一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料及制备方法与应用，该陶瓷涂料包括：质量分数为30-70％的钙-铬离子掺杂铝酸镧、质量分数为0.5-20％的超细二氧化硅和/或硅溶胶，质量分数为0.05-5％的聚丙烯酸、质量分数为0.1-10％的聚乙烯醇和质量分数为20-70％的水。该陶瓷涂料具有抗氧化型优异、高温稳定、发射率高，抗热震性能优良的特点，可以喷涂在电、燃气、燃油、煤等高温炉窑中，并且都轻易地施工于各种耐火材料基板上。本发明专利技术所制备的抗氧化高温辐射涂层在高温成膜后，可以牢固地附在耐火炉衬表面，长期服役不脱落。

【技术实现步骤摘要】
一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料及制备方法与应用
本专利技术涉及无机材料
，更具体地，涉及一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷材料及其涂层制备方法。
技术介绍
在国家工业结构调整的战略要求下，提高工业炉窑热效率，发展先进节能技术十分紧迫。辐射节能技术作为实现炉窑节能的典型技术之一，通过加强高温(≥800℃)环境下的辐射传热能够最大限度地提高炉窑的热能利用效率。在钢铁、建材、石化、陶瓷、发电等工业领域所用的加热炉、热风炉、裂解炉、发电锅炉等炉体的耐火内衬材料大多是硅、铝质耐火材料，其发射率一般较低，只有达到0.4-0.5左右。因此，使用高发射率的涂层材料将大大提高其辐射传热能力，将更多的热能作用于被加热工件上，降低高温烟气带走的余热，这样可以进一步减少煤、天然气等能源的消耗，并提高生产效率。近年来，节能辐射涂料的开发和利用得到了国内外的广泛关注。美国的Emisshield公司生产的Emisshield系列涂料、英国HarbertBeven生产的Enecoat系列涂料、以及山东慧敏科技公司生产的节能王系列涂料主要是以碳化硅等非氧化粉体为主要辐射基料的节能涂料。这些涂料主要存在的问题主要是在氧化气氛中高温氧化、烧蚀和脱落，严重影响了节能产品的高温环境下的长期服役和使用。而国内CN101343427A，CN101481551A和CN102219492A等专利中公开的以过渡金属氧化物和金属氧化物体系为主的辐射基料的节能涂料，在高温使用中由于物相的变化，导致了发射率的不稳定和衰减，同时高温所对应的短波段的红外辐射率也不高。因此，研发一种抗氧化型高温辐射材料是增强红外辐射涂层节能效果、延长使用寿命的重要方向之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料，该涂料具有节能、耐高温和红外辐射率稳定的特点。本专利技术要解决的第二个技术问题提供一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料的制备方法。本专利技术要解决的第三个技术问题提供一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料的使用方法。为解决第一个技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料，其包括：质量分数为30-70％的辐射基料、质量分数为0.5-20％的超细二氧化硅和/或硅溶胶，质量分数为0.05-5％的聚丙烯酸、质量分数为0.1-10％的聚乙烯醇和质量分数为20-68％的水；所述辐射基料为钙-铬离子掺杂铝酸镧与无水酒精以质量体积比1:2-5的比例混合，星型球磨2-6小时；球磨后烘干，获得325目粒度的辐射基料；优选地，固相质量含量为30-68％。优选地，聚丙烯酸的平均聚合度为2500-4500，更优选地，平均聚合度为3000。优选地，聚乙烯醇的平均聚合度为1000-2500，更优选地，平均聚合度为1750。其中所述二氧化硅和硅溶胶为超细高纯二氧化硅或硅溶胶，其作为高温粘结剂。所述钙-铬离子掺杂铝酸镧具体地为La1-yCayCrxAl1-xO3，优选地，所述钙-铬离子掺杂铝酸镧质量分数为50％。优选地，所述钙-铬离子掺杂铝酸镧为325目粒度的粉体。为解决第二个技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料的制备方法，其包括如下步骤：制备钙-铬离子掺杂铝酸镧；将所述钙-铬离子掺杂铝酸镧与无水酒精以质量体积比1:2-5的比例混合，星型球磨2-6小时；球磨后烘干，获得325目粒度的辐射基料；将质量分数为30-70％的所述辐射基料、质量分数为0.5-20％的二氧化硅和/或硅溶胶、质量分数为0.05-5％的聚丙烯酸、质量分数为0.1-10％的聚乙烯醇和质量分数为20-68％的水均匀质化处理。制备钙-铬离子掺杂铝酸镧按照专利(申请号为201510119885.1)公开的方法进行。具体地，将市售分析纯级氧化镧、氧化铝、氧化钙、氧化铬按照摩尔比例8：9：4：1进行球磨混合，晾干，压块，然后在1600℃高温下煅烧合成。