[发明专利]有机硅改性环氧-复合酸酐纳米复合重防腐材料及制备

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合表面重防腐材料技术，具体为一种有机硅改性环氧-复合酸酐纳米复合表面重防腐材料及其制备方法。

背景技术

高温水汽、油气和酸汽对金属材料腐蚀十分严重。石化行业的冷换设备在高温水汽、油气和酸汽环境中使用，而且经常蒸汽吹扫，这对金属基材和表面防腐材料腐蚀十分严重。能源、冶金、电力行业的湿法脱硫装置中含有SO₂、NOx、HF、HCl等烟气，温度高达160-180℃，且有一定的干、湿界面，腐蚀环境苛刻。石化的鼓风机型环在达到密封作用的同时，要能长期耐80-180℃的水汽、硫化氢、二氧化硫和二氧化碳等腐蚀。矿山钎钻设备在高速振动、拉伸作用下还到抵抗50-100℃水、水汽、氯离子和硫化氢等腐蚀破坏。油田钻井工程中使用的各种专用装备长期处于含氧、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、氯离子、泥浆的高温高压动态环境中，设备腐蚀失效问题严重。以上这些腐蚀环境中一直没有有效的防腐材料和防护措施解决腐蚀问题。一般的耐温防腐材料在高温酸性环境中极易分解，与基材的附着力差，机械强度低，使用寿命很短。在基材表面沉积钛基合金或镍基合金层防腐效果好，但造价太高，且工艺复杂，不适合现场工业使用，需要力求寻找一种高效防腐材料以减轻或解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是针对石化、能源、冶金、电力行业高温(温度为80-180℃)水汽、油气和酸汽环境中金属材料的长效重防腐等问题，提供一种新型高效环氧有机硅-复合酸酐纳米复合表面重防腐材料及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种有机硅改性环氧复合酸酐纳米复合表面重防腐材料，分为两组分，其配方按重量份数计如下：

(1)甲组分(按重量份数计)

环氧有机硅聚合物：20-30份；所述环氧有机硅聚合物中环氧有机硅树脂和丁醇的重量比为1∶1。

4，4’-二羟基二苯双缩水甘油醚环氧树脂：5-8份；

间苯二酚型环氧树脂：3-6份；

纳米复合母液：5-10份；其中：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、有机溶剂的重量比为(30-50)∶(10-30)∶(30-50)，偶联剂占上述纳米粒子总重量的1-10％、高分子分散剂占上述纳米粒子总重量的1-10％、环氧有机硅聚合物占上述纳米粒子总重量的3-12％；

增强碳纤维：5-7份；

钛白粉：16-20份；

陶瓷粉：7-10份；

三氧化二钼：2-3；

聚苯酯：3-5；

混合溶剂：15-25份；

(2)乙组分(按重量份数计)

复合固化剂：70-80份；其中，苯酮四羧酸二酐、顺丁二酸酐、均苯四甲酸酐、苝酐的重量比为(0.8-1.0)∶(0.2-0.3)∶(0.1-0.2)；(0.3-0.4)；

二甲基咪唑促进剂：0-3份；

混合溶剂：20-30份；

甲组分∶乙组分重量比为(2-4)∶1。

本发明中，偶联剂为硅氧烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

本发明中，高分子分散剂为聚羧酸盐或聚氨酯嵌段聚合物分散剂。

本发明中，所述钛白粉为金红石型钛白粉；所述陶瓷粉为碳化硅陶瓷粉；所述增强碳纤维为沥青级碳纤维；所述甲组分或乙组分的混合溶剂为二甲基砜、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃和环己酮的混合物，重量比为(0.8-1.0)∶(0.2-0.3)∶(0.1-0.2)∶(0.3-0.4)组成的溶剂。

本发明中，所述环氧有机硅聚合物为改性甲酚甲醛环氧-有机硅共聚物。

本发明中，所述复合固化剂为苯酮四羧酸二酐、顺丁二酸酐、均苯四甲酸酐和苝酐的混合物。

上述环氧有机硅-复合酸酐纳米复合表面重防腐材料的制备方法，具体步骤如下：

1)环氧有机硅聚合物的制备

按重量份数计，10～11份甲酚甲醛环氧环氧树脂、4-5g甲苯、1-2g双酚A及0.05～0.15g碱式催化剂，在160-180℃下反应1～3h，加入羟基硅油1～1.5g，在160-180℃下反应2～3h，反应完毕后脱除溶剂，即得环氧有机硅聚合物。

2)纳米复合母液的制备

按所述比例，将纳米二氧化钛和纳米二氧化硅加入有机溶剂中，进行超声波分散10-30分钟，温度T＝30-40℃；再在其中分别加入偶联剂、高分子分散剂和环氧有机硅聚合物进行超声波分散1-2小时，温度T＝50-60℃；最后在(1-3)×10⁴转/分钟下离心2-3次，每次离心0.5-2小时，制得纳米复合母液。

3)乙组分的制备