專利名稱：紅外輻射涂料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種涂料，尤其是一種紅外輻射涂料。
背景技術：
近年來，紅外輻射涂料已向著超細化方向發展，理論研究表明，高輻射率節能涂料的納米化可以進一步提高涂料的發射率與吸收率，從而帶來更加顯著的節能效果。同時，超細顆粒在基體上的附著力極強，甚至有部分極細的顆粒能夠滲透到基體材料內，這樣就完全改變和強化了基體材料的表面性能，可完全消除涂層脫落及使用效果下降等現象，即使是在極端的急冷急熱條件下，表面也不會有爆裂和脫皮等現象發生。例如英國CRC公司的紅外輻射涂料主要成分都為納米級原料。但是納米級的紅外輻射涂料的制造工藝復雜，成本高。目前，市售涂料往往加入有機分散劑(如CMC等)以保證涂料的懸浮性和均一性，涂料存放過程中，分散劑容易失效導致涂料團聚，影響施工及使用。同時國內涂料往往采用單獨的粘結劑，例如水玻璃、硅溶膠、磷酸二氫鋁等，使用溫度較低，結合強度較差。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種在高溫條件下仍能達到較高的輻射率的紅外輻射涂料；本發明還提供該紅外輻射涂料的制備方法。為解決上述技術問題，本發明涂料由固料和液料按重量1 :1混合而成，涂料中各成分的粒徑在100納米至2微米之間；所述液料為粘結劑；所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑45-75%，鋯英砂20-45%和氧化鋁0_15%。本發明優選的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵5-13%，氧化銅3-10%，氧化錳18-27%，氧化鈷1. 5-9%，氧化鎳4-11%，氧化鉻9-18%和碳化硅27_37%。本發明優選的涂料中43%重量成分的粒徑為100納米至500納米，57%重量成分的粒徑為500納米至2微米。本發明優選的固料中各成分的重量百分比為增黑劑53-68%，鋯英砂沈-37%，氧化鋁3-10%。本發明優選的液料為復合粘結劑，其成分的重量百分比為熔塊1_15%，納米氧化鋁微粉1_15%，硅溶膠10-50%，余量為水。本發明優選的液料中各成分的重量百分比為熔塊2-8%，納米氧化鋁微粉3-9%， 硅溶膠20-35%，余量為水。本發明優選的熔塊的膨脹系數為6.75X10-6/°C，其由下述方法制備而成將鉀長石94. 49重量份、鋰長石54. 62重量份、滑石32. 53重量份、碳酸鈣5. 57重量份、硼砂 32. 97重量份、硼酸35. 54重量份、石英4. 61重量份、氫氧化鋁5. 64重量份、碳酸鋇20. 93 重量份、氧化鋅11. 6重量份、和二氧化鈦1. 49重量份混合后，在140(TC進行燒成；燒成后熔化成的塊狀液體用水快速冷卻，即可制成顆粒狀或玻璃片狀的熔塊。所述熔塊中化學成成的重量百分比為氧化硅51. 59%，氧化鋁10. 54%,氧化鈣1. 72%，氧化鎂4. 07%,氧化鉀 4. 04%，氧化鈉3. 34%，氧化鋰0. 89%，氧化鋇6. 31%，氧化鋅4. 50%,氧化硼12. 43%，氧化鈦 0. 58%ο本發明涂料的制備方法為利用高效研磨攪拌機將固料和液料混合攪拌至各成分的粒徑在100納米至2微米之間；最好混合攪拌4h。本發明構思為本涂料通過加入增黑劑和涂料的納米化來提高涂料的輻射率；采用復合粘結劑(其加入的自制熔塊調整了涂料的膨脹系數)，解決了涂料易脫落問題，提高了涂料的使用壽命；同時復合粘結劑的使用和涂料的納米化優化了涂料的懸浮性，使涂料長時間存放仍能保持良好的分散狀態。采用上述技術方案所產生的有益效果在于
1、本發明涂料主要成分都在100納米到2微米之間(目前涂料粉料粒度一般在 25-40 μ m)，提高了涂料的輻射性能和壽命。采用高效研磨攪拌機進行加工具有制備工藝簡單、成本較低的特點。2、尤其在復合粘結劑中加入采用上述方法制成的熔塊后，改變了涂料的膨脹系數，使涂料與基體結合牢固，解決了脫落問題；在1000 °c以上時，會燒結成金屬瓷釉狀，固化在爐體材料表面，即使在驟冷驟熱情況下都不會脫落；同時也解決了掉渣、落臟問題。3、采用低揮發的粘結劑和輻射基料，在窯爐使用中不會產生揮發物，不會對產品造成污染。4、涂料的納米化和復合粘結劑的使用優化了涂料的懸浮性，保證了涂料良好的分散狀態，無需加入分散劑，涂料長時間存放亦不會分層，無需攪拌，搖勻即可使用。5、使用的溫度范圍廣，適用于不同爐型本發明涂料在1000-1400°C的高溫條件下能達到較高的輻射率(ε >0.9);即使在1500 °C仍可維持穩定的輻射，涂料的法向全發射率仍可達到0. 87 ；同時可用于不同加熱類型的窯爐，如電阻爐、燃氣爐、燃油爐等，節能效果達到10%以上。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。