【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于涂料涂層材料，尤其涉及一種熱修復、高導熱性超疏水涂層及其制備方法和應用。
技術介紹
1、有機固廢在好氧發酵過程中會產生大量的廢蒸汽(飽和濕空氣)。這類余熱能源大多被人們所忽視，其具有低品位(50-70℃)、產生周期長的特點。在低于0℃的環境中，60m3的發酵系統的產熱速率可達4.7mj/kg?dm，具有巨大的熱回收潛力。目前，利用外置換熱器來捕獲發酵蒸汽是更為高效的余熱回收方法。而提高系統熱回收性能的關鍵在于強化發酵蒸汽在換熱器內的冷凝傳熱過程。
2、對于換熱器內部冷凝傳熱來說，多數以膜式冷凝的形式進行熱質傳遞。在相同的過冷度下，滴式冷凝時的換熱性能比膜式冷凝時高一個數量級。因此，促進滴式冷凝的發生能夠有效提高冷凝傳熱性能。通過對換熱片表面進行疏水改性，能夠使膜式冷凝轉化為滴式冷凝。這種疏水結構使得換熱器內由于冷凝形成的水滴能夠快速脫離換熱表面，并促進新水滴的生成，從而促進蒸汽冷凝放熱的進程。近年來，超疏水涂層已被證明非常適合用于增強冷凝傳熱性能。
3、然而，超疏水涂層在強化冷凝傳熱方面仍有很大的優化空間和研究空白。超疏水涂層通常采用聚合物材料進行制備。例如，聚四氟乙烯材料，但常規ptfe涂層的粘附性較差，此外，這類聚合物材料導熱系數很低(0.1～0.3w/(m·k))，大多數金屬熱導率是聚合物的100倍，甚至1000倍。這導致涂層和金屬換熱片(基底)組合后，整體熱導率大幅下降，在很大程度上減弱了冷凝傳熱性能。雖然通過摻雜一些高導熱填料能夠有效提高涂層導熱性能，但這類涂層多數不具備穩定的超疏
4、此外，為了使得其在實際應用中得以推廣其中，同樣要考慮到工藝復雜程度、涂層耐久度、制備成本等問題。因此，為了促進超疏水涂層在余熱回收領域中的應用，簡化工藝制備一種熱修復的、高導熱性的超疏水涂層是非常必要的。
技術實現思路
1、為了解決現有技術存在的一個或多個技術問題，本專利技術旨在提供一種熱修復、高導熱性超疏水涂層及其制備方法和應用。本專利技術中的熱修復、高導熱性超疏水涂層具有可熱修復的超疏水特性和優異的導熱性能，適用于余熱回收工藝，用于促進冷凝傳熱強化的場所中，尤其適用于汽-液/氣換熱器等熱交換場所。
2、本專利技術在第一方面提供了一種熱修復、高導熱性超疏水涂層，所述熱修復、高導熱性超疏水涂層由熱修復、高導熱性超疏水涂料形成，所述熱修復、高導熱性超疏水涂料包含以質量份數計的如下組分：乙醇溶液60～80份、分散劑1～5份、密著劑1～5份、聚二甲基硅氧烷0.3～0.5份、二氧化硅1～2份、石墨烯2～3份和聚四氟乙烯乳液15～25份。
3、優選地，所述乙醇溶液為乙醇水溶液，所述乙醇水溶液中含有乙醇的體積百分含量為80～90％；和/或所述聚四氟乙烯乳液的固含量為40％～60％。
4、優選地，所述分散劑為聚羧酸鈉鹽類分散劑；所述密著劑為改性硅烷聚合物；所述二氧化硅為經過硅烷偶聯劑kh-550改性的二氧化硅；和/或所述石墨烯為少層石墨烯或單層石墨烯，優選的是，所述石墨烯中的碳含量不小于98wt％。
5、優選地，所述二氧化硅的粒徑不超過20nm；和/或所述石墨烯的粒徑d50不超過12μm。
6、本專利技術在第二方面提供了本專利技術在第一方面所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層的制備方法，所述方法包括如下步驟：
7、(1)在乙醇溶液中添加分散劑、密著劑和聚二甲基硅氧烷并攪拌均勻，得到溶液a；
8、(2)往溶液a中添加二氧化硅和石墨烯并超聲分散均勻，得到溶液b；
9、(3)往溶液b中加入聚四氟乙烯乳液并超聲分散均勻，再經100目以上網篩過濾，得到熱修復、高導熱性超疏水涂料；
10、(4)將基底進行預處理，然后將熱修復、高導熱性超疏水涂料噴涂于基底上，再經烘烤，在基底上制得熱修復、高導熱性超疏水涂層。
11、優選地，在步驟(2)和/或步驟(3)中，所述超聲分散的時間為10～30min。
12、優選地，所述噴涂在壓力為0.2～0.4mpa的條件下進行，噴涂時采用的噴槍距離所述基底的距離為100～250mm。
