CN115636439B - 一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3‑5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法及应用，该制备方法包括以下步骤：按照铋盐与氯盐的摩尔比≤1，将氯盐溶液与pH值≤4的铋盐酸性溶液混合进行水解反应，产物于温度为200℃以上进行煅烧，得到3‑5μm低发射率片状氯氧化铋填料。本发明填料表现出优异的中波红外反射能力，在常温下，在3‑5μm波段的发射率均小于0.15，在100℃以上，降至0.10～0.05，高温热稳定性好、无毒性，是一种性能优异的新型中波红外低发射率填料，可作为低发射率涂层的涂料，用于高温设备，使用价值高，应用前景好。本发明制备方法还具有工艺简单、操作方便、成本低廉等优点，适合于大规模制备，便于工业化应用。

Description

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种用于低中波红外发射率涂层的低发射率填料的制备方法和应用，具体涉及涉及一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法及该填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用。

背景技术

所有温度高于热力学零度的物体都会发出红外辐射，不同温度的物体发射的红外辐射峰值的波长也不相同，温度升高会加剧分子或者原子的热运动，其向外辐射的能量就会变高，这种热辐射的本质是电磁波，常温下其波长大部分位于红外波段(2.5-25μm)，人类无法通过肉眼感知到这部分热射线，但是可以借助专业的仪器探测。红外探测系统通过探测目标的红外辐射能量，将其转换为电信号，进而实现热红外图像的可视化，并且可以依靠目标温度和背景温度的不同而造成的热辐射差异来发现并识别目标的。需要指出的是，红外探测器给出的热辐射温度并非目标表面的真实温度，而是具有同等辐射能力的黑体的温度。根据维恩位移定律，高温设备工作的红外辐射能量主要分布在中波红外(3-5μm)。由斯特潘-玻尔兹曼定律可知，物体红外辐射能量只与其表面发射率和表面温度有关。因此，降低设备表面温度或者在设备表面涂覆3-5μm低发射率涂层，对于降低热辐射具有重要意义。

目前，具有中高温应用潜力的低中波红外发射率涂层大致分为三类，分别为金属粉末涂层、金属薄膜涂层、无机非金属涂层。虽然金属粉末涂层在中波红外的发射率很低，但是涂层中的金属微粉，比如铝粉，在高温时容易氧化，使得涂层发射率显著提高。金属薄膜涂层在使用的过程中，会存在元素扩散，薄膜鼓包等现象，无法满足材料使用寿命和稳定性的要求。无机非金属低发射率涂层主要由红外无机非金属填料和粘合剂组成，具有良好的高温稳定、力学性能、防扩散性和稳定性，成本相对较低，但是无机非金属填料在中波红外的发射率普遍高于金属粉末，导致涂层的发射率偏高，而且目前使用的无机非金属填料大都含有铬、铅等重金属元素，对环境污染较大。因此，开发出一种3-5μm低发射率中波红外无机非金属填料势在必行。

氯氧化铋(BiOCl)是一种新型的半导体材料，具有绿色、无毒、稳定等优点，其主要作为催化剂用于催化降解环境中的污染物，然而，至今为止尚未见到其在制备中波红外低发射率涂层中的应用。与此同时，基于本申请发明人前期的试验研究发现：现有常规方法制备的氯氧化铋材料仍然存在在3-5μm波段范围内的发射率较高的缺陷，如球状氯氧化铋在3-5μm波段范围的发射率高，且明显高于金属粉末，并不适用于作为3-5μm低发射率涂层的填料，因此，获得一种在3-5μm波段范围内具有较低发射率的氯氧化铋材料，对于获得一种绿色环保的3-5μm低发射率涂层材料具有重要意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种发射率低、稳定性好、绿色环保的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法及该填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氯盐溶液与铋盐溶液混合进行水解反应；所述铋盐溶液中的铋盐与所述氯盐溶液中的氯盐的摩尔比≤1；所述铋盐溶液由铋盐溶于有机酸溶液中制备得到；所述铋盐溶液的pH值≤4；

S2、将水解反应后得到的产物置于温度为200℃以上的条件下进行煅烧，得到3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

