多孔隔热涂布层的制备方法技术

本发明专利技术提供一种多孔隔热涂布层的制备方法。所述制备方法包括：形成包含陶瓷复合物和聚合物复合物的颗粒；以1μm/min至100μm/min的速率在基底上喷涂所述颗粒以形成颗粒涂布层；以及在300℃至500℃的温度下热处理其上形成有颗粒涂布层的基底以去除聚合物复合物，由此形成孔。在该制备方法中，具有优良的紧密粘合性的多孔隔热涂布层可在较短的时间内均匀地形成，而且该多孔隔热涂布层可应用至内燃机，从而使得可以确保低热导率和低容积热容量。

Preparation method of porous insulating coating layer

The invention provides a preparation method of a porous thermal insulation coating layer. The preparation method includes: forming particles comprising ceramic composites and polymer composites; spraying the particles on a substrate at a rate of 1 micron/min to 100 micron/min to form a particle coating layer; and heat treating the particles at temperatures from 300 to 500 to form a substrate with a particle coating layer to remove the polymer complex, thereby A hole is formed. In the preparation method, the porous heat-insulating coating layer with excellent tight adhesion can be uniformly formed in a short time, and the porous heat-insulating coating layer can be applied to the internal combustion engine, thus ensuring low thermal conductivity and low volume heat capacity.

【技术实现步骤摘要】
多孔隔热涂布层的制备方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0169391的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及多孔隔热涂布层的制备方法。更特别地，本专利技术涉及能够确保低热导率和低容积热容量的多孔隔热涂布层的制备方法。所述多孔隔热涂布层能够应用于内燃机以提供优良的耐久性。
技术介绍
内燃机为使得由燃料的燃烧所产生的燃烧气体本身直接作用于活塞、涡轮叶片等以将燃料的热能转换为机械功的发动机。内燃机主要表示通过点燃燃料和空气的混合气体并使其膨胀来使汽缸中的活塞移动的往复式发动机，但是燃气涡轮发动机、喷气发动机、火箭发动机等也都包括在内燃机中。根据用在内燃机中的燃料，将内燃机分为燃气发动机、汽油发动机、煤油发动机、柴油发动机等。在煤油发动机、燃气发动机、汽油发动机中，由火活塞点燃电火花，而在柴油发动机中，将燃料注入高温高压的空气中从而使其自燃。根据活塞的冲程操作有4-冲程循环型发动机和2-冲程循环型发动机。通常，已知的是车辆的内燃机具有15％至35％的热效率，而在如上所述的内燃机的最大效率下，约60％或更多的总能量因热能通过内燃机壁、废气等释放至外部而被耗费。通过减少如上所述由内燃机壁释放至外部的热能的量，可以增加内燃机的效率。已使用的方法有：在内燃机外部之上安装隔热材料的方法，部分地改变内燃机的材料或结构的方法，和/或开发内燃机的冷却系统的方法。特别地，在使内燃机中产生的通过内燃机壁释放至外部的热量最小化的情况中，可以改进内燃机的效率和车辆的燃料效率。但是，还没有对以下隔热材料或隔热结构进行充分的研究，所述隔热材料或隔热结构能够在被反复施加高温和高压条件的内燃机中维持很长一段时间。因此，有必要开发新颖的隔热材料，其能够具有低热导率以及优良的耐热性，并能够应用至内燃机从而使其维持很长一段时间。公开于该专利技术背景部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术的各个方面旨在提供多孔隔热涂布层的制备方法，所述多孔隔热涂布层的优点在于确保低热导率和低容积热容量，并应用至内燃机以使其具有优良的耐久性。技术方案本专利技术的示例性实施方案旨在提供多孔隔热涂布层的制备方法，其包括：形成包含陶瓷复合物和聚合物复合物的颗粒；以1μm/min至100μm/min的速率在基底上喷涂颗粒以形成颗粒涂布层；以及在300℃至500℃的温度下热处理其上形成有颗粒涂布层的基底以去除聚合物复合物，由此形成孔。在下文中，将更详细地描述根据本专利技术示例性实施方案的多孔隔热涂布层的制备方法。在本说明书中使用的技术术语仅用于描述特定的实施方案，而并不限制本专利技术。在本说明书中使用的单数形式包括复数形式，只要它们没有明确不同的含义。此外，在本说明书中使用的术语“包含”和“包括”用以列举特定的性质、区域、整数、步骤、操作、因素或元件，但并不排除存在或附加另一特定的性质、区域、整数、步骤、操作、因素或元件。根据本专利技术人的研究，可确定的是具有优良的紧密粘合性的多孔隔热涂布层可在较短的时间内通过以下的方法均匀地形成：以预订的速率在基底上喷涂包含陶瓷复合物和聚合物复合物的颗粒以形成涂布层，然后通过热处理涂布层以去除聚合物复合物来形成孔。此外，通过上述方法形成的多孔隔热涂布层可确保低热导率和低容积热容量，而且即使在高温和高压的苛刻条件下，其也可具有优良的耐久性，从而使得可以确保进一步改进的长期可靠性。与此有关，在根据相关技术使用多孔气凝胶和有机粘结剂的复合涂布情况中，在内燃机的操作环境下通过有机粘结剂的热分解而会在涂布层中形成细纹，并且涂布层会脱层等，从而使得难以确保长期可靠性。此外，在使用等离子体的热喷涂情况中，涂布层材料可暴露于高温，从而使得内部孔结构例如气凝胶等极有可能变形，并且难以获得具有高孔隙率的涂布层。此外，在使用气溶胶沉积方法的涂布情况中，涂布层的均匀性可因粉末的凝聚等而变差，并且难以确保连续工艺的稳定性。与根据上述相关技术的方法相较而言，在根据本专利技术示例性实施方案的多孔隔热涂布层的制备方法中，参考图1，具有优良的紧密粘合性的多孔隔热涂布层可在较短的时间内通过以下方式形成：使陶瓷复合物与聚合物复合物混合以制备颗粒，以预定的速率在基底上喷涂颗粒以形成颗粒涂布层，然后热处理颗粒涂布层。特别地，在真空下喷涂颗粒的情况中，可以获得改进的效果。通过如上所述的以预定的速率喷涂颗粒而可均匀地涂布1000cm2或更大的大面积，从而使得可以确保高涂布稳定性并改进整个工艺效率。此外，因为上述工艺是在完全温和的条件下进行的，而且孔是在形成颗粒涂布层之后通过热处理形成的，所以可以降低孔结构变形的风险，并可以提供具有高孔隙率的多孔隔热涂布层。根据如上所述的本专利技术的示例性实施方案，多孔隔热涂布层的制备方法包括：形成包含陶瓷复合物和聚合物复合物的颗粒；以1μm/min至100μm/min的速率在基底上喷涂颗粒以形成颗粒涂布层；以及通过以下方式形成孔：在300℃至500℃的温度下对其上形成颗粒涂布层的基底进行热处理以去除聚合物复合物。颗粒的形成根据本专利技术的示例性实施方案，颗粒包含陶瓷复合物和聚合物复合物，并且其可通过使这些复合物的混合物颗粒化而制得。陶瓷复合物为用于将隔热效果赋予给任意基底的成分，其可包含至少一种或两种或更多种(例如，至少1、2、3、4、5、6或更多种)金属氧化物。更特别地，陶瓷复合物可包括其中选自以下的一种或两种或更多种金属元素各自键合至氧的氧化物：硅(Si)，铝(Al)，钛(Ti)，锆(Zr)，钙(Ca)，镁(Mg)，钇(Y)，以及铈(Ce)。更具体地，陶瓷复合物可为包含氧化锆和氧化钇的经氧化钇稳定的氧化锆(YSZ，yttria-stabilizedzirconia)。作为陶瓷复合物，可使用平均直径为1μm至50μm(例如约1μm、5、10、15、20、25、30、35、40、45或50μm)的陶瓷粉末。获得陶瓷粉末的方法并不特别地受限，而可使用在本领域已知的研磨方法，例如球磨方法等。聚合物复合物为用于通过以下方式在空的空间中提供孔的成分：所述聚合物复合物在与陶瓷复合物混合以形成颗粒并涂布至基底上之后，通过热处理将其最终从颗粒涂布层中除去。聚合物复合物可包括选自以下的一种或多种化合物：聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，四氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物(TFE/CTFE)，乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)，聚乙烯，聚苯乙烯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(环氧乙烷)，聚(乙烯醇)，以及聚酰胺。特别地，作为在形成颗粒涂布层之后通过热处理而被除去的成分，聚合物复合物优选为聚四氟乙烯以增加热处理工艺的效率并防止孔在热处理工艺过程中的孔变形。同时，形成包含陶瓷复合物和聚合物复合物的颗粒的方法并不特别地受限，可使用本领域已知的制粒方法，例如流化床制粒方法、干法制粒方法等。在形成颗粒时，如有必要，可使用适当的溶剂，并可另外再进行干燥所形成的颗粒。在这里，形成颗粒的陶瓷复合物和聚合物复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔隔热涂布层的制备方法，所述制备方法包括：形成包含陶瓷复合物和聚合物复合物的颗粒；以1μm/min至100μm/min的速率在基底上喷涂所述颗粒以形成颗粒涂布层；以及在300℃至500℃的温度下热处理其上形成有颗粒涂布层的基底以去除聚合物复合物，由此形成孔。

