用于脱硫烟囱内衬防腐高湿带水环境下施工的纳米渗透树脂涂层的制作方法

本发明属于防腐、防水材料，涉及一种用于脱硫烟囱内衬防腐高湿带水环境下施工的纳米渗透树脂涂层。

背景技术：

1、目前我国电力结构仍然以火力发电为主，燃煤烟气中含有大量的粉尘、so2、nox等污染物，给环境和人类健康带来严重的危害，因而燃煤电厂都要对烟气进行脱硫处理，我国80％的燃煤电厂都是采用湿法石灰石脱硫工艺。但是，湿法脱硫后，烟气温度降低、湿度增加在烟囱内壁结露而生成腐蚀性很强的稀硫酸溶液，对烟囱产生很强的侵蚀，因此需要对烟囱内衬进行防腐蚀处理。再者烟囱运行环境复杂，不仅烟气流动性大，而且温度波动也大，通常40～50℃，有时会超过180℃，甚至200℃以上，这就要求脱硫烟囱内衬防腐材料不仅具有抗强酸腐蚀、温差变化能力还要有一定的耐冲刷性能。

2、在我国，燃煤电厂湿法脱硫工艺普及已超过20年，现在大量旧烟囱内衬防腐蚀层需要改造。在改造时面临着现实的难题：(1)工期短，整个防腐蚀工程一般为45天左右，可能会出现多工种同时作业的现象，存在安全隐患；(2)旧烟囱内壁残留大量的酸性腐蚀液体，短时间内不可能排净，多数情况需要在高湿带水的条件下进行作业，这就要求脱硫烟囱内衬防腐材料要高湿环境下具有良好的施工性能。

3、目前国内外烟囱内衬防腐基本上都是在被防腐基面上再造一个防腐层，由于受材料、施工的限制，防腐层与基面只是单一的黏附，没有形成一体，在使用过程中会出现起鼓、裂纹、脱落，导致防腐层防腐功能消失，防腐层寿命短，甚至出现基体被腐蚀而造成事故的现象。

4、公告号cn102039702b的发明专利提供了一种钢基-混元体，由钢基体、钢基还原剂、yd-01高分子防腐涂料及釉面增韧剂组成。钢基还原剂、yd-01高分子防腐涂料及釉面增韧剂渗入到钢基体的细孔内，并能还原铁屑、铁锈等物质，与钢基体表面形成致密的保护膜，增加了耐磨性，达到良好的防腐蚀、防水效果，能应用于电厂烟囱、烟道、脱硫吸收塔，但是该种结构以及防腐层只适用于钢基体结构，刚基体结构由于其自身的弊端，普适性不高，使用及推广受限。

5、公告号为cn101913810b的发明专利公开了一种砼基-混元体，由砼基内衬层、还原剂、补强剂、修复剂、增韧剂、釉面剂组成。还原剂、补强剂、修复剂、增韧剂植渗入原有砼基内衬层深表层，构成砼基主本体，而釉面剂涂覆于砼基主本体表面，形成一个具有抗渗、耐温、耐酸、耐磨、抗拉伸、抗冷热冲击的化学分子链结构体，即使镀釉保护加强面受到损坏，主本体同样具有以上防腐功效。然而，该混元体结构防腐层需要多步工艺，而且还原剂、补强剂、修复剂、增韧剂和釉面剂的组份比例因砼基基体的不同而有所变化，施工要求较高，其各个层之间的粘附性会随组份的改变而变化，当混元体结构防腐层在长期经受高低温交变和气流冲刷时，会因应力腐蚀而导致涂层防护性能失效，再者还原剂的主要成分为环氧树脂和酚醛氨类固化剂，具有极性较强而溶于水使得交联固化反应受阻，不适于高湿带水的环境。

