一種耐中高溫地熱環(huán)境的有機-無機復合防腐涂層及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及防腐涂層技術領域，具體地說，涉及一種有機-無機復合防腐涂層技 術領域。
【背景技術】
[0002] 金屬的腐蝕是由金屬與其周圍介質發(fā)生化學或電化學作用產生的。金屬被腐蝕 的部分將失去金屬原有的特性，這將嚴重影響金屬材料的正常使用。目前，世界上每年因 腐蝕而報廢的金屬占金屬年產量的20%-40% (陶琦，李芬芳，邢健敏.金屬腐蝕及其 防護措施的研宄進展[J].湖南有色金屬，2007, 23(2) :43-46)。研宄開發(fā)新的金屬防腐 材料和工藝技術具有重要的應用價值。金屬的防腐蝕技術主要包括涂層防腐蝕、緩蝕劑 防腐、電化學防腐蝕和磁場防腐蝕等（何毅，徐中浩等.金屬材料防腐技術的研宄進展 [J].應用化工，2013, 42(11) :2065-2071.欒猻.電化學防腐中的若干問題[J]，科技信 息，2008, 33:587-588.胡濤，王千等.金屬管道的腐蝕與防腐蝕技術現(xiàn)狀[J].石油化工 腐蝕與防護，2008, 25 (3) :27-31)。目前，在我國涂層防腐蝕技術還是被廣泛應用的防腐 蝕技術（張玉寶，王強，斯琴圖雅.管道內防腐技術現(xiàn)狀及發(fā)展[J].中國新技術新產 品，2010, 6:2)。目前，文獻報道的防腐涂層材料和制備方法較多。中國專利CN 103990588 A報道了一種多層環(huán)氧重防腐涂層及其制備方法，該涂層是由多元羧酸環(huán)氧樹脂涂層、無 溶劑環(huán)氧涂層和丙烯酸環(huán)氧面漆構成。涂層制備過程主要是通過將市售的環(huán)氧樹脂溶解 后通過噴涂涂覆于金屬表面后再干燥得到。涂層的實施過程采用多層涂覆的方法，首先在 清洗潔凈的金屬表面噴涂多元羧酸環(huán)氧底漆，厚度為80 μ m。24h后再噴涂無溶劑環(huán)氧樹 脂中間漆，厚度為300 μ m。最后經36h再噴涂丙條酸環(huán)氧面漆，厚度為150 μ m。涂層總厚 度達530 μπι。涂層可涂覆于潮濕、帶銹的金屬表面，且與基底結合牢固，涂層與基底的結 合力在10-12MPa。中國專利CN 103936361 A發(fā)明了一種水泥基防水防腐涂層材料，其中 防腐涂層中的成膜物為BASF公司生產的Acronal PS608ap和PRIMAL.? EZ-100。涂層除 防腐防水性能之外還具有防酸、防堿和防鹽凍的特點。該涂料成本低、配方簡單且容易施 工。中國專利CN 103773207 A公布了一種玻璃鱗片聚脲防腐涂層的制備方法。聚脲涂層 主要由A、B兩個組分構成，組分A由一定比例的4, 4-二苯基甲烷二異氰酸酯、聚醚二元 醇、KH-550和玻璃鱗片混合而成，其中4, 4-二苯基甲烷二異氰酸酯和聚醚二元醇形成預 聚體。組分B主要由一定比例的端氨基聚醚、二胺擴連劑和消泡劑混合而成。涂覆聚脲涂 層時首先在經去污的基底表面打上底膠，然后將A、B組分在噴涂設備中充分混合，最后通 過噴槍噴涂一層厚度不低于0. 5mm的聚脲涂層，涂層具有耐磨、防腐和不宜老化特性。文 獻 Surface & Coatings Technology 219(2013) 126 - 130 報道了在已經沉積鋅的碳鋼表 面磁控濺射一層Zn-Mg金屬涂層，通過電化學測試發(fā)現(xiàn)在3. 5wt %的NaCl中的極化曲線 中出現(xiàn)鈍化去，碳鋼的耐蝕特性得以提高。文獻Composites = PartB 46(2013) 135 - 144報 道了通過溶膠凝膠法在碳鋼基底上制備了 8層Ti02/Zn0復合涂層，當Ti和Zn的原子摩 爾比為1:3且熱處理溫度為500°C時涂層的防腐蝕性能最好。文獻Surface & Coatings Technology 206 (2012) 2057 - 2063中將經KH-560改性的水基環(huán)氧樹脂涂覆于碳鋼表面， 通過鹽霧試驗發(fā)現(xiàn)只需少量添加 KH-560改性后的水基環(huán)氧樹脂的防腐性能就可以得到明 顯提高。文獻 Surface & Coatings Technology 205(2011)4011 - 4017采用誘導親合射頻 等離子體技術在碳鋼表面形成了聚四氟乙烯疏水膜，在鹽水中3% NaCl溶液中浸泡1個月 后仍有9nm的涂層保留在碳鋼表面。文獻Synthetic Metals 159 (2009) 1247 - 1254報道 了一種制備于SS304不銹鋼表面的耐高溫磷酸鹽摻雜的聚吡咯防腐涂層，聚吡咯涂層的合 成主要通過電化學沉積，磷酸鹽摻雜主要通過將其溶解于聚吡咯電化學沉積液中實現(xiàn)，涂 層在 700°C下的失重率只有 28%。文獻 Thin Solid Films 519(2011)5905 - 5911 考察了 通過無電鍍沉積在碳鋼上的Ni-P和Ni-P-PTFE兩種涂層在海水中抗蝕性能，通過電化學 測試發(fā)現(xiàn)大量PTFE的引入反而會降低原有涂層的耐蝕性能。文獻Electrochimica Acta 124 (2014) 100 - 108報道了聚吡咯-磁鐵礦-硅烷復合涂層涂覆在碳鋼和不銹鋼基底的防 腐蝕性能，聚吡咯-磁鐵礦的制備主要通過將四氧化三鐵粉末分散于聚吡咯電沉積液中， 然后通過恒電流極化與聚吡咯一起沉積到金屬表面。硅烷涂層的制備主要通過將正硅酸 乙酯、KH-550和KH-560按一定比例混合配置成溶膠液再通過浸涂在基底表面形成硅烷涂 層，電化學實驗結果表明該復合涂層涂覆于碳鋼后的防腐性能更加明顯。文獻Surface & Coatings Technology 244(2014) 1 - 8報道了一種在銅表面制備的一種超疏水涂層，水滴 在涂層表面的靜態(tài)接觸角可達157°。該超疏水涂層的制備首先是在銅表面水熱合成一層 CuO薄膜，然后再利用硬脂酸對CuO進行改性得到。通過電化學測試，超疏水涂層的超疏水 特性使得銅的耐蝕性得到提高，腐蝕電流密度降低兩個數(shù)量級。
[0003] 地熱能是一種具有很大潛在價值的新能源，與傳統(tǒng)化石能源相比具有低成本、 分布廣、低污染和可持續(xù)利用等優(yōu)點。以上文獻報道的這些有機或無機防腐涂層雖然 都具有一定防腐特性，但是由于許多有機涂層在高溫下會被水中的氧氣氧化而發(fā)生老 化分解，很快就會喪失其原有的防腐性能，因此這些涂層都不適用于中高溫地熱環(huán)境 (90°C -200°C )環(huán)境（例如，油田地熱發(fā)電系統(tǒng)等），這很大程度上限制了涂層在中高溫地 熱（90