CN105219258A - 一种耐高温防氧化高辐射率涂料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐高温防氧化高辐射率涂料，该涂料由油性组分和水性组分组成；所述油性组分为硅油或硅树脂，所述水性组分包括：重量百分比为：10-20%溶剂，20-40%的结合剂，25-40%的耐高温颜料，10-25%的耐高温填料，0.5-1%添加剂。本发明先将油性组分喷涂在基材表面，待油性组分自然晾干后，再将水性组分喷涂在油性组分表面，将温度升高至300℃-600℃，保温时间为1-2h，该涂料的两种组分涂覆在基材表面，通过高温固化形成一种致密的陶瓷涂层，涂层将碳钢本体和空气隔绝可有效阻止碳钢在高温下的氧化。

Description

一种耐高温防氧化高辐射率涂料及其使用方法

技术领域

本发明属于高温涂料领域，具体涉及一种耐高温防氧化高辐射率涂料及其使用方法。

背景技术

当今世界矿物资源能源日益短缺，严重威胁着世界工业的发展，工业窑炉耗能约占总能耗的25％～40％，而窑炉的平均热效率仅为32％左右。其原因主要是：一方面，炉衬和炉外壁热量损失，另一方面，窑炉和锅炉的热利用效率较低，使得热量不能有效的利用而被排出，造成能源的巨大浪费。耐高温高辐射率涂料是一类有着良好热辐射和热吸收性能的新型节能涂料，用在工业炉窑可以提高热辐射效率、强化传热的作用。

高辐射率涂料在工业锅炉实际应用过程中，往往会出现涂层起皮、开裂和脱落的现象，主要是因为涂层与金属的结合不紧密，粘接强度不够。随着国家要求涂料向着绿色环保方向发展，大部分高辐射率涂料都是水性涂料。发明专利(申请号201410055343.8)公开了一种高发射率高温纳米陶瓷涂料，其主要选用纳米粉体作为填料来制备水性涂料，涂层发射率不小于0.94，但是纳米粉体在高温下容易长大会影响涂层在高温下的发射率和涂层的使用效果。而工业锅炉炉管大多是碳钢或低碳钢钢管，水性涂料喷涂在碳钢表面之后，随着温度的升高势必会引起碳钢表面氧化，从而降低了涂层与钢管的接合力，影响了涂层的寿命。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种耐高温防氧化高辐射率涂料，该涂料喷涂在工业锅炉炉管表面具有耐高温，防氧化，吸热好的优点。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种耐高温防氧化高辐射率涂料，该涂料由油性组分和水性组分组成；所述油性组分为硅油或硅树脂，所述水性组分包括：重量百分比为：10-20%溶剂，20-40%的结合剂，25-40%的耐高温颜料，10-25%的耐高温填料，0.5-1%添加剂。

所述硅油为二甲基硅油、羟基硅油、氨基硅油中的一种；所述硅树脂为油性有机硅树脂。

所述溶剂为水、乙醇一种或两种。

所述结合剂为硅溶胶、丙烯酸树脂乳液、有机硅树脂乳液中的一种或一种以上。

所述耐高温颜料由碳化硅微粉、氧化铬微粉、氧化铁微粉、氧化铈微粉和氧化铜微粉组成，所述耐高温颜料粒度为0.5-5μm。

所述耐高温填料由氧化铝微粉和粘土粉组成，所述耐高温填料粒度为0.5-5μm。

所述添加剂由消泡剂和悬浮剂组成。

所述消泡剂为乳化硅油，悬浮剂为膨润土。

一种耐高温防氧化高辐射率涂料的使用方法，先将油性组分喷涂在金属炉管等基材表面，待油性组分自然晾干后，会形成一层高强度的保护膜附着在炉管表面；再将水性组分喷涂在油性组分形成的保护膜表面，这样就成功将涂料水性组分中的水分和碳钢管隔离开；将温度升高至300℃-600℃，保温时间为1-2h，随着温度升高，水性组分中水分挥发，之后油性组分中的有机物开始燃烧挥发，由于油性膜里含有无定形态的二氧化硅，该物质使得物料与碳钢管表面渗透结合，在高温下不挥发，以此保证高温下涂料的高强度，强粘连性以及抗氧化性。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明选用耐高温颜料等微米级高发射率粉体为基本原料，保证了涂层在高温下的高发射率和耐高温性。涂料选用两种组分组成，其主体是水性组分，油性组分是市场上容易买到的产品，这样即保证了涂料的环保性，又解决了碳钢管遇水容易氧化的问题，又能有效提高涂层的使用寿命。选用油性硅树脂和硅溶胶以及水性硅树脂溶液为结合剂，这些结合剂都含有无定形态的二氧化硅，可以提高涂层在高温下的接合强度和耐磨性。该涂料的两种组分涂覆在碳钢表面，通过高温固化形成一种致密的陶瓷涂层，涂层将碳钢本体和空气隔绝可有效阻止碳钢在高温下的氧化。本发明提供的一种耐高温防氧化高辐射率涂料最高使用温度可达1300℃，可以直接喷涂在各种工业锅炉、电站锅炉、高温蒸汽管道的金属炉管表面，强化炉管对热的吸收能力，提高传热效率，减少热量损失，以达到提高热利用率以及节约能源的目的，在工业锅炉及窑炉中的应用上收到了很好的节能效果。涂层在高温下结合力强、耐磨性高、辐射率可达0.93以上。

