金(jin)(jin)屬(shu)材料(liao)(liao)具(ju)有(you)(you)優(you)異的(de)(de)力(li)學性(xing)能,在制(zhi)造業、建(jian)筑業都得(de)到了(le)廣泛的(de)(de)應用。但(dan)(dan)是(shi),由(you)于(yu)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)標準電很(hen)電位(wei)低(di)岡,使得(de)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面對(dui)水及水溶(rong)液都具(ju)有(you)(you)較(jiao)好(hao)的(de)(de)潤濕(shi)性(xing),從(cong)而在金(jin)(jin)屬(shu)材料(liao)(liao)表(biao)(biao)面容易沾污(wu)很(hen)難(nan)清(qing)(qing)(qing)理或發(fa)生(sheng)腐蝕(shi)。在不(bu)銹(xiu)鋼反(fan)(fan)(fan)(fan)應釜(fu)內外(wai)壁(bi)同樣會出現因為(wei)難(nan)以清(qing)(qing)(qing)洗反(fan)(fan)(fan)(fan)應原料(liao)(liao),使得(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應釜(fu)內外(wai)壁(bi)結垢嚴重從(cong)而降(jiang)低(di)原料(liao)(liao)的(de)(de)純度。目前(qian)解(jie)(jie)決的(de)(de)方(fang)法主要有(you)(you)兩(liang)種,其一(yi)每次(ci)反(fan)(fan)(fan)(fan)應完全后清(qing)(qing)(qing)洗反(fan)(fan)(fan)(fan)應釜(fu),每隔半年用氫氧焰(yan)焚(fen)燒粘(zhan)附在反(fan)(fan)(fan)(fan)應釜(fu)壁(bi)上(shang)的(de)(de)污(wu)垢;其二在反(fan)(fan)(fan)(fan)應釜(fu)壁(bi)上(shang)涂(tu)(tu)覆保護(hu)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng),主要解(jie)(jie)決方(fang)法是(shi)在不(bu)銹(xiu)鋼反(fan)(fan)(fan)(fan)應釜(fu)內壁(bi)涂(tu)(tu)覆聚(ju)四(si)氟乙(yi)烯涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng),但(dan)(dan)是(shi)聚(ju)四(si)氟乙(yi)烯涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)抗劃傷性(xing)差(cha),且在260℃以上(shang)熱穩(wen)定性(xing)不(bu)好(hao)。本文以溶(rong)膠(jiao)(jiao)凝(ning)膠(jiao)(jiao)法制(zhi)備(bei)的(de)(de)低(di)表(biao)(biao)面能納(na)米溶(rong)膠(jiao)(jiao),依靠有(you)(you)機基團的(de)(de)空間位(wei)阻,有(you)(you)效抑制(zhi)顆粒的(de)(de)相互凝(ning)聚(ju),合(he)成(cheng)均(jun)勻穩(wen)定的(de)(de)納(na)米溶(rong)膠(jiao)(jiao)產(chan)品。在涂(tu)(tu)覆于(yu)基材上(shang)形成(cheng)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)后,涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)為(wei)納(na)米顆粒包覆于(yu)有(you)(you)機一(yi)無(wu)機聚(ju)合(he)物(wu)中(zhong)的(de)(de)網絡(luo)結構,兼具(ju)無(wu)機氧化(hua)物(wu)穩(wen)定、高(gao)強度、耐化(hua)學腐蝕(shi)、耐高(gao)溫(wen)和有(you)(you)機聚(ju)合(he)物(wu)柔韌性(xing)好(hao)的(de)(de)多重特性(xing),對(dui)基材有(you)(you)優(you)良的(de)(de)防護(hu)功能。涂(tu)(tu)覆低(di)表(biao)(biao)面能納(na)米溶(rong)膠(jiao)(jiao)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng),使得(de)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面獲得(de)了(le)較(jiao)低(di)的(de)(de)表(biao)(biao)面能,結垢層(ceng)(ceng)(ceng)與金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面之間的(de)(de)附著力(li)差(cha),污(wu)垢不(bu)易沉積。

