一种地聚合物涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种地聚合物涂料及其制备方法和应用，属于耐高温涂料领域。该地聚合物涂料采用以下重量份的组分制备得到：铜铬黑100份，导热填料1‑200份，硅酸盐类粘结剂100‑500份，偏高岭土10‑150份，水100‑1000份。本发明专利技术实施例提供的地聚合物涂料，通过铜铬黑、偏高岭土与硅酸盐类粘结剂反应形成地聚合物，利用地聚合物强度高、耐化学腐蚀、耐高温、耐久性好的优点，使该涂料能够牢固地附着在金属材质的表面，不会因金属的膨胀而出现开裂、脱落等现象，从而延长了该涂料的使用寿命，使炉窑的热效率得到长期的提升。

A Geopolymer Coating and Its Preparation and Application

The invention discloses a geopolymer coating, a preparation method and application thereof, belonging to the field of high temperature resistant coating. The geopolymer coatings were prepared by the following components: 100 coppers of copper chrome black, 1 200 coppers of thermal conductive fillers, 100 500 copies of silicate binders, 10 150 copies of metakaolin and 100 1000 copies of water. The geopolymer coating provided by the embodiment of the present invention is formed by the reaction of copper chrome black, metakaolin and silicate binders. By taking advantage of the advantages of high strength, chemical corrosion resistance, high temperature resistance and good durability of geopolymer, the coating can firmly adhere to the surface of metal materials without metal expansion. The phenomenon of cracking and shedding occurs, which prolongs the service life of the coating and improves the thermal efficiency of the furnace for a long time.

