一种抑制炉管结焦的复合涂料、其制备方法和由其制得的复合涂层.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105885486A(43)申请公布日2016.08.24(21)申请号201610453604.0(22)申请日2016.06.20(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人张香文袁华刘洁杨振宁李国柱刘国柱(74)专利代理机构北京权泰知识产权代理事务所(普通合伙)11460代理人任永利(51)Int.Cl.C09D1/00(2006.01)C09D7/12(2006.01)B05D3/02(2006.01)B05D7/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种抑制炉管结焦的复合涂料、其制备方法和由其制得的复合涂层(57)摘要本发明公开了一种抑制炉管结焦的复合涂料，包括以下组分：(a)铈酸钡粉末，25～55重量份；(b)碱性二氧化硅溶胶，40～50重量份；(c)水，5～25重量份。本发明还公开了所述复合涂料的制备方法及所述的复合涂料涂覆于炉管内壁经过固化和煅烧得到的复合涂层。CN105885486ACN105885486A权利要求书1/1页1.一种抑制炉管结焦的复合涂料，其特征在于，其包括以下组分：(a)铈酸钡粉末，25～55重量份；(b)碱性二氧化硅溶胶，40～50重量份；(c)水，5～25重量份。2.根据权利要求1所述的复合涂料，其中所述铈酸钡粉末的粒度为1～3μm。3.根据权利要求1所述的复合涂料，其中所述碱性二氧化硅溶胶的固含量为50～60wt％。4.一种抑制炉管结焦的复合涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)取5～8重量份的二氧化铈以及5～15重量份的碳酸钡，将其加入到15～25重量份的乙醇中，浸泡并球磨10～20h；(2)将步骤(1)球磨后的混合物在1000～1200℃下焙烧4～8h，冷却后得到钙钛矿型结构物质BaCeO3；(3)将步骤(2)得到的钙钛矿型结构物质BaCeO3在100～120℃条件下烘干2～4h，然后球磨60～120min得到铈酸钡粉末；(4)将步骤(3)得到的铈酸钡粉末中加入40～50重量份的碱性二氧化硅溶胶、5～25重量份的水，然后在150～300rpm转速下球磨30～60min即得到所述的复合涂料。5.一种抑制炉管结焦的复合涂层，其特征在于，将权利要求1所述的复合涂料涂覆于炉管内壁，然后经过固化和煅烧即得到所述的复合涂层。6.根据权利要求5所述的复合涂层，其中所述涂覆采用溶胶凝胶法，所述固化为在100～150℃下热处理30～60min，所述煅烧为以3℃/min的速率升温，温度到达800～1300℃后恒温2～4h后自然降温至室温。2CN105885486A说明书1/4页一种抑制炉管结焦的复合涂料、其制备方法和由其制得的复合涂层技术领域[0001]本发明属于材料领域，具体涉及一种抑制炉管结焦的复合涂料、其制备方法及由其制得的复合涂层。背景技术[0002]吸热型碳氢燃料是一种新型的高超音速飞行器燃料，可以通过自身的物理热沉和化学裂解吸收飞行器高温部位产生的热量，能够同时满足高超音速飞行器的燃烧与冷却要求，起到降低超燃冲压发动机机体和蒙皮温度的作用。但是，碳氢燃料的使用过程中不可避免地会在热管理系统多通道内壁上产生热裂解结焦。一方面，焦碳的存在增大了冷却微通道壁面的热阻和压降，导致壁温升高，换热能力下降，使热管理系统失去工作能力，严重时甚至导致发动机熄火；另一方面，降低了金属材料的抗腐蚀性和抗氧化性，缩短了材料的使用寿命。因此，抑制和减缓吸热型碳氢燃料的结焦行为，是提高吸热型碳氢燃料主动冷却技术需要解决的关键问题。实现高超音速飞行需要解决推动力和热障两大问题。吸热燃料提供动力的同时，不可避免地产生结焦效应。在吸热燃料换热通道金属内壁上制备结焦抑制涂层，能够减少燃料与金属表面接触，从而降低焦碳的附着。现有抑制结焦涂层制备技术中存在以下缺点：稳定性差，高温时容易从管壁上脱落；导热性差，不利于燃料裂解反应。[0003]吸热型碳氢燃料裂解过程中存在三种结焦机理：催化结焦、缩合结焦以及自由基结焦。催化结焦是指烃类气体在反应器表面的Fe和Ni等金属的催化作用下形成的纤维状碳，也是最难清除的一种焦碳。抑制裂解反应装置结焦的措施主要分两种：添加燃料结焦抑制剂以及在裂解反应器内制备抑制结焦涂层。所谓涂层，就是在裂解反应管内表面涂覆一层或多层“惰性”物质(如Al、Cr、Ti、B等元素的氧化物)，将裂解过程中的烃成分与炉管金属隔离。利用涂层技术可降低金属通道壁面的催化活性，利用涂层壁面的低摩擦系数，可有效防止结焦前驱体的黏附，减缓催化结焦过程。炉管涂层抑制结焦效果取决于涂层组成成分及所采用的涂覆技术：涂层组成是保证钝化、抑制结焦效果的前提；涂覆技术是涂层与金属材料结