CN100567410C - 一种红外辐射填料及其在涂料中的应用方法 - Google Patents
一种红外辐射填料及其在涂料中的应用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明一种红外辐射填料及其在涂料中的应用方法，涉及涂料添加剂的技术领域，该填料是用以下方法制备的：第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液；第二步，制备凝胶体；第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体；第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体；第五步，制备红外辐射填料产品。用本发明的红外辐射填料产品与市售涂料进行复配，最终形成具有强化散热的功能的红外辐射涂料。用本发明方法制备的红外辐射填料改造后的涂料，在50℃～200℃的低温条件下能够高效辐射红外线，其导热能力明显加强，涂敷在热管表面后，热管表面的温度得以提高。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及涂料添加剂的技术领域，具体地说是一种红外辐射填料及其在涂料中的应用方法。
背景技术
对于供热装置而言，散热器的散热效果直接影响到散热器装置的规模和使用的传热介质的温度。通过强化散热器装置表面的热辐射效能，快速将传热介质体内聚集的热能散发到环境中，可以提高散热设备的效率，实现节能环保。红外辐射涂料具有穿透力强，辐射传热快，将其用于散热器装置表面可以强化散热器装置表面的热辐射效能，从而提高散热设备的效率。CN1131691公开了一种红外辐射涂料及其用途，其中介绍了一种由三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、碳酸钙和电除尘细灰固料与水玻璃液料组成的低温涂料，以及该涂料涂在散热器装置表面使其快速放热的应用。但该涂料中所谓的高、中、低温涂料所适用的温度范围是：高温1850℃，中温1400℃，低温800℃。该涂料在工业和民用大量使用的50℃～200℃温度范围内并不适用。CN1927954披露了一种二氧化钛包覆粉煤灰漂珠的填料和隔热涂料及其制备方法，含有以二氧化钛包覆粉煤灰漂珠和堇青石为主要填料的隔热涂料，以热发射的形式将涂层吸收的热量辐射掉，提高了涂层的红外发射率，解决了当涂层外部温度降低，热能困陷其中的难题，适用于装置表面的隔热涂层，但不能强化散热器装置表面的热辐射效能，也不能提高散热设备的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种红外辐射填料及其在涂料中的应用方法，将本发明红外辐射填料与一般市售的各种类型涂料进行复配，在50℃～200℃的低温条件下能够高效辐射红外线，实现强化散热的功能。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种红外辐射填料，它是用以下方法步骤制备的：
第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液
按Mn(NO3)2∶Ni(NO3)2·3H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·H2O＝12∶2.0～10∶0.2～2∶0.5～12的摩尔比分别称取Mn(NO3)2、Ni(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·H2O，将称取的Mn(NO3)2配制成2.0mol/L的水溶液，将称取的Ni(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·H2O分别配制成2.0mol/L的柠檬酸溶液，再将它们全部混合成混合金属盐柠檬酸溶液，用作溶剂的柠檬酸溶液的浓度为1.0mol/L，将该混合金属盐柠檬酸溶液标记为A，将全部A等量分为两份，取其中一份加入Ce(NO3)3·6H2O，其加入量为摩尔比Ce(NO3)3·6H2O∶Mn(NO3)2＝0.01～0.06，将得到的稀土掺杂金属氧化物母液标记为Aa1，取其中另一份加入La(NO3)3·6H2O，其加入量为摩尔比La(NO3)3·6H2O∶Mn(NO3)2＝0.01～0.03，将得到的另一稀土掺杂金属氧化物母液标记为Aa2；
