CN108276823B - 应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体及其制备方法 - Google Patents
应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体及其制备方法。本发明属于功能材料技术领域。应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体,其特点是:应用于红外辐射节能涂料的SiC粉体颗粒表面包裹上莫来石相抗氧化保护层。其制备方法:步骤一:SiC粉体颗粒超声分散到工业铝溶胶;步骤二:加入工业硅溶胶,搅拌均匀;步骤三:倒入敞口平底器皿,烘箱干燥,得到浆状物;步骤四:放入真空干燥箱,真空常温干燥;步骤五:研磨成细粉颗粒;步骤六:将细粉颗粒放入旋转管式炉中,恒速旋转煅烧,自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。本发明具有优异的高温抗氧化性,成本经济,工艺流程简便,可控性好,应用前景广阔等优点。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域,特别是涉及一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体及其制备方法。
背景技术
目前,工业炉窑的节能,是通过对传导、对流、辐射三种传热方式的强化而实现的。对于高温炉窑环境,强化辐射传热对炉窑的节能起着至关重要的作用。因为高于1000℃的高温环境,窑炉中约80%的热量是以辐射传热的方式进行的。此外,我国炉窑的基于强化对流和传导热的节能技术(包括炉体轻型化和保温材料低热导技术)几乎走到了极限。因此,强化辐射传热能力是窑炉节能技术的未来趋势。
实现炉体辐射节能的关键是提高炉壁材料的红外发射率。在炉壁表面涂覆对近红外波段具有高辐射率的红外辐射节能涂料,可将吸收的热能以长波的形式辐射到炉体内部空间,从而达到窑炉节能的目的。红外辐射节能涂料的辐射率主要取决于其辐射基料,SiC粉体是一种优异的辐射基料,但存在其高温下容易被氧化而失效等技术问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体及其制备方法。
本发明应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体,在SiC颗粒表面包裹莫来石相抗氧化保护层。SiC复合材料粉体具有辐射率高,高温稳定性,且成本低廉特点。
制备工艺过程:(一)将SiC粉体颗粒超声分散到工业铝溶胶中;(二)向上述体系中缓慢加入工业硅溶胶,搅拌均匀;(三)将所述步骤(二)中搅拌均匀后的混合物倒入敞口平底器皿中,控制液面高度,并置于烘箱中升至设定温度恒温干燥一定时间得到浆状物;(四)将上述浆状物放入真空干燥箱中真空常温干燥一定时间;(五)将上述步骤四)中的干燥产物研磨成细粉颗粒;六)将上述步骤五)中的细粉颗粒放入旋转管式炉中,恒速旋转煅烧,在空气或氧气氛围下,升温至设定温度恒温旋转煅烧一定时间后自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
所述步骤(一),SiC粉体颗粒粒径:0.1~5μm。超声分散时间为20~60min。工业铝溶胶pH值为3~5,Al2O3固含量为15~30%。SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:50~200。
所述步骤(二),加入的工业硅溶胶pH值为3~5,SiO2固含量为15~30%。搅拌均匀后的混合物中Al2O3固含量为60~80%。
所述步骤(三),液面高度为2~10mm。设定温度为50~80℃。恒温干燥时间为3~6h。
所述步骤(四),真空常温干燥时间为12~24h。
所述步骤(五),研磨成细粉颗粒的粒径:0.5~20μm。
所述步骤(六),升温速率为10~50℃/min。旋转煅烧设定温度为1100~1400℃。旋转速率为1~10r/min。旋转煅烧时间为2~10h。
本发明的目的之一是提供一种具有优异的高温抗氧化性,成本经济,制备操作工艺流程简便等特点的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体。
本发明应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体所采取的技术方案是:
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体,其特点是:应用于红外辐射节能涂料的SiC粉体颗粒表面包裹上莫来石相抗氧化保护层。
本发明的目的之二是提供一种具有工艺简单、操作方便,可控性好,具有广阔的市场应用前景等特点的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法。
本发明应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法所采取的技术方案是:
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法包括以下工艺过程:
步骤一:将SiC粉体颗粒超声分散到工业铝溶胶中;
步骤二:向步骤一体系中加入工业硅溶胶,搅拌均匀;
步骤三:将步骤二搅拌均匀的混合物倒入敞口平底器皿中,置于烘箱中干燥,得到浆状物;
步骤四:将上述浆状物放入真空干燥箱中,进行真空常温干燥;
步骤五:将干燥产物研磨成细粉颗粒;
步骤六:将细粉颗粒放入旋转管式炉中,恒速旋转煅烧,在空气或氧气氛围下,升温旋转煅烧后,自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
本发明应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法还可以采用如下技术方案:
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:步骤一SiC粉体颗粒粒径为0.1~5μm,超声分散时间为20~60min。
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:工业铝溶胶pH值为3~5,Al2O3固含量为15~30%。
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:50~200。
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:步骤二加入的工业硅溶胶pH值为3~5,SiO2固含量为15~30%;搅拌均匀后的混合物中Al2O3固含量为60~80%。