6、因此，为了解决以上问题，提出本发明。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明旨在提供一种用于脱硫烟囱内衬防腐高湿带水环境下施工的纳米渗透树脂涂层，纳米渗透树脂底漆及面漆能够渗入到砼基基体中形成“基体-涂层”、“混元一体”的防腐层，使其不仅具有优异耐酸腐蚀，同时还具有耐高低温交变和气流冲刷性能，解决了烟囱内衬防腐层因应力腐蚀而失效的问题，同时还具有良好的施工性能，解决了烟囱内衬防腐层工期短作业难的难题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种用于脱硫烟囱内衬防腐高湿带水环境下施工的纳米渗透树脂涂层，烟囱内衬由内而外依次包括还原剂层、补强剂层、底漆层、面漆层；所述的还原剂层由还原剂按照0.25～0.45kg/m2施涂于烟囱内衬基体表面而形成，所述的补强剂层由补强剂按照0.15～0.30kg/m2施涂于还原剂层表面而形成，所述底漆层由纳米渗透树脂底漆按照0.6～0.8kg/m2施涂于补强剂层表面而形成；所述面漆层由纳米渗透树脂面漆按照1.2～1.5kg/m2施涂于底漆层表面而形成。

4、作为本发明的限定：

5、(一)所述还原剂由有机硅改性丙烯酸树脂、溶剂和固化剂组成，其中溶剂为c9混合溶剂，固化剂为壬基酚改性曼尼希碱，有机硅改性丙烯酸树脂和固化剂的质量比为4:1。

6、(二)所述补强剂由复配树脂、溶剂和固化剂组成，其中复配树脂由有机硅改性环氧树脂和有机硅改性丙烯酸树脂混合而成，有机硅改性环氧树脂黏度为8000～10000，环氧当量100～120g/mol；溶剂为液态石蜡，固化剂为壬基酚改性曼尼希碱，复配树脂与固化剂的质量比为6:1。

7、(三)所述纳米渗透树脂底漆为双组分涂料，其中甲组分由有机硅改性丙烯酸树脂、有机硅改性环氧树脂、助剂a按照质量比100:10～20:5～10复配而成；乙组分成分由固化剂壬基酚改性曼尼希碱和助剂b按照质量比为1:0.1～0.3复配而成；

8、将甲、乙组分按质量比10:1配料并于室温混合搅拌均匀，得到纳米渗透树脂底漆。

9、(四)纳米渗透树脂面漆为双组分涂料，其中甲组分成分由有机硅改性丙烯酸树脂、有机硅改性环氧树脂、纳米无机填料、助剂c按照质量比为100:10～20:20～40:10～30复配而成；乙组分成分由固化剂壬基酚改性曼尼希碱和助剂d按照质量比为1:0.1～0.3复配而成；

10、所述纳米无机填料为白炭黑、碳化硅、钛白粉中的一种，粒径为10～30nm；

11、将甲、乙组分按质量比10:1配料并于室温混合搅拌均匀，得到纳米渗透树脂面漆。

12、作为本发明的进一步限定：

13、(一)所述助剂a由乳化剂、分散剂、消泡剂和稀释剂混合形成，其中乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚op-9或op-10，分散剂为byk-111，消泡剂为byk-055，稀释剂为正丁醇，所述乳化剂、分散剂、消泡剂和稀释剂的质量比为1:1:1:2。

14、(二)所述助剂b由渗透剂和稀释剂按照质量比为1:5～10混合而成，其中渗透剂为聚甲基丙烯酸钠或十二烷基硫酸钠，稀释剂为正丁醇和n-甲基-2-吡咯烷酮按照体积比为1:1混合形成。

15、(三)所述助剂c由偶联剂、乳化剂、分散剂、消泡剂和稀释剂混合而成，其中偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚op-9或op-10，分散剂为byk-111，消泡剂为byk-055，稀释剂为正丁醇；所述偶联剂、乳化剂、分散剂、消泡剂和稀释剂的质量比为2:1:1:1:2。