第二步，制备凝胶体
将两份质量相同的电气石粉分别加入到第一步制得的Aa1、Aa2中，将第一步中所用Mn(NO3)2的质量换算为MnO的质量，所加入电气石粉与MnO的质量比为1∶0.2～2.0，分别进行如下的操作：搅拌15～30分钟，加入丙三醇，丙三醇的用量为足以保护所生成的凝胶体，继续搅拌5分钟后，放入水浴中，加热至80℃，搅拌下缓慢滴加0.1mol/L的NaOH，到溶液的pH值为9.5～10为止，保温8小时，分别得到凝胶体Ab1和Ab2；
第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第二步制得的凝胶体Ab1、Ab2放入烘箱，于120℃烘干，得到固体，将该固体分别捣碎后放入马弗炉中，在750℃～900℃煅烧2小时后出炉，冷却至室温，分别经破碎、球磨和超细磨，得到稀土掺杂电气石金属氧化物粉体，分别记为Ac1、Ac2；
第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第三步制得的Ac1、Ac2按2∶1的质量比例混合，加入甲基硅油，甲基硅油用量为Ac1+Ac2总质量的0.5％，在高速混合机中强烈搅拌30分钟后，在氮气保护下，于600℃管式炉中低温焙烧2小时，得二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体Ad；
第五步，制备红外辐射填料产品
将第四步制得的Ad加入其质量百分数0.5％～3.0％的偶联剂，于高能球磨机上研磨30分钟，最终制成稀土掺杂电气石矿物氧化物复合填料，即红外辐射填料产品。
本发明方法制备的红外辐射填料，在50℃～200℃的温度条件下，其5～8μm波长范围内的红外辐射超过95％。
上面方法第五步中所述的偶联剂，为牌号ZH-1301、ZH-1304、SG-Si900、Si-69、KH-550、KH-560和KH-570的市售偶联剂之一或其中两种的混合物。
上面方法第二步中所用的电气石粉是一种工业矿物产品，分子量是不固定的。
上述红外辐射填料的应用方法是：用上述方法制备的红外辐射填料产品与市售涂料进行复配，即取红外辐射填料产品∶市售涂料＝1克∶4～30毫升的比例均匀混合，加入或不加入涂料助剂，再经过搅拌、分散、过滤或不过滤，最终形成具有强化散热的功能的红外辐射涂料。
这里所说的涂料是应用于物体表面而能结成坚硬保护膜的物料的总称。
在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：
将140mL水、抗冻剂10mL、润湿剂1.0mL、纤维素0.5g、分散剂1.5mL和消泡剂1.0mL在高速分散机中制成透明胶体溶液，加入红外辐射填料产品100g，高速分散30分钟后，降低搅拌速度，再加入有机乳液50mL、成膜助剂5mL和增稠剂1mL搅拌15分钟，用100目筛网过滤后，与700mL市售乳胶漆混合，搅拌15分钟，得到具有散热功能的红外辐射乳胶漆。
或者，在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：
将市售普通稀料100mL倒入高速搅拌槽中，加入100g红外辐射填料产品，高速分散30分钟后，降低搅拌器的转速，缓慢倒入800mL市售粉状涂料中，继续分散15分钟后，得到具有散热功能的红外辐射粉状涂料。
或者，在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：
将市售普通稀料100mL倒入高速搅拌槽中，加入100g红外辐射填料产品，高速分散30分钟后，降低搅拌器的转速，缓慢倒入800mL市售油漆中，继续分散15分钟后，得到具有散热功能的红外辐射油漆。
或者，在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：
将红外辐射填料产品与市售不同种类的树脂类清漆以1克∶3.0～20毫升的比例均匀混合，并倒入砂磨机中研磨20分钟，得到红外辐射功能清漆的母料，再按照该红外辐射功能清漆的母料与市售相应种类油漆的体积比为1∶0.5～5.0兑入，调和均匀后得到具有强化散热的功能的红外辐射油漆。
上述应用方法中所涉及物料的量均可按相应比例扩大或缩小。
上述应用方法中所涉及的物料，除本发明的红外辐射填料产品之外，其种类、作用和性能均是涂料技术领域所公知的。
