CN103289452A - 无铬高温红外节能涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无铬高温红外节能涂料及其制备方法与应用。该涂料包括：A组原料氧化硅、氧化锆、粘土、膨润土、SiC、氧化钛、棕刚玉，按配比混合、研磨至15μm以下；B组原料由PA80胶或水玻璃和水组成。将A、B两组原料混合，搅拌，制成粘稠状悬浮流体，得到无铬高温红外涂料。本发明涂料所用成分均无毒，不含有Cr元素，环境友好，可用于工业窑炉中金属或耐火材料基体的涂覆，以提高耐材基体蓄热量，节约煤气能源消耗。

Description

无铬高温红外节能涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种无铬高温红外辐射节能涂料及其制备方法与应用，属于耐高温红外节能涂料技术领域。

背景技术

高温红外涂料是由一种或多种高发射率材料经过优选组合构成其功能组分，再与固化剂、分散剂、粘接剂等按一定比例配制而成，作为一种提高工业窑炉热利用效率的节能技术，得到了广泛的应用，对工业节能减排工作做出了重要的贡献，并产生了较大的经济效益和社会效益。在过去，对红外涂料技术人们更多的关心如何产生更大的节能功效，未对涂料对环境造成的影响引起足够的重视。

Cr₂O₃其本身无毒，对环境无影响，但其在高温环境、耐材基体成分复杂的环境条件下，易转变为含有剧毒的Cr⁶⁺的化合物，对人身健康和环境造成危害。但因Cr₂O₃发射率高且稳定等优异的性能而被众多涂料所选用，例如：CN1364834公开了一种远红外节能涂料，其组分为碳化硅、氧化钴、滑石粉、MnO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃等；CN1583905A公开了一种红外辐射节能涂料，其增黑剂中包括：TiO2、ZrO2、Cr2O3、SiC、Al₂O₃等；CN1552779A提供一种高温远红外涂料，主要成分是ZrO₂、棕钢玉、SiC等，并含有一定量Cr₂O₃；CN101701112A公开了一种加热炉节能环保涂料，其主要组分为Cr₂O₃，占30%；CN101723707A公开了一种耐高温反红外热辐射节能涂料的制备方法，其组分含有氧化铬纤维；CN10158696A公开了一种金属用高温环保型节能涂料，其组分为：SiO₂、TiO₂、增黑剂、ZrO₂、SiC、Al₂O₃、Cr₂O₃、Co₂O₃、La₂O₃等；日本的CRC1000、CRC1500涂料粉体由Co₂O₃、Cr₂O₃、NiO、MnO₂等组成；还有一些节能涂料在粘接剂中掺加Cr₂O₃微粉或直接加入Cr⁶⁺铬酐（CrO₃），以提高涂料粘接性能。

随着经济社会的发展，人民生活水平的日益提高，对环境的要求也越来越高，使用绿色节能环保型涂料已成为社会共识，对含有直接或潜在污染环境成分的红外节能涂料减少或不再使用。因此，也有少数报道用氧化铈和氮化硼及石墨来替代氧化铬，但由于氧化铈和氮化硼成本较高不利于工业应用，而石墨在高温下可被氧化会减弱辐射效果，降低涂料发射率。

另外，现有高温红外涂料还不同程度地存在以下问题：

⑴涂料与基体的附着力差、容易脱落，如英国的ET-4涂料在金属表面应用温度不能高于1100℃，否则会脱落，这严重制约了该涂料在工业锅炉上的应用；

⑵制备工艺复杂、成本高，如日本的CRC1000、CRC1500均需在高温1200-1400℃下煅烧，然后粉碎，制备涂料；

⑶涂料的悬浮性差，保存时间短，长时间放置会产生严重结块现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种不含铬元素的高温红外节能涂料及其制备方法。

本发明技术方案如下：

一种无铬高温红外节能涂料，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

PA80胶或水玻璃 10～300份

水             20～700份。

根据本发明优选的，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

PA80胶 20～200份

水     25～400份。

一个优选的实施例，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

PA80胶 150份

水     170份；

该配方特别适合用作热风炉中格子砖的节能涂料。

一个优选的实施例，原料的重量份组成如下：

A组：

组分A：

B组：

PA80胶 120份

水     130份；

该配方特别适合用作焦炉立火道内壁及锅炉、轧钢加热炉等炉窑的节能涂料。

另一个优选的实施例，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

水玻璃 120份

水     130份；

该配方特别适合用作玻璃熔炉的节能涂料。

根据本发明，高温红外节能涂料的制备方法，步骤如下：

（1）将A组原料按配比称重，混合，研磨至25nm-15μm；

（2）将B组原料按配比称量，与（1）中研磨后的A组料混合，搅拌均匀，制成涂料成品。

本发明无铬高温红外节能涂料的应用，用于工业窑炉中金属或耐火材料基体的涂覆，以提高耐材基体蓄热量，节约煤气能源消耗、减少CO₂排放。

尤其是，本发明无铬高温红外节能涂料的应用，用于热风炉中格子砖或蓄热球的表面涂覆；或者用于焦炉立火道内壁表面涂覆；或者用于玻璃熔炉碹顶的表面涂覆。

本发明无铬高温红外节能涂料的应用，施工方法如下：

施工时，首先对基体（热风炉格子砖或蓄热球）进行表面清灰，再喷涂含有PA80胶的前处理液，降低基体表面张力，然后浸醮或刷涂搅拌均匀的本发明无铬高温红外涂料进行涂覆基体表面。施工后的基体可直接投入使用。