具体实施方式

实施例1：

制备工艺：将上述前10项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.2%的乳化硅油消泡剂和0.3%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，油性有机硅树脂为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例2：

制备工艺：将上述前9项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，油性有机硅树脂为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例3：

制备工艺：将上述前9项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.2%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，二甲基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例4：

制备工艺：将上述前9项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.2%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，羟基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例5：

制备工艺：将上述前9项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，油性有机硅树脂为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例6：

制备工艺：将上述前9项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.3%的乳化硅油消泡剂和0.2%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，二甲基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例7：

制备工艺：将上述前10项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.3%的乳化硅油消泡剂和0.3%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，羟基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例8：

制备工艺：将上述前10项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，氨基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例9：

制备工艺：将上述前9项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.3%的乳化硅油消泡剂和0.4%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，油性有机硅树脂为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例10：

制备工艺：将上述前10项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.4%的乳化硅油消泡剂和0.3%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，二甲基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例11：

制备工艺：将上述前10项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.3%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，氨基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例12：

制备工艺：将上述前10项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.3%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，羟基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例13：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.4%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，油性有机硅树脂为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例14：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.4%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，二甲基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例15：

制备工艺：将上述前10项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.2%的乳化硅油消泡剂和0.3%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，羟基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例16：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.3%的乳化硅油消泡剂和0.2%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，二甲基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例17：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.2%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，氨基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例18：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.2%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，羟基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例19：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.2%的乳化硅油消泡剂和0.5%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，油性有机硅树脂为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例20：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.3%的乳化硅油消泡剂和0.2%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，二甲基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

实施例21：

制备工艺：将上述前11项组分混合搅拌均匀，再加入总质量0.5%的乳化硅油消泡剂和0.4%的膨润土搅拌均匀即可得到该涂料的水性组分，氨基硅油为油性组分，将水性组分和油性组分分别封装，包装，即为耐高温防氧化高辐射率涂料。

本发明的具体使用方法：

先将油性组分喷涂在金属炉管等基材表面，待油性组分自然晾干后，会形成一层高强度的保护膜附着在炉管表面；再将水性组分喷涂在油性组分形成的保护膜表面，这样就成功将涂料水性组分中的水分和碳钢管隔离开；将炉管温度升高至500℃，保温时间为1.5h，随着温度升高，水性组分中水分挥发，之后油性组分中的有机物开始燃烧挥发，由于油性膜里含有无定形态的二氧化硅，该物质使得物料与碳钢管表面渗透结合，在高温下不挥发，因此保证高温下涂料的高强度性，强粘连性以及抗氧化性。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：该涂料由油性组分和水性组分组成；所述油性组分为硅油或硅树脂，所述水性组分包括：质量百分比为：10-20%溶剂，20-40%的结合剂，25-40%的耐高温颜料，10-25%的耐高温填料，0.5-1%添加剂。

2.根据权利要求1所述的耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：所述硅油为二甲基硅油、羟基硅油、氨基硅油中的一种；所述硅树脂为油性有机硅树脂。

3.根据权利要求1所述的耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：所述溶剂为水、乙醇一种或两种。

4.根据权利要求1所述的耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：所述结合剂为硅溶胶、丙烯酸树脂乳液、有机硅树脂乳液中的一种或一种以上。

5.根据权利要求1所述的耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：所述耐高温颜料由碳化硅微粉、氧化铬微粉、氧化铁微粉、氧化铈微粉和氧化铜微粉组成，所述耐高温颜料粒度为0.5-5μm。

6.根据权利要求1所述的耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：所述耐高温填料由氧化铝微粉和粘土粉组成，所述耐高温填料粒度为0.5-5μm。

7.根据权利要求1所述的耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：所述添加剂由消泡剂和悬浮剂组成。

8.根据权利要求7所述的耐高温防氧化高辐射率涂料，其特征在于：所述消泡剂为乳化硅油，悬浮剂为膨润土。

9.一种耐高温防氧化高辐射率涂料的使用方法，其特征在于：先将油性组分喷涂在基材表面，待油性组分自然晾干后，再将水性组分喷涂在油性组分表面，将温度升高至300℃-600℃，保温时间为1-2h。