上述的制备方法，进一步改进的，所述S1中，所述铋盐溶液中的铋盐与所述氯盐溶液中的氯盐的摩尔比为1∶1.0～1.2；所述铋盐溶液的pH值为0.5～4。

上述的制备方法，进一步改进的，所述S1中，所述铋盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L；所述有机酸溶液为醋酸、草酸、甲酸中的至少一种；所述有机酸溶液的体积分数为10％～40％；所述铋盐为碱式碳酸铋、氢氧化铋、五水合硝酸铋中的至少一种；所述氯盐溶液由氯盐溶于水中制备得到；所述氯盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L；所述氯盐为氯化钠、氯化钾、十六烷基氯化铵中的至少一种。

上述的制备方法，进一步改进的，所述S1中，所述水解反应在转速为300r/min～600r/min下进行；所述水解反应完成后还包括对水解产物进行离心、洗涤和干燥处理；所述干燥处理在温度为60℃～100℃，干燥时间为12h～48h。

上述的制备方法，进一步改进的，所述S2中，所述煅烧过程中的升温速率为5℃/min～10℃/min；所述煅烧的温度为200℃～700℃；所述煅烧的时间为1h～6h。

上述的制备方法，进一步改进的，所述S2中，所述煅烧的温度为400℃～700℃；所述3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料中片状氯氧化铋的平均厚度为150nm～280nm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的制备方法制得的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用。

上述的应用，进一步改进的，所述3-5μm低发射率涂层按照质量百分含量计包括以下组分：质量分数≥25％的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料、质量分数≥30％的聚甲基苯基硅氧烷和质量分数≥35％的二甲苯，其余为助剂。

上述的应用，进一步改进的，所述3-5μm低发射率涂层按照质量百分含量计包括以下组分：

上述的应用，进一步改进的，所述3-5μm低发射率涂层的制备方法包括以下步骤：

(1)将3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料、二甲苯、硅烷偶联剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、固化剂、防尘剂、消光粉混合，超声，搅拌，得到混合浆料；所述超声的时间为60min～120min；所述搅拌在高速剪切机中进行；所述搅拌的时间为60min～120min；

(2)将聚甲基苯基硅氧烷加入到混合浆料中，搅拌，得到3-5μm低发射率涂料；所述搅拌在高速剪切机中进行；所述搅拌的时间为120min～180min；

(3)将3-5μm低发射率涂料刮涂到基底材料表面，形成湿膜，固化，得到3-5μm低发射率涂层；所述湿膜的厚度为1.5mm～2.0mm；所述固化在80℃～100℃下进行；所述固化的时间为32h～60h。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)针对现有无机非金属红外填料3-5μm发射率偏高的缺陷，本发明创造性的提出了一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，按照铋盐与氯盐的摩尔比≤1，将氯盐溶液与pH值≤4的铋盐溶液混合进行水解反应，通过使用过量的氯盐，有利于调控氯氧化铋晶体的成核和生长过程，使得片状氯氧化铋晶型更加完整，且氯源盐的用量与晶体的生长速率密切相关，适度增加氯盐的用量，在保证晶体结构完整的同时，也促进片层氯氧化铋的生长，获得更大厚度的规则片状氯氧化铋填料，使其在3-5μm波段表现出优异的高反低发特性，若铋盐过量时，晶体成核速率大于生长速率，片层结构厚度较低，产物结晶度低，晶体结构不完整；同时，在pH值≤4的条件下进行水解反应，能够获得厚度合适的片状氯氧化铋，这也是其在3-5μm波段内具备低发射率的重要保证，若pH＞4时，溶液中较多的OH-会吸附在氯氧化铋的(001)晶面，阻碍晶体沿该晶面的优势生长，使得片状氯氧化铋的厚度下降，不利于3-5μm低发射率的获得。进一步的，将水解反应产物置于温度为200℃以上进行煅烧，在煅烧过程中，片状氯氧化铋晶体进一步生长，结构更加完整，在3-5μm波段的发射率进一步降低，由此获得3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。经测试，该3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料表现出优异的中波红外反射能力，即低中波红外发射性能，在常温下，在3-5μm波段的发射率均小于0.15；在大于100℃的温度下，中波红外发射率进一步下降至0.10～0.05，且高温热稳定性好、无毒性，是一种性能优异的新型中波红外低发射率填料，可作为低发射率涂层的涂料，用于高温设备，使用价值高，应用前景好。另外，本发明制备方法还具有工艺简单、操作方便、成本低廉等优点，适合于大规模制备，便于工业化应用。

