CN103589201B

CN103589201B - 高发射率红外节能辐射涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN103589201B
Application number: CN201310586030.0A
Authority: CN
Inventors: 王登荣
Original assignee: Beijing Enji Saiwei Energy-Saving Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Enji Saiwei Energy-Saving Technology Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: CN103589201A

Abstract

本发明公开了一种高发射率红外节能辐射涂料，为由原料混合物制备得到的平均粒径2纳米以下的涂料，所述原料混合物包括以下重量份的各组份：主体成份100-250份；烧结剂6-15份；粘结剂360-600份，其中所述主体成份按重量份计包括以下各组份：氧化钇10～15份、氧化铬15～25份、氧化钴4～8份、氧化锆20～36份、氧化锰8～20份、碳化硅30～50份、氧化钛5～16份、氧化铝10～28份、铁粉10～25份。经实验，本发明的高发射率红外节能辐射涂料，具有较高的发射率、耐火性能好、粘度高、节能，并且使用寿命长。

Description

高发射率红外节能辐射涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料，尤其涉及一种高发射率红外节能辐射涂料及其制备方法。

背景技术

现有的红外节能辐射涂料，广泛应用于工业炉窑，炉膛的内衬，炉膛内衬通常为耐火材料，如砖、耐火纤维、浇注料、金属炉膛内衬等，其发射率较低，在窑炉升温加热过程中，要吸收和逸散大量的热量，故能耗大，加热效率低。目前国内广泛采用远红外节能涂料，它的技术等级属于一般涂料，毫米级和微米级，采用传统黑体技术，耐高温的粘结性能差、在高温区存在发射率不高、涂层易老化、易粉化、寿命短的缺点。

直至现在，耐高温红外辐射节能涂料，远未达到理想，主要是耐高温性能差，使用寿命短。

发明内容

本发明旨在提供一种高发射率的红外节能辐射涂料。

本发明的高发射率红外节能辐射涂料，为由原料混合物制备得到的平均粒径2纳米以下的涂料，所述原料混合物包括以下重量份的各组份：

主体成份100～250份；

烧结剂6～15份；

粘结剂360～600份，

其中所述主体成份按重量份计包括以下各组份：氧化钇10～15份、氧化铬15～25份、氧化钴4～8份、氧化锆20～36份、氧化锰8～20份、碳化硅30～50份、氧化钛5～16份、氧化铝10～28份、铁粉10～25份。

可选的，为了在高温条件下，有助于涂料的陶瓷化，降低涂料的收缩率和热膨胀率，提高涂料的抗热震性，所述原料混合物按重量份计还包括堇青石7～14份、硼酸4～8份。

可选的，为了增加涂料的耐磨性，所述主体成份还包括以下重量份的各组份中的一种或两种以上：五氧化二钒5～14份、氮化硼6～18份、氧化硅5～10份。

可选的，所述烧结剂为膨润土、硅酸镁或高岭土中的一种或两种以上的混合物。

可选的，为了增加涂料的粘性，所述粘结剂为有机-无机复合粘结剂。

可选的，为了增加涂料的粘性，所述粘结剂按重量计包括以下各组份：

硅溶胶300～460份、羧甲基纤维素20～35份。

可选的，为了增加涂料的粘性，所述粘结剂按重量计还包括30-75份的高温复合胶溶液。

可选的，为了增加涂料的粘性，所述粘结剂按重量计还包括质量百分比含量25％的乙基硅酸10～30份。

可选的，所述高温复合胶溶液为用水热法合成的高温复合胶溶液，并且按重量百分比计组成如下：

本发明还提供了一种高发射率红外节能辐射涂料的制备方法，按以下步骤进行：将主体成份及烧结剂按配比均匀得混合物A；在混合物A干硬后煅烧4～6小时，然后迅速冷却至-30℃以下冷处理4～6小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至粒径0.4～0.5um的混合物B；将混合物B与粘结剂按配比混合均匀后，制得粘稠状悬浮流体，然后采用纳米化技术使涂料的平均粒度2.0纳米。

经实验，本发明的高发射率红外节能辐射涂料，发射率ε>0.96，发射率高，此外耐火温度能达到1850℃、抗热震性>30次、节能率>10%，使用寿命>6年，因此，具有较高的发射率、耐火性能好、耐磨性好、粘度高、节能，并且使用寿命长。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例中，各原料配比为：

