專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)涂料領(lǐng)域，特別涉及ー種涂覆于金屬エ藝管線(xiàn)的耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
エ業(yè)爐窯是我國(guó)耗能大戶(hù)，約占總能耗的25-40%，而爐的平均熱效率僅為30%左右，エ業(yè)窯爐熱效率低是國(guó)內(nèi)外普遍存在的問(wèn)題，耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料作為爐窯中的一項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)，在窯爐內(nèi)金屬エ藝管線(xiàn)上進(jìn)行涂覆，有效提高金屬エ藝管線(xiàn)表面的黑度，強(qiáng)化金屬エ藝管線(xiàn)對(duì)輻射熱量的吸收，將會(huì)更充分利用能量，以達(dá)節(jié)能的目的。通常石油化工、熱電廠(chǎng)等使用的加熱爐，爐內(nèi)金屬エ藝管線(xiàn)表面的黑度在O. 3-0. 6之間，由于這些加熱爐爐內(nèi)溫度較高，主要通過(guò)輻射傳熱的方式來(lái)傳遞熱量，金屬エ藝管線(xiàn)·自身黑度偏低，影響吸熱效率；而且金屬在爐內(nèi)高溫、煙氣的長(zhǎng)期沖刷下，極易被氧化、易結(jié)焦，影響熱量的吸收，這也是目前國(guó)內(nèi)爐窯平均熱效率偏低的原因。近年來(lái)，耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料在窯爐的應(yīng)用得到了廣泛的認(rèn)可，但在實(shí)際使用過(guò)程中，由于涂層材料與基體材料的熱膨脹差異，在爐內(nèi)升溫和冷卻的過(guò)程中容易引起涂層的龜裂脫落，影響了使用效果和使用壽命。另ー方面，當(dāng)前有些涂層的發(fā)射率低、或在高溫下性能不穩(wěn)定，在較短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)性能衰減的問(wèn)題，應(yīng)用的實(shí)際效益不理想。因此，提高涂層耐高溫性能、抗熱震性能、加大輻射能的利用率、增強(qiáng)涂料與被覆材料結(jié)合力等，是當(dāng)前要解決的主要技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料及其制備方法。本發(fā)明的耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料涂層能在300-1800°C的高溫環(huán)境下使用、抗熱震性能優(yōu)良。本發(fā)明的涂料配方中金屬填料(如金屬銀、鎢金粉)有著很好的耐熱性，但是其發(fā)射率較低，因此本發(fā)明的涂料配方還選擇了在紅外波段具有較高熱輻射性能和耐熱性能的金屬氧化物及其復(fù)合物(如氧化錳、氧化鈷、氧化鐵、ニ氧化鈦等)，這些高發(fā)射率填料都具有一定的耐熱性能，高溫受熱時(shí)不變色，其結(jié)構(gòu)不被破壞。同時(shí)氧化錳、氧化鈷、氧化鐵、ニ氧化鈦等金屬氧化物及其復(fù)合物高溫下性能穩(wěn)定，有很好的抗氧化、抗化學(xué)腐蝕能力。本發(fā)明涂料中的燒結(jié)劑、分散劑以及粘結(jié)劑，能有效阻止那些通?？梢酝高^(guò)并破壞基材的氧化物、氣流等流體的擴(kuò)散，提高金屬エ藝管線(xiàn)的使用壽命。本發(fā)明的涂料中的色料和粘結(jié)劑相互不影響穩(wěn)定性，也不降低各自熱老化性能，也保證涂層使用的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。本發(fā)明的耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料具有較高的法向發(fā)射率。本發(fā)明涂料所使用的填料，首先材料本身具有較高的熱輻射性能，主要選擇有氧化鐵為基的多種氧化物混合物，經(jīng)燒結(jié)后，顔色由棕紅變?yōu)樯詈冢霈F(xiàn)了強(qiáng)磁性，摻雜效應(yīng)、品格畸變，吸收波長(zhǎng)向近紅外波段方向擴(kuò)展。