【技术特征摘要】
2016.12.13 KR 10-2016-01693911.一种多孔隔热涂布层的制备方法，所述制备方法包括：形成包含陶瓷复合物和聚合物复合物的颗粒；以1μm/min至100μm/min的速率在基底上喷涂所述颗粒以形成颗粒涂布层；以及在300℃至500℃的温度下热处理其上形成有颗粒涂布层的基底以去除聚合物复合物，由此形成孔。2.根据权利要求1所述的多孔隔热涂布层的制备方法，其中：所述陶瓷复合物包括选自以下的一种或多种金属的氧化物：硅，铝，钛，锆，钙，镁，钇，铈，以及经氧化钇稳定的氧化锆。3.根据权利要求1所述的多孔隔热涂布层的制备方法，其中：所述陶瓷复合物为具有1μm至50μm的平均直径的陶瓷粉末。4.根据权利要求1所述的多孔隔热涂布层的制备方法，其中：所述聚合物复合物包括选自以下的一种或多种化合物：聚四氟乙烯，四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，乙烯-四氟乙烯共聚物，四氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物，乙烯-氯三氟乙烯共聚物，聚乙烯，聚苯乙烯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(环氧乙烷)，聚(乙烯醇)，以及聚酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：金甫炅，呂寅雄，洪雄杓，白洪吉，卢水晶，吴昇贞，李承求，李昇祐，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR