一种导热耐腐蚀聚脲密封胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于密封胶制备，涉及一种导热耐腐蚀聚脲密封胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、作为一种无污染、可持续供给的绿色能源，风力发电给人们的生产生活带来巨大便利，与陆上风电相比，海上风电资源的能量效益要高20％，具有风速高、电量大、运行稳定、适合大规模开发等优势。近年来我国海上风电行业发展迅猛，已经进入了规模化、商业化的大发展阶段，然而海洋环境是典型的高温、高湿、高盐、强辐射“三高一强”腐蚀环境，腐蚀风险等级较高，对海上风力发电基础设施的结构安全和服役寿命造成了巨大威胁。

2、目前海上风电设备的防腐研究主要集中在风机水下基础、塔筒钢结构、风机机舱以及风机叶片等部位的防腐，采用的防腐技术主要有涂层防腐、阴极保护、复合包膜防腐和预留腐蚀裕量等，而专门针对散热器的防腐研究较少，发电机、齿轮箱及变频器等作为风力发电机的核心部件，在运行过程中会产生大量的热量，为保证海上风电稳定运行，需配备冷却系统-散热器。散热器作为保证风机稳定可靠运行的重要部件，一般布置在风力涡轮机的外部，它分为传热模块、水冷管、风扇、散热器芯和散热器压板。空气散热器芯与空气接触面积大，是主要的热交换装置，空气散热器芯的腐蚀会影响系统的整体传热性能，导致冷却介质泄漏，对系统的运行有害，因此需要对空气散热器制备工艺及防腐性能进行充分的研究。为解决这一问题，工程上一般会在散热器的变压器本体及散热器的外壁、内壁喷涂防腐涂料以增强散热器的耐腐蚀性能。

3、散热器上传统涂层通常采用淋涂的环氧玻璃鳞片涂料和脂肪族聚氨酯面漆的配套系统，设计使用寿命一般为25年，然而海上风电散热器运行工况复杂，海上风电散热器在运行5年后已出现多处渗漏点，尽管采用了多种涂料进行多次、反复的修复，仍无法有效阻止渗漏发生。这主要归因于空气中的氯离子在高温高湿环境下对防腐涂层不断侵蚀，逐渐进入涂层内部，并侵蚀到金属基材，散热器基材厚度仅1mm，极易被蚀穿，风机运维方只是简单的对渗漏点进行涂覆油漆，而油漆涂覆对防渗漏作用甚微，无法阻挡外界氯离子持续对金属的破坏；同时散热器冷却液在工作状态下处于较高的温度环境(一般在50-80℃之间)，散热器内冷却液的循环流动同时会对散热器片产生冲蚀，更会在泄漏点形成压力差，因此一旦涂层发生腐蚀开裂，泄露速度会不断加快，由于压力差和运行温度的存在，涂覆常规涂料无法快速成膜，很难对漏点实行有效封堵。由于海上风电远离陆地，会增加设备的运维难度，如果停机进行维修，造成损失较为严重，因此亟需可以在不停机的情况下实现散热器的快速堵漏技术，而海上风电散热器运行工况复杂，流量、压力、温度等对腐蚀的影响研究尚浅，对于海上风电散热器堵漏技术更是鲜有报道。

4、另外，散热器的散热效率对电力变压器系统的可靠性具有重要意义，散热器上的传统涂层是为了提高散热器的耐腐蚀性而设计的，研究表明导热性差的防腐涂层大大降低了板式散热器的整体导热性，因此散热器表面防腐涂层设计还要考虑其导热系数。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种导热耐腐蚀聚脲密封胶及其制备方法和应用，本发明提供一种针对海上风电渗漏修复专用的聚脲密封胶，通过引入改性石墨烯材料，能够显著提高聚脲密封胶的抗腐蚀性和导热性能，且成本较低、性能稳定，能够在不停机的情况下实现散热器的快速堵漏，适用于海上风电及沿海风电散热器渗漏的快速修复。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种导热耐腐蚀聚脲密封胶，由如下重量份数的原料制成：改性石墨烯材料5-10份，快速成膜成分80-155份，附着材料65-111份，与现有技术相比，本技术的技术核心就是将改性石墨烯材料应用于制备导热耐腐蚀聚脲密封胶中，并将导热耐腐蚀聚脲密封胶应用于实现海上风电散热器的渗漏修复。

4、优选的，石墨烯材料选自石墨烯或氧化石墨烯，改性石墨烯材料的改性剂为硅烷偶联剂，石墨烯材料均能够应用于本技术。

5、优选的，硅烷偶联剂选自双[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物硅烷、3-氨丙基三乙基硅烷、(3-缩水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷，硅烷偶联剂与石墨烯的质量比为1:1-6，硅烷偶联剂对石墨烯材料进行改性，提升石墨烯材料于快速成膜成分、附着材料中的分散性，并提升快速成膜成分、附着材料与石墨烯材料的结合。

6、优选的，附着材料由如下重量份数的原料制成：氨基聚醚40-70份、改性树脂15-20份、稳定剂1-3份、分散剂1-4份、锌粉5-8份、防沉蜡1-2份、颜料1份、缓蚀剂1-3份。