(2)本发明3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法中，还优化了铋盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L，氯盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L，通过优化铋盐和氯盐的用量，可以更好地调控了氯氧化铋晶体的生长过程，从而获得厚度适中的3-5μm低发射率片状氯氧化铋，这是因为铋盐和氯盐浓度过低，只能获得纳米级产物粉体，且随着铋盐和氯源浓度的增加，晶体生长速率也进一步增加，片状氯氧化铋的尺寸也逐渐变大，但浓度不宜过高，这是因为过高的浓度虽然会增加氯氧化铋的厚度，但是也使得产物由片状结构转变为无规则结构，且发生明显的团聚，提高氯氧化铋在3-5μm的发射率。

(3)本发明3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，进一步优化了煅烧温度为400℃～700℃，在此条件下能够确保片状氯氧化铋晶体进一步生长，结构更加完整，由此可以进一步降低该填料在3-5μm的发射率。

(4)本发明还提供了一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层的应用，以本发明制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料作为填料能够显著降低涂层在3-5μm的发射率，因而能够获得低发射率性能优异且绿色环保的涂层材料，作为一种性能优异的新型低中波红外发射率涂层，可广泛用于降低高温设备表面的热辐射。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1为本发明实施1中制得3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的XRD谱图；

图2为本发明实施1中制得3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的SEM图；

图3为本发明实施1中制得3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在中红外波段(2.5-8μm)的发射曲线图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中，若无特别说明，所采用的材料和仪器均为市售。所采用工艺为常规工艺，所采用设备为常规设备，且所得数据均是三次以上重复实验的平均值。

实施例1

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，包括以下步骤：

Step1、设置铋盐和氯盐的摩尔比为1:1，称取3mmol五水硝酸铋、3mmol氯化钾，分别溶解于30mL、体积分数为30％的冰醋酸水溶液和10mL的去离子水中，充分搅拌溶解，分别得到铋盐酸性溶液(原始pH值为0.69)和氯盐水溶液。

Step2、将氯盐水溶液与铋盐酸性溶液混合，在常温下以500r min^-1搅拌，得到白色沉淀，过滤白色沉淀，并利用去离子水和无水乙醇在离心机中交替清洗各三次，清洗后取出水解产物置于80℃烘箱中干燥18h，得到干燥粉体。

Step3、将干燥粉体置于马弗炉中，以10℃min^-1的速率升温至400℃进行煅烧，保温2h，得到3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

图1为本发明实施1中制得3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的XRD图。由图1可知，实施例1制得的样品特征峰尖锐，均与底部的BiOCl标准卡片特征峰吻合(JCPDS#06-0249)，晶格常数分别为且α＝90°，β＝90°，γ＝90°，表明该方法制备的产物为结晶度优良的四方晶系BiOCl。同时，与常规氯氧化铋相比，本发明制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在(001)晶面的特征峰更强，而(001)晶面对应于氯氧化铋的片状结构，这说明通过高温退火(煅烧)，使片状氯氧化铋晶体进一步生长，层状结构更加完整，这有利于降低其在3-5μm的发射率。

图2为本发明实施1中制得3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的SEM图。由图2可知，实验结果表明，该3-5μm低发射率氯氧化铋为类方形片状结构，与图1中(001)相对应，该片层结构的边长～2μm，平均厚度～200nm，并具有一定尺寸分布。

图3为本发明实施1中制得3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在中红外波段(2.5-8μm)的发射曲线图。结果表明，在25℃时(不作特别说明，均为该温度下测得的发射率)，制得的片状氯氧化铋填料在3-5μm波段内的平均发射率仅为0.11。

另外，本实施例中还测试了3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在不同温度下的发射率。结果表明，该片状氯氧化铋填料在100℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.10，在200℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.09，在300℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.07，在400℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.06，在500℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.06，在600℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.06，在700℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.05。

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用，具体为以上述本发明实施例1中制得的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料作为填料制备3-5μm低发射率涂层，主要包括以下步骤：

(1)按照以下质量百分含量配比，称取3-5μm低发射率涂层中各个组分：

本实施例中，硅烷偶联剂为Z6040，道康宁；分散剂为Efka@FA 4654AN，巴斯夫；成膜助剂为Loxanol@CA 5308，巴斯夫；消泡剂为TEGO@Foamex 810，赢创；流平剂为BYK-3700，德国毕克；增稠剂为Rheovis@PE 1331，巴斯夫；固化剂为N3300，科思创；防尘剂为3092AU，科思创；消光粉为OK520，赢创。

