[發明專利]納米碳化硅系紅外輻射涂料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010293716.7
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN102417356A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 楊筠;李永;李江濤;李芳;劉貫重;章榮會
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;北京聯合榮大工程材料有限責任公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于冶金、陶瓷、機械、石化、醫藥等行業領域中的高溫工業爐所用的遠紅外節能涂料領域，特別涉及一種納米碳化硅系紅外輻射涂料及其制備方法。

背景技術

近年來，能源危機問題日益嚴重，節能降耗已經成為高溫工業爐用戶急待解決的重要課題。在高溫工業爐內壁上涂刷具有高紅外輻射率的涂料，增大爐內壁的黑度，強化爐內熱交換，提高物料與爐壁紅外輻射波的匹配性，從而提高熱效率，是節能降耗的簡便易行的方法之一，被公認為是21世紀的一種重要節能產品和技術。

發展至今，紅外輻射涂料中的輻射成分已由單純的物質或化合物發展為多種物質或化合物的復合材料。目前國內外紅外輻射涂料根據成分的不同，可分為如下幾個類別：氧化鐵-氧化錳系、氧化鋁-氧化硅系、氧化鋯系、碳化硅系等。

英國CRC公司紅外輻射涂料屬于氧化鋯系；美國CRC公司的紅外輻射涂料已系列化，屬于氧化鋁-氧化硅系；日本H.R.C公司推出的H.R.C輻射涂料，是以鉻鐵礦(FeCr₂O₄)為主要成分。國內上海硅酸鹽研究所研制的HT-1紅外輻射涂料，其輻射粉料是由鉻鐵礦、鈦鐵礦、鋯英砂中的一種或多種礦物原料組成。武漢理工大學研制的紅外輻射涂料采用燒結過渡金屬氧化物系輻射材料作為輻射基料，屬于氧化鐵-氧化錳系紅外輻射涂料。

目前現有紅外輻射涂料的專利技術致力于改善涂料中普遍存在的涂層紅外輻射率不穩定，隨溫度升高，紅外輻射率下降較快；以及涂料在基材表面的附著力差，使用效果下降等問題。例如：專利CN101481551A采用Y₂O₃稀土納米材料增強紅外輻射涂料的強度和抗老化性能；專利CN1844277A通過改進制備工藝及原料配比，使得涂料經高溫處理后與耐火材料形成釉面陶瓷聚合體，從而將涂料的適用溫度提高到2000℃；專利CN1318526C是通過改善成膜物，以消除涂層的熱應力；專利CN101085890A是針對涂刷纖維棉而研制的高溫熱輻射涂料。

以燃燒合成技術為基礎合成出的納米級的碳化硅粉末，經測試該碳化硅粉末在全波段(1～22μm)范圍內的紅外輻射率能夠達到0.93～0.96。將該碳化硅粉末用于涂料中，制得紅外輻射涂料的法向全發射率ε在常溫至1400℃范圍內始終大于0.85，且高溫下衰減緩慢，因此，節能涂料是納米碳化硅粉體應用技術的自然延伸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以納米級碳化硅粉末為主要輻射料的納米碳化硅系紅外輻射涂料，以實現紅外輻射涂料的高發射率及高附著力，以使本發明的涂料在應用于冶金、陶瓷、機械、石化、醫藥等行業領域的高溫工業爐體中時能夠起到顯著的節能效果。

本發明的再一目的在于提供一種納米碳化硅系紅外輻射涂料的制備方法。

本發明的納米碳化硅系紅外輻射涂料，主要是一方面利用碳化硅粉末在700℃以上紅外發射率超過0.8，且紅外輻射率隨著溫度和波長的變化較小的優勢；另一方面結合納米材料的制備技術，采用納米級的碳化硅粉末作為主要輻射料，進一步提高輻射涂料的紅外發射率與吸收率，同時實現輻射涂層的超細化。

本發明的納米碳化硅系紅外輻射涂料是由粉末輻射料、粘結料、漿料助劑和水組成，其中，水與粉末輻射料的重量比為0.5～2∶1，粘結料是粉末輻射料總重量的10％～30％，漿料助劑是粉末輻射料總重量的0.1％～3％。

以納米碳化硅(SiC)粉末的重量份為基準，所述的粉末輻射料是由納米碳化硅(SiC)粉末40～80重量份、氧化鋯(ZrO₂)粉末5～30重量份、氧化鉻(Cr₂O₃)粉末5～10重量份、氧化鐵(Fe₂O₃)粉末0～20重量份、氧化鎳(NiO)粉末0～10重量份、膨潤土粉末1～10重量份和硅灰粉末1～10重量份組成。

所述的納米碳化硅(SiC)粉末的粒徑D₅₀為50～500nm。

所述的氧化鋯(ZrO₂)粉末、氧化鉻(Cr₂O₃)粉末、氧化鐵(Fe₂O₃)粉末、氧化鎳(NiO)粉末、膨潤土粉末和硅灰粉末的粒徑D₅₀都為1～2μm。

所述的粘結料是硅溶膠、水玻璃和磷酸二氫鋁中的一種或兩種。

所述的漿料助劑包括分散劑和消泡劑。