[發明專利]一種紅外輻射絕緣涂層及其涂料和制備方法

有效

• 申請號: 202010565968.4
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111647293B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 王良;方曉;王紀乾
• 申請（專利權）人: 天津單從新材料科技有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種紅外輻射絕緣涂層及其涂料和制備方法，所述紅外加熱涂料主要由1重量份球形石墨烯、0.02?0.12重量份可石墨化高分子低聚物、1?4重量份聚鋁硅酸鹽、0.5?2重量份超支化碳硅烷以及0.01?0.1份過氧化物交聯劑組成。該紅外加熱涂層利用球形石墨烯的褶皺形結構，在高分子的凝聚結合作用下，在絕緣鋁硅化合物的絕緣作用下，小分子高輻射無機粒子的配合下，實現多級紅外加熱。本發明的紅外加熱涂層極大提高了加熱效率，同時在紅外輻射加熱領域，增加了人體舒適感，同時極大的減少了能源消耗。

技術領域

本發明屬于納米新材料技術領域，具體地涉及一種紅外輻射絕緣涂層及其涂料和制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，人類對能源的依賴性越來越高，但隨著化石能源的逐步消耗，能源的成本越來越高，為此人類生活生產活動中對能源的更高效利用迫在眉睫。同時，人們對生產生活的品質要求越來越高，相同能源條件下，舒適性成為了首選。

現有的紅外輻射加熱涂層，為了達到絕緣性能，通常設置一采用聚合物絕緣層，由于聚合物絕緣層本身材質限制，導致其一方面導熱性差(熱導率小于0.1K/mK)，熱傳輸速度慢，熱耗散嚴重；另一方面，其本身耐熱性差，不能承受高溫高功率的熱量輸出，不適合用于大范圍加熱環境。再有，此類設計，外層需要黑色輔助散熱輻射層，間接輻射形式進一步引起熱損耗，最終導致耗電量巨大。同時，間接熱輻射，其紅外輻射波長較短，能量較強，容易引起人體灼傷，舒適性差。

發明內容

本發明的一個目的是克服現有技術的不足，提供一種涂敷在電熱材料表面，并實現高效率紅外輻射的多級紅外加熱涂層，其以絕緣的聚鋁硅酸鹽層作為底層，絕緣的碳化硅層作為中間層，解決了現有技術中絕緣涂層熱傳導差、散熱效率低、耐溫性差的問題以及間接輻射的低輻射效率、低輻射功率等問題。其中，聚鋁硅酸鹽層起到了隔絕導電發熱材料的作用，一方面保護導電發熱材料，隔絕外界的破壞作用以及漏電現象，增強安全性；另一方面將熱量傳遞給高輻射的碳化硅層。碳化硅層一方面起到絕緣的作用，保護導電發熱材料，另一方面，將熱量用輻射的形式向外界快速散發。

本發明的另一個目的是克服現有技術的不足，提供基于熱傳導熱對流原理的多級紅外加熱涂層，其以絕緣的聚鋁硅酸鹽層作為底層，絕緣的碳化硅層作為中間層，可石墨化高分子層作為上層，球形石墨烯貫穿三層結構。球形石墨烯有三個作用：其一，將熱從界面引導而出，到高比表面積球形石墨烯上，其二，球形石墨烯具有高輻射率，快速高效輻射熱量，極大增強碳化硅的輻射效果，其三，球形石墨烯表面具有少量缺陷態結構，再者其外懸掛結構增強了發熱材料表面的溫度梯度，使得其可以和氣體具有良好的熱對流作用，進一步增強材料界面加熱效果。可碳化納米薄膜鏈接球形石墨烯和碳化硅起到鉚釘的作用。

所述球形石墨烯尺寸為1～3um，由底層、中間層和上層組成的三層結構的總厚度不超過球形石墨烯尺寸的1/4；上層的厚度小于三層結構總厚度的1/10，以保證涂層的穩定性和高效率紅外輻射。

進一步地，所述可石墨化高分子層由可石墨化高分子構成，所述可石墨化高分子選自分子量為3000-30000的聚酰亞胺、瀝青、或聚丙烯腈。

進一步地，所述聚鋁硅酸鹽層為長石(K₂O·Al₂O₃·6SiO₂)層、云母(K₂O·2Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O)層、高嶺土(Al₂O₃·2SiO₂·22H₂O)層、沸石(Na₂O·Al₂O₃·3SiO₂·22H₂O)層、石榴石(3CaO·Al₂O₃·3SiO₂)層。