實施例1 本紅外輻射涂料是將固料和液料按重量比為1 :1投入高效研磨攪拌機中，混合攪拌4h而成。得到的涂料中涂料成分43%重量成分的粒徑為100納米至500納米，57%重量成分的粒徑為500納米至2微米。所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑53%，鋯英砂37%，氧化鋁10%。其中， 所述的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵5%，氧化銅3%，氧化錳27%，氧化鈷9%，氧化鎳11%，氧化鉻18%，碳化硅27%。所述液料中各成分的重量百分比為熔塊8%，納米氧化鋁微粉3%，硅溶膠280/0， 其余為水。其中所述熔塊的膨脹系數為6. 75X 10-6/由下述方法制備而成將鉀長石 94. 49重量份、鋰長石54. 62重量份、滑石32. 53重量份、碳酸鈣5. 57重量份、硼砂32. 97重量份、硼酸35. 54重量份、石英4. 61重量份、氫氧化鋁5. 64重量份、碳酸鋇20. 93重量份、 氧化鋅11. 6重量份、和二氧化鈦1. 49重量份混合后，在140(TC進行燒成；燒成后熔化成的塊狀液體用水快速冷卻，即可制成顆粒狀或玻璃片狀的熔塊。經檢測所制得的熔塊中化學成成的重量百分比為氧化硅51. 59%，氧化鋁10. M%，氧化鈣1. 72%，氧化鎂4. 07%，氧化鉀4. 04%,氧化鈉3. 34%，氧化鋰0. 89%，氧化鋇6. 31%，氧化鋅4. 50%,氧化硼12. 42%，氧化鈦 0. 58%ο實施例2 本紅外輻射涂料是將固料和液料按重量比為1 :1投入高效研磨攪拌機中，混合攪拌4h而成。得到的涂料中涂料成分43%重量成分的粒徑為100納米至500納米，57%重量成分的粒徑為500納米至2微米。所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑68%，鋯英砂沈％，氧化鋁6% ；其中，所述的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵11%，氧化銅10%，氧化錳23%，氧化鈷1. 5%，氧化鎳8. 5%，氧化鉻9%，碳化硅37%。所述液料中各成分的重量百分比為熔塊2%，納米氧化鋁微粉4%，硅溶膠35%，其余為水；其中，所述的熔塊與實施例1中的熔塊相同。實施例3 本紅外輻射涂料是將固料和液料按重量比為1 :1投入高效研磨攪拌機中，研磨、攪拌至各成分的粒徑在100納米至2微米之間，即可得到本涂料。所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑62%，鋯英砂35%，氧化鋁3% ；其中，所述的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵13%，氧化銅9%，氧化錳18%，氧化鈷8%，氧化鎳4%，氧化鉻15%，碳化硅33%。所述液料中各成分的重量百分比為熔塊5%，納米氧化鋁微粉9%，硅溶膠20%，其余為水；其中，所述的熔塊與實施例1中的熔塊相同。實施例4 本紅外輻射涂料是將固料和液料按重量比為1 :1投入高效研磨攪拌機中，混合攪拌4h而成。得到的涂料中涂料成分43%重量成分的粒徑為100納米至500納米，57%重量成分的粒徑為500納米至2微米。所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑59%，鋯英砂33%，氧化鋁8% ；其中，所述的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵10%，氧化銅8%，氧化錳22%，氧化鈷6%，氧化鎳7%，氧化鉻16%，碳化硅31%。所述液料中各成分的重量百分比為熔塊6%，納米氧化鋁微粉6%，硅溶膠30%，其余為水；其中，所述的熔塊與實施例1中的熔塊相同。實施例5 本紅外輻射涂料是將固料和液料按重量比為1 :1投入高效研磨攪拌機中，研磨、攪拌至各成分的粒徑在100納米至2微米之間，即可得到本涂料。所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑45%，鋯英砂45%，氧化鋁10% ；其中，所述的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵10%，氧化銅10%，氧化錳20%，氧化鈷8%，氧化鎳4%，氧化鉻15%，碳化硅33%。所述液料中各成分的重量百分比為熔塊15%，納米氧化鋁微粉1%，硅溶膠50%，其余為水；其中，所述的熔塊與實施例1中的熔塊相同。實施例6 本紅外輻射涂料是將固料和液料按重量比為1 :1投入高效研磨攪拌機中，研磨、攪拌至各成分的粒徑在100納米至2微米之間，即可得到本涂料。