本发明的有益效果是：用本发明方法制备的红外辐射填料与一般市售的各种类型涂料进行复配，制得在50℃～200℃的低温条件下能够高效辐射红外线，实现强化散热的功能的红外辐射涂料。其原理是：通过稀土掺杂，使电气石矿物及各种金属氧化物的晶格发生变异，引起能量吸收的“红移”和激子共振，通过协同作用，激发材料在低温条件下吸收能量和增强辐射功能。用本发明方法制备的红外辐射填料改造后的涂料，其导热能力明显加强，涂敷在热管表面后，使得热管表面的温度得以提高。详见以下的实施例和附图。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为实施例6添加本发明红外辐射填料前后，纯丙涂料散热性能的变化曲线。
图2为实施例9添加本发明红外辐射填料前后，银粉漆散热性能的变化曲线。
图3为实施例11添加本发明红外辐射填料前后，调和油漆散热性能的变化曲线。
具体实施方式
实施例1
第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液
按Mn(NO3)2∶Ni(NO3)2·3H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·H2O＝12∶6.0∶1.0∶1.0的摩尔比分别称取Mn(NO3)2、Ni(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·H2O，将称取的Mn(NO3)2配制成2.0mol/L的水溶液1200mL，将称取的Ni(NO3)2·3H2O配制成2.0mol/L的柠檬酸溶液600mL、Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·H2O分别配制成2.0mol/L的柠檬酸溶液100mL，再将它们全部混合成混合金属盐柠檬酸溶液2000mL，用作溶剂的柠檬酸溶液的浓度为1.0mol/L，将该混合金属盐柠檬酸溶液标记为A，将全部A等量分为两份，取其中一份加入10克(即0.023摩尔)Ce(NO3)3·6H2O，将得到的稀土掺杂金属氧化物母液标记为Aa1，取其中另一份加入10克(即0.023摩尔)La(NO3)3·6H2O，将得到的另一稀土掺杂金属氧化物母液标记为Aa2；
第二步，制备凝胶体
将两份各100g的电气石粉分别加入到第一步制得的Aa1、Aa2中，搅拌15～30分钟，加入丙三醇25mL，继续搅拌5分钟后，放入水浴中，加热至80℃，搅拌下缓慢滴加0.1mol/L的NaOH，到溶液的pH值为9.5～10为止，保温8小时，分别得到凝胶体Ab1和Ab2；
第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第二步制得的凝胶体Ab1、Ab2置于搪瓷盘中，放入烘箱，于120℃烘干，得到黑色固体，将该固体分别捣碎后放入马弗炉中，在850℃煅烧2小时后出炉，冷却至室温，分别经破碎、球磨和超细磨，得到稀土掺杂电气石金属氧化物粉体，分别记为Ac1、Ac2；
第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第三步制得的全部Ac1与其质量一半的Ac2混合，加入甲基硅油，甲基硅油用量为Ac1+Ac2总质量的0.5％，在高速混合机中强烈搅拌30分钟后，在氮气保护下，于600℃管式炉中低温焙烧2小时，得二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体Ad；
第五步，制备红外辐射填料产品
将第四步制得的Ad加入其质量百分数0.5％的硅烷偶联剂KH-570，于行星式高能球磨机上研磨30分钟，最终制成稀土掺杂电气石矿物氧化物复合填料，即红外辐射填料产品，用珠海欧美克科技有限公司的LS800激光粒度仪测定，该产品的平均粒径为5.36μm，其5～8μm波长范围内的红外辐射率为95.1％。
实施例2
第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液
将Mn(NO3)2、Ni(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3.9H2O按摩尔比12∶2.0∶1.0∶5.0溶于1.0mol/L柠檬酸溶液，制成含Mn(NO3)21.2mol/L，Ni(NO3)2·3H2O 0.2mol/L、Co(NO3)2·6H2O 0.1mol/L、Fe(NO3)3.9H2O 0.5mol/L的柠檬酸溶液2000ml，标记为B。将全部B等量分为两份，取其中一份加入30.0gCe(NO3)3·6H2O，(Mn(NO3)2摩尔数的0.058倍)将得到的稀土掺杂金属氧化物母液标记为Ba1，取其中另一份加入7.5gLa(NO3)3·6H2O(Mn(NO3)2摩尔数的0.014倍)，将得到的另一稀土掺杂金属氧化物母液标记为Ba2；
