[發(fā)明專利]一種耐高溫反紅外熱輻射節(jié)能涂料的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910234322.1
• 申請(qǐng)日: 2009-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN101723707A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸小華;劉海龍;王昌松;姚文俊;安蓉;楊祝紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué);南京鈦威科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B41/50
• 分類號(hào): C04B41/50
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隔熱涂料領(lǐng)域，具體涉及一種可以反射高溫下的紅外熱輻射 的隔熱涂層的制備方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求量日益增大，能源短缺已成為經(jīng)濟(jì)發(fā) 展的重要制約因素。工業(yè)窯爐是工業(yè)生產(chǎn)中的主要能耗設(shè)備，每年消耗數(shù)量 巨大的能源。尤其在冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及機(jī)電企業(yè)中的加熱過 程中，工業(yè)爐窯的能耗可占總能耗的40～70％^[1]。截止到2007年，我國(guó)共有 各類工業(yè)爐約12萬(wàn)臺(tái)，年總耗能達(dá)2.5億tce，約占全國(guó)總能耗的1/4，占工業(yè) 總能耗的60％。雖然我國(guó)工業(yè)爐技術(shù)自改革開放以來有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但工 業(yè)爐的能源利用總體水平不高，僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家50～60年代的水平，工業(yè) 爐的熱效率平均不到30％，而國(guó)際上工業(yè)爐的熱效率平均為50％以上^[2]。

當(dāng)工業(yè)窯爐溫度大于400℃時(shí)，以紅外輻射傳熱為主。而紅外熱反射涂層 對(duì)輻射中的紅外波段具有高反射比，能抑制涂層表面溫度上升并同時(shí)降低覆 蓋物內(nèi)部溫度，從而起到隔熱和節(jié)能作用。

鈦酸鉀最初被美國(guó)航空航天管理局(NASA)用作土星火箭噴嘴的耐高 溫隔熱材料^[3-4]，其中用到很高份額的硅溶膠，而硅溶膠紅外反射率低，會(huì)減 弱鈦酸鉀對(duì)熱輻射的反射效果。由附圖1^[4]可以看出，專利USA：US3296060 發(fā)明的隔熱材料的紅外反射率(曲線B)和專利USA：US3551266發(fā)明的隔熱 材料的紅外反射率(曲線A)在1200nm～2200nm的波段開始下降。Hugh Gulledge的研究表明當(dāng)將鈦酸鉀纖維做成厚度為2.54mm的墊片時(shí)，對(duì)波長(zhǎng) 900～2400nm的反射率為91.6％。將用鈦酸鉀纖維作隔熱材料的特殊馬弗爐 與用耐火磚作隔熱材料的標(biāo)準(zhǔn)馬弗爐做比較，結(jié)果表明只要用標(biāo)準(zhǔn)馬弗爐隔 熱材料1/3的厚度，用鈦酸鉀纖維做隔熱材料的特殊馬弗爐就可以節(jié)省約2/3 的總體積，從21℃升溫到1000℃的時(shí)間是標(biāo)準(zhǔn)馬弗爐的1/6，在1038℃保 溫時(shí)消耗的能量只有標(biāo)準(zhǔn)馬弗爐的1/2左右^[5]。但以上用到的鈦酸鉀纖維要 求長(zhǎng)度必須大于0.5mm，否則難以成形。然而這類鈦酸鉀長(zhǎng)纖維需要在鉬酸 鹽(M₂MoO₄)熔鹽或鎢酸鹽(M₂WO₄)熔鹽中才能生成^[6]，由于鉬酸鹽 (M₂MoO₄)、鎢酸鹽(M₂WO₄)價(jià)格昂貴，所生產(chǎn)的鈦酸鉀長(zhǎng)纖維價(jià)格超過 10萬(wàn)元/噸；而目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鈦酸鉀價(jià)格低于5萬(wàn)元/噸，長(zhǎng)度僅有10～100 μm^[7-8]，不利于成形，從而制約了其在隔熱方面的工業(yè)化應(yīng)用。

專利CN1995250A公開了一種耐高溫隔熱保溫涂料^[9]，該涂料以有機(jī)硅 樹脂為基體，長(zhǎng)期使用溫度為只有600℃，不能滿足一般工業(yè)窯爐的高溫要 求。

含有鈦、鉀元素的溶膠，當(dāng)鈦鉀比為一定值時(shí)可以通過熱處理原位生長(zhǎng) 為純鈦酸鉀。錢清華等以Ti(n-OC₄H₉)₄和CH₃COOK為前驅(qū)體，按照不同鈦 酸鉀分子組成中的鈦鉀比例配制了不同鈦鉀比例的溶膠。TiO₂/K₂O＝2，4，6 (摩爾比)的Ti(n-OC₄H₉)₄-CH₃COOK溶膠，通過涂膜，經(jīng)過熱處理可以得到系 列鈦酸鉀薄膜^[10-12]。但這種方法制得的鈦酸鉀薄膜厚度僅有300nm、結(jié)晶度 和強(qiáng)度都較低，被用作電極材料；若作為隔熱涂層使用，由于厚度太薄，則 紅外反射率低，只有20％；若直接用鈦酸鉀溶膠制成厚度超過100μm的涂 層，在1000℃進(jìn)行熱震穩(wěn)定性檢驗(yàn)，經(jīng)1次試驗(yàn)后便開裂、剝落，不能使用。

發(fā)明內(nèi)容