[發明專利]一種高溫紅外輻射涂料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711002425.6
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107573731B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 賀剛;李宏華;李江濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/33;C09D7/61;D06M11/49;D06M11/48;D06M11/79;D06M11/46
• 代理公司: 11257 北京正理專利代理有限公司
• 代理人: 趙曉丹

本發明公開了一種高溫紅外輻射涂料，按質量百分數計，所述高溫紅外輻射涂料包括如下原料：輻射料25～45％；填充料17～45％；粘結劑15～25％；助劑1～3％；以及水9?15％；其中，所述輻射料為鈰摻雜鎳鉻尖晶石；所述填充料包括石英和氧化鋯；所述粘結劑為硅溶膠；所述助劑為膨潤土。本發明還公開了上述高溫紅外輻射涂料的制備方法。本發明涂料在耐火纖維材料表面使用，經1000?1500℃高溫燒成后形成紅外輻射率大于0.85的穩定涂層，可強化輻射傳熱實現熱工裝備的節能。本發明獲得的紅外輻射涂料涂料具有優異的高溫穩定性和抗輻射率衰減性能，實現熱工裝備的節能降耗，降低生產成本。

技術領域

本發明涉及涂料技術領域。更具體地，涉及一種高溫紅外輻射涂料及其制備方法和應用。

背景技術

目前，以工業窯爐為代表的高溫熱工裝備的能源消耗量，占據了我國總能耗的20％以上。實現高溫熱工裝備的節能降耗，將產生重要的經濟和社會效益。高溫下(800℃以上)熱能主要以輻射的方式傳遞。通過在熱工裝備的內壁應用高輻射率的紅外涂料，強化其輻射傳熱效率，是實現節能降耗一種有效途徑。

耐火纖維材料，如硅酸鋁纖維、莫來石纖維、氧化鋯纖維等，由于低熱導和低蓄熱量等性能優勢，是目前熱工裝備上大量應用的內壁材料，但其紅外輻射率通常較低(小于0.50)。而且，現有紅外輻射涂料針對耐火纖維材料使用時，表現出了高溫穩定性差和紅外輻射率衰減快等問題。因此，通過組分設計獲得用于耐火纖維材料的高溫穩定、高輻射率的紅外輻射涂料，對于提高熱工裝備的熱效率降低能耗具有重要意義。

因此，本發明提供了一種高溫紅外輻射涂料及其制備方法和應用，解決了現有紅外輻射涂料存在的高溫穩定差和輻射率衰減快的技術問題。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種高溫紅外輻射涂料，具有優異的高溫穩定性和抗輻射率衰減性能，可強化輻射傳熱實現熱工裝備的節能降耗。。

本發明的另一個目的在于提供一種高溫紅外輻射涂料的制備方法

本發明的第三個目的在于提供一種高溫紅外輻射涂料的應用。

為達到上述第一個目的，本發明采用下述技術方案：

一種高溫紅外輻射涂料，按質量百分數計，所述高溫紅外輻射涂料包括如下原料：

其中，所述輻射料為鈰摻雜鎳鉻尖晶石；

所述填充料包括石英和氧化鋯；

所述粘結劑為硅溶膠；

所述助劑為膨潤土。

本發明的鈰摻雜鎳鉻尖晶石的化學組成為NiCr_1.9Ce_0.1O₄，與現有技術中的過渡金屬氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等相比，具有較高的輻射率(大于0.90)，同時在高溫氧化氣氛下不分解氧化、不與耐火纖維材料反應，具有優異的高溫穩定性和抗輻射率衰減性能。

本發明以石英和氧化鋯為填充料，利用二者熱膨脹系數的差異能夠實現涂層與多種耐火纖維材料的熱膨脹匹配，同時在1500℃的高溫下二者與輻射料鈰摻雜鎳鉻尖晶石能夠穩定共存。

本發明以硅溶膠為粘結劑，其干燥后形成非晶SiO₂可實現涂層與耐火纖維材料的有效結合，同時由于填充料中氧化鋯的存在起到成核劑的作用，非晶SiO₂在高溫下轉變為結晶態使涂層具有優異的高溫穩定性。

本發明以膨潤土為流變助劑，利用其高效吸水膨脹增稠的特點，可使涂料獲得所需的懸浮穩定性和涂裝粘度。