本發(fā)明涂料中的氧化鈷、ニ氧化錳、氧化鐵等高發(fā)射率材料，可以有效提高涂層的紅外發(fā)射率。同時(shí)填料的粒徑大小也是影響涂層發(fā)射率的因素之一。本發(fā)明運(yùn)用了納米技術(shù)(如固體組份粒度不低于850目體現(xiàn))，使涂料的填料納米化，并添加納米陶瓷，能夠增大材料內(nèi)部的基本微觀(guān)粒子之間的平均間距，提高熱輻射的透射深度，從而提高材料的發(fā)射率和吸收率，也有效提高本發(fā)明涂料涂層的熱發(fā)射率。本發(fā)明的耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料與金屬エ藝管線(xiàn)的結(jié)合力強(qiáng)。本發(fā)明涂料是由輻射粉體基料與載體粘結(jié)劑組成，輻射粉體基料的作用是提高輻射性能，載體粘結(jié)劑則使涂料牢固在金屬エ藝管線(xiàn)表面。磷酸鹽、硅酸鹽能增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力。本發(fā)明提供的另ー種涂料是由微納米化的粉料組成，該粉料促進(jìn)了涂料與金屬エ藝管線(xiàn)管間的滲透，形成彌散的過(guò)渡層，過(guò)渡層的形成也保證了涂層與基體的良好的粘結(jié)性能。本發(fā)明提供的一種涂料含有氧化鋁(金剛砂)，其具有很好的抗氧化性能，氧化鋁(金剛砂)具有很高的強(qiáng)度及良好的抗氧化性能，在高溫下不變形，可増加耐火材料的抗氧化性能和抗沖刷性能。由于無(wú)機(jī)化合物的耐熱性、熱穩(wěn)定性、耐氧化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于有機(jī)聚合物，本發(fā)明提供的一種涂料中含有由磷酸鹽、硅酸鹽、硅溶膠等組成的粘結(jié)劑，其具有高的耐溫性和高溫穩(wěn)定性，形成的陶瓷涂層耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好。此外，本發(fā)明無(wú)機(jī)涂料投資少、見(jiàn)效快，不需對(duì)爐窯金屬エ藝管線(xiàn)進(jìn)行特殊的改造便可正常施工，且無(wú)毒無(wú)味、無(wú)腐蝕性，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都將十分可觀(guān)。本發(fā)明涂料的組成及其重量份數(shù)為ニ氧化鈦4-8份、氧化鐵O. 5-1份、氧化鋅7-11份、ニ氧化猛2-5份、三氧化鉻2-6份、氧化銫3-8份、氧化鎂4_9份、碳酸韓1-5份、金屬銀8-12份、五氧化ニ磷10-15份、發(fā)光粉1-4份、光穩(wěn)定劑2-5份、光引發(fā)劑1_4份、紫外線(xiàn)吸收劑3-6份、抗氧化劑2-6份、氧化鈷9-12份、鎢金粉1-5份、硅粉1_6份、鋇粉1_6份、鉀O. 4-1. 2、分散劑O. 1-0. 8、納米陶瓷O. 5-4份，其中各固體組份粒度不低于850目。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，無(wú)機(jī)涂料的組成及其重量份數(shù)為ニ氧化鈦6份、氧化鐵O. 8份、氧化鋅9份、ニ氧化錳4份、三氧化鉻4份、氧化銫6份、氧化鎂4份、碳酸·丐3份、金屬銀10份、五氧化ニ磷12份、發(fā)光粉3份、光穩(wěn)定劑3. 5份、光引發(fā)劑3份、紫外線(xiàn)吸收劑4份、抗氧化劑3. 5份、氧化鈷11份、鎢金粉4份、硅粉3份、鋇粉3份、鉀O. 9、分散劑O. 3、納米陶瓷2份，其中各固9體組份粒度不低于850目。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，無(wú)機(jī)涂料的組成及其重量份數(shù)為ニ氧化鈦7份、氧化鐵O. 8份、氧化鋅10份、ニ氧化猛3份、三氧化鉻5份、氧化銫5. 5份、氧化鎂4. 5份、碳酸1丐3份、金屬銀11份、五氧化ニ磷10份、發(fā)光粉3份、光穩(wěn)定劑2. 5份、光引發(fā)劑4份、紫外線(xiàn)吸收劑3份、抗氧化劑3. 5份、氧化鈷12份、鎢金粉3. 5份、硅粉3. 5份、鋇粉2. 5份、鉀O. 9、分散劑O. 8、納米陶瓷I份，其中各固9體組份粒度不低于850目。