所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑75%，鋯英砂25% ；其中，所述的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵7%，氧化銅5%，氧化錳25%，氧化鈷3%，氧化鎳7%，氧化鉻 18%,碳化硅；35%。所述液料中各成分的重量百分比為熔塊1%，納米氧化鋁微粉15%，硅溶膠40%，其余為水；其中，所述的熔塊與實施例1中的熔塊相同。實施例7 本紅外輻射涂料是將固料和液料按重量比為1 :1投入高效研磨攪拌機中，混合攪拌4h而成。得到的涂料中涂料成分43%重量成分的粒徑為100納米至500納米，57%重量成分的粒徑為500納米至2微米。所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑65%，鋯英砂20%，氧化鋁15% ；其中，所述的增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵10%，氧化銅8%，氧化錳22%，氧化鈷6%，氧化鎳7%，氧化鉻16%，碳化硅31%。所述液料中各成分的重量百分比為熔塊6%，納米氧化鋁微粉6%，硅溶膠30%，其余為水；其中，所述的熔塊與實施例1中的熔塊相同。經國家紅外及工業電熱產品質量監督檢驗中心檢測，在600°C時，以上實施例得到的涂料的法相全發射率在0. 90以上，粘結強度在3級以上。懸浮性檢測上述實例分別取 200mL涂料，攪拌均勻后分別放置在量杯內，靜置48h，均未出現分層。
權利要求
1.一種紅外輻射涂料，其特征在于該涂料由固料和液料按重量1:1混合而成，所述涂料中各成分的粒徑在100納米至2微米之間；所述液料為粘結劑；所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑45-75%，鋯英砂20-45%和氧化鋁0_15%。
2.根據權利要求1所述的紅外輻射涂料，其特征在于，所述增黑劑中各成分的重量百分比為氧化鐵5-13%，氧化銅3-10%，氧化錳18-27%，氧化鈷1. 5-9%,氧化鎳4_11%，氧化鉻 9-18%和碳化硅27-37%。
3.根據權利要求1所述的紅外輻射涂料，其特征在于所述的涂料中43%重量成分的粒徑為100納米至500納米，57%重量成分的粒徑為500納米至2微米。
4.根據權利要求1-3所述的任意一種紅外輻射涂料，其特征在于，所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑53-68%，鋯英砂沈-37%，氧化鋁3-10%。
5.根據權利要求1-3所述的任意一種紅外輻射涂料，其特征在于所述的液料為復合粘結劑，其成分的重量百分比為熔塊1_15%，納米氧化鋁微粉1-15%，硅溶膠10-50%，余量為水。
6.根據權利要求5所述的紅外輻射涂料，其特征在于所述液料中各成分的重量百分比為熔塊2-8%，納米氧化鋁微粉3-9%，硅溶膠20-35%，余量為水。
7.根據權利要求5所述的紅外輻射涂料，其特征在于，所述熔塊的膨脹系數為 6. 75 X 10-6/oC，其由下述方法制備而成將鉀長石94. 49重量份、鋰長石54. 62重量份、滑石 32. 53重量份、碳酸鈣5. 57重量份、硼砂32. 97重量份、硼酸35. 54重量份、石英4. 61重量份、氫氧化鋁5. 64重量份、碳酸鋇20. 93重量份、氧化鋅11. 6重量份、和二氧化鈦1. 49重量份混合后，在1400°C進行燒成；燒成后熔化成的塊狀液體用水快速冷卻，即可制成顆粒狀或玻璃片狀的熔塊。
8.權利要求1-3所述的任意一種紅外輻射涂料的制備方法，其特征在于利用高效研磨攪拌機將固料和液料混合攪拌至各成分的粒徑在100納米至2微米之間。
9.根據權利要求5所述的紅外輻射涂料的制備方法，其特征在于利用高效研磨攪拌機將固料和液料混合攪拌4h。
全文摘要
本發明公開了一種紅外輻射涂料，該涂料由固料和液料按重量11混合而成，所述涂料中各成分的粒徑在100納米至2微米之間；所述液料為粘結劑；所述固料中各成分的重量百分比為增黑劑45-75%，鋯英砂20-45%和氧化鋁0-15%。本涂料主要成分都在100納米到2微米之間，提高了涂料的輻射性能和壽命。本涂料在1000-1400℃的高溫條件下能達到較高的輻射率(ε>0.9)；即使在1500℃仍可維持穩定的輻射，涂料的法向全發射率仍可達到0.87；同時可用于不同加熱類型的窯爐。
文檔編號C04B35/66GK102206088SQ20111009102
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者劉得順, 徐錦標, 楊連弟, 王京甫, 王福, 鄒藝峰, 郭金硯 申請人:中國科學院唐山高新技術研究與轉化中心