CN100381516C - 高温远红外绝缘节能涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高温远红外绝缘节能涂料及其制备方法，涂料成分包括锆英砂、氧化铝、高岭土、稀土氧化物、氮化硼、硅溶胶、磷酸、水玻璃、甲基纤维素或羧甲基纤维素。制备方法是按配比称重备料、浸泡、搅拌混合、过滤、装桶。本发明的特点一是使用范围广，通用性强，节能效果佳，适用温度为300～2000℃的各种加热设备；二是渗透力强，在耐火材料基体上形成釉面陶瓷聚合体，隔热性能好，热辐射能力强，黑度高达0.97～0.99；全发射率可达0.92；三是绝缘性能好，成膜绝缘电阻≥120MΩ；有利于安全生产；四是耐酸碱性能优良；五是可提高热效率5～10%，节约能源5～35%；六是延长炉窑使用寿命1～5倍。

Description

高温远红外绝缘节能涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于高温环境的化工涂料，属于远红外节能涂料领域。

背景技术

现有的各种远红外节能涂料大部分存在使用范围不广、绝缘性能差、渗透性不好的缺陷。有的只适用1200℃以上的高温环境，例如公开号CN1093384A发明专利提出的“热辐射节能涂料”，以锆砂为主体、以磷酸二氢铝为粘剂，具有高耐热系数和良好的热辐射效应。但是该涂料只能用于1200～1700℃的冶炼、化工等高温炉窑。

有的只适用于1200℃以下的温度环境，例如公开号CN1583905A发明专利提出的“红外辐射节能涂料”，内含有聚乙烯醇、硅酸盐、磷酸盐、水性酚醛等有机和无机成膜物质，具有附着力大，辐射率稳定的特点。但是，该涂料只能在1200℃下长期使用，应用范围有限。

有的只能涂刷于各种金属的受热面上，例如公开号CN1364834A发明专利提出的“远红外节能涂料”，不能用于耐火材料基体。

另外，现有的各种远红外节能涂料只能粘附在耐火材料基体上，不能与耐火材料基体紧密结合，使用时间一长容易爆裂、成块脱落。

公开号CN1552779A发明专利提出的高温远红外涂料虽然有与金属基体相接近的膨胀系数，可增强涂料的附着强度和抗热性，防止冷热交变过程中涂层的脱落，但是对耐火材料基体的粘附力和渗透性仍然不够理想，且绝缘性能差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温远红外绝缘节能涂料及其制备方法，做到使用范围扩大到300～2000℃，渗透力强、黑度高、发射率高、耐酸碱、隔热与绝缘性能好。

本发明的高温远红外绝缘节能涂料各成份的重量组份如下：

锆英砂    150～400份      氧化铝      100～350份

高岭土    150～350份      稀土氧化物  50～200份

氮化硼    3～25份         水玻璃      0～60份

SiO₂含量30％的硅溶胶      0～60份

浓度85％的磷酸            0～50份

甲基纤维素或羧甲基纤维素  4～24份

本发明的制备方法如下：

1、按各成份的重量配比称重备料，其中硅溶胶、磷酸、水玻璃为主溶剂，根据客户的耐火材料基体酸、碱性选用一种或两种，甲基纤维素或羧甲基纤维素为辅助溶剂，主、辅溶剂的配比是5-12∶1；其中锆英砂、氧化铝、高岭土、稀土氧化物、氮化硼为粉末状，粒度185～325目。

2、将备好的物料放入浸泡缸内，按物料的总重量加入2～4％纯水搅拌，浸泡时间为8～24小时。

3、达到浸泡时间后，将物料放入混合器内充分搅拌，直到木棒粘液抽样时下落液体流线不间断达到150mm为止。

4、将搅拌混合合格的物料放185～325目筛网中过滤，过滤时间30分钟左右，以自然流下为准。

5、计量、装桶。

与已有技术相比，本发明有下列特点：

1、使用范围广、通用性强、节能效果佳。

本发明可以做出红外波长为3～2000微米的系列涂料，分别与不同温度条件下被加热工件或燃料的红外吸收波段相匹配，以取得最佳的节能效果。因此，本发明涂料适用温度为300～2000℃，可广泛应用于金属热处理、各种冶炼、轧钢、锻造炉、陶瓷倒焰炉、玻璃熔窑炉、退火窑、搪瓷烧成窑、电石窑、石化裂解炉、常压炉、重整炉、水泥烧结立窑与卧式滚动窑、工业锅炉及民用锅炉。

