[发明专利]陶瓷表面材料与表面涂料

说明书

本发明提供了一种陶瓷表面材料，其包括：20.0wt％～70.0wt％的有机硅，20.0wt％～70.0wt％的有机溶剂，1.0wt％～50wt％的填料，0.1wt％～3.0wt％的助剂，其中有机溶剂选自乙酸丁酯、二甲苯、正丁醚、二乙二醇丁醚乙酸酯、甲基环己烷、正辛烷和钛酸丁酯中的一种或多种；所述填料由石墨烯、石墨、过渡族金属氧化物、复合硅酸盐、稀土氧化物、非金属、非金属化合物、过渡族金属硼化物与金属组成。本申请上述陶瓷表面材料中的组分相互协同作用，使其作为涂层时具有更好的综合性能。

技术领域

本发明涉及表面材料技术领域，尤其涉及陶瓷表面材料与表面涂料。

背景技术

在航空、航天器、电站锅炉、生物质锅炉、垃圾焚烧锅炉、石油化工加热炉、中小工业锅炉、各种发动机以及其他热力设备的生产运行中，受热面的高温腐蚀、冲蚀磨损以及沾污结渣等，对上述设备造成了安全运行的极大隐患，同时也会影响上述设备的换热效率和换热能力。高温腐蚀和冲蚀磨损造成受热面的直接破坏，换热表面沾污结渣直接导致换热能力下降、热力设备热力系统失衡及热效率降低，同时导致的炉膛温度升高还会引起炉管超温运行、氮氧化物生成以及排放加剧和排烟温度过高等问题；同时沾污结渣还会加剧换热表面腐蚀。上述问题直接影响安全生产、节能减排、产品质量与产能，降低设备的使用寿命，给企业带来巨大损失。

针对上述高温腐蚀、沾污结渣和冲蚀磨损问题，传统的解决方法是优化设计、优化运行、提升换热面基础材料等级、施用金属热喷涂及堆焊熔敷硅酸盐类陶瓷表面材料与有机硅类陶瓷表面材料，但是上述方法并没有从根本上解决高温腐蚀、冲蚀磨损和沾污结渣问题，安全隐患仍然存在。

表面材料是一类重要的工程材料，其是涂布于物体表面在一定条件下能形成薄膜而具有保护、装潢、绝缘、防腐、防震或耐热等特殊功能的液体或固体材料。而复合有机硅耐高温腐蚀自愈合陶瓷表面材料是一种新型的环保功能材料，该材料具有耐高温、适用温度范围宽、耐腐蚀、高硬度、高耐候以及不粘等诸多优点，是一种理想的表面材料。

为了解决锅炉等生产运行中的高温腐蚀、冲蚀磨损和沾污结渣问题，研究者研发了一系列的耐高温抗结渣的硅酸盐类陶瓷材料，为了强化锅炉在生产过程中的稳定性，研究者同时进一步强化了陶瓷表面材料的性能，以期得到综合性能较好的陶瓷表面材料，从而保证工业中锅炉等加热设备能够稳定运行。例如：申请号为201410687121.8的中国专利公开了一种耐高温抗沾污结渣陶瓷表面材料，其包括：填料、粘结剂和水，其中填料包括氧化锆、氮化硅、碳化硅、二氧化钛、高岭土和稀土氧化物，该专利提供的陶瓷表面材料可耐1050℃高温，但是该表面材料综合性能特别是耐还原性气氛硫腐蚀和氯腐蚀能力仍然不是很高。申请号为201510542509.3的中国专利公开了一种耐高温腐蚀抗沾污结渣陶瓷表面材料，其包括：填料、粘结剂和水，其中填料包括石墨、氮化硼和稀土氧化物，该专利提供的陶瓷表面材料可耐850℃高温，但是该表面材料综合性能特别是耐高温能力仍然不能满足高温环境需求，而既有的有机硅防高温腐蚀表面材料的专利则普遍存在有机硅升温热解过程陶瓷层孔隙率较高、存在贯穿裂纹，所采用的自愈合填料物质多为碱金属玻璃、金属氧化物以及熔点温度较高的非金属化合物等，以至于自愈合陶瓷表面材料在工业应用最广泛的温度区间(250～800℃)自愈合能力较低，不能很好抵御氯腐蚀及还原性硫腐蚀，导致腐蚀介质穿透表面材料腐蚀基材。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种综合性能较好的陶瓷表面材料，具体表现在陶瓷表面材料的耐腐蚀、耐高温与自愈合能力较好。

有鉴于此，本申请提供了一种陶瓷表面材料，由以下组分组成：

所述有机溶剂选自乙酸丁酯、二甲苯、正丁醚、二乙二醇丁醚乙酸酯、甲基环己烷、正辛烷和钛酸丁酯中的一种或多种；

所述填料由石墨烯、石墨、过渡族金属氧化物、复合硅酸盐、稀土氧化物、非金属、非金属化合物、过渡族金属硼化物与金属组成。