CN114196240A - 一种氮化硼陶瓷用隔热涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隔热材料技术领域，主要涉及一种氮化硼陶瓷用隔热涂料。涉及的一种氮化硼陶瓷用隔热涂料包括有隔热填料、遮光剂、粘结剂、分散剂、增稠剂和水；隔热填料、遮光剂、粘结剂均选用无机耐高温材料；按照比例关系，在水中加入分散剂预混，得到混合液；所述的混合液进行预混的时间为10～20min；在所述混合液中加入隔热填料与遮光剂搅拌并分散均匀，得到分散液；分散的时间为0.5～1h；将粘结剂和分散液混合搅拌，混合的时间为20～30mi；粘结剂和分散液混合后过100目筛孔（≤0.15mm）获得BN基陶瓷隔热涂料。本发明所制得的隔热涂料具有优异的可塑性、悬浮性、黏性或附着性。
Description
技术领域
本发明属于隔热材料技术领域，主要涉及一种氮化硼陶瓷用隔热涂料。
背景技术
大多耐火材料制品在服役过程中，工作面为热面，另一端为冷面，直接与外界空气接触，通常冷热面的温度相差较大。站在节能的角度，热量散失严重，造成能源使用效率低小；对于材料自身来说，因存在温度梯度其结构内部会产生较大的热应力，成为导致材料损毁的一个重要因素。
h-BN 陶瓷由于热导率高、介电常数低、高温 电绝缘性能好、热膨胀系数小、耐热性好以及加工容易等，已经被广泛应用在化工、冶金、光电、 半导体电子、航空航天、原子能等领域，例如薄带连铸侧封板就是BN基陶瓷，在服役过程工作面与钢液接触，而另外一面则与空气接触；根据实际工部模拟BN基侧封板热面与冷面的温度分布如图1、图2所示，可以看出，冷端温度高达1419℃,纵截面最低温度仍然高达1485℃，说明侧封板材料严重散热，导致侧封板热面钢液容易结瘤，也将导致熔池钢液温度场分布。
基于以上原因，在侧封板冷端复合一层隔热层，由于侧封板在厚度方向的空间极其有限，无法将纤维或是保温材料铺设在侧封板冷端，同时冷端温度较高，如果使用纤维材料等孔径较大的隔热材料，辐射转热严重，效果差。因此需要有针对性的开发耐高温低导热隔热涂料
采用轻质多孔材料如珍珠岩、蛭石，同时，还引入了助烧剂和低熔点膨润土，虽然保温效果好，但是使用温度较低，只能应用于中低温阶段，同时由于引入助烧剂制约了其使用温度和导热性能。同时，结合剂对隔热耐火材料的性能至关重要，对于涂层材料而言，结合剂的选择更为关键，对涂层材料的施工养护制度和热导率有着重要影响。许多隔热耐火涂料使用了有机结合剂，如水溶性树脂，纤维素等，另外还有使用无机结合剂，如水泥、磷酸盐等，这些结合剂的加入量普遍较高，不利于养护。涂层材料大多未经高温处理，对隔热涂料的性质提出了更高的要求，特别是进入服役状态时，对隔热涂料的结合体系提出了更高的要求，使用有机结合剂时或是引入一些造孔剂容易造成具一定厚度的涂层爆裂，同时对于现场会产生大量的烟尘，特别是树脂等物质，其产生的烟尘还会产生一定的危害；隔热涂层热膨胀系数与BN材料还需要匹配，在使用过程中不能剥落，因此需要开发低导热系数和低热膨胀率的耐高温隔热涂料。
发明内容
本发明的目的是提出一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，使其与BN陶瓷热膨胀系数匹配，并具有抗热震性好，不开裂不剥落，高温导热系数低的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，隔热涂料由下列原料组分的重量分数配比均匀混合制备：
隔热填料 25~40%；
遮光剂 5~10%；
粘结剂 10~20%；
分散剂 0.5~2%；
增稠剂 2~5%；
水 30~50%；
所述的隔热填料、遮光剂、粘结剂均选用无机耐高温材料，耐高温性能优异，可满足高温环境对粘附力和遮盖力的要求；按照上述比例关系，在水中加入分散剂预混，得到混合液；所述的混合液进行预混的时间为10～20min；在所述混合液中加入隔热填料与遮光剂搅拌并分散均匀，得到分散液；分散的时间为0.5～1h；将粘结剂和分散液混合搅拌，混合的时间为20～30mi；粘结剂和分散液混合后过100目筛孔获得BN基陶瓷隔热涂料。
所述的隔热填料选用熔融石英粉、白碳黑、氢氧化铝，粒度为≤200目。
所述遮光剂为钛白粉、锆英石的一种或是两种，粒度为≤1000目。
所述粘结剂选自锆溶胶或硅溶胶中的一种，所述粘结剂的固含量为10～20％。
所述的分散剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种。
所述的增稠剂为膨润土，粒度为≤325目。
本发明提出的一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，采用上述技术方案所制得的隔热涂料具有优异的可塑性、悬浮性、黏性或附着性，因此不容易沉淀，保质期长；锆溶胶或是硅溶胶提高了涂层材料的生坯强度和高温强度以及涂料的附着性，引入量少，易于烘拷；该涂料易于施工，可采取手工刷涂、浸渍或喷涂等方式，并且该耐火泥施工效果好，厚度均匀，涂层表面光洁，施工后养护非常方便，可以直接进入烘箱超过100℃以上烘拷，烘后坯体强度高，隔热耐火涂料作用于耐火材料表面后，其可以完全适应BN基陶瓷的工作环境；并且该涂料不含有机物，不会产生有害烟尘；材料的主要组成为熔融石英粉等耐火度较高、导热系数低的填料，施工后的保温隔热层可使用温度超过1600℃，该高温隔热耐火涂料具有以下特点：
200℃烘后耐压强度/MPa >2.0
1200℃烧后线变化率/% <1.0
1200℃烧后体密/g/cm3 <0.8
1200℃烧后气孔/% >50
1200℃烧后耐压强度/MPa >3.5
800℃导热系数/W/m·K <0.15
1200℃导热系数/W/m·K <0.2。
附图说明