(2)按照上述步骤(1)中的配比，将实施例1制得的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料、二甲苯、硅烷偶联剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、固化剂、防尘剂、消光粉倒入广口瓶中，超声60min后，利用高速剪切机搅拌60min，使上述原料混合均匀，得到片状氯氧化铋/二甲苯分散浆料。

(3)将聚甲基苯基硅氧烷加入步骤(2)中得到的片状氯氧化铋/二甲苯分散浆料中，继续利用高速剪切机搅拌120min，得到乳白色粘稠浆料，即为3-5μm低发射率涂料。

(4)使用涂布机将步骤(3)中得到的3-5μm低发射率涂料刮涂在清洁的玻璃板上，并控制湿膜的厚度为1.5mm，再连同玻璃板，将湿膜置于80℃的鼓风干燥箱中，固化48h，得到3-5μm低发射率涂层。

对步骤(4)得到的3-5μm低发射率涂层进行红外测试，结果表明，测得3-5μm波段的发射率为0.22，在100℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.20，在200℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.19，在300℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.18，在400℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.15，在500℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.14，在600℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.13，在700℃时，测得3-5μm波段的发射率为0.11。

此外，本发明实施例1中制得的3-5μm低发射率涂层外观正常，无结块，通过160小时耐水性试验、50小时耐碱性试验、10000次耐洗刷性试验均无异常；耐人工老化试验：2000小时不起泡，不剥落，无裂纹。

实施例2

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例2的Step1中，铋盐和氯盐的摩尔比为1∶1.2。

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(1)的涂料配方中，用实施例2制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，实施例2通过改变铋源和氯源的摩尔比，使氯盐过量，制得的产物仍为片状氯氧化铋，片状结构的平均厚度略有增加(～220nm)。常温下，该3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率为0.10，在100℃～700℃下，该3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在3-5μm的红外发射率为0.10～0.05；制得的3-5μm低发射率涂层在3-5μm的平均发射率为0.17，在100℃～700℃下，该涂层在3-5μm的平均发射率0.15～0.09。

实施例3

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例3的Step1中，利用氢氧化钠将铋盐酸性溶液的pH从0.69调节至4.00。

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(1)的涂料配方中，用实施例3制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，实施例3通过改变铋盐酸性溶液的pH，使反应在弱酸的条件下进行，制得的产物仍为片状氯氧化铋，片状结构的厚度出现了下降(～180nm)。同时，该3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率为0.14，在100℃～700℃下，该3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率0.14～0.06；制得的3-5μm低发射率涂层在3-5μm的平均发射率为0.21，在100℃～700℃下，该3-5μm低发射率涂层在3-5μm的平均发射率0.17～0.11。

实施例4

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例4的Step1中，铋源和氯源的加入量均为7mmol。

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(1)的涂料配方中，用实施例4制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，实施例4通过改变铋源和氯源的加入量，即增加反应物浓度，制得的产物仍为片状氯氧化铋，片状结构的厚度增加(～240nm)，也出现了部分形状不规则的片层结构，这些不规则片层结构的长度也有所增加(～8μm)，该片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率为0.12，在100℃～700℃下，该片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率0.11～0.06；制得的涂层在3-5μm的平均发射率为0.20，在100℃～700℃下，该涂层在3-5μm的平均发射率0.16～0.10。

实施例5

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例5的Step1中，含铋化合物为氧化铋，含氯化合物为氯化钠；Step3中，退火温度为600℃，升温速率为5℃ min^-1，保温时间为4h。

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(1)的涂料配方中，用实施例5制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，实施例5通过改变退火温度，制得的产物仍为氯氧化铋，该片状氯氧化铋在3-5μm的平均发射率为0.08，在100℃～700℃下，该片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率0.08～0.05；制得的涂层在3-5μm的平均发射率为0.14，在100℃～700℃下，该涂层在3-5μm的平均发射率0.13～0.08。

实施例6

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例6的Step1中，有机酸溶液为草酸，体积分数为15％。

一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(1)的涂料配方中，用实施例6制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，实施例6通过改变有机酸溶液为体积分数为15％的草酸溶液，制得的产物仍为氯氧化铋，该片状氯氧化铋在3-5μm的平均发射率为0.09，在100℃～700℃下，该片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率0.09～0.06；制得的涂层在3-5μm的平均发射率为0.16，在100℃～700℃下，该涂层在3-5μm的平均发射率0.14～0.08。