2試驗應用過程

2.1材料準備

2.1.1低表面能的納米溶膠(jiao)制備材料準(zhun)備

硅(gui)(gui)烷偶聯劑(南京萬達(da)硅(gui)(gui)業)、二氧化硅(gui)(gui)水(shui)(shui)(shui)溶膠(阿(a)克蘇(su)諾貝爾)、去離子水(shui)(shui)(shui)、水(shui)(shui)(shui)解催化劑、氟硅(gui)(gui)烷偶聯劑、無(wu)水(shui)(shui)(shui)乙(yi)醇。

2.L2應用材料準備

巧00L的不銹鋼反應釜一(yi)(yi)臺;防毒面具一(yi)(yi)只(zhi);防塵(chen)頭套一(yi)(yi)只(zhi);噴槍一(yi)(yi)根(gen);打磨機(ji)一(yi)(yi)臺;拋光機(ji)一(yi)(yi)臺;15KW的加熱器一(yi)(yi)臺等。

2.2低(di)表面(mian)能的(de)納米溶膠制(zhi)備方法

2.2.1低表面能的納米溶(rong)膠(jiao)制備的原理

通(tong)過溶膠一凝(ning)(ning)膠法,將二氧化硅變成(cheng)表面能(neng)較低的(de)(de)納(na)米形(xing)態,通(tong)過溶膠制作,形(xing)成(cheng)可以(yi)任意涂(tu)層(ceng)的(de)(de)凝(ning)(ning)膠狀(zhuang)應用物。

2.2.2低表面能的納(na)米溶(rong)膠制備工藝

將硅(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)(ji)、氟硅(gui)烷偶聯(lian)劑(ji)(ji)、二氧化硅(gui)水(shui)溶膠按一定比(bi)例混合均勻,加(jia)(jia)入(ru)一定量的去離子水(shui)和水(shui)解(jie)催化劑(ji)(ji)。高速攪(jiao)拌(ban),待其水(shui)解(jie)后降溫至(zhi)室溫,加(jia)(jia)入(ru)無水(shui)乙醇,經過濾器過濾后制成低(di)表面能納米溶膠成品。

3納米溶膠在反應釜內(nei)防粘的(de)應用

為了(le)試驗(yan)納米(mi)溶(rong)膠在反應(ying)釜(fu)(fu)內防粘的(de)作用(yong),需(xu)要將制作好的(de)納米(mi)溶(rong)膠涂(tu)覆到反應(ying)釜(fu)(fu)內壁上。為了(le)將納米(mi)溶(rong)膠牢(lao)固地涂(tu)覆在反應(ying)釜(fu)(fu)內壁上,必須(xu)對反應(ying)釜(fu)(fu)內壁進行前處(chu)理(li),以利(li)于涂(tu)覆。具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)步驟為前處(chu)理(li)、涂(tu)裝、后期固化。

3.1反應(ying)釜內壁的前處理

用打(da)磨(mo)機和拋(pao)光(guang)(guang)機在反(fan)應(ying)(ying)釜(fu)內外側(ce)進行(xing)打(da)磨(mo)、拋(pao)光(guang)(guang),使(shi)反(fan)應(ying)(ying)釜(fu)壁光(guang)(guang)滑平整。用無水乙醇(chun)對反(fan)應(ying)(ying)釜(fu)內外側(ce)經(jing)行(xing)清洗,確(que)保反(fan)應(ying)(ying)釜(fu)需噴涂面光(guang)(guang)滑、潔凈,無油(you)污。

3.2涂裝工藝

將150L的不銹鋼反應釜側放在水平地面,操作人員鉆進反應釜,對反應釜內壁進行噴涂。為避免霧氣對人員在操作過程中的傷害,噴涂人員佩戴防毒面具,頭戴防塵帽。并在反應釜開口處安裝了工業風扇對霧氣進行消除,以減少對人體的傷害。

3.3涂層固化

將(jiang)巧KW的加(jia)熱(re)器的電阻加(jia)熱(re)絲用鋼(gang)條固(gu)定好,在三相(xiang)線接線處通過剝(bo)去(qu)漆包線,然后套上陶瓷珠,使(shi)其達(da)到耐高溫(wen)(wen)效果。待涂(tu)層表面固(gu)化后,將(jiang)電阻加(jia)熱(re)絲放(fang)置(zhi)在反應(ying)(ying)釜內(nei),在反應(ying)(ying)釜開(kai)口(kou)處用鐵(tie)皮板(ban)蓋(gai)住,通過放(fang)入溫(wen)(wen)度感應(ying)(ying)器來顯示反應(ying)(ying)釜內(nei)部溫(wen)(wen)度。