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:步骤三混合物倒入敞口平底器皿时,液面高度为2~10mm;置于烘箱中恒温干燥温度为50~80℃,恒温干燥时间为3~6h。
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:步骤四真空常温干燥时间为12~24h。
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:步骤五研磨成细粉颗粒的粒径为0.5~20μm。
所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特点是:步骤六升温速率为10~50℃/min,煅烧温度为1100~1400℃,旋转速率为1~10r/min,旋转煅烧时间为2~10h。
本发明具有的优点和积极效果是:
应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体及其制备方法由于采用了本发明全新的技术方案,与现有技术相比,本发明采用成本低廉的工业铝溶胶和工业硅溶胶作为前驱体,在SiC粉体颗粒表面包裹上莫来石相抗氧化保护层,操作简易、成本经济。所获得的表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体具有优异的高温抗氧化性,作为辐射基料应用于红外辐射节能涂料,解决了SiC辐射基料在高温环境下容易被氧化失效的问题。本发明操作工艺流程简便、可控性好,具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并详细说明如下:
实施例1
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体,SiC粉体颗粒表面包裹上莫来石相抗氧化保护层。
实施例2
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,包括以下工艺过程:
步骤一:将SiC粉体颗粒超声分散到工业铝溶胶中;
步骤二:向步骤一体系中加入工业硅溶胶,搅拌均匀;
步骤三:将步骤二搅拌均匀的混合物倒入敞口平底器皿中,置于烘箱中干燥,得到浆状物;
步骤四:将上述浆状物放入真空干燥箱中,进行真空常温干燥;
步骤五:将干燥产物研磨成细粉颗粒;
步骤六:将细粉颗粒放入旋转管式炉中,恒速旋转煅烧,在空气或氧气氛围下,升温旋转煅烧后,自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
本实施例的具体实施过程:
首先,将粒径为0.1μm的SiC粉体颗粒超声分散到pH值为3,Al2O3固含量为15%的工业铝溶胶中。超声分散时间为60min,SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:50。
再向上述体系中缓慢加入pH值为3,SiO2固含量为15%的工业硅溶胶,搅拌均匀。搅拌均匀后的混合物中Al2O3固含量为60%。
然后把搅拌均匀后的混合物倒入敞口平底器皿中,控制液面高度为2mm,并置于烘箱中升至50℃恒温干燥3h得到浆状物。将浆状物放入真空干燥箱中真空常温干燥12h,并把干燥产物研磨成粒径约0.5μm的细粉颗粒。
最后把上述细粉颗粒放入旋转管式炉中,以1r/min的旋转速率恒速旋转煅烧。在空气或氧气氛围下,以10℃/min的升温速率升至1100℃恒温旋转煅烧10h后自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
实施例3
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,包括以下工艺过程:
首先,将粒径为5μm的SiC粉体颗粒超声分散到pH值为3,Al2O3固含量为15%的工业铝溶胶中。超声分散时间为20min,SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:200。
再向上述体系中缓慢加入pH值为3,SiO2固含量为15%的工业硅溶胶,搅拌均匀。搅拌均匀后的混合物中Al2O3固含量为60%。
然后把搅拌均匀后的混合物倒入敞口平底器皿中,控制液面高度为10mm,并置于烘箱中升至80℃恒温干燥6h得到浆状物。将浆状物放入真空干燥箱中真空常温干燥24h,并把干燥产物研磨成粒径约20μm的细粉颗粒。
最后把上述细粉颗粒放入旋转管式炉中,以10r/min的旋转速率恒速旋转煅烧。在空气或氧气氛围下,以50℃/min的升温速率升至1100℃恒温旋转煅烧10h后自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
实施例4
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,与实施例2基本相同。不同之处在于,采用pH值为5的工业铝溶胶和pH值为5工业硅溶胶。
实施例5
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,与实施例2基本相同。不同之处在于,采用Al2O3固含量为30%的工业铝溶胶,SiO2固含量为30%的工业硅溶胶
实施例6
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,与实施例2基本相同。不同之处在于,旋转煅烧设定温度为1400℃,旋转煅烧时间为2h。
实施例7
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,包括以下工艺过程:
首先,将粒径为5μm的SiC粉体颗粒超声分散到pH值为3,Al2O3固含量为15%的工业铝溶胶中。超声分散时间为20min,SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:200。
再向上述体系中缓慢加入pH值为3,SiO2固含量为15%的工业硅溶胶,搅拌均匀。搅拌均匀后的混合物中Al2O3固含量为60%。
然后把搅拌均匀后的混合物倒入敞口平底器皿中,控制液面高度为5mm,并置于烘箱中升至70℃恒温干燥6h得到浆状物。将浆状物放入真空干燥箱中真空常温干燥20h,并把干燥产物研磨成粒径约15μm的细粉颗粒。
最后把上述细粉颗粒放入旋转管式炉中,以10r/min的旋转速率恒速旋转煅烧。在空气或氧气氛围下,以50℃/min的升温速率升至1100℃恒温旋转煅烧10h后自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
实施例8