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及上述涂料的制備方法，包括將上述原料分別按照上述配比混合，經(jīng)過(guò)打磨、浸泡、加溫反應(yīng)、攪拌、混合、過(guò)濾后得到本發(fā)明涂料。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于具體說(shuō)明本發(fā)明，然而不能將本發(fā)明理解為僅僅包括以下實(shí)施例。實(shí)施例一涂料組分配比ニ氧化鈦6份、氧化鐵O. 8份、氧化鋅9份、ニ氧化猛4份、三氧化鉻4份、氧化銫6份、氧化鎂4份、碳酸韓3份、金屬銀10份、五氧化ニ磷12份、發(fā)光粉3份、光穩(wěn)定劑3. 5份、光引發(fā)劑3份、紫外線(xiàn)吸收劑4份、抗氧化劑3. 5份、氧化鈷11份、鎢金粉4份、硅粉3份、鋇粉3份、鉀O. 9、分散劑O. 3、納米陶瓷2份，其中各固9體組份粒度不低于850目。涂料按配方比列配料，經(jīng)過(guò)打磨、浸泡、加溫反應(yīng)、攪拌、混合、過(guò)濾、抽樣、化驗(yàn)合
格裝桶得廣品。熱震穩(wěn)定性按JB/T 3648. 1-1994標(biāo)準(zhǔn)，在1000°C條件下，不低于5次。耐火度按GB/T 7322-2007 標(biāo)準(zhǔn)，不低于 1800°C。體積密度按YB/T 134-1998 標(biāo)準(zhǔn)，在 110°C X24h 條件下，2. 13g/cm3。附著力(級(jí)):按GB/T 9286-1998標(biāo)準(zhǔn)，為ト2級(jí)。
遮蓋力按GB/T 1726-1979(1989)標(biāo)準(zhǔn)，為 100g/m2。發(fā)射率按GJB 2502. 3-2006\GJB 5023. 2-2003 標(biāo)準(zhǔn)，在 25 °C 溫度下，O. 92 ;在400°C溫度下，O. 96。實(shí)施例ニ涂料組分配比ニ氧化鈦7份、氧化鐵O. 8份、氧化鋅10份、ニ氧化猛3份、三氧化鉻5份、氧化銫
5.5份、氧化鎂4. 5份、碳酸韓3份、金屬銀11份、五氧化ニ磷10份、發(fā)光粉3份、光穩(wěn)定劑
2.5份、光引發(fā)劑4份、紫外線(xiàn)吸收劑3份、抗氧化劑3. 5份、氧化鈷12份、鎢金粉3. 5份、硅粉3. 5份、鋇粉2. 5份、鉀O. 9、分散劑O. 8、納米陶瓷I份，其中各固9體組份粒度不低于850 目。按配方比列配料，經(jīng)過(guò)打磨、浸泡、加溫反應(yīng)、攪拌、混合、過(guò)濾、抽樣、化驗(yàn)合格裝
桶得產(chǎn)品。熱震穩(wěn)定性按JB/T 3648. 1-1994標(biāo)準(zhǔn)，在1000°C條件下，不低于5次。耐火度按GB/T 7322-2007 標(biāo)準(zhǔn)，不低于 1850°C。體積密度體積密度按YB/T 134-1998標(biāo)準(zhǔn)，在110°C X 24h條件下，2. 15g/cm3。附著力(級(jí)):按GB/T 9286-1998標(biāo)準(zhǔn)，為I級(jí)。遮蓋カ按GB/T 1726-1979 (1989)標(biāo)準(zhǔn)，為 90g/m2。發(fā)射率按GJB 2502. 3-2006\GJB 5023. 2-2003 標(biāo)準(zhǔn)，在 25 °C 溫度下，O. 93 ;在400°C溫度下，O. 96。將本發(fā)明耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料涂在用于試驗(yàn)的爐體內(nèi)部，使用溫度為900°C、IOOO0C、1100°C和1200°C的溫度高溫處理。熱輻射系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果
「未涂爐體 j_實(shí)施例I I 實(shí)施例2 900°C熱輻射系數(shù)0.45O. 93O. 94
1000°C熱輻射系數(shù)0.45O. 94O. 94
1100°c熱輻射系數(shù)0.46O. 94O. 95
1200°C熱輻射系數(shù)0.47O. 95O. 96
將爐內(nèi)金屬エ藝管線(xiàn)表面的熱輻射系數(shù)由ε =0.45 O. 47，提高到ε =0.94
