[發明專利]一種基于銅渣粉的紅外輻射涂料及其制備方法和多級孔紅外輻射涂層

在審

• 申請號: 202310462977.4
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116574419A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 楊爽;張美杰;黃奧;顧華志
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C09D133/00
• 分類號: C09D133/00;C09D7/62
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 徐歡

本發明公開了一種基于銅渣粉的紅外輻射涂料及其制備方法和多級孔紅外輻射涂層。涂料包括如下質量份數的原料：丙烯酸樹脂乳液40～60份，改性銅渣粉30～50份，增稠劑2～4份，分散劑0.3～0.7份，消泡劑0.1～0.3份，造孔劑1～3份，成膜助劑0.5～2份。多級孔紅外輻射涂層由基于銅渣粉的紅外輻射涂料涂覆至基體表面后干燥一段時間，然后加熱升溫至700～1400℃，保溫一段時間制備得到。本發明的涂層具有多級孔結構，在0.75～25μm整個波段具有高紅外發射率，熱輻射效果好，換熱效率高，適用于高溫窯爐、鍋爐節能領域。

技術領域

本發明涉及輻射涂料技術領域，尤其涉及一種基于銅渣粉的紅外輻射涂料及其制備方法和多級孔紅外輻射涂層。

背景技術

紅外輻射涂層通過吸收并發射紅外線增加換熱效率，廣泛用于提高工業鍋爐、窯爐的熱效率，減少燃料消耗和損失，達到節能減排的目的。目前常用的紅外輻射涂層材料主要包括SiC、過渡金屬氧化物、鐵氧體尖晶石及其復合物，輻射組分原料純度高，導致應用成本與節能產生的經濟效益不匹配。

銅渣主要是在造锍熔煉過程和銅锍吹煉過程中產生的固體廢棄物，主要成分為鐵橄欖石(2FeO·SiO₂)、磁鐵礦(Fe₃O₄)和脈石組成的無定形玻璃體。除此之外，還含有少量Si、Al、Ca以及Zn、Pb、Co、Ni等多種有價金屬，盡管回收有價金屬及貴金屬可實現銅渣的資源利用，但通常存在二次水污染和高能耗等問題。在傳統領域，如作為水泥、混凝土、玻璃、陶瓷等的制備原料，其利用率較低，難以實現直接資源化利用。

因此，利用銅渣制備紅外輻射材料對實現銅渣的高值、高效利用具有重要意義。現有技術中，已經有利用銅渣制備紅外輻射材料，例如：中國專利CN?1038296?A一種遠紅外輻射涂料的制造方法，以20～70％的銅渣為原料，外加30～70％的無機粘結劑，制備了遠紅外紅外輻射涂料，實施例涂層遠紅外輻射率為0.90～0.92。又如中國專利CN?115160836?A一種基于銅冶煉渣的高發射率紅外輻射涂料及其制備方法和涂層，通過銅渣中添加改性鐵鱗粉制備基于銅渣的紅外輻射涂層，0.75～2.5μm波段的平均發射率為0.85～0.94。一般意義上，中紅外輻射率主要指大于8μm的紅外波段，上述專利中只針對0.75～2.5μm和8μm的紅外發射率進行技術調整，并未針對2.5～8μm波段的發射率進行技術優化，而對于工業鍋爐、窯爐而言，2.5～8μm波段的紅外能量占比不容忽視，該波段紅外發射率提高對于改善工業鍋爐、窯爐換熱效率意義重大。此外，改進涂層組分可以優化銅渣涂層發射率，但銅渣涂層中的成分Fe₃O₄在高溫使用過程中會逐漸氧化，造成涂層發射率衰減，對鍋爐、窯爐換熱效率產生不利影響。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的上述不足，提出一種基于銅渣粉的紅外輻射涂料及其制備方法和多級孔紅外輻射涂層，該涂層具有多級孔結構，在0.75～25μm整個波段具有高紅外發射率，熱輻射效果好，換熱效率高，適用于高溫窯爐、鍋爐節能領域。

本發明的一種基于銅渣粉的紅外輻射涂料，包括如下質量份數的原料：丙烯酸樹脂乳液40～60份，改性銅渣粉30～50份，增稠劑2～4份，分散劑0.3～0.7份，消泡劑0.1～0.3份，造孔劑1～3份，成膜助劑0.5～2份。

進一步的，所述改性銅渣粉通過油性改性劑對銅渣進行改性制備得到。

進一步的，所述改性銅渣粉具體制備過程如下：將一定質量比的銅渣粉和油性改性劑加入乙醇溶液中，40～70℃水浴加熱并攪拌30～60min，過濾，得到改性銅渣粉。

進一步的，所述油性改性劑為環己烷、失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸山梨坦或月桂酸甘油酯的混合物，環己烷、失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸山梨坦或月桂酸甘油酯的質量比為(45～60)：(0.5～2)：(0.3～1)。