.2.1 基料的选择  30
    2.2.2 助剂的选择  30-31
  2.3 聚四氟乙烯复合涂料的制备  31-34
    2.3.1 实验原料和仪器  31-32
    2.3.2 实验步骤  32-34
  2.4 实验结果与讨论  34-38
    2.4.1 涂料溶剂分散体系组成的确定  34-35
    2.4.2 PTFE-PPS复合涂层的力学性能  35-36
    2.4.3 PTFE-PPS复合涂层的疏水性  36-37
    2.4.4 PTFE-PPS复合涂层的耐热性考察  37
    2.4.5 涂层的耐腐蚀性分析  37-38
  2.5 本章小结  38-39
第三章有机硅改性环氧树脂涂料研制  39-60
  3.1 原料的选择  39-40
    3.1.1 环氧树脂的选择  39-40
    3.1.2 改性剂的选择  40
  3.2 有机硅改性环氧树脂的制备  40-46
    3.2.1 实验原料和试剂  40-41
    3.2.2 实验主要仪器  41
    3.2.3 实验装置  41-42
    3.2.4 实验原理  42-45
    3.2.5 合成工艺  45
    3.2.6 测试方法  45-46
  3.3 改性环氧树脂的实验结果与讨论  46-51
    3.3.1 不同物料比例对环氧改性树脂性能的影响  46-48
    3.3.2 偶联剂对改性树脂产品的影响  48-49
    3.3.3 反应进程研究  49-50
    3.3.4 环氧和改性环氧的红外光谱分析  50-51
  3.4 换热器涂料的制备  51-52
    3.4.1 涂料液的设计原则  51
    3.4.2 涂料的配制  51
    3.4.3 试样片的准备  51-52
    3.4.4 涂层的制备方法  52
    3.4.5 涂层的测试  52
  3.5 涂层的实验结果与讨论  52-58
    3.5.1 氟硅树脂与改性树脂的比例对涂层性能的影响  52-55
    3.5.2 固化剂的确定  55-56
    3.5.3 滑石粉对涂层耐热的影响  56-57
    3.5.4 涂装工艺的探索  57
    3.5.5 涂层的耐热性  57-58
    3.5.6 涂层耐腐蚀性的研究  58
  3.6 本章小结  58-60
第四章涂层传热性能研究  60-70
  4.1 引言  60
  4.2 实验方案  60-62
    4.2.1 实验流程  60-61
    4.2.2 实验步骤  61
    4.2.3 温度测量方法  61
    4.2.4 实验用测量仪表  61-62
  4.3 实验数据和处理方法  62-67
    4.3.1 物性数据  62-63
    4.3.2 实验数据  63-64
    4.3.3 数据处理方法  64-67
  4.4 实验结果与分析  67-69
    4.4.1 计算结果  67-68
    4.4.2 无涂层换热管实验结果与经验公式的比较  68
    4.4.3 涂层换热管实验结果分析  68-69
  4.5 本章小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-77
攻读硕士学位期间取得的研究成果  77-78
致谢  78

换热器用耐高温防腐蚀涂料的研制

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