第二步，制备凝胶体
将两份各150g的电气石粉分别加入到第一步制得的Ba1、Ba2中，搅拌15～30分钟，加入丙三醇25mL，继续搅拌5分钟后，放入水浴中，加热至80℃，搅拌下缓慢滴加0.1mol/L的NaOH，到溶液的pH值为9.5～10为止，保温8小时，分别得到凝胶体Bb1和Bb2；(MnO的质量数相当于电气石的0.58倍)
第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第二步制得的凝胶体Bb1、Bb2放入120℃烘箱烘干，得到黑色固体。将该固体分别捣碎后放入马弗炉中，在800℃煅烧2小时后出炉，冷却至室温，分别经破碎、球磨和超细磨，得到稀土掺杂电气石金属氧化物粉体，分别记为Bc1、Bc2；
第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第三步制得的全部Bc1与其质量一半的Bc2混合，加入甲基硅油，甲基硅油用量为Bc1+Bc2总质量的0.5％，在高速混合机中强烈搅拌30分钟后，在氮气保护下，于600℃管式炉中低温焙烧2小时，得二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体Bd；
第五步，制备红外辐射填料产品
将第四步制得的Bd加入其质量百分数0.5％的硅烷偶联剂Si-69和1.0％KH-550，于行星式高能球磨机上研磨30分钟，最终制成稀土掺杂电气石矿物氧化物复合填料，即红外辐射填料产品，用珠海欧美克科技有限公司的LS800激光粒度仪测定，该产品的平均粒径为6.02μm，其2.5～25μm波长范围内的红外辐射率为92.7％。
实施例3
第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液
将浓度均为2.0mol/L的Mn(NO3)2柠檬酸溶液600ml，Ni(NO3)2·3H2O柠檬酸溶液500ml，Co(NO3)2·6H2O柠檬酸溶液50ml和Fe(NO3)3.9H2O柠檬酸100ml混合，形成Mn(NO3)2∶Ni(NO3)2·3H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3.9H2O摩尔比为12∶10∶1.0∶2的柠檬酸溶液，柠檬酸的浓度为1.0mol/L，标记为C。将全部C等量分为两份，取其中一份中加入5gCe(NO3)3·6H2O，(Mn(NO3)2摩尔数的0.018倍)将得到的稀土掺杂金属氧化物母液标记为Ca1，取其中另一份加入10g La(NO3)3·6H2O(Mn(NO3)2摩尔数的0.029倍)，将得到的另一稀土掺杂金属氧化物母液标记为Ca2(每份溶液中所含MnO 43.2g)
第二步，制备凝胶体
将两份各200g的电气石粉分别加入到第一步制得的Ca1、Ca2中，搅拌15～30分钟，加入丙三醇25mL，继续搅拌5分钟后，放入水浴中，加热至80℃，搅拌下缓慢滴加0.1mol/L的NaOH，到溶液的pH值为9.5～10为止，保温8小时，分别得到凝胶体Cb1和Cb2；(MnO的质量数为电气石的0.22倍)
第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第二步制得的凝胶体Cb1、Cb2放入120℃烘箱烘干，得到黑色固体。将该固体分别捣碎后放入马弗炉中，在850℃煅烧2小时后出炉，冷却至室温，分别经破碎、球磨和超细磨，得到稀土掺杂电气石金属氧化物粉体，分别记为Cc1、Cc2；
第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第三步制得的全部Cc1与其质量一半的Cc2混合，加入甲基硅油，甲基硅油用量为Cc1+Cc2总质量的0.5％，在高速混合机中强烈搅拌30分钟后，在氮气保护下，于600℃管式炉中低温焙烧2小时，得二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体Cd；
第五步，制备红外辐射填料产品
