一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料及其制备方法，其制备方法包括：一、将SiC粉体加入旋转管式炉中，在空气或氧气氛围下，恒速旋转升温至设定温度后恒温煅烧，得到在SiC粉体颗粒表面包裹SiO

A kind of infrared radiation energy-saving coating applied to metal matrix industrial kiln and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料及其制备方法
本专利技术属于红外辐射节能涂料
，特别是涉及一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料及其制备方法。
技术介绍
国内炉窑热利用率较低，与先进国家同类炉窑相比相差约20％。随着国家对节能减排的日益关注以及能源价格的不断上涨，炉窑企业对节能需求不断提升。相比于其他炉窑节能技术，使用红外辐射节能涂层进行炉窑的节能改造处理，一方面施工便捷周期短，另一方面成本相对较低，越来越多的炉窑企业采用此项技术产品进行节能处理，市场空间巨大。但国内外红外辐射节能涂料产品普遍存在抗热震性能差，与金属基体的结合力弱的问题，使得应用在金属基体工业炉窑上节能效果还不理想。涂覆在金属基工业炉窑内壁上的涂层在运行过程中容易开裂剥落，从而导致整体红外辐射节能涂层的节能率迅速下降。传统的红外辐射节能涂料采用的粘结剂通常为硅溶胶、水玻璃、磷酸二氢铝等无机粘结剂，这类粘结剂抗热震性能差以及与金属基材的高温结合力较弱，当工况温度波动幅度较大时，涂层容易开裂剥落，涂层使用寿命大幅缩短。因此，红外辐射节能涂料的抗热震性能差，与金属基体结合力弱的缺陷大大限制了其在金属基体工业炉窑上的节能推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中红外辐射节能涂料普遍存在的抗热震性能差，与金属基体结合力弱的技术问题，从而提出了一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料及其制备方法。本专利技术的涂料应用于金属基体工业炉窑的红外辐射节能处理，具有抗热震性好、与金属基材结合强度高以及耐高温性能优异等优点。涂层在高温环境下不开裂不剥落，使用寿命长。本专利技术是这样实现的，一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料的制备方法，包括以下工艺过程：步骤一、将SiC粉体加入旋转管式炉中，恒速旋转煅烧，在空气或氧气氛围下，升温至设定温度后恒温旋转煅烧一定时间，自然冷却，得到在SiC粉体颗粒表面包裹SiO2层的粉体；步骤二、将步骤一中颗粒表面包裹SiO2层的SiC粉体加入到二氧化钛溶胶中搅拌分散，使粉体颗粒表面均匀吸附上二氧化钛溶胶粒子；步骤三、将步骤二中的混合液高速离心分离得到固体粉末，干燥；步骤四、把上述干燥后的固体粉末室温放入马弗炉中进行升温煅烧，使粉末颗粒表面吸附的二氧化钛溶胶粒子晶化成二氧化钛纳米颗粒；步骤五、将步骤四中煅烧所得的粉末自然冷却后进行球磨细化处理；步骤六、把上述球磨细化后的粉末均匀搅拌分散到有机硅树脂中，得到可应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料。在上述技术方案中，优选的，所述步骤S1中，SiC粉体颗粒粒径为0.1～10μm，旋转管式炉恒速旋转速率为5～20r/min，升温速率为1～5℃/min，恒温旋转煅烧温度为900～1300℃，煅烧时间为2～10h。在上述技术方案中，优选的，所述步骤S2中，二氧化钛溶胶固含量为10～30％，搅拌吸附时间为6～24h，颗粒表面包裹SiO2层的SiC粉体和二氧化钛溶胶质量比为1：5～20。在上述技术方案中，优选的，所述步骤S3中，高速离心分离速度为6000～10000r/min。在上述技术方案中，优选的，所述步骤S4中，马弗炉升温速率为2～10℃/min，煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为5～12h。在上述技术方案中，优选的，所述步骤S5中，采用行星式球磨细化处理，行星式球磨公转转速：50～100r/min，自转转速：100～200r/min，球磨时间：0.5～2h。在上述技术方案中，优选的，所述步骤S6中，球磨细化后的粉末与有机硅树脂质量比为1：3～8，搅拌分散速率为600～1200r/min，所采用的有机硅树脂耐温＞300℃。本专利技术具有的优点和积极效果是：与现有红外辐射节能涂料技术相比，本专利技术采用先在发射基料SiC颗粒表面氧化形成SiO2层，然后吸附上二氧化钛胶粒粒子，所吸附的二氧化钛胶粒粒子在高温煅烧后晶化为二氧化钛纳米颗粒。二氧化钛纳米颗粒在高温环境下会与SiC颗粒表面包裹的SiO2层反应生成Si-O-Ti键，从而得到内核为SiC发射基料颗粒，中间层为SiO2，最外层为TiO2的SiC/SiO2/TiO2复合发射基料粉体。SiC/SiO2/TiO2复合发射基料粉体一方面具有较高的发射率，另一方面最外层的锐钛矿相TiO2具有高反应活性，可与有机硅树脂粘结剂在高温下进一步反应形成Si-O-Ti键牢固结合在一起。有机硅树脂粘结剂相比于传统的硅溶胶、水玻璃、磷酸二氢铝等无机粘结剂，具有更好的金属基材润湿性，与金属基材的结合力好，因此采用其为粘结剂。但是，有机硅树脂粘结剂耐高温性能相对无机粘结剂较差，在高温环境下有机硅树脂主链Si-O-Si键容易断裂。本专利技术所制备的SiC/SiO2/TiO2复合发射基料粉体，最外层的锐钛矿相TiO2可在高温下将Ti原子引入有机硅树脂Si-O-Si主链中形成Si-O-Ti键，大幅提高了有机硅树脂粘结剂的耐高温性能，形成的Si-O-Ti键也将SiC/SiO2/TiO2复合发射基料粉体与有机硅树脂粘结剂两者牢固结合在一起。在环境温度高于600℃时，有机硅树脂粘结剂中的有机基团彻底分解，仅剩下硅氧骨架与SiC/SiO2/TiO2复合发射基料粉体形成的无机红外辐射节能涂层，涂层整体具有优异的抗热震性、金属基材结合力以及耐高温性能。因此，本专利技术解决了红外辐射节能涂料在金属基材上涂覆后存在的抗热震性能差和结合力弱的技术问题。本专利技术操作工艺流程简便、可控性好，具有广阔的市场应用前景。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料的制备方法，包括以下工艺过程：步骤一：将SiC粉体加入旋转管式炉中，恒速旋转煅烧，在空气或氧气氛围下，升温至设定温度后恒温旋转煅烧一定时间，自然冷却，得到在SiC粉体颗粒表面包裹SiO2层的粉体；步骤二：将上述颗粒表面包裹SiO2层的SiC粉体加入到二氧化钛溶胶中搅拌分散，使粉体颗粒表面均匀吸附上二氧化钛溶胶粒子；步骤三：将步骤二中的混合液高速离心分离得到固体粉末，干燥；步骤四：把干燥后的固体粉末常温放入马弗炉中进行升温煅烧，使粉末颗粒表面吸附的二氧化钛溶胶粒子晶化成二氧化钛纳米颗粒；步骤五：将煅烧所得的粉末自然冷却后进行球磨细化处理；步骤六：把球磨细化后的粉末均匀搅拌分散到有机硅树脂中得到可应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料。本实施例的具体实施过程：首先，将粒径为10μm的SiC粉体加入旋转管式炉中，以20r/min的旋转速率恒速旋转煅烧，在空气或氧气氛围下，以1℃/min的升温速率升至1300℃恒温旋转煅烧10h后自然冷却，得到在SiC粉体颗粒表面包裹SiO2层的粉体。将上述粉体加入到固含量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺过程：/n步骤一、将SiC粉体加入旋转管式炉中，恒速旋转煅烧，在空气或氧气氛围下，升温至设定温度后恒温旋转煅烧一定时间，自然冷却，得到在SiC粉体颗粒表面包裹SiO