主体成份100kg、

硅酸镁6kg、

粘结剂360kg；

其中主体成份的配比为：氧化钇10份、氧化铬25份、氧化钴4份、氧化锆36份、氧化锰8份、碳化硅50份、氧化钛5份、氧化铝28份、铁粉10份。

其中粘结剂的配比为：羧甲基纤维素35份、硅溶胶300份；

以上主体成份100kg与硅酸镁6kg混合均匀后，球磨成粉，经4小时煅烧后，然后迅速冷却至-30℃冷处理4小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至平均粒径0.4um得备用料；将上述备用料与粘结剂360kg混合均匀，经超细化、纳米技术使涂料的平均粒度2.0纳米制成本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料。

本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料，用喷涂或涂刷方式、在辐射体内外表面形成厚度为0.30mm的涂层，经晾干、涂层的烧结固化后，就可以安装于炉膛内衬表面上。涂层的发射率达0.97，耐火温度1850℃，发射率不衰减，使用寿命达6年以上，节能率为13％。

实施例2

本实施例中，各原料配比为：

主体成份250kg、

硅酸镁15kg、

粘结剂400kg；

其中主体成份的配比为：氧化钇15份、氧化铬15份、氧化钴8份、氧化锆20份、氧化锰20份、碳化硅30份、氧化钛16份、氧化铝10份、铁粉25份、五氧化二钒5份。

其中粘结剂的配比为：羧甲基纤维素20份、硅溶胶460份；

以上主体成份250kg与硅酸镁15kg混合均匀后，球磨成粉，经6小时煅烧后，然后迅速冷却至-30℃冷处理4小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至平均粒径0.4um得备用料；将上述备用料与粘结剂400kg混合均匀，经超细化、纳米技术使涂料的平均粒度2.0纳米制成本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料。

本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料，用喷涂或涂刷方式、在加热炉的炉膛内壁上表面形成厚度为0.30mm的涂层，经晾干、涂层的烧结固化后，就可以安装于炉膛内衬表面上。涂层的发射率达0.97，耐火温度1850℃，发射率不衰减，使用寿命达6年以上，节能率为14％。

实施例3

本实施例中，各原料配比为：

主体成份150kg、

高岭土10kg、

粘结剂600kg；

其中主体成份的配比为：氧化钇10份、氧化铬20份、氧化钴6份、氧化锆25份、氧化锰15份、碳化硅35份、氧化钛10份、氧化铝20份、铁粉15份、氮化硼6份。

其中粘结剂的配比为：羧甲基纤维素20份、硅溶胶460份、高温复合胶溶液30份，其中高温复合胶溶液按重量百分比计组成为：纳米级氧化钇0.5%、纳米级氧化铝6%、纳米级氧化硅3%、纳米级氧化锰0.4%、纳米级碳酸钙0.6%、余量为水。

以上主体成份150kg与高岭土10kg混合均匀后，球磨成粉，经5小时煅烧后，然后迅速冷却至-30℃冷处理4小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至平均粒径0.5um得备用料；将上述备用料与粘结剂600kg混合均匀，经超细化、纳米技术使涂料的平均粒度1.9纳米制成本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料。

本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料，用喷涂或涂刷方式、在锅炉金属内壁受热面上或高温炉窑的各种金属加热器和管件管壁上形成厚度为0.15mm的涂层，经晾干、涂层的烧结固化后，就可以安装于炉膛内衬表面上。涂层的发射率达0.97，耐火温度1850℃，发射率不衰减，使用寿命达6年以上，节能率为12％。

实施例4

本实施例中，各原料配比为：

主体成份150kg、

高岭土10kg、

粘结剂500kg；

其中主体成份的配比为：氧化钇10份、氧化铬20份、氧化钴6份、氧化锆25份、氧化锰15份、碳化硅35份、氧化钛10份、氧化铝20份、铁粉15份、氧化硅10份、堇青石14份、硼酸4份。

其中粘结剂的配比为：羧甲基纤维素20份、硅溶胶460份、高温复合胶溶液30份、质量百分比含量25％的乙基硅酸10份、其中高温复合胶溶液按重量百分比计组成为：纳米级氧化钇5%、纳米级氧化铝2%、纳米级氧化硅1%、纳米级氧化锰2%、纳米级碳酸钙3.5%、余量为水。

以上主体成份150kg与高岭土10kg混合均匀后，球磨成粉，经4小时煅烧后，然后迅速冷却至-30℃冷处理4小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至平均粒径0.4um得备用料；将上述备用料与粘结剂500kg混合均匀，经超细化、纳米技术使涂料的平均粒度2.0纳米制成本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料。

实施例5

本实施例中，各原料配比为：

主体成份150kg、

膨润土10kg、

粘结剂450kg；

其中主体成份的配比为：氧化钇10份、氧化铬20份、氧化钴6份、氧化锆25份、氧化锰15份、碳化硅35份、氧化钛10份、氧化铝20份、铁粉15份、五氧化二钒14份、氮化硼18份、堇青石7份、硼酸8份、氧化硅5份。