将第四步制得的Cd加入其质量百分数0.5％的硅烷偶联剂Si-69和0.5％KH-550，于行星式高能球磨机上研磨30分钟，最终制成稀土掺杂电气石矿物氧化物复合填料，即红外辐射填料产品，用珠海欧美克科技有限公司的LS800激光粒度仪测定，该产品的平均粒径为7.58μm，其4～25μm波长范围内的红外辐射率为94.4％。
实施例4
第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液
将浓度均为2.0mol/L的Mn(NO3)2柠檬酸溶液1200ml，Ni(NO3)2·3H2O柠檬酸溶液500ml，Co(NO3)2·6H2O柠檬酸溶液20ml和Fe(NO3)3.9H2O柠檬酸200ml混合，形成Mn(NO3)2∶Ni(NO3)2·3H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3.9H2O摩尔比为12∶5.0∶0.2∶2.0的柠檬酸溶液，柠檬酸的浓度为1.0mol/L，标记为D。将全部D等量分为两份，取其中一份中加入17.4g Ce(NO3)3·6H2O，(Mn(NO3)2摩尔数的0.04倍)；将得到的稀土掺杂金属氧化物母液标记为Da1，取其中另一份加入8.7g La(NO3)3·6H2O(Mn(NO3)2摩尔数的0.020倍)，将得到的另一稀土掺杂金属氧化物母液标记为Da2(每份溶液中含MnO为86.4g)
第二步，制备凝胶体
将两份各70g的电气石粉分别加入到第一步制得的Da1、Da2中，搅拌15～30分钟，加入丙三醇25mL，继续搅拌5分钟后，放入水浴中，加热至80℃，搅拌下缓慢滴加0.1mol/L的NaOH，到溶液的pH值为9.5～10为止，保温8小时，分别得到凝胶体Db1和Db2；(MnO的质量数为电气石的0.81倍)
第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第二步制得的凝胶体Db1、Db2放入120℃烘箱烘干，得到黑色固体。将该固体分别捣碎后放入马弗炉中，在850℃煅烧2小时后出炉，冷却至室温，分别经破碎、球磨和超细磨，得到稀土掺杂电气石金属氧化物粉体，分别记为Dc1、Dc2；
第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第三步制得的全部Dc1与其质量一半的Dc2混合，加入甲基硅油，甲基硅油用量为Dc1+Dc2总质量的0.5％，在高速混合机中强烈搅拌30分钟后，在氮气保护下，于600℃管式炉中低温焙烧2小时，得二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体Dd；
第五步，制备红外辐射填料产品
将第四步制得的Dd加入其质量百分数1.5％的硅烷偶联剂Si-69和1.5％KH-550，于行星式高能球磨机上研磨30分钟，最终制成稀土掺杂电气石矿物氧化物复合填料，即红外辐射填料产品，用珠海欧美克科技有限公司的LS800激光粒度仪测定，该产品的平均粒径为8.58μm，其4～25μm波长范围内的红外辐射率为92.4％。
实施例5
第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液
将浓度均为2.0mol/L的Mn(N03)2柠檬酸溶液600ml，Ni(NO3)2·3H2O柠檬酸溶液200ml，Co(NO3)2·6H2O柠檬酸溶液20ml和Fe(NO3)3.9H2O柠檬酸600ml混合，形成Mn(NO3)2∶Ni(NO3)2·3H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3.9H2O摩尔比为12∶4.0∶0.4∶12的柠檬酸溶液，柠檬酸的溶液浓度为1.0mol/L，标记为E。将全部E等量分为两份，取其中一份中加入10g Ce(NO3)3·6H2O，(Mn(NO3)2摩尔数的0.023倍)；将得到的稀土掺杂金属氧化物母液标记为Ea1，取其中另一份加入10g La(NO3)3·6H2O，将得到的另一稀土掺杂金属氧化物母液标记为Ea2(Mn(NO3)2摩尔数的0.023倍)(每份溶液中含MnO为86.4g)
第二步，制备凝胶体
将两份各45g的电气石粉分别加入到第一步制得的Ea1、Ea2中，搅拌15～30分钟，加入丙三醇25mL，继续搅拌5分钟后，放入水浴中，加热至80℃，搅拌下缓慢滴加0.1mol/L的NaOH，到溶液的pH值为9.5～10为止，保温8小时，分别得到凝胶体Eb1和Cb2；(MnO的质量数为电气石的0.52倍)