2、渗透力强，在耐火材料基体上形成釉面陶瓷聚合体，隔热性能好，热辐射能力强。

本发明的涂料在常温下喷涂在耐火材料基体上，经高温后能与耐火材料紧密结合形成一种具有三个层次的釉面陶瓷聚合体：第一层是渗入耐火材料里面2～5mm深的渗入层，该层气密性好，而且隔热；第二层是蜂窝状蓄热层；第三层是光亮坚硬的釉面陶瓷层，绝缘且不产生釉滴，产生热辐射。聚合体黑度高达0.97～0.99，全发射率可达0.92，热辐射能力大为提高，从而强化了炉膛内的热交换。也就是说，涂层表面温度显著增加，而涂层本身吸收热量很少，90～95％的热量被涂层辐射出去，从而使炉膛内温度提高20～100℃，并使炉体外表面温度降低5～25℃。

3、绝缘性能好、有利于安全生产

由于本发明中加入了氮化硼，该物质提高了涂层的绝缘性能。经测定，成膜绝缘电阻≥120MΩ，因此本发明绝缘性能好，尤其是应用于电加热炉时，其良好的绝缘性能确保炉内电流不漏电，保证操作人员的生命安全。

4、耐酸碱性能优良，适应于各种酸性、碱性和中性耐火材料。

经测定，本发明涂层在10％HCL溶液中或在4％NaoH溶液中浸泡24小时不溶解、不变形、不开裂，因此适应于各种酸性、碱性、中性耐火材料。

5、热效率高，节约能源。

由于本发明涂料涂层具有高辐射作用，使炉膛内气流产生紊流，冷空气产生逆流，延长烟气在炉膛内的停留时间，燃气产生二次燃烧，从而使排烟温度降低45℃左右，减少热损失，可提高热效率5～10％，节能能源5～35％。

6、延长炉窑使用寿命1～5倍

本发明的涂层与炉膛内的耐火材料表面紧密结合，形成完整的覆盖层，经过高温后互相渗透，深度可达5mm左右，且导热系数小，气密性好，形成一层坚硬的陶瓷釉一般的硬壳，隔绝了耐火材料表面与燃烧气流之间的直接接触，避免了气流的冲刷和腐蚀，因而使炉窑的使用寿命延长1～5倍。例如湖南涟源钢铁厂在炼钢炉上进行对比试验，涂喷本发明的炼钢炉多炼钢23炉，每炉300吨，计6900吨，节约价值达600万元。

具体实施方式

实施例一

制备方法如上文所述，各成份的重量组份配比如下：

锆英砂    300份    氧化铝          240份

高岭土    240份    氧化镧(la₂O₃)   100份

氮化硼    10份     硅溶胶          30份

水玻璃    30份     甲基纤维素      7.5份

实施例二

制备方法与实施例一相同，只是各成份的重量组份配比变化如下：

锆英砂    400份    氧化铝        350份

高岭土    150份    氧化铈(ceO₂)  50份

氮化硼    3份      磷酸          50份。

实施例三

制备方法与实施例一相同，只是各成份的重量组份配比变化如下：

锆英砂    150份    氧化铝            100份

高岭      350份    氧化镨(P_r6O₁₁)    200份

氮化硼    25份     水玻璃            60份

硅溶胶    60份     甲基纤维素        24份。

实施例四

制备方法与实施例一相同，只是各成份的重量组份配比变化如下：

锆英砂        250份    氧化铝            180份

高岭土        280份    氧化钕（Nd₂O₃)    150份

氮化硼        7份      中性水玻璃        48份

甲基纤维素    4份。

Claims (2)

1.一种高温远红外绝缘节能涂料，其特征在于各成份的重量组份如下：

锆英砂    150-400份    氧化铝     100-350份

高岭土    150-350份    稀土氧化物 50-200份

氮化硼    3-25份       水玻璃     0-60份

SiO2含量30％的硅溶胶              0-60份

浓度85％的磷酸                    0-50份

甲基纤维素或羧甲基纤维素          4-24份

其中硅溶胶、磷酸、水玻璃为主溶剂，根据耐火材料基体酸、碱性选用一种或两种。

2.根据权利要求1所述的高温远红外绝缘节能涂料制备方法，其特征在于生产步骤如下：

a、按各成份的重量配比称重备料，其中硅溶胶、磷酸、水玻璃为主溶剂，根据耐火材料基体酸、碱性选用一种或两种，甲基纤维素或羧甲基纤维素为辅助溶剂，主、辅溶剂的配比是5-12∶1；其中锆英砂、氧化铝、高岭土、稀土氧化物、氮化硼为粉末状，粒度185-325目；

b、将备好的物料放入浸泡缸内，按物料的总重量加入2-4％的纯水搅拌，浸泡时间为8-24小时；

c、达到浸泡时间后，将物料放入混合器内充分搅拌，直到木棒粘液抽样时下落液体流线不间断达到150mm为止；

d、将搅拌混合合格的物料放入185-325目筛网中过滤，过滤时间30分钟左右，以自然流下为准；

e、计量、装桶。