本发明的高温红外涂料具有以下优点：

⒈本发明涂料所用成分均无毒，不含有Cr元素，消除Cr³⁺元素在高温条件下的转化对环境造成的污染，是一种绿色环保型高温红外节能涂料；

⒉本发明涂料制备简单，无需烧结，施工简单，涂覆后工业窑炉可直接投入正常生产；

⒊本发明涂料可使用于各种金属、耐火材料基体，适用于加热炉、热风炉、焦炉、热处理炉、玻璃熔炉等各种工业窑炉；

⒋本发明涂料可提高耐材基蓄热体蓄热量12%以上（按照DB/T372029-2011测试）；经过多座高炉热风炉和焦炉的应用，结果表明可高炉热风炉可节约煤气5%以上，焦炉可节约煤气3%以上；

⒌本发明涂料可长期存放，形成凝胶状固体、不结块，在使用时易搅拌均匀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：无铬高温红外涂料组分如下，均为重量份：

A组：

以上各固体组份粒度为325目全通过。

B组：

PA80胶 150份

水     170份；

制备方法如下：

将A组原料按配比称重，混合，研磨；与B组按配比称量后的原料混合，搅拌均匀，制成粘稠状悬浮流体，即得高温红外涂料产品。

该涂料的线膨胀系数(/℃)9.21×10^-6，导热系数(w/m·k)0.98。与基体材料的膨胀系数相近，附着强度好、抗热振性能好，不易脱落。

实施例2：无铬高温红外涂料组分如下，均为重量份：

以上各固体组份粒度为325目全通过。

制备方法同实施例1。

所得高温红外涂料的线膨胀系数(/℃)9.68×10^-6，导热系数(w/m·k)1.03。与基体材料的膨胀系数相近，附着强度好、抗热振性能好，不易脱落。

实施例3：

无铬高温红外涂料组分如下，均为重量份：

以上各固体组份粒度为800目全通过。制备方法同实施例1。

所得高温红外涂料产品的线膨胀系数(/℃)8.96×10^-6，导热系数(w/m·k)1.02。与基体材料的膨胀系数相近，附着强度好、抗热振性能好，不易脱落。

实施例4：

无铬高温红外涂料组分如下，均为重量份：

以上各固体组份粒度为325目全通过。制备方法同实施例1。

所得高温红外涂料产品的线膨胀系数(/℃)8.8×10^-6，导热系数(w/m·k)1.04。与基体材料的膨胀系数相近，附着强度好、抗热震性能好，不易脱落。

实施例5：无铬高温红外涂料用于热风炉蓄热体基体的施工应用：

高温红外涂料组份如实施例1所述，施工时，首先对热风炉格子砖或蓄热球进行表面清灰，再喷涂含有PA80胶与羧甲基纤维素的前处理液，降低基体表面张力，然后浸醮搅拌均匀的无铬高温红外涂料。施工后的格子砖可直接投入热风炉中进行使用。实验结果表明，该无铬高温红外涂料涂覆后的格子砖应用于热风炉中，能提高耐材基体蓄热量12%，可节约煤气7.4%。

实施例6：无铬高温红外涂料用于焦炉立火道的施工应用：

高温红外涂料组份如实施例2所述，施工时，首先对立火道表面清灰，再喷涂含有PA80胶与羧甲基纤维素的前处理液，降低基体表面张力，然后刷涂搅拌均匀的无铬高温红外涂料。涂料的施工后焦炉可即刻直接进行使用，不影响生产的正常进行。实验结果表明，该无铬高温红外涂料涂覆后的焦炉立火道，耐材基体蓄热量提高12.5%，可节约煤气5%。

Claims (8)

1.一种无铬高温红外节能涂料，其特征在于不含铬元素，包括A、B两组原料，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

PA80胶或水玻璃 10～300份

水             20～700份。

2.如权利要求1所述的无铬高温红外节能涂料，其特征在于，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

PA80胶 20～200份

水     25～400份。

3.如权利要求1所述的无铬高温红外节能涂料，其特征在于，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

PA80胶 150份

水     170份；

该涂料用作热风炉中格子砖的节能涂料。

4.如权利要求1所述的无铬高温红外节能涂料，其特征在于，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

PA80胶 120份

水     130份；

该涂料用作焦炉立火道及锅炉、轧钢加热炉等炉窑的节能涂料。

5.如权利要求1所述的无铬高温红外节能涂料，其特征在于，原料的重量份组成如下：

A组：

B组：

水玻璃 120份

水     130份；

该涂料用作玻璃熔炉的节能涂料。

6.权利要求1～4任一项所述的无铬高温红外节能涂料的制备方法，步骤如下：

（1）将A组原料按配比称重，混合，研磨至25nm-15μm；

（2）将B组原料按配比称量，与（1）中研磨后的A组料混合，搅拌均匀，制成涂料成品。

7.权利要求1～4任一项所述的无铬高温红外节能涂料的应用，用于工业窑炉中金属或耐火材料基体的涂覆，以提高耐材基体蓄热量。

8.如权利要求6所述的无铬高温红外节能涂料的应用，用于热风炉中格子砖或蓄热球的表面涂覆；或者用于焦炉立火道的表面涂覆；或者用于玻璃熔炉碹顶的表面涂覆。