对比例1

一种球状氯氧化铋填料的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例1的Step1中，在溶解氯盐的去离子水中，添加10wt％的传统结构诱导剂(抗坏血酸)。

测试结果表明，在氯盐水溶液中添加传统结构诱导剂制得的产物为球形氯氧化铋，球形的平均尺寸～4.43μm，尺寸均一，分散良好，无明显团聚。该球形氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率为0.24，与实施例1存在明显差距，这也表明，就无机非金属材料而言，片层结构在3-5μm的反射性能优于球形结构。

对比例2

一种氯氧化铋的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例2的步骤Step1中，铋盐和氯盐的摩尔比为1:0.8。

测试结果表明，提高铋源的比例，得到的产物仍为氯氧化铋，但是晶体的结晶度低于实施例1，且片层结构的厚度出现了显著的下降(～150nm)，并发生了明显的团聚，这是因为在氯氧化铋晶体的形核和生长过程中，铋源的量与形核密切相关，铋源量过多，导致晶体形核速率大于晶体生长速率，从而导致晶体结构不够完整，引起片层结构的厚度出现下降，厚度下降又进一步导致片层结构的表面能过高，最终发生团聚。该片层结构氯氧化铋在3-5μm的发射率出现了上升，约为0.21。

对比例3

一种氯氧化铋的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例3的Step1中，利用1mol L^-1氢氧化钠溶液将铋盐酸性溶液的pH从0.69调节至5.00。

测试结果表明，在弱酸性的条件下，制得的仍为片层结构的氯氧化铋，但是片层结构的厚度也出现了下降(～160nm)，并且也出现了团聚现象。当溶液的pH较高时，溶液中的OH-会吸附在氯氧化铋晶体的(001)，使得氯氧化铋沿着该方向的生长受阻，片层结构的厚度出现了下降。该片状结构在3-5μm的发射率出现了上升，约为0.19。

对比例4

一种氯氧化铋的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例4的步骤Step1中，以盐酸溶液代替醋酸溶液。

测试结果表明，该条件下无法得到氯氧化铋，这是因为盐酸溶液无法络合铋离子，不利于成核，最终难以制备得到氯氧化铋；与之完全不同的是，以醋酸为代表的有机酸中含有的弱酸根离子(如醋酸根离子)能够络合铋离子，这有利于成核形成氯氧化铋纳米片，而且有机酸溶液酸性相对较弱，也有利于形成氯氧化铋。

对比例5

一种氯氧化铋的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例4的步骤Step3中，煅烧温度为100℃。

测试结果表明，对比例5制得的仍为片层结构的氯氧化铋，但是该片层结构在3-5μm的发射率出现了上升，约为0.33。

对比例6

一种无机非金属填料，具体为常规方法制备的含双钙钛矿结构低发射率陶瓷。

一种无机填料涂层，与实施例1中3-5μm低发射率涂层的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例6的涂料配方中，用上述常规方法制备的含双钙钛矿结构低发射率陶瓷替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，该含双钙钛矿结构低发射率陶瓷在3-5μm的平均发射率为0.38，在100℃～700℃下，该含双钙钛矿结构低发射率陶瓷在3-5μm的平均发射率0.34～0.30；制得的涂层在3-5μm的平均发射率为0.41，在100℃～700℃下，该涂层在3-5μm的平均发射率0.39～0.35。

对比例7

对比市售铝粉。

测试结果表明，铝粉在3-5μm的发射率～0.47，不仅与实施例1均在显著差距，且铝粉在高温下存在氧化严重等问题，难以稳定地维持发射率。

对比例8

对比市售铝粉高温氧化得到的氧化铝粉末。

测试结果表明，氧化铝在3-5μm的发射率～0.79，铝粉在高温条件下氧化生成的氧化铝在该波段的发射率出现了显著提高，与实施例1在高温下展现出的优异的低发射率性能存在显著差距。

对比例9

对比市售氯氧化铋，并制备了一种涂层，与实施例1中3-5μm低发射率涂层的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例9的涂料配方中，用市售氯氧化铋替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，该市售氯氧化铋在3-5μm的平均发射率为0.43，在100℃～700℃下，该片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率0.40～0.39；制得的涂层在3-5μm的平均发射率为0.46，在100℃～700℃下，该涂层在3-5μm的平均发射率0.39～0.26。

对比例10

对比某进口二氧化钛反射填料，并制备了一种涂层，与实施例1中3-5μm低发射率涂层的制备方法基本相同，区别仅在于：对比例10的涂层配方中，用进口二氧化钛反射填料替代实施例1制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

