CN113956903B - 一种火焰焰色添色材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种火焰焰色添色材料的制备方法，具体包括如下步骤：以硅酸钠、表面活性剂、盐酸和去离子水为原料配置黄色焰色添色剂；将清洗后的铁铬铝基底材料在所述黄色焰色添色剂中浸泡后，取出干燥，得到焰色添色剂负载基底材料；所述焰色添色剂负载基底材料在高温下进行反应，得到黄色焰色添色材料。该方法以铁铬铝纤维毡或铁铬铝丝网为基体，在其上通过浸涂方法负载含有钠离子的黄色焰色添色剂，而后通过烘干、高温热反应等工艺制备出以铁铬铝毡或铁铬铝网为载体的黄色焰色添色材料，该黄色火焰添色材料具有耐高温烧蚀、强度高、成本低、可靠性高、使用寿命长等优点。

Description

一种火焰焰色添色材料的制备方法

技术领域

本申请涉及火焰焰色技术领域，尤其涉及一种火焰焰色添色材料的制备方法。

背景技术

燃烧器如打火机、火炬等在燃料燃烧时产生火焰，火焰颜色取决于燃料种类和杂质原子种类。当物质内部原子在燃烧高温的激发下吸收能量，电子收到外部能量激发，由较低能量的轨道跃迁到高能量轨道，能量较高轨道上的电子跃迁回能量较低的轨道时，多余的能量以光的形式释放，如果释放出光的波长在可见光波长为400nm～760nm范围内时，呈现可见焰色。目前，丙烷和丁烷是打火机、火炬等气体燃烧器的常用燃料，其焰色为黄色，但焰色较浅，特别是在强日光条件下焰色不明显，导致火焰显示度不足，如若通气量设置有误或通气装置失效，还易导致烧伤事故发生。氢气作为一种典型无污染绿色清洁能源，也是已知燃料中具有最高的热效率的燃料，因此，氢气的使用将越来越广泛。氢气燃烧时火焰温度高且火焰无焰色，因此无法提前预知火焰高度，极易发生烧伤事故。另外，氢气作为火炬燃料时，由于氢气燃烧无焰色，使火炬火焰无显示度，严重影响观看体验。因此，有必要开发火焰焰色添色材料，以提升火焰亮度，从而提升燃烧器安全性和观赏性。

现有火焰焰色添色材料主要有：方法(1)，液体燃料内添加焰色剂，如在乙醇、甲醇内加入含有易溶焰色反应物质；方法(2)，焰色反应物质粉末模压成型材料；方法(3)，增设独立焰色剂罐体，将焰色剂罐装于独立罐体内，燃烧时单独通入焰色剂。但以上方法仍存在以下问题：方法(1)只适用于液体染料，无法用于气体燃料燃烧器；方法(2)在使用过程中，焰色剂物质消耗块，且存在燃烧过程中焰色剂物质粉末开裂和脱落等问题；方法(3)需要增设额外部件，导致结构复杂化，增大燃烧器体积和质量，大幅增加燃烧器制造难度和成本。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种缓释型火焰添色涂层的制备方法，该方法以铁铬铝纤维毡或铁铬铝丝网为基体，在其上通过浸涂方法负载含有钠离子黄色焰色添色剂，而后通过烘干、高温热反应等工艺制备出以铁铬铝毡或铁铬铝网为载体的黄色焰色添色材料，该黄色火焰添色材料具有耐高温烧蚀、强度高、成本低、可靠性高、使用寿命长等优点。

为达到上述目的，本申请提出的一种火焰焰色添色材料的制备方法，具体包括如下步骤：

以硅酸钠、表面活性剂、盐酸和去离子水为原料配置黄色焰色添色剂；

将清洗后的铁铬铝基底材料在所述黄色焰色添色剂中浸泡后，取出干燥，得到焰色添色剂负载基底材料；

所述焰色添色剂负载基底材料在高温下进行反应，得到黄色焰色添色材料。

在本申请中所用原料廉价易得，制备方法工艺简单，所得黄色焰色添色材料耐烧蚀、抗热震性能好，在燃烧过程中不易脱落。

所得黄色焰色添色材表面为多孔结构，焰色剂可存储于空隙内部，在燃烧过程中，多孔结构可有效减少焰色剂消耗，起到焰色剂缓释作用，可有效提升焰色剂使用寿命。

进一步地，所述黄色焰色添色剂的具体制备过程如下：按照如下含量配置原料溶液：硅酸钠50-200g/L、盐酸1-5g/L，表面活性剂1-3g/L，余量为水；将配置的原料溶液搅拌20min溶解成透明溶液，然后静置1-10h后，得到黄色焰色添色剂溶胶。

进一步地，所述表面活性剂为OP-10。

进一步地，所述铁铬铝基底材料的清洗过程为先碱洗，再水洗，然后再酸洗，最后水洗。

进一步地，所述铁铬铝基底材料为铁铬铝毡或铁铬铝网中的一种。

本申请可根据使用燃烧器出火口尺寸、形状、或火焰的形状要求，将铁铬铝毡或丝网可根据加工成所需形状，应用范围广。

进一步地，所述碱洗过程为：采用浓度为10％-20％的NaOH溶液碱洗2-10min。

进一步地，所述酸洗洗过程为：采用浓度为5％-10％的盐酸溶液酸洗洗5-10min。

进一步地，所述铁铬铝基底材料在所述黄色焰色添色剂中浸泡时间为1-5min。

进一步地，所述铁铬铝基底材料在所述黄色焰色添色剂中浸泡后干燥温度为150-300℃，干燥时间为60-180min。

进一步地，所述焰色添色剂负载基底材料在高温下进行反应的温度为800-1100℃，反应时间为15-180min。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例1中的火焰焰色添色材料的制备过程示意图；