13、優選地，所述烘烤為先在250～280℃下烘烤10～20min，然后在360～400℃下烘烤10～30min；和/或升溫至烘烤的溫度的升溫速率為5～10℃/min。
14、本專利技術在第三方面提供了本專利技術在第二方面所述的制備方法制得的熱修復、高導熱性超疏水涂層；優選的是，所述熱修復、高導熱性超疏水涂層的水接觸角在162°以上，導熱系數為17.5w/(m·k)，附著力為0級或1級，鉛筆硬度在4h以上；優選的是，所述熱修復、高導熱性超疏水涂層經過磨損與剝離測試后的水接觸角在158.5°以上，經過時長24h的ph在3～11范圍內的酸堿腐蝕測試后仍具有超疏水性；優選的是，所述熱修復、高導熱性超疏水涂層在經過液體侵蝕后，疏水性減弱，經過250℃～400℃烘烤5～10min后，超疏水性得以恢復。
15、本專利技術在第四方面提供了由本專利技術在第一方面所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層或由本專利技術在第二方面所述的制備方法制得的熱修復、高導熱性超疏水涂層在余熱回收領域中的應用。
16、本專利技術與現有技術相比至少具有如下的有益效果：
17、(1)本專利技術中的熱修復、高導熱性超疏水涂層的超疏水性主要由二氧化硅、石墨烯、聚二甲基硅氧烷(pdms)和聚四氟乙烯組分所提供，構建了高粗糙度、低表面能的表面結構，本專利技術發現，高粗糙度、低表面能的表面結構也有利于提高涂層的超疏水性能；高導熱性主要由石墨烯、二氧化硅組分提供，兩種不同維度的固體填料在涂層中均勻分散，形成交錯的導熱網絡，有利于提高涂層的導熱性能；本專利技術中的熱修復、高導熱性超疏水涂層的優良的耐磨性和粘接強度主要通過密著劑和二氧化硅進行強化，通過交聯作用將無機填料、金屬基底和有機樹脂(聚四氟乙烯組分)連接，有效提高了涂層附著力和/或硬度。
18、(2)本專利技術在制備所述熱修復、高導熱性超疏水涂層時，可以先通過共混法得到熱修復、高導熱性超疏水涂料，再經噴涂+烘烤方法形成所述熱修復、高導熱性超疏水涂層，本專利技術所制備的熱修復、高導熱性超疏水涂層的水接觸角能達到162.7°，滾動角小于4°；在2.5mm厚不銹鋼板上涂覆該涂層后，整體導熱系數可以達到17.5w/(m·k)，高于不銹鋼基底；具有良好的附著力(gb/t9286-1998標準，0或1級)和硬度(鉛筆硬度4h)；經過磨損與剝離測試后，其水接觸角變化不大(158.5°以上)；經過時長1天的酸堿腐蝕測試后，在ph＝3～11范圍，仍具有超疏水性；此外，本專利技術發現，本專利技術所制備的熱修復、高導熱性超疏水涂層中的二氧化硅組分具有較好的親油性，對pdms組分具有吸附作用，形成sio2@pdms結構，這種sio2@pdms結構能夠賦予涂層熱修復性能，具體表現為：在涂層經過液體侵蝕(液相侵蝕)后(酸堿腐蝕、水本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
5.根據權利要求1至4中任一項所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：
8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：
9.由權利要求5至8中任一項所述的制備方法制得的熱修復、高導熱性超疏水涂層；
10.由權利要求1至4中任一項所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層或由權利要求5至8中任一項所述的制備方法制得的熱修復、高導熱性超疏水涂層在余熱回收領域中的應用。
【技術特征摘要】
1.一種熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層，其特征在于：
5.根據權利要求1至4中任一項所述的熱修復、高導熱性超疏水涂層的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
6.根...
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