通電升溫,反應釜內由初始溫度升溫至350℃,然后恒溫lh,關閉電源,使其自然降溫,加熱恒溫總耗時為220min。具體升溫時間與溫度變化見圖3。

4性能檢測

4.1性能檢測指標

對同批次,同條(tiao)件下制備的試樣(yang)進行(xing)了接觸(chu)角、附著力、耐(nai)劃傷(shang)、厚度(du)、鉛筆硬(ying)度(du)、涂層(ceng)耐(nai)久性、耐(nai)高溫性進行(xing)了測試。

4.1.1接觸角測定

使用上海中晨數(shu)字(zi)技術設備(bei)有(you)限公司的Jc2000DI型接觸角測定(ding)儀測定(ding)。

4.1.2附(fu)著(zhu)力測試

按GB/T9286一1998劃格法測試。

4.1.3耐劃(hua)傷性測試

按GB/T9279一2007測試,委托(tuo)常州(zhou)涂料(liao)研究所進行檢測。

4.1.4厚度測試

使用德國Fischer便攜式測厚儀測試。

4.1.5鉛筆硬度(刮(gua)破)測(ce)試

按照GB/T6739一(yi)2006測試。

.1.6耐久性測試

涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)噴涂(tu)(tu)(tu)在反(fan)應(ying)(ying)釜表面,每隔半年對其進行查看(kan),對比涂(tu)(tu)(tu)過低表面能(neng)納米溶膠涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)和(he)沒有(you)涂(tu)(tu)(tu)低表面能(neng)納米溶膠涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)反(fan)應(ying)(ying)釜耐臟污性(xing)能(neng)對比。

4.1.7耐高(gao)溫(wen)測試(shi)

用帶溫度顯示的馬弗爐(溫度范(fan)圍0至(zhi)120℃)做熱源,將(jiang)固化好(hao)的樣(yang)板在(zai)常(chang)溫時(shi)放入(ru)高溫設備中,啟動設備加熱至(zhi)70℃,保持巧min后取出樣(yang)板,冷卻,目測涂層(ceng)表面(mian)。要求涂層(ceng)不(bu)起泡(pao)、不(bu)起層(ceng)、不(bu)脫落

5結果與討論

5.1低表面能納米溶膠涂層在鋼(gang)材表面的性(xing)能檢(jian)測

從測試結果可以看出,涂層與不銹鋼材料強力粘結,附著力達0級。涂層的耐劃傷性為6009,性能良好。涂層表面硬度高,鉛筆硬度為6H以上。耐高溫性能達到700℃,遠很過了聚四氟乙烯的所能承受的較高溫度。具體測試結果見表1。
 

5.2固(gu)化溫度對涂層接(jie)觸(chu)角的(de)影響

我們發現固化溫度影響涂層的表面性能。為優化固化溫度,涂層在20一450℃不同溫度下固化,測試涂層的接觸角,見圖2。結果表明,涂層固化溫度在350℃時,對水的接觸角達到較大值,為110“。圖2不同固化溫度下接觸角的變化曲線。

5.3防粘效果對比

經過一年時間的跟蹤觀察,對比涂覆低表面能納米溶膠涂層和未涂覆該涂層的反應釜,發現涂覆該涂層的反應釜經過一年之后,表面仍有較好的防臟污性能。具體效果見到表2。
 

6結論

1、低表面(mian)能(neng)納米溶膠涂層具有(you)優良的(de)僧水僧油性。對(dui)不銹鋼基材的(de)附(fu)著力強,耐高溫且耐劃傷能(neng)優良。

2、較優的(de)固化溫(wen)度為350℃。該(gai)溫(wen)度下對水的(de)接觸(chu)角達110,能(neng)有(you)效阻(zu)止(zhi)反應物在不銹鋼表面的(de)附著,起到較好的(de)防粘附作(zuo)用和(he)易清潔效果。

3、低表面(mian)能納米涂(tu)層明顯改善不銹鋼反應釜噴涂(tu)表面(mian)的(de)防粘附性能且具(ju)有較好的(de)持久(jiu)性。