【技术特征摘要】
1.一种应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺过程：
步骤一、将SiC粉体加入旋转管式炉中，恒速旋转煅烧，在空气或氧气氛围下，升温至设定温度后恒温旋转煅烧一定时间，自然冷却，得到在SiC粉体颗粒表面包裹SiO2层的粉体；
步骤二、将步骤一中颗粒表面包裹SiO2层的SiC粉体加入到二氧化钛溶胶中搅拌分散，使粉体颗粒表面均匀吸附上二氧化钛溶胶粒子；
步骤三、将步骤二中的混合液高速离心分离得到固体粉末，干燥；
步骤四、把上述干燥后的固体粉末室温放入马弗炉中进行升温煅烧，使粉末颗粒表面吸附的二氧化钛溶胶粒子晶化成二氧化钛纳米颗粒；
步骤五、将步骤四中煅烧所得的粉末自然冷却后进行球磨细化处理；
步骤六、把上述球磨细化后的粉末均匀搅拌分散到有机硅树脂中，得到应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料。


2.根据权利要求1所述的应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，SiC粉体颗粒粒径为0.1～10μm，旋转管式炉恒速旋转速率为5～20r/min，升温速率为1～5℃/min，恒温旋转煅烧温度为900～1300℃，煅烧时间为2～10h。


3.根据权利要求1所述的应用于金属基体工业窑炉的红外辐射节能涂料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：董正洪，张红阳，郑金召，单丹，张帆，
申请(专利权)人：天津中材工程研究中心有限公司，天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12