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,与实施例7基本相同。不同之处在于,旋转煅烧设定温度为1300℃,旋转煅烧时间为4h。
实施例9
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,包括以下工艺过程:
首先,将粒径为1μm的SiC粉体颗粒超声分散到pH值为4,Al2O3固含量为20%的工业铝溶胶中。超声分散时间为40min,SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:100。
再向上述体系中缓慢加入pH值为4,SiO2固含量为25%的工业硅溶胶,搅拌均匀。搅拌均匀后的混合物中Al2O3固含量为70%。
然后把搅拌均匀后的混合物倒入敞口平底器皿中,控制液面高度为3mm,并置于烘箱中升至70℃恒温干燥6h得到浆状物。将浆状物放入真空干燥箱中真空常温干燥12h,并把干燥产物研磨成粒径约10μm的细粉颗粒。
最后把上述细粉颗粒放入旋转管式炉中,以5r/min的旋转速率恒速旋转煅烧。在空气或氧气氛围下,以20℃/min的升温速率升至1200℃恒温旋转煅烧6h后自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
实施例10
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,与实施例9基本相同。不同之处在于,SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:80。
实施例11
一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,与实施例9基本相同。不同之处在于,以30℃/min的升温速率升至1200℃恒温旋转煅烧8h后自然冷却。
本实施例采用成本低廉的工业铝溶胶和工业硅溶胶作为前驱体,在SiC粉体颗粒表面包裹上莫来石相抗氧化保护层,操作简易、成本经济。所获得的表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体具有优异的高温抗氧化性,作为辐射基料应用于红外辐射节能涂料,解决了SiC辐射基料在高温环境下容易被氧化失效的问题。本发明操作工艺流程简便、可控性好,具有广阔的市场应用前景等积极效果。
Claims (6)
1.一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体,其特征是:应用于红外辐射节能涂料的SiC粉体颗粒表面包裹上莫来石相抗氧化保护层;应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体是采用以下工艺过程制备的:
步骤一:将SiC粉体颗粒超声分散到工业铝溶胶中,工业铝溶胶pH值为3~5;
步骤二:向步骤一体系中加入工业硅溶胶,工业硅溶胶pH值为3~5,搅拌均匀;
步骤三:将步骤二搅拌均匀的混合物倒入敞口平底器皿中,置于烘箱中干燥,得到浆状物;
步骤四:将上述浆状物放入真空干燥箱中,进行真空常温干燥;
步骤五:将干燥产物研磨成细粉颗粒;
步骤六:将细粉颗粒放入旋转管式炉中,恒速旋转煅烧,在空气或氧气氛围下,升温旋转煅烧后,自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
2.一种应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特征是:应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法包括以下工艺过程:
步骤一:将SiC粉体颗粒超声分散到工业铝溶胶中;SiC粉体颗粒粒径为0.1~5μm,超声分散时间为20~60min;工业铝溶胶pH值为3~5,Al2O3固含量为15~30%;SiC粉体颗粒与工业铝溶胶质量比为1:50~200;
步骤二:向步骤一体系中加入工业硅溶胶,搅拌均匀;工业硅溶胶pH值为3~5,SiO2固含量为15~30%;搅拌均匀后的混合物中Al2O3固含量为60~80%;
步骤三:将步骤二搅拌均匀的混合物倒入敞口平底器皿中,置于烘箱中干燥,得到浆状物;
步骤四:将上述浆状物放入真空干燥箱中,进行真空常温干燥;
步骤五:将干燥产物研磨成细粉颗粒;
步骤六:将细粉颗粒放入旋转管式炉中,恒速旋转煅烧,在空气或氧气氛围下,升温旋转煅烧后,自然冷却,得到表面包裹莫来石相抗氧化保护层的SiC复合材料粉体。
3.根据权利要求2所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特征是:步骤三混合物倒入敞口平底器皿时,液面高度为2~10mm;置于烘箱中恒温干燥温度为50~80℃,恒温干燥时间为3~6h。
4.根据权利要求2所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特征是:步骤四真空常温干燥时间为12~24h。
5.根据权利要求2所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特征是:步骤五研磨成细粉颗粒的粒径为0.5~20μm。
6.根据权利要求2所述的应用于红外辐射节能涂料的SiC复合材料粉体的制备方法,其特征是:步骤六升温速率为10~50℃/min,煅烧温度为1100~1400℃,旋转速率为1~10r/min,旋转煅烧时间为2~10h。
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Application publication date: 20180713 Assignee: TIANJIN CEMENT INDUSTRY DESIGN & RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Assignor: TIANJIN SINOMA ENGINEERING RESEARCH CENTER Co.,Ltd. Contract record no.: X2021120000031 Denomination of invention: SiC composite powder applied to infrared radiation energy-saving coating and its preparation method Granted publication date: 20210212 License type: Common License Record date: 20211207 |
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