【技术实现步骤摘要】
一种地聚合物涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及耐高温涂料领域，特别涉及一种地聚合物涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
工业用炉窑通常采用高铝砖、粘土砖、浇注料、陶瓷纤维等耐火材料制成壳体，壳体的侧壁上设置有加热管道，需要加热液体物质时，使液体进入加热管道，以被加热至预定温度。炉窑工作过程中，其壳体和加热管道都会参与辐射热交换过程，直接影响炉窑的加热效率。为了使待加热的液体尽快达到预定温度，可以在壳体的内壁或加热管道的外壁上涂覆一层耐高温辐射涂料，以通过耐高温辐射涂层提高炉窑的热效率。现有技术提供了一种高温远红外涂料，包括以下重量份的组分：氧化锆1～200份，Cr2O310～150份，耐火粘土5～200份，膨润土1～50份，钛白粉0～20份，棕刚玉100～500份，氧化铁0～20份，碳化硅50～500份，PA80胶或水玻璃150～500份，羧甲基纤维素0～50份。将该高温远红外涂料涂覆在炉窑壳体的内壁或加热管道的外壁上，固化后形成高温远红外涂层，其发射率可达0.93，使炉窑的热效率得到提升。专利技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有技术提供的高温远红外涂料，与无机材料表面(例如炉窑壳体的内壁)结合良好，但在金属材质表面(例如加热管道的外壁)的附着力较差。由于该高温远红外涂料固化后强度较低，而金属的膨胀系数较大，导致金属材质表面的高温远红外涂层容易出现开裂、脱落等现象，影响炉窑热效率的提升。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种经过加热处理后能够在金属表面形成附着力强、使用寿命长、耐高温辐射的地聚合物涂料及其制备方法和应用，具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种地聚合物涂料，所述涂料采用以下重量份的组分制备得到：铜铬黑100份，导热填料1-200份，硅酸盐类粘结剂100-500份，偏高岭土10-150份，水100-1000份。具体地，作为优选，所述铜铬黑的颗粒尺寸为1000-10000目。具体地，作为优选，所述导热填料为石墨粉和/或石墨烯粉末，所述石墨粉或所述石墨烯粉末的颗粒尺寸为600-10000目。具体地，作为优选，所述硅酸盐类粘结剂为硅酸钾、硅酸铝、硅酸钠、硅酸锂中的至少一种，所述硅酸盐类粘结剂的模数为2.5-4。具体地，作为优选，所述偏高岭土由超细高岭土经600-1500℃煅烧1-3h，再研磨至2000-10000目制备得到。第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述地聚合物涂料的制备方法，所述方法包括：将铜铬黑、导热填料、偏高岭土混合，研磨1-3h，得到A组分；将硅酸盐类粘结剂与水混合，形成粘结剂溶液，得到B组分；将所述A组分与所述B组分混合均匀，得到所述涂料。第三方面，本专利技术实施例提供了上述地聚合物涂料在制备炉窑内壁涂层或加热管道涂层上的应用。具体地，作为优选，将加热管道的外壁打磨至Sa2.5级或St3级，将所述涂料涂覆在所述加热管道的外壁上，表干后4-24h内对所述涂料进行升温处理，直至使所述涂料达到800℃，得到地聚合物涂层，控制所述地聚合物涂层的厚度为60-120mm。具体地，作为优选，所述升温处理包括：将所述涂料由室温依次升温至100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃，每次升温的时间为5-10min，每次升温后的保温时间为1-4h。具体地，作为优选，当所述涂料达到800℃时，铜铬黑、硅酸盐类粘结剂、偏高岭土反应生成地聚合物，地聚合物的化学结构式为：其中，R为Si4+、Al3+、Cu2+或Cr3+，n值大于2。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的地聚合物涂料，通过铜铬黑、偏高岭土与硅酸盐类粘结剂反应形成地聚合物，利用地聚合物强度高、耐化学腐蚀、耐高温、耐久性好的优点，使该涂料能够牢固地附着在金属材质的表面，不会因金属的膨胀而出现开裂、脱落等现象，从而延长了该涂料的使用寿命，使炉窑的热效率得到长期的提升。通过无毒的铜铬黑使涂料具有良好热辐射性能的同时，符合绿色环保的要求。通过导热填料提升涂料的导热系数，从而提高涂料的传热效率，进而提高炉窑的热效率。可见，本专利技术实施例提供的地聚合物涂料，在金属表面附着力强、使用寿命长、耐高温辐射、环保无毒、有助于炉窑热效率的提升，且使用方便，适于规模化推广应用。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。第一方面，本专利技术实施例提供了一种地聚合物涂料，涂料采用以下重量份的组分制备得到：铜铬黑100份，导热填料1-200份，硅酸盐类粘结剂100-500份，偏高岭土10-150份，水100-1000份。本专利技术实施例提供的地聚合物涂料，通过铜铬黑、偏高岭土与硅酸盐类粘结剂反应形成地聚合物，利用地聚合物强度高、耐化学腐蚀、耐高温、耐久性好的优点，使该涂料能够牢固地附着在金属材质的表面，不会因金属的膨胀而出现开裂、脱落等现象，从而延长了该涂料的使用寿命，使炉窑的热效率得到长期的提升。通过无毒的铜铬黑使涂料具有良好热辐射性能的同时，符合绿色环保的要求。通过导热填料提升涂料的导热系数，从而提高涂料的传热效率，进而提高炉窑的热效率。可见，本专利技术实施例提供的地聚合物涂料，在金属表面附着力强、使用寿命长、耐高温辐射、环保无毒、有助于炉窑热效率的提升，且使用方便，适于规模化推广应用。铜铬黑是一种黑色金属氧化物混相无机颜料，属于铜和铬的混相氧化物。铜铬黑具有环保无毒、耐高温、耐酸碱、耐候、耐晒等优点。现有技术中的耐高温辐射涂料一般含有氧化铬，而氧化铬具有一定的毒性，不符合绿色环保的要求，用铜铬黑代替氧化铬后，在保证涂料具有良好热辐射性能的前提下，提高了涂料的环保性能。将含有铜铬黑的涂料涂在金属材料表面，可以提高金属表面的黑度，增加金属材料与周围环境的热量交换，将加热管道中的液体尽快加热到预定温度，提高炉窑的热效率。铜铬黑的颗粒尺寸为1000-10000目，通过使用较小粒径的铜铬黑提高地聚合物涂料的分散性，利于地聚合物涂料的均匀涂覆。该地聚合物涂料组分中的导热填料并不参与地聚合物生成的化学反应，而仅用于提升地聚合物涂料的导热系数，以提高涂料的传热效率，进而提高炉窑的热效率。导热填料为石墨粉和/或石墨烯粉末，石墨粉和石墨烯粉末的导热性能优异，能够增加涂层与周围环境的热量交换，以提高加热管道的加热效率。石墨粉或石墨烯粉末的颗粒尺寸为600-10000目，通过使用较小粒径的石墨粉和/或石墨烯粉末，进一步提高地聚合物涂料的分散性。硅酸盐类粘结剂为硅酸钾、硅酸铝、硅酸钠、硅酸锂中的至少一种，是反应生成地聚合物的组分之一。硅酸盐类粘结剂的模数为2.5-4，模数即硅酸盐类粘结剂中SiO2与金属氧化物(例如氧化钠、氧化铝等)的摩尔比。通过选用较高模数的硅酸盐作为粘结剂，降低了常温状态下地聚合物的反应速度，极大的简化了制备和应用工艺。硅溶胶与铜铬黑、偏高岭土混合，也能够反应形成地聚合物，因此，也可以用硅溶胶代替硅酸盐类粘结剂来制备得到地聚合物涂料。偏高岭土在地聚合物涂料中作为活性掺和剂，以促进地聚合物的合成。偏高岭土也是制备地聚合物的原料之一，它由超细高岭土(粒度为500～8000目)经600-1500℃煅烧1-3h，例如，煅烧温度为600℃、80本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地聚合物涂料，其特征在于，所述涂料采用以下重量份的组分制备得到：铜铬黑100份，导热填料1‑200份，硅酸盐类粘结剂100‑500份，偏高岭土10‑150份，水100‑1000份。

【技术特征摘要】
1.一种地聚合物涂料，其特征在于，所述涂料采用以下重量份的组分制备得到：铜铬黑100份，导热填料1-200份，硅酸盐类粘结剂100-500份，偏高岭土10-150份，水100-1000份。2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述铜铬黑的颗粒尺寸为1000-10000目。3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述导热填料为石墨粉和/或石墨烯粉末，所述石墨粉或所述石墨烯粉末的颗粒尺寸为600-10000目。4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述硅酸盐类粘结剂为硅酸钾、硅酸铝、硅酸钠、硅酸锂中的至少一种，所述硅酸盐类粘结剂的模数为2.5-4。5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述偏高岭土由超细高岭土经600-1500℃煅烧1-3h，再研磨至2000-10000目制备得到。6.权利要求1所述的涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将铜铬黑、导热填料、偏高岭土混合，研磨1-3h，得到A组分；将硅酸盐类粘结剂与水混合，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建伟，李春漫，董连江，丁鹤铭，田胜杰，田瑞朋，常维纯，郭海峰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11