一种高发射率高抗热震性红外涂料的制备方法

摘要

本发明公开了一种高发射率高抗热震性红外涂料的制备方法。本发明用TiO

说明书

技术领域

本发明涉及红外涂料领域，具体是指一种高发射率高抗热震性红外涂料的制备方法。

背景技术

随着世界经济的高速发展，能源消耗也与日俱增。一方面能源的消耗带来环境的污染；另一方面能源的枯竭严重制约着全球经济的发展。我国是世界的耗能大国，能源利用率同西方发达国家相比存在着较大的差距，如我国工业炉的热效率只有30％左右，而西方发达国家已经达到了50-60％以上。因此，提高工业炉、民用炉的热效率具有重要的社会意义和经济价值。

红外涂料作为一种新型的节能材料，在工业炉、民用炉上具有非常好的节能效果。从辐射传热的角度看，由于红外涂料的表面辐射率高(0.80以上)，红外涂料将绝大部分吸收的热量以红外线的形式辐射到被加热体上，大大提高了热效率。所以高发射率红外涂料具有广阔的应用前景。

到目前为止，有关高发射率红外涂料制备方法的专利有：“高发射率陶瓷涂料”(ZL92107317.8)、“一种远红外辐射加热烘烤涂料”(ZL 99103712.X)、“高温远红外涂料及其制备方法”(ZL 200310114615.9)、“远红外伪装材料”(ZL 200510042584.X)、“高红外辐射率节能涂料的制备方法”(ZL 200610025234.7)、“高温远红外绝缘节能涂料及其制备方法”(ZL 200610031463.X)。这些涂料虽然发射率高，但抗热震性差、耐高温性弱，不能广泛应用于炉具，特别是家庭灶具的红外加热(如高温红外涂料随时可能遭遇汤、水的淬冷)。其根本的原因在于这些涂料的热膨胀系数大，在多次急冷、急热中容易发生脱落、开裂。此外，这些涂料粘着性能差，通常需要外加粘结剂方能牢固粘着于基体表面，并且这些涂料的原料如MnO₂、CuO、Co₂O₃等价格昂贵。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种高发射率高抗热震性红外涂料的制备方法。根据TiO₂、ZnO及莫来石、堇青石特有的物理、化学性质，用其取代部分传统的红外涂料原料Fe₂O₃、MnO₂、CuO、Co₂O₃等，通过调整原料配方和工艺参数，制备生产成本低、红外发射率高、抗热震性强、耐高温性能优良的红外涂料，且在无需使用外加粘结剂的情况下即具有较强的粘着性能，为我国工业和民用节能作贡献。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种发射率高、抗热震性强、粘着性能好、耐高温性强的红外涂料的制备方法，原料的重量份数如下：

Fe₂O₃  0～70份

MnO₂   0～70份

CuO    0～30份

Co₂O₃  0～30份

TiO₂   0～30份

ZnO    0～30份

莫来石 0～95份

堇青石 0～95份

水     0～200份；

将原料按上述比例混合后，经球磨、成型、烧成、粉碎制得本发明红外涂料。

原料的重量份数优选如下：

Fe₂O₃  0～40份，

MnO₂   0～40份，

CuO    0～5份，

Co₂0₃  0～5份，

TiO₂   5～16份，

ZnO    5～10份，

莫来石 10～50份，

堇青石 0～50份，

水     0～200份。

将原料按上述比例混合后，经球磨、成型、烧成、粉碎制得本发明红外涂料。

所述球磨为干法球磨或湿法球磨，过80目筛。

所述烧成是在氧化气氛或还原气氛下进行。

所述还原气氛为氮气、氢气或一氧化碳。

所述烧成的温度在760～1360℃，烧成周期为0.05～12小时。

所述成型的压力为0.01MPa～300MPa。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明使用TiO₂、ZnO及莫来石、堇青石取代部分昂贵的传统原料MnO₂、CuO、Co₂O₃等，因此大大降低了原料成本。