第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第二步制得的凝胶体Eb1、Eb2放入120℃烘箱烘干，得到黑色固体。将该固体分别捣碎后放入马弗炉中，在850℃煅烧2小时后出炉，冷却至室温，分别经破碎、球磨和超细磨，得到稀土掺杂电气石金属氧化物粉体，分别记为Ec1、Ec2；
第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第三步制得的全部Ec1与其质量一半的Ec2混合，加入甲基硅油，甲基硅油用量为Ec1+Ec2总质量的0.5％，在高速混合机中强烈搅拌30分钟后，在氮气保护下，于600℃管式炉中低温焙烧2小时，得二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体Ed；
第五步，制备红外辐射填料产品
将第四步制得的Ed加入其质量百分数0.5％的硅烷偶联剂Si-69和0.5％KH-550，于行星式高能球磨机上研磨30分钟，最终制成稀土掺杂电气石矿物氧化物复合填料，即红外辐射填料产品，用珠海欧美克科技有限公司的LS800激光粒度仪测定，该产品的平均粒径为8.1μm，其4～25μm波长范围内的红外辐射率为92.7％。
实施例6
将140mL水，丙二醇10mL，Hydropalat 100润湿剂1.0mL，纤维素0.5g，Dispersant4010分散剂1.5mL，NXZ消泡剂1.0mL，在高速分散机中制成透明胶体溶液，加入用本发明方法实施例3中制备的红外辐射填料产品100g，高速分散30分钟后，降低搅拌速度，加入纯丙乳液50mL，Texanl成膜助剂5mL，Thickener HAS 632增稠剂1mL搅拌15分钟，100目筛网过滤后，与700mL莫威尔涂料混合搅拌15分钟，得到散热红外辐射涂料。其对比散热曲线见图1。
图1中的参比涂料为美国莫威尔纯丙乳胶涂料直接涂刷到测试装置的外表面，散热涂料为在美国莫威尔纯丙乳胶涂料中添加本发明制备的红外辐射填料产品以后得到的涂料，添加量相当于在1L成品涂料中含有100克本发明的红外辐射填料产品。
图1中的横坐标为测试过程使用的时间，单位：秒，纵坐标为测试管壁的实际摄氏温度。结果均为巡检仪自动记录的数据，每一个数为同时记录得到的三个数值的平均值。实验是用电炉不断的对传热介质油加热，当其温度达到约50℃开始启动齿轮泵，使传热介质流动起来，开始启动自动记录仪，记录参比管道和散热管道表面的温度。
结果说明，改造后的涂料，其导热能力明显加强，热管表面的温度比改造前高平均高出2.5℃以上，经计算，其导热效率提高9.7％。
计算方法：管道内导热介质油的温度为A℃时，
参比涂料涂刷管壁的表面温度为B℃，
强化散热涂料涂刷管壁的表面温度为C℃
热效率提高＝(C-B)×100％/(A-B)
当传热介质油的温度为84.3℃时，参比涂料涂刷管壁的表面温度为46.90℃，强化散热涂料涂刷管壁的表面温度为50.53℃，则强化散热涂料效率的提高值为：
热效率提高＝(50.53-46.90)×100％/(84.3-46.90)＝9.7％
从图1涂料散热性能的变化曲线可以看出，美国莫威尔纯丙乳胶涂料中添加电气石以后，其导热能力明显加强，热管表面的温度比改造前高平均高出2.5℃，经计算，其导热效率接近10％。
实施例7
在实施例6中将纯丙乳液50ml替换为丁二烯苯乙烯共聚乳液50ml，按照实施例6同样的方法与700ml苯丙乳胶漆混合，就能够得到用于工业厂房及建筑室内用的红外辐射涂料。
实施例8
在实施例7中将纯丙乳液50ml替换为硅丙乳液50ml，按照实施例7同样的方法与700ml硅丙乳胶漆混合，就能够得到的耐水、耐沾污红外辐射涂料。
实施例9
将市售普通稀料100mL倒入高速搅拌槽中，加入100g实施例1制备的红外辐射填料产品，高速分散30分钟后，降低搅拌器的转速，缓慢倒入800mL银粉漆，继续分散15分钟后，得到散热功能银粉漆。进行涂刷到实验管道表面，其对比散热曲线见图2。
从图2可以看出，本实验经历了两个加热段(0～250秒和650～950秒)，此时齿轮泵不停的运转，在250～650秒和950秒以后，关闭齿轮泵，让管道自然冷却。可见通过添加本发明中制备的红外辐射填料产品改良后的银粉漆涂层，其表面的升温速度明显高于普通的银粉漆。而在自燃降温段，添加稀土掺杂电气石矿物氧化物复合添加剂的银粉漆涂层表面温度的下降速度又比普通银粉漆快的多，说明添加该矿物强化散热添加剂后，其散热速度明显提高。经计算，升温段其热效率提高8.6％，而降温段其传热效率提高可达14.5％以上。