O.96，極大地強(qiáng)化了爐內(nèi)金屬エ藝管線(xiàn)表面吸收輻射熱的能力，在較高溫度下熱輻射系數(shù)的改變更為明顯。本發(fā)明耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料噴涂前后節(jié)能效果的比較結(jié)果
權(quán)利要求
1.ー種耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料，所述涂料包括金屬填料、金屬氧化物、納米陶瓷、氧化劑、和粘結(jié)劑，其特征在于，所述金屬填料包括金屬銀、鎢金粉、鋇粉、鉀，所述金屬氧化物包括ニ氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、ニ氧化錳、三氧化鉻、氧化銫、氧化鎂，所述粘結(jié)劑包括磷酸鹽、硅酸鹽，所述氧化劑為氧化鋁。
2.權(quán)利要求I所述的涂料，其特征在于，還包括微納米化的粉料。
3.權(quán)利要求2所述的涂料，其特征在干，該粉料在金屬エ藝管線(xiàn)管間可形成彌散的過(guò)渡層。
4.ー種耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料，其特征在于，該涂料的組成及其重量份數(shù)為ニ氧化鈦4-8份、氧化鐵O. 5-1份、氧化鋅7-11份、ニ氧化猛2-5份、三氧化鉻2_6份、氧化銫3-8份、氧化鎂4-9份、碳酸韓1-5份、金屬銀8-12份、五氧化ニ磷10-15份、發(fā)光粉1_4份、光穩(wěn)定劑2-5份、光引發(fā)劑1-4份、紫外線(xiàn)吸收劑3-6份、抗氧化劑2-6份、氧化鈷9_12份、鎢金粉1-5份、硅粉1-6份、鋇粉1-6份、鉀O. 4-1. 2、分散劑O. 1-0. 8、納米陶瓷O. 5-4份，其中各固體組份粒度不低于850目。
5.權(quán)利要求4所述的涂料，其組成及其重量份數(shù)為ニ氧化鈦6份、氧化鐵O.8份、氧化鋅9份、ニ氧化錳4份、三氧化鉻4份、氧化銫6份、氧化鎂4份、碳酸鈣3份、金屬銀10份、五氧化ニ磷12份、發(fā)光粉3份、光穩(wěn)定劑3. 5份、光引發(fā)劑3份、紫外線(xiàn)吸收劑4份、抗氧化劑3. 5份、氧化鈷11份、鎢金粉4份、硅粉3份、鋇粉3份、鉀O. 9、分散劑O. 3、納米陶瓷2份，其中各固9體組份粒度不低于850目。
6.權(quán)利要求4所述的涂料，其組成及其重量份數(shù)為ニ氧化鈦7份、氧化鐵O.8份、氧化鋅10份、ニ氧化錳3份、三氧化鉻5份、氧化銫5. 5份、氧化鎂4. 5份、碳酸鈣3份、金屬銀11份、五氧化ニ磷10份、發(fā)光粉3份、光穩(wěn)定劑2. 5份、光引發(fā)劑4份、紫外線(xiàn)吸收劑3份、抗氧化劑3. 5份、氧化鈷12份、鎢金粉3. 5份、硅粉3. 5份、鋇粉2. 5份、鉀O. 9、分散劑O. 8、納米陶瓷I份，其中各固9體組份粒度不低于850目。
7.權(quán)利要求1-6所述的涂料的制備方法，包括按所述涂料組分比例配料，后經(jīng)過(guò)打磨、浸泡、加溫反應(yīng)、攪拌、混合、過(guò)濾步驟。
8.權(quán)利要求1-6所述的涂料用于300-1800°C溫度的エ業(yè)爐窯的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐高溫強(qiáng)化吸收納米涂料及其制備方法和用途。所述涂料包括金屬填料、金屬氧化物、納米陶瓷、氧化劑、和粘結(jié)劑，其特征在于，所述金屬填料包括金屬銀、鎢金粉、鋇粉、鉀，所述金屬氧化物包括二氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、二氧化錳、三氧化鉻、氧化銫、氧化鎂，所述粘結(jié)劑包括磷酸鹽、硅酸鹽，所述氧化劑為氧化鋁。其制備方法，包括按所述涂料組分比例配料，后經(jīng)過(guò)打磨、浸泡、加溫反應(yīng)、攪拌、混合、過(guò)濾步驟。
文檔編號(hào)C09D1/00GK102675933SQ20121013341
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者張春雨 申請(qǐng)人:上海樂(lè)恒實(shí)業(yè)有限公司