2、本发明的红外涂料具有红外发射率高、抗热震性强、耐高温性好、节能效果优良的特点。

3、本发明的红外涂料在不借助于外加粘结剂的情况下即具有优良的粘着性能。

4、本发明的红外涂料无毒、无味、无放射性、无挥发性，不会对环境造成污染。

5、本发明技术灵活性强，适用范围广，工艺简单，操作方便，生产成本低，易于产业化推广。

6、本发明配方中的TiO₂和ZnO既可以降低烧成温度，又可以提高涂料的发射率与粘着性，并且其抗热震性能非常优越，抗热震性能远远超过国家标准。

7、本发明烧成在还原气氛中进行，其发射率、粘着性与抗热震性更佳。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的涂料在1000℃的红外发射率图谱；

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

第一步  按重量份计，将40份Fe₂O₃、10份MnO₂、5份CuO、5份Co₂O₃、10份TiO₂、10份ZnO、10份莫来石、10份堇青石、200份水混合加入球磨机中，湿法球磨3小时，过80目筛，干燥。

第二步  将上述干燥物在300MPa下压制成型后，在760℃空气氧化气氛中烧成12小时，经粉碎，过80目筛，制得发射率高、抗热震性强、粘着性能好、耐高温性强的红外涂料。

所制涂料在整个红外波段范围内发射率大于0.86。热膨胀系数3.5×10^-6/℃，在1000℃保温30分钟后水淬冷30次，涂料不脱落、不开裂。将其用于红外灶具上，节能效果达到了20％。本发明配方中的TiO₂和ZnO既可以降低烧成温度，又可以提高涂料的发射率与粘着性，并且其抗热震性能非常优越，抗热震性能远远超过国家标准。

实施例2

第一步  按重量份计，将40份MnO₂、5份TiO₂、5份ZnO、40份莫来石、10份堇青石混合加入球磨机中，干法球磨0.5小时，过80目筛。

第二步  将上述物料在150MPa下压制成型后，在960℃氢气还原气氛下烧成6小时，经粉碎，过80目筛，制得发射率高、抗热震性强、粘着性能好、耐高温性强的红外涂料。

所制涂料在整个红外波段范围内发射率大于0.93。热膨胀系数2.9×10^-6/℃，在1000℃保温30分钟后水淬冷35次，涂料不脱落、不开裂。将其用于红外灶具上，节能效果达到了38％。

实施例3

第一步  按重量份计，将50堇青石、20份莫来石、5份CuO、5份Co₂O₃、10份TiO₂、5份ZnO、100份水混合加入球磨机中，湿法球磨8小时，过80目筛，干燥。

第二步  将上述干燥物在50MPa下压制成型后，在1150℃一氧化碳还原气氛下烧成3小时，经粉碎，过80目筛，制得发射率高、抗热震性强、粘着性能好、耐高温性强的红外涂料。

所制涂料在整个红外波段范围内发射率大于0.96。热膨胀系数2.0×10^-6/℃，在1000℃保温30分钟后水淬冷40次，涂料不脱落、不开裂。将其用于红外灶具上，节能效果达到了50％。

实施例4

第一步  按重量份计，将15份Fe₂O₃、10份MnO₂、2份Co₂O₃：16份TiO₂、5份ZnO、50份莫来石、2份CuO混合加入球磨机中，干法球磨24小时，过80目筛。

第二步  将上述物料在1MPa下压制成型后，在1280℃氮气还原气氛下烧成0.5小时，经粉碎，过80目筛，制得高发射率、高抗热震性红外涂料。

所制涂料在整个红外波段范围内发射率大于0.94。热膨胀系数2.6×10^-6/℃，在1000℃保温30分钟后水淬冷35次，涂料不脱落、不开裂。将其用于红外灶具上，节能效果达到了41％。

实施例5

第一步  按重量份计，将70份Fe₂O₃、15份MnO₂、15份堇青石、75份水混合加入球磨机中，湿法球磨48小时，过80目筛，干燥。

第二步  将上述干燥物在0.01MPa下压制成型后，在1360℃氮气还原气氛下烧成0.05小时，经粉碎，过80目筛，制得发射率高、抗热震性强、粘着性能好、耐高温性强的红外涂料。

所制涂料在整个红外波段范围内发射率大于0.91。热膨胀系数3.2×10^-6/℃，在1000℃保温30分钟后水淬冷30次，涂料不脱落、不开裂。将其用于红外灶具上，节能效果达到了29％。