图1、图2为初始参数下钢液流入300s后温度云图。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明加以详细说明：
实施例1：
本实施例涉及的BN陶瓷用隔热涂料，固态粉料与分散介质组分及质量百分比为：熔融石英粉20%(200目)，白炭黑5%(≤20nm)，氢氧化铝5%(＜1000目)，锆英石10%(＜10μm)，锆溶胶20%（固含量15%）， 膨润土2%(＜325目)，三聚磷酸钠0.5%，水37.5%。
按照所述的比例关系，在高速搅拌机作用下，在水中加入分散剂预混10min，得到混合液；在所述混合液中加入隔热填料与遮光剂搅拌1h，得到分散液；将粘结剂和分散液混合搅拌30min，并过100目筛子得到BN陶瓷用隔热涂料，并进行密封和避光储存。
2）隔热涂料的制备工艺：所述的混合液进行预混的时间为～20min；所述分散的时间为0.5min；优选的，所述混合的时间为30min；所述分散液过100目筛孔（≤0.15mm）获得BN基陶瓷隔热涂料。
实施例2：
本实施例涉及的BN陶瓷用隔热涂料，固态粉料与分散介质组分及质量百分比为：熔融石英粉15%(200目)，白炭黑10%(≤20nm)，氢氧化铝15%(＜1000目)，氧化钛5%(＜5μm)，锆溶胶10%（固含量15%）， 膨润土3%(＜325目)，六偏磷酸钠2%，水40%。
按照所述的比例关系，在高速搅拌机作用下，在水中加入分散剂预混20min，得到混合液；在所述混合液中加入隔热填料与遮光剂搅拌0.5h，得到分散液；将粘结剂和分散液混合搅拌30min，并过100目筛子得到BN陶瓷用隔热涂料，并进行密封和避光储存。
2）隔热涂料的制备工艺：所述的混合液进行预混的时间为20min；所述分散液过100目筛孔（≤0.15mm）获得BN基陶瓷隔热涂料。
实施例3：
本实施例涉及的BN陶瓷用隔热涂料，固态粉料与分散介质组分及质量百分比为：熔融石英粉30%(200目)，白炭黑5%(≤20nm)，氢氧化铝5%(＜1000目)，锆英石6.5%(＜10μm)，硅溶胶20%（固含量10%）， 膨润土2.5%(＜325目)，三聚磷酸钠1%，水30%。
按照所述的比例关系，在高速搅拌机作用下，在水中加入分散剂预混25min，得到混合液；在所述混合液中加入隔热填料与遮光剂搅拌0.8h，得到分散液；将粘结剂和分散液混合搅拌25min，并过100目筛子得到BN陶瓷用隔热涂料，并进行密封和避光储存。
实施例4：
本实施例涉及的BN陶瓷用隔热涂料，固态粉料与分散介质组分及质量百分比为：熔融石英粉15%(200目)，白炭黑5%(≤20nm)，氢氧化铝5%(＜1000目)，氧化钛7%(＜5μm)，硅溶胶12%（固含量20%）， 膨润土5%(＜325目)，六偏磷酸钠1%，水50%。
按照所述的比例关系，在高速搅拌机作用下，在水中加入分散剂预混25min，得到混合液；在所述混合液中加入隔热填料与遮光剂搅拌0.8h，得到分散液；将粘结剂和分散液混合搅拌25min，并过100目筛子得到BN陶瓷用隔热涂料，并进行密封和避光储存。
Claims (6)
1.一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，其特征在于：隔热涂料由下列原料组分的重量分数配比均匀混合制备：
隔热填料 25~40%；
遮光剂 5~10%；
粘结剂 10~20%；
分散剂 0.5~2%；
增稠剂 2~5%；
水 30~50%；
所述的隔热填料、遮光剂、粘结剂均选用无机耐高温材料，耐高温性能优异，可满足高温环境对粘附力和遮盖力的要求；按照上述比例关系，在水中加入分散剂预混，得到混合液；所述的混合液进行预混的时间为10～20min；在所述混合液中加入隔热填料与遮光剂搅拌并分散均匀，得到分散液；分散的时间为0.5～1h；将粘结剂和分散液混合搅拌，混合的时间为20～30mi；粘结剂和分散液混合后过100目筛孔（≤0.15mm）获得BN基陶瓷隔热涂料。
2.如权利要求1所述的一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，其特征在于：所述的隔热填料选用熔融石英粉、白碳黑、氢氧化铝，粒度为≤200目。
3.如权利要求1所述的一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，其特征在于：所述遮光剂为钛白粉、锆英石的一种或是两种，粒度为≤1000目。
4.如权利要求1所述的一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，其特征在于：所述粘结剂选自锆溶胶或硅溶胶中的一种，所述粘结剂的固含量为10～20％。
5.如权利要求1所述的一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，其特征在于：所述的分散剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种。
6.如权利要求1所述的一种氮化硼陶瓷用隔热涂料，其特征在于：所述的增稠剂为膨润土，粒度为≤325目。
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|---|---|---|---|---|
| CN103013193A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 慧智科技（中国）有限公司 | 含钛陶瓷涂料与保护涂层 |
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2022
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