图2中的横坐标为测试过程使用的时间，单位：秒，纵坐标为测试管壁的实际摄氏温度。结果均为巡检仪自动记录的数据，每一个数为同时记录得到的三个数值的平均值。实验是用电炉不断的对传热介质油加热，当其温度达到约65℃开始启动齿轮泵，使传热介质流动起来，开始启动自动记录仪，记录参比管道和散热管道表面的温度。
实施例10
在实施例9中将银粉漆800mL替换为金粉漆800ml，按照实施例9同样的方法调和均匀，就能够得到色彩美丽的红外辐射功能金粉漆。
实施例11
将市售普通稀料100mL倒入高速搅拌槽中，加入100g本发明实施例2中制备的红外辐射填料产品，高速分散30分钟后，降低搅拌器的转速，缓慢倒入800mL醇酸树脂基油漆中，继续分散15分钟后，得到散热功能醇酸树脂油漆。其对比散热曲线见图3。
从图3可以看出，添加本发明制备的红外辐射填料产品改良后的醇酸树脂油漆涂层表面的升温速度明显高于普通油漆，其平均温差幅度为3.4℃，说明添加该红外辐射填料产品后，其散热速度明显提高。在导热油温度为90.2℃时，普通油漆涂层管路表面温度为67.10℃，强化散热油漆涂层管路表面温度为69.53℃，经计算，其导热效率提高10.5％。
图3中的横坐标为测试过程使用的时间，单位：秒，纵坐标为测试管壁的实际摄氏温度。结果均为巡检仪自动记录的数据，每一个数为同时记录得到的三个数值的平均值。
实验是用电炉不断的对传热介质油加热，当其温度达到约65℃开始启动齿轮泵，使传热介质流动起来，开始启动自动记录仪，记录参比管道和散热管道表面的温度。
实施例12
在实施例11中将醇酸树脂油漆800mL替换为防锈漆800mL，按照实施例11同样的方法调和均匀，就能够得到红外辐射功能防锈漆。
实施例13
将100g本发明制备的红外辐射填料产品中加入20mL市售稀料润湿后，加入500mL酚醛脂漆清漆中，于高速搅拌槽中高速分散30分钟，使其形成均匀的浆体，然后倒入砂磨机中研磨20分钟，得到红外辐射功能油漆的母料。将该母料与酚醛树脂漆按体积比1∶2混合，得到散热功能酚醛树脂漆。
实施例14
将100g本发明制备的红外辐射填料产品中加入20mL市售稀料中润湿后，加入1000mL硝基树脂清漆中，于高速搅拌槽中高速分散30分钟，使其形成均匀的浆体，然后倒入砂磨机中研磨20分钟，得到红外辐射功能油漆的母料。将该母料与硝基树脂漆按体积比1∶1混合，得到散热功能硝基树脂漆。
实施例15
在100g本发明制备的填料粉体中加入20mL市售稀料润湿后，加入300mL醇酸树脂清漆中，于高速搅拌槽中高速分散30分钟，使其形成均匀的浆体，然后倒入砂磨机中研磨20分钟，得到红外辐射功能油漆的母料。将该母料与醇酸树脂漆按体积比1∶5混合，得到散热功能醇酸树脂漆。
同样的方法可以制备出如不同配比的醇酸树脂漆，硝基树脂漆、环氧树脂漆、丙烯酸树脂漆以及沥青树脂漆。
本发明不限于以上实施方式，本专利申请人员可根据本发明做出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明的范围。
Claims (6)
1.一种红外辐射填料，它是用以下方法步骤制备的：
第一步，制备稀土掺杂金属氧化物母液
按Mn(NO3)2∶Ni(NO3)2·3H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·H2O＝12∶2.0～10∶0.2～2∶0.5～12的摩尔比分别称取Mn(NO3)2、Ni(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·H2O，将称取的Mn(NO3)2配制成2.0mol/L的水溶液，将称取的Ni(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·H2O分别配制成2.0mol/L的柠檬酸溶液，再将它们全部混合成混合金属盐柠檬酸溶液，用作溶剂的柠檬酸溶液的浓度为1.0mol/L，将该混合金属盐柠檬酸溶液标记为A，将全部A等量分为两份，取其中一份加入Ce(NO3)3·6H2O，其加入量为摩尔比Ce(NO3)3·6H2O∶Mn(NO3)2＝0.01～0.06，将得到的稀土掺杂金属氧化物母液标记为Aa1，取其中另一份加入La(NO3)3·6H2O，其加入量为摩尔比La(NO3)3·6H2O∶Mn(NO3)2＝0.01～0.03，将得到的另一稀土掺杂金属氧化物母液标记为Aa2；