16、(四)所述助剂d由防水剂、稀释剂按照质量比为1:6混合而成，其中防水剂为有机硅防水剂，稀释剂为正丁醇和乙醇按照体积比为1:1混合而成。

17、本发明还有一种限定，所述壬基酚改性曼尼希碱按照如下的过程制备得到：

18、在室温条件下，往带有回流冷凝器和搅拌器的反应釜中加入壬基酚和脂肪族多胺，加热使其溶解，然后加入甲醛，所述多胺、壬基酚和甲醛的摩尔比为1～2:1:1，加热至100℃，回流反应1～3h，减压蒸馏去出水分，即得壬基酚改性曼尼希碱，所述壬基酚改性曼尼希碱为浅黄色透明液体，黏度(mpa·s，25℃)为1110～1300，胺值为290～340mgkoh/g。

19、本发明的湿法脱硫烟囱内衬防腐层的制备按照如下的步骤进行：

20、(1)基体表面的处理：利用高压水枪或气枪将基体表面的浮灰及严重蚀粉化层清理；对于旧烟囱需要将旧涂层除去。

21、(2)还原剂的渗透和补强剂的涂刷：室温条件下，采用喷涂、刷涂或辊涂等方式将还原剂涂覆于基体表面，12小时后，再将补强剂涂覆于还原剂涂层表面，进一步完成还原剂对基体的渗透，其中还原剂的用量为0.25～0.45kg/m2，补强剂的用量为0.15～0.30kg/m2。

22、(3)底漆施工：室温条件下，采用喷涂、刷涂或辊涂等方式将纳米渗透树脂底漆涂覆于基体表面，表干，其中用量为0.6～0.8kg/m2。

23、(4)面漆施工：采用喷涂、刷涂或辊涂等方式将纳米渗透树脂面漆涂覆于底漆表面，表干，其中用量为1.2～1.5kg/m2。

24、本发明上述技术方案作为一个整体，各个步骤之间是息息相关，互相影响的，其共同决定着涂层的性能及寿命。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、(1)有机硅改性丙烯酸树脂，不仅具有黏度低的特性，而且在助剂的作用下，黏度大大降低，使得与砼基基体有着良好的润湿性能，而容易地渗入砼基基体裂缝表面粗糙凹陷处，在毛细作用驱动下，逐渐向微裂缝内部渗透并填充微裂缝，完成渗透作用，成为“基体-涂层”“混元一体”结构，能够解决烟囱内衬防腐层因起泡、开裂、脱落引起的应力腐蚀而失效的问题。

27、(2)有机硅改性环氧树脂和有机硅改性丙烯酸树脂，含有si-o键，不仅赋予涂层良好的柔韧性克服环氧树脂涂层的高脆性，而且作为面漆时能够降低涂层的表面能增加疏水性克服了丙烯酸树脂涂层耐水性差的缺点，使烟气结露时不易附着，从而降低了酸液对基体的腐蚀；另一方面有机硅改性环氧树脂含有环氧基、有机硅改性丙烯酸树脂含有羧基，克服了有机硅树脂反应活性低、仅能在砼基表面及孔隙内壁中成膜，渗透不深的缺点。

28、(3)使用成膜剂等基本原料与底漆成分相同的面漆涂料，能够面漆与底漆很好地融为一体，在使用过程不会出现“脱层”现象；再者在面漆中添加纳米无机填料，一方面有效地降低了涂层的表面张力增加了涂层的疏水性能，使结露烟气形成酸液不易附着在其表面，另一方面纳米无机填料硬度大，作为填料赋予涂层良好的耐气体冲刷性能，从而提升了涂层的防腐蚀效果，进一步延长了涂层的使用寿命。

29、(4)有机硅改性丙烯酸树脂、有机硅改性环氧树脂等分子链中不仅有羧基、环氧基，而且还存在极性较强的羟基，不仅容易与固化剂发生化学反应，而且也容易与砼基表面的活性基团发生化学反应和物理吸附作用，从而使得涂层和基体之间存在非常高的黏附力；壬基酚改性曼尼希碱固化剂分子中不仅含有氨基，还含有c9的脂肪链、苯环等疏水性基团，属于憎水型氨基固化剂，增加了分子的疏水性能，在潮湿界面甚至水中应用都有着优异的固化性能。

30、本发明适用于对高湿带水环境下的脱硫烟囱进行内衬防腐施工以形成烟囱内衬防腐层。