其中所述二氧化硅和硅溶胶为超细高纯二氧化硅或硅溶胶，其作为高温粘结剂。所述聚丙烯酸为浆料的分散剂；所述聚乙烯醇为浆料的粘结剂。所述均质化处理的方式为星型球磨、振荡球磨、高速搅拌中一种或几种，处理时间为1-5小时。为解决第三个技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料的使用方法，其包括：将制备的抗氧化型高温涂料送入喷枪，在基底上进行均匀喷涂晾干；煅烧，即获得涂层。优选地，所述基底的材料为刚玉。优选地，喷涂的距离为10-40cm，喷涂的气压为0.3-0.4MPa，喷涂时间为1-10秒。优选地，在室温下空气中晾干。优选地，所述煅烧温度为1500-1700℃的高温烧结炉中煅烧，煅烧时间为1-5小时。优选地，涂层厚度为50-500μm。喷涂工艺使用高雾化涂料喷漆枪，优选地，漆枪型号为F-75或W77本专利技术的有益效果如下：本专利技术的抗氧化型高温辐射涂料中的钙-铬离子掺杂铝酸镧粉体材料采用简单易行的固相合成方法进行制备(如专利申请号：CN2015101198851)，所使用的其他物质均为市售工业级产品。该陶瓷涂料具有抗氧化型优异、高温稳定、发射率高，抗热震性能优良的特点，可以喷涂在电、燃气、燃油、煤等高温炉窑中，并且都轻易地施工于各种耐火材料基板上。本专利技术所制备的抗氧化高温辐射涂层在高温成膜后，可以牢固地附在耐火炉衬表面，长期服役不脱落。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出实施例1中在刚玉基底上制备红外辐射涂层前后的照片。图2示出实施例1中所制备的抗氧化型高温辐射涂层的物相分析图谱。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1.1)制备涂料按照专利(CN2015101198851)的方法制备钙-铬离子掺杂铝酸镧；将1kg钙-铬离子掺杂铝酸镧与2000ml无水酒精混合，星型球磨2小时；球磨后烘干，获得325目粒度的辐射基料；将1kg的所述辐射基料、150g的超细纳米二氧化硅、15g平均聚合度为3000的聚丙烯酸、50g平均聚合度为1750的聚乙烯醇和1.66kg的水混合搅拌，放入星型球磨机高速混合2小时。制成抗氧化型高温涂料。2)涂料使用将抗氧化型高温涂料送入型号为F-75喷枪，在0.4MPa压力的条件下，喷涂距离为20cm，喷涂时间为5秒，喷涂完成后晾干24小时。将喷涂后的刚玉基板放入高温烧结炉进行煅烧，1500℃煅烧1小时，取出冷却后即可得到抗氧化型高温辐射涂层。采用分光光度计测试所制备的涂层在0.76-2.5μm波段的发射率为0.91，采用法向全反射发射率测试仪测定涂层在3-5μm波段的发射率为0.86，8-14μm波段的发射率为0.95。实施例2.1)制备涂料按照专利(CN2015101198851)的方法制备钙-铬离子掺杂铝酸镧；将1kg钙-铬离子掺杂铝酸镧与5000ml无水酒精混合，星型球磨2小时；球磨后烘干，获得325目粒度的辐射基料；将1kg的所述辐射基料、50g的超细纳米二氧化硅、15g的平均聚合度为3000的聚丙烯酸、50g的平均聚合度为1750的聚乙烯醇和1.0kg的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料，其特征在于包括：质量分数为30‑70％的钙‑铬离子掺杂铝酸镧、质量分数为0.5‑20％的超细二氧化硅和/或硅溶胶，质量分数为0.05‑5％的聚丙烯酸、质量分数为0.1‑10％的聚乙烯醇和质量分数为20‑70％的水。

【技术特征摘要】
1.一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料，其特征在于包括：质量分数为30-70％的辐射基料、质量分数为0.5-20％的超细二氧化硅和/或硅溶胶，质量分数为0.05-5％的聚丙烯酸、质量分数为0.1-10％的聚乙烯醇和质量分数为20-68％的水；所述辐射基料为钙-铬离子掺杂铝酸镧与无水酒精以质量体积比1:2-5的比例混合，星型球磨2-6小时；球磨后烘干，获得325目粒度的辐射基料；所述聚丙烯酸的平均聚合度为2500-4500，聚乙烯醇的平均聚合度为1000-2500。2.根据权利要求1所述的陶瓷涂料，其特征在于，所述陶瓷涂料的固相质量含量为30-68％。3.根据权利要求1所述的陶瓷涂料，其特征在于，聚丙烯酸的平均聚合度为3000。4.根据权利要求1所述的陶瓷涂料，其特征在于，聚乙烯醇的平均聚合度为1750。5.根据权利要求1所述的陶瓷涂料，其特征在于，所述二氧化硅和硅溶胶为超细高纯二氧化硅或硅溶胶。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建克，布丛郝，李江涛，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11