7、优选的，改性树脂选自氟改性天门冬氨酸脂f520、f220、f420、f2850、f421中的一种或几种，稳定剂选自酒石酸或苯甲酸，分散剂选自磷酸钙、磷酸铝、聚硅氧烷、硅酮、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸酯中的一种或几种，缓蚀剂选自钼酸钠、有机膦酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、氨基酸中的一种或几种。

8、优选的，附着材料按照如下步骤制备：将氨基聚醚、改性树脂、稳定剂、分散剂、锌粉、防尘蜡、颜料、缓蚀剂搅拌并混合0.5-1h，然后经研磨过滤，得到附着材料。

9、优选的，附着材料按照如下步骤制备：将氨基聚醚、改性树脂、稳定剂、分散剂、锌粉、防尘蜡、颜料、缓蚀剂搅拌并混合0.5-1h，然后经研磨过滤，滤去粒度大的颜料和改性石墨烯颗粒，得到附着材料。

10、优选的，快速成膜成分为聚氨酯，聚氨酯由如下重量份数的原料制成：多元醇30-50份、多异氰酸脂40-70份、氨基扩链剂10-35份；

11、多元醇选自丁二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、1,4-环己二醇、一缩二丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇中的一种或几种组合；

12、氨基扩链剂选自乙二胺、己二酸二肼、n,n,-二羟基(二异丙基)苯胺中的一种或几种的组合；

13、多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种的组合。

14、优选的，快速成膜成分按照如下步骤制备：

15、于氮气环境中，将脱水多元醇与多异氰酸酯和氨基扩链剂混合，并于55-85℃下交联聚合反应2h，多元醇的脱水条件为：于75-90℃下脱水1h，得到聚氨酯。

16、本发明还保护了导热耐腐蚀聚脲密封胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

17、将硅烷偶联剂分散于溶剂中，并于酸性条件下进行水解，然后调节ph为中性，并与石墨烯材料反应，得到改性石墨烯材料；

18、将快速成膜成分、改性石墨烯材料、附着材料混合后，得到导热耐腐蚀聚脲密封胶。

19、本发明还保护了导热耐腐蚀聚脲密封胶在制备海上风电散热器渗漏修复用密封胶中的应用，使用时将本技术导热耐腐蚀聚脲密封胶直接涂覆于海上风电散热器涂层的渗漏处。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果：

21、1、石墨烯独特的碳六元环结构赋予其优异的理化性质，尤其室温下的热导率约为5000w/(m·k)，同时具有优异的疏水、疏油性能，在涂层中能够起到物理隔绝作用，显著提升涂料的防腐性能和散热能力的作用；本发明提供的导热耐腐蚀聚脲密封胶是新型风电散热器防渗漏修复材料，可实现不停机快速修复的目的。另外，由于石墨烯具有优异的室温热导率，提高了散热器涂层的导散热效率，加速散热器的散热，可进一步提高散热器使用寿命，降低运维成本，且能大幅度提高能源资源利用效率。

22、钢铁行业作为我国落实碳减排的重要领域，未来将面临碳排放强度的“相对约束”、碳排放总量的“绝对约束”以及严峻的“碳经济”挑战。通过提高散热器的防腐能力减小因损耗造成的巨量碳排放，从源头上进行有效的碳排放控制，对碳达峰碳中和做出贡献。

23、2、本发明的导热耐腐蚀聚脲密封胶由快速成膜成分、改性石墨烯材料、附着材料组成，三者之间相互掺和，通过引入快速成膜有效成分，提高密封胶的快速凝固效果，以实现在渗漏点快速成膜，对散热介质实现快速封堵效果；同时设计引入改性石墨烯，一方面提高密封胶的耐腐蚀能力，另一方面赋予密封胶优异的导热性性能，克服传统涂层散热效率差的缺点；同时考虑到石墨烯的引入会降低涂层的附着力，在配方中添加提高附着力的有效成分，实现不停机快速封堵漏点的同时，有效提高散热器散热效率；

24、另外，本发明所设计的导热耐腐蚀聚脲密封胶制作成本低，污染小，使用其进行散热器渗漏修复技术操作方法简单，省时省力。

25、3、本发明的附着材料由氨基聚醚、改性树脂、稳定剂、分散剂、锌粉、防沉蜡、颜料、缓蚀剂组成，氨基聚醚、改性树脂均能够与聚氨酯的异氰酸根离子反应，继而促进聚氨酯的交联，提升聚合效果；稳定剂用于防止导热耐腐蚀聚脲密封胶沉淀或者变质；分散剂保证整个导热耐腐蚀聚脲密封胶的结构稳定，防止团聚；锌粉提升材料的整体耐腐蚀性能；颜料不易于分散，所以采用防沉蜡保证颜料的均匀分散；缓蚀剂一方面便于与铁锈结合，降低对铁锈表面的处理要求，另一方面有效防止外界的cl-进一步渗入至风电散热器中，降低外界的cl-对风电散热器的腐蚀。