其中粘结剂的配比为：羧甲基纤维素35份、硅溶胶300份、高温复合胶溶液75份、质量百分比含量25％的乙基硅酸30份、其中高温复合胶溶液按重量百分比计组成为：纳米级氧化钇3%、纳米级氧化铝4%、纳米级氧化硅2%、纳米级氧化锰1%、纳米级碳酸钙2%、余量为水。

以上主体成份150kg与膨润土10kg混合均匀后，球磨成粉，经4小时煅烧后，然后迅速冷却至-30℃冷处理4小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至平均粒径0.4um得备用料；将上述备用料与粘结剂450kg混合均匀，经超细化、纳米技术使涂料的平均粒度2.0纳米制成本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料。

本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料，用喷涂或涂刷方式、在辐射体内外表面形成厚度为1.5mm的涂层，经晾干、涂层的烧结固化后，就可以安装于炉膛内衬表面上。涂层的发射率达0.97，耐火温度1850℃，发射率不衰减，使用寿命达6年以上，节能率为13％。

实施例6

本实施例中，各原料配比为：

主体成份189kg、

硅酸镁10kg；

粘结剂525kg；

其中所述主体成份按重量份计包括以下各组份：氧化钇10份、五氧化二钒7份、氮化硼9份、氧化铬22份、氧化钴8份、氧化锆23份、氧化锰10份、碳化硅50份、氧化钛7份、氧化铝14份、铁粉13份、堇青石9份、硼酸7份。

硅酸镁10份；

粘结剂525份；

其中粘结剂的配比为：羧甲基纤维素35份、质量百分含量为25%的乙基硅酸30份、硅溶胶460份；

以上主体成份189kg与高岭土10kg混合均匀后，球磨成粉，经4小时煅烧后，然后迅速冷却至-30℃冷处理4小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至平均粒径0.4um得备用料；将上述备用料与粘结剂525kg混合均匀，经超细化、纳米技术使涂料的平均粒度2.0纳米制成本实施例中的高发射率红外节能辐射涂料。

以上各实施例中所述的超细化、纳米化技术均为本领域公知的技术，在此不在赘述。

以上各实施例中，由于在主体成份中含有稀土元素，它的渗入提高了涂料中反应物的活性，增强了红外节能辐射涂料的强度和抗老化性能。经过煅烧反应后的红外节能辐射涂料中含有反型尖日石结构的复合氧物，使涂料的硬度、线收缩率、发射率大幅度提高，使涂料不衰减、不易老化、使用寿命长。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种高发射率红外节能辐射涂料，其特征在于，为由原料混合物制备得到的平均粒径2纳米以下的涂料，所述原料混合物包括以下重量份的各组份：

主体成份 100～250份；

烧结剂 6～15份；

粘结剂 360～600份，

其中所述主体成份按重量份计包括以下各组份：氧化钇10～15份、氧化铬15～25份、氧化钴4～8份、氧化锆20～36份、氧化锰8～20份、碳化硅30～50份、氧化钛5～16份、氧化铝10～28份、铁粉10～25份；

所述粘结剂按重量份计包括以下各组份：

硅溶胶300～460份、羧甲基纤维素20～35份、高温复合胶溶液30～75份；

所述高温复合胶溶液为用水热法合成的高温复合胶溶液，并且按重量百分比计组成如下：

2.根据权利要求1所述的高发射率红外节能辐射涂料，其特征在于，所述原料混合物按重量份计还包括堇青石7～14份、硼酸4～8份。

3.根据权利要求2所述的高发射率红外节能辐射涂料，其特征在于，所述主体成份还包括以下重量份的各组份中的一种或两种以上：五氧化二钒5～14份、氮化硼6～18份、氧化硅5～10份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高发射率红外节能辐射涂料，其特征在于，所述烧结剂为膨润土、硅酸镁或高岭土中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1-3任一项所述的高发射率红外节能辐射涂料，其特征在于，所述粘结剂为有机-无机复合粘结剂。

6.根据权利要求1所述的高发射率红外节能辐射涂料，其特征在于，所述粘结剂按重量计还包括质量百分比含量25％的乙基硅酸10～30份。

7.一种用于权利要求1-6任一项所述的高发射率红外节能辐射涂料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：将主体成份及烧结剂按配比均匀得混合物A；在混合物A干硬后煅烧4～6小时，然后迅速冷却至-30℃以下冷处理4-6小时后，再破碎、磨粉、气流粉碎至粒径0.4～0.5μm的混合物B；将混合物B与粘结剂按配比混合均匀后，制得粘稠状悬浮流体，然后采用纳米化技术使涂料的平均粒度2.0纳米。