图2是本申请实施例1在铁铬铝网为基体制备的黄色火焰焰色添色材料示意图；

图3是图2的局部结构放大示意图；

图4是本申请实施例1制备的黄色焰色添色材料添色效果对比；

图5是本申请实施例2制备的雪花状黄色焰色添色材料示意图；

图6是实施例2制备的黄色焰色添色材料燃烧添色效果示意图；

图7是实施例3制备的栅格形黄色焰色添色材料示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：

参照图1，一种火焰焰色添色材料的制备方法，具体包括如下步骤：

S1:按照如下含量配置原料溶液：硅酸钠50-200g/L、盐酸(分析纯)1-5g/L，OP-101-3g/L，余量为水，溶液配制完成后，磁力搅拌20min使其溶解并形成透明溶液，之后静置2h形成黄色焰色添色剂备用。

S2:将加工为固定形状的铁铬铝网基底材料按照碱洗—水洗—酸洗—水洗流程进行清洗，其中碱洗采用浓度为15％的NaOH溶液碱洗3min，酸洗采用浓度为6％的盐酸溶液酸洗8min。

S3:将清洗后的铁铬铝网浸泡于步骤S1制备的黄色焰色添色剂中静置3min，之后取出置于恒温烘箱中，在200℃下干燥90min取出备用。

S4:将步骤S3所得样品置于箱式电阻炉中加热至900℃高温热反应30min，得到黄色焰色添色材料。

参照图2和图3，该实施例制备得到铁铬铝丝网黄色焰色添色丝网表面洁净，网孔无堵塞现象。

参照图4，对比可知，原始铁铬铝燃烧火焰无焰色(a)，铁铬铝焰色添色材料燃烧时显示明亮黄色火焰(b)，焰色添色效果明显，焰色可维持15分钟以上。

实施例2：

一种火焰焰色添色材料的制备方法，具体包括如下步骤：

S1:按照如下含量配置原料溶液：硅酸钠100g/L，盐酸(分析纯)2g/L，OP-10 2g/L，余量为水，溶液配制完成后，磁力搅拌20min使其溶解并形成透明溶液，之后静置3h形成黄色焰色添色剂备用。

S2:将加工为雪花状的铁铬铝毡或铁铬铝网基底材料按照碱洗—水洗—酸洗—水洗流程进行清洗，其中碱洗采用浓度为15％的NaOH溶液碱洗5min；采用浓度为5％的盐酸溶液酸洗5min。

S3:将加工为雪花状的铁铬铝毡或铁铬铝网清洗后浸泡于焰色添色剂中静置3min，之后取出置于恒温烘箱中，在200℃下干燥60min取出备用。

S4:将步骤S3中所得样品置于箱式电阻炉中加热至900℃高温热反应20min，得到黄色焰色添色材料。

参照图5，由图5可知，由经浸涂添色剂后，表面光洁平整。

参照图6，图6中呈现出明亮黄色焰色，焰色可维持30分钟以上。

实施例3：

一种火焰焰色添色材料的制备方法，具体包括如下步骤：

S1:按照如下含量配置原料溶液：硅酸钠150g/L，盐酸(分析纯)1g/L，OP-10 2g/L，余量为水，溶液配制完成后，磁力搅拌20min使其溶解并形成透明溶液，之后静置3h形成黄色焰色添色剂备用。

S2:将加工为栅格形的铁铬铝毡或铁铬铝网基底材料按照碱洗—水洗—酸洗—水洗流程进行清洗，其中碱洗采用浓度为10％的NaOH溶液碱洗5min；酸洗使用浓度为8％的盐酸溶液酸洗5min。

S3:将加工为固定形状的铁铬铝毡或铁铬铝网清洗后浸泡于黄色焰色添色剂中静置3min，之后取出置于恒温烘箱中，在200℃下干燥60分钟取出备用。

S4:将步骤S3所得样品置于箱式电阻炉中加热至900℃高温热反应40分钟，得到黄色焰色添色材料。

参照图7，图7为本实施例制备的栅格形状黄色焰色添色材料，表面光洁，经燃烧测试可见明亮黄色焰色，明亮黄色焰色可维持30分钟以上。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种火焰焰色添色材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

以硅酸钠、表面活性剂、盐酸和去离子水为原料配置黄色焰色添色剂；

按照如下含量配置原料溶液：硅酸钠50-200g/L、盐酸1-5g/L，表面活性剂1-3g/L，余量为水；

将配置的原料溶液搅拌20min溶解成透明溶液，然后静置1-10h，得到黄色焰色添色剂溶胶；

将清洗后的铁铬铝基底材料在所述黄色焰色添色剂中浸泡后，取出干燥，得到焰色添色剂负载基底材料；

所述焰色添色剂负载基底材料在温度为800-1100℃，反应时间为15-180min得到黄色焰色添色材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为OP-10。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁铬铝基底材料的清洗过程为先碱洗，再水洗，然后再酸洗，最后水洗。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述铁铬铝基底材料为铁铬铝毡或铁铬铝网中的一种。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碱洗过程为：采用浓度为10％-20％的NaOH溶液碱洗2-10min。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸洗洗过程为：采用浓度为5％-10％的盐酸溶液酸洗洗5-10min。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁铬铝基底材料在所述黄色焰色添色剂中浸泡时间为1-5min。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁铬铝基底材料在所述黄色焰色添色剂中浸泡后干燥温度为150-300℃，干燥时间为60-180min。

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