第二步，制备凝胶体
将两份质量相同的电气石粉分别加入到第一步制得的Aa1、Aa2中，将第一步中所用Mn(NO3)2的质量换算为MnO的质量，所加入电气石粉与MnO的质量比为1∶0.2～2.0，分别进行如下的操作：搅拌15～30分钟，加入丙三醇，丙三醇的用量为足以保护所生成的凝胶体，继续搅拌5分钟后，放入水浴中，加热至80℃，搅拌下缓慢滴加0.1mol/L的NaOH，到溶液的pH值为9.5～10为止，保温8小时，分别得到凝胶体Ab1和Ab2；
第三步，制备稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第二步制得的凝胶体Ab1、Ab2放入烘箱，于120℃烘干，得到固体，将该固体分别捣碎后放入马弗炉中，在750℃～900℃煅烧2小时后出炉，冷却至室温，分别经破碎、球磨和超细磨，得到稀土掺杂电气石金属氧化物粉体，分别记为Ac1、Ac2；
第四步，制备二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体
将第三步制得的Ac1、Ac2按2∶1的质量比例混合，加入甲基硅油，甲基硅油用量为Ac1+Ac2总质量的0.5％，在高速混合机中强烈搅拌30分钟后，在氮气保护下，于600℃管式炉中低温焙烧2小时，得二次焙烧稀土掺杂电气石金属氧化物粉体Ad；
第五步，制备红外辐射填料产品
将第四步制得的Ad加入其质量百分数0.5％～3.0％的偶联剂，于高能球磨机上研磨30分钟，最终制成稀土掺杂电气石矿物氧化物复合填料，即红外辐射填料产品。
2.一种红外辐射填料的应用方法，其特征在于：用权利要求1所述的一种红外辐射填料产品与市售涂料进行复配，即取红外辐射填料产品∶市售涂料＝1克∶4～30毫升的比例均匀混合，加入或不加入涂料助剂，再经过搅拌、分散、过滤或不过滤，最终形成具有强化散热的功能的红外辐射涂料。
3.根据权利要求2所述的一种红外辐射填料的应用方法，其特征在于：在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：将140mL水、抗冻剂10mL、润湿剂1.0mL、纤维素0.5g、分散剂1.5mL和消泡剂1.0mL在高速分散机中制成透明胶体溶液，加入红外辐射填料产品100g，高速分散30分钟后，降低搅拌速度，再加入有机乳液50mL、成膜助剂5mL和增稠剂1mL搅拌15分钟，用100目筛网过滤后，与700mL市售乳胶漆混合，搅拌15分钟，得到具有散热功能的红外辐射乳胶漆；上述应用方法中所涉及物料的量均可按相应比例扩大或缩小。
4.根据权利要求2所述的一种红外辐射填料的应用方法，其特征在于：在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：
将市售普通稀料100mL倒入高速搅拌槽中，加入100g红外辐射填料产品，高速分散30分钟后，降低搅拌器的转速，缓慢倒入800mL市售粉状涂料中，继续分散15分钟后，得到具有散热功能的红外辐射粉状涂料；上述应用方法中所涉及物料的量均可按相应比例扩大或缩小。
5.根据权利要求2所述的一种红外辐射填料的应用方法，其特征在于：在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：
将市售普通稀料100mL倒入高速搅拌槽中，加入100g红外辐射填料产品，高速分散30分钟后，降低搅拌器的转速，缓慢倒入800mL市售油漆中，继续分散15分钟后，得到具有散热功能的红外辐射油漆；上述应用方法中所涉及物料的量均可按相应比例扩大或缩小。
6.根据权利要求2所述的一种红外辐射填料的应用方法，其特征在于：在上述红外辐射填料的应用方法中，所说的复配方法是：
将红外辐射填料产品与市售不同种类的树脂类清漆以1克∶3.0～10毫升的比例均匀混合，并倒入砂磨机中研磨20分钟，得到红外辐射功能清漆的母料，再按照该红外辐射功能清漆的母料与市售相应种类油漆的体积比为1∶1.0～2.0兑入，调和均匀后得到具有强化散热的功能的红外辐射油漆；上述应用方法中所涉及物料的量均可按相应比例扩大或缩小。
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