Page 81 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 聂晟楠，等: 换热器表面复合涂层的制备及耐腐蚀与导热性能 ·67·

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王兴镇等 研究了氯醚树脂复合涂层的耐腐蚀性 CP，杭州洛克威化工有限公司。
能，结果表明，复合涂层的总阻抗值基本未降低且 LC-1000 型超声波材料分散器，宁波立诚仪器
涂层的腐蚀性和玻璃鳞片的平行度呈正相关变化。 有限公司；DHG 型电热鼓风干燥箱，绍兴市沪越仪
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倪新亮等 利用碳纤维优良的理化性能增强树脂基 器设备厂；FL4010 型导热测试仪，美国 Anter 公司；
材的耐腐蚀能力，制备出的复合涂层腐蚀速率降低 Nova Nano SEM 450 扫描电子显微镜，美国 FEI 公司。
了一个数量级，耐氟类流体的腐蚀性能明显提高。 1.2 石墨烯复合涂层的制备
除了上述材料，目前，石墨烯涂层的耐腐蚀性已受 石墨烯复合涂层试样的制备以环氧树脂为主要
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到科研工作者的广泛关注。石墨烯 由碳原子经 sp 2 成分。环氧树脂的导热系数 [13] 一般为 0~0.2 W/(m·K)，
杂化后排列组成，其每个碳原子与其相邻的 3 个碳 如果直接涂覆在换热器表面，会严重降低换热器的
原子形成 3 个相同的 σ 键，构成平面正六边形结构。 导热性能。为解决此问题，在制备石墨烯复合涂层
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石墨烯 特殊的结构赋予了其优异的化学性能和 时，通过添加石墨烯和石墨粉等导热率较高的碳材
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电、光、磁、力物理性能。邹明明 用改性氧化石 料以期提高涂层的导热率。同时添加二氧化硅、硬
墨烯、聚苯胺及水性醇酸树脂（WAR）等材料制备 质相碳化硅等来提高复合涂层的硬度和耐磨性。
防腐涂层并得到了复合涂层的耐腐蚀性较纯 WAR 基体材料为 304 不锈钢，为增强涂层和基体材
涂层大幅提高的结论。王娜等 [10] 制备了 SBA-15 改 料间的结合能力，制备涂层前需要先对基体材料进
性氧化石墨烯环氧复合涂层，研究表明，复合涂层 行表面清洁，去除基体材料表面的焊点、油漆和铁
的耐腐蚀性明显优于纯环氧涂层且填料添加质量分 锈等；再对基体表面进行喷砂处理，从而增强涂层
数为 1.0%时，复合涂层具有最佳的耐腐蚀性能。陈 与基体材料的结合强度。喷砂使用的材料为 60 目棕
科锋等 [11] 以石墨烯、导电钛白粉、环氧树脂等为原 刚玉，喷砂压力约 0.7 MPa，喷砂层厚度 150~240 μm。
料制备了石墨烯导电防腐涂层，该涂层具有优异的 涂料配方如表 1 所示。
耐盐、碱腐蚀性能，但耐酸性能较差。
对于应用在换热器表面上的功能性涂层，提高 表 1 涂层配方
Table 1 Formula of coatings
涂层的导热系数，可以降低涂层的导热热阻，从而
试样 环氧树 改性石
不影响换热器的综合导热性能，所以对换热器表面 石墨粉/g SiO 2/g SiC/g TiO 2/g
编号 脂/g 墨烯/g
涂覆的涂层进行热导率研究非常重要。目前，功能
1 # 70 0 0 0 0 0
性涂层的报道主要集中在对涂层耐磨耐腐蚀性、疏
2 # 70 0.015 0.7 0.05 0.05 0.05
水性以及耐高温性等方面的研究，有关高导热率涂 3 # 70 0.030 0.7 0.05 0.05 0.05
层和提高涂层导热率的报道相对较少且效果较差。 4 # 70 0.045 0.7 0.05 0.05 0.05
刘杨等 [12] 以石墨烯、环氧树脂等为原料制作了防腐 5 # 70 0.010 0.7 0.05 0.05 0.05
导热涂层，但其涂层的导热率仅为 2.6 W/(m·K)，不 6 # 70 0.010 1.5 0.05 0.05 0.05
足以降低涂层热阻，换热器的换热效果无明显改善。 7 # 70 0.010 2.2 0.05 0.05 0.05
本文以石墨烯、石墨粉末、环氧树脂等为原料， 8 # 70 0.010 3.0 0.05 0.05 0.05
制备了用于换热器表面的耐腐蚀高导热复合涂层， 9 # 70 0.010 3.7 0.05 0.05 0.05
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对涂层的耐硫酸腐蚀性、导热性、结合强度进行了 10 70 0.010 4.5 0.05 0.05 0.05
考察。 11 # 70 0.010 5.3 0.05 0.05 0.05
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12 70 0.010 6.1 0.05 0.05 0.05
1 实验部分
制备涂层溶液时，先根据配方用电子天平称取
1.1 涂层原料及仪器 所需原料，再将涂层原料混合得到混合溶液，使用
TiO 2 ，上海江沪钛白化工制品有限公司；改性 超声波分散仪对混合液进行超声分散得到涂层溶
石墨烯，南京吉仓纳米科技有限公司；SiO 2 ，上海 液，分散时间不少于 45 min，分散温度不超过
锡牛粉体材料有限公司；石墨粉，上海华原化工有 100 ℃。分散完成后静置涂层溶液 30 min，静置后
限公司； SiC ，河北 鑫盾焊 材喷涂有限 公司； 须在溶液中添加环氧树脂固化剂 650，涂层溶液与
CYDW-100 环氧树脂，上海德予得贸易有限公司； 固化剂的质量比为 100∶2.5。制备涂层时用压缩空
环氧树脂固化剂 650，上海昊炅助剂有限公司；以 气将涂层溶液雾化，并喷涂在基体表面，保证喷涂
上均为 AR。OY-95 氧化皮软化剂，CP，温州市澳 均匀，涂层的厚度为 0.2 mm。喷涂后，放干燥箱加
洋金属表面处理有限公司；NLJ-16031 金属清洗剂， 热固化，加热温度为 120 ℃，时间为 2 h。