测试结果表明，该进口二氧化钛反射填料在3-5μm的平均发射率为0.57，在100℃～700℃下，该片状氯氧化铋填料在3-5μm的平均发射率0.53～0.49；制得的涂层在3-5μm的平均发射率为0.61，在100℃～700℃下，该涂层在3-5μm的平均发射率0.66～0.59。

综合上述意见可知，与现有常规填料相比，本发明中制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料表现出优异的中波红外反射能力，即低中波红外发射性能，在常温下，在3-5μm波段的发射率均小于0.15；在大于100℃的温度下，中波红外发射率进一步下降至0.10～0.05，且高温热稳定性好、无毒性，是一种性能优异的新型中波红外低发射率填料，可作为低发射率涂层的涂料，用于高温设备，使用价值高，应用前景好。另外，本发明制备方法还具有工艺简单、操作方便、成本低廉等优点，适合于大规模制备，便于工业化应用。此外，以本发明制备的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料作为填料能够显著降低涂层在3-5μm的发射率，因而能够获得低发射率性能优异且绿色环保的涂层材料，作为一种性能优异的新型低中波红外发射率涂层，可广泛用于降低高温设备表面的热辐射。

以上仅是本发明以较佳实施例揭示，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做任何的简单修改，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将氯盐溶液与铋盐溶液混合进行水解反应；所述铋盐溶液中的铋盐与所述氯盐溶液中的氯盐的摩尔比≤1；所述铋盐溶液由铋盐溶于有机酸溶液中制备得到；所述铋盐溶液的pH值≤4；所述铋盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L；所述氯盐溶液由氯盐溶于水中制备得到；所述氯盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L；

S2、将水解反应后得到的产物置于温度为200℃以上的条件下进行煅烧，得到3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述铋盐溶液中的铋盐与所述氯盐溶液中的氯盐的摩尔比为1∶1.0～1.2；所述铋盐溶液的pH值为0.5～4。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述有机酸溶液为醋酸、草酸、甲酸中的至少一种；所述有机酸溶液的体积分数为10%～40%；所述铋盐为碱式碳酸铋、氢氧化铋、五水合硝酸铋中的至少一种；所述氯盐为氯化钠、氯化钾、十六烷基氯化铵中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述水解反应在转速为300r/min～600r/min下进行；所述水解反应完成后还包括对水解产物进行离心、洗涤和干燥处理；所述干燥处理的温度为60℃～100℃，干燥时间为12h～48h。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述煅烧过程中的升温速率为5℃/min～10℃/min；所述煅烧的温度为200℃～700℃；所述煅烧的时间为1h～6h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述煅烧的温度为400℃～700℃；所述3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料中片状氯氧化铋的平均厚度为150nm～280nm。

7.一种如权利要求1～6中任一项所述的制备方法制得的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料在制备3-5μm低发射率涂层中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述3-5μm低发射率涂层按照质量百分含量计包括以下组分：质量分数≥25%的3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料、质量分数≥30%的聚甲基苯基硅氧烷和质量分数≥35%的二甲苯，其余为助剂。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述3-5μm低发射率涂层按照质量百分含量计包括以下组分：

3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料25.4%，

聚甲基苯基硅氧烷34.1%，

二甲苯35%，

硅烷偶联剂1.0%，

分散剂0.5%，

成膜助剂0.5%，

消泡剂0.5%，

流平剂0.5%，

增稠剂0.5 %，

固化剂0.5%，

防尘剂0.5%，

消光粉1%。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述3-5μm低发射率涂层的制备方法包括以下步骤：

（1）将3-5μm低发射率片状氯氧化铋填料、二甲苯、硅烷偶联剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、固化剂、防尘剂、消光粉混合，超声，搅拌，得到混合浆料；所述超声的时间为60min～120min；所述搅拌在高速剪切机中进行；所述搅拌的时间为60min～120min；

（2）将聚甲基苯基硅氧烷加入到混合浆料中，搅拌，得到3-5μm低发射率涂料；步骤（2）所述搅拌在高速剪切机中进行；所述搅拌的时间为120min～180min；

（3）将3-5μm低发射率涂料刮涂到基底材料表面，形成湿膜，固化，得到3-5μm低发射率涂层；所述湿膜的厚度为1.5mm～2.0mm；所述固化在80℃～100℃下进行；所述固化的时间为32h～60h。