本发明专利技术公开了一种基于铜渣粉的红外辐射涂料及其制备方法和多级孔红外辐射涂层。涂料包括如下质量份数的原料：丙烯酸树脂乳液40～60份，改性铜渣粉30～50份，增稠剂2～4份，分散剂0.3～0.7份，消泡剂0.1～0.3份，造孔剂1～3份，成膜助剂0.5～2份。多级孔红外辐射涂层由基于铜渣粉的红外辐射涂料涂覆至基体表面后干燥一段时间，然后加热升温至700～1400℃，保温一段时间制备得到。本发明专利技术的涂层具有多级孔结构，在0.75～25μm整个波段具有高红外发射率，热辐射效果好，换热效率高，适用于高温窑炉、锅炉节能领域。锅炉节能领域。锅炉节能领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于铜渣粉的红外辐射涂料及其制备方法和多级孔红外辐射涂层
[0001]本专利技术涉及辐射涂料
，尤其涉及一种基于铜渣粉的红外辐射涂料及其制备方法和多级孔红外辐射涂层。
技术介绍
[0002]红外辐射涂层通过吸收并发射红外线增加换热效率，广泛用于提高工业锅炉、窑炉的热效率，减少燃料消耗和损失，达到节能减排的目的。目前常用的红外辐射涂层材料主要包括SiC、过渡金属氧化物、铁氧体尖晶石及其复合物，辐射组分原料纯度高，导致应用成本与节能产生的经济效益不匹配。
[0003]铜渣主要是在造锍熔炼过程和铜锍吹炼过程中产生的固体废弃物，主要成分为铁橄榄石(2FeO
·
SiO2)、磁铁矿(Fe3O4)和脉石组成的无定形玻璃体。除此之外，还含有少量Si、Al、Ca以及Zn、Pb、Co、Ni等多种有价金属，尽管回收有价金属及贵金属可实现铜渣的资源利用，但通常存在二次水污染和高能耗等问题。在传统领域，如作为水泥、混凝土、玻璃、陶瓷等的制备原料，其利用率较低，难以实现直接资源化利用。
[0004]因此，利用铜渣制备红外辐射材料对实现铜渣的高值、高效利用具有重要意义。现有技术中，已经有利用铜渣制备红外辐射材料，例如：中国专利CN 1038296 A一种远红外辐射涂料的制造方法，以20～70％的铜渣为原料，外加30～70％的无机粘结剂，制备了远红外红外辐射涂料，实施例涂层远红外辐射率为0.90～0.92。又如中国专利CN 115160836 A一种基于铜冶炼渣的高发射率红外辐射涂料及其制备方法和涂层，通过铜渣中添加改性铁鳞粉制备基于铜渣的红外辐射涂层，0.75～2.5μm波段的平均发射率为0.85～0.94。一般意义上，中红外辐射率主要指大于8μm的红外波段，上述专利中只针对0.75～2.5μm和>8μm的红外发射率进行技术调整，并未针对2.5～8μm波段的发射率进行技术优化，而对于工业锅炉、窑炉而言，2.5～8μm波段的红外能量占比不容忽视，该波段红外发射率提高对于改善工业锅炉、窑炉换热效率意义重大。此外，改进涂层组分可以优化铜渣涂层发射率，但铜渣涂层中的成分Fe3O4在高温使用过程中会逐渐氧化，造成涂层发射率衰减，对锅炉、窑炉换热效率产生不利影响。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种基于铜渣粉的红外辐射涂料及其制备方法和多级孔红外辐射涂层，该涂层具有多级孔结构，在0.75～25μm整个波段具有高红外发射率，热辐射效果好，换热效率高，适用于高温窑炉、锅炉节能领域。
[0006]本专利技术的一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，包括如下质量份数的原料：丙烯酸树脂乳液40～60份，改性铜渣粉30～50份，增稠剂2～4份，分散剂0.3～0.7份，消泡剂0.1～0.3份，造孔剂1～3份，成膜助剂0.5～2份。
[0007]进一步的，所述改性铜渣粉通过油性改性剂对铜渣进行改性制备得到。
[0008]进一步的，所述改性铜渣粉具体制备过程如下：将一定质量比的铜渣粉和油性改性剂加入乙醇溶液中，40～70℃水浴加热并搅拌30～60min，过滤，得到改性铜渣粉。
[0009]进一步的，所述油性改性剂为环己烷、失水山梨醇单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，环己烷、失水山梨醇单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质量比为(45～60)：(0.5～2)：(0.3～1)。
[0010]进一步的，所述铜渣粉和油性改性剂的质量比为1：(0.2～0.4)。
[0011]进一步的，所述铜渣粉粒径＜44μm。
[0012]进一步的，所述的分散剂包括但不限于三聚磷酸钠、六偏磷酸钠；所述增稠剂包括但不限于膨润土、苏州土；所述消泡剂包括但不限于异丙醇、聚醚改性硅油；所述的造孔剂包括但不限于碳酸氢铵、碳酸铵、氯化铵。
[0013]一种如上述的基于铜渣粉的红外辐射涂料的制备方法，其特征在于：按配比向丙烯酸树脂乳液中加入增稠剂，高速搅拌，得到均一粘稠浆状的液体，向液体中依次加入分散剂、消泡剂、成膜助剂和改性铜渣粉，高速搅拌一段时间，最后再加入发泡剂，再高速搅拌一段时间，得到所述的基于铜渣粉的红外辐射涂料。
[0014]一种多级孔红外辐射涂层，由上述的基于铜渣粉的红外辐射涂料涂覆至基体表面后干燥一段时间，然后加热升温至700～1400℃，保温一段时间制备得到。
[0015]进一步的，加热升温机制如下：先加热至200℃，升温速度小于3℃/min，保温0.5h；继续升温至700～1400℃，温度低于600℃，升温速度大于5℃/min，温度大于600℃，升温速度小于5℃/min，保温时间2～4h。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017](1)本专利技术通过油性改性剂吸附在铜渣颗粒表面，使颗粒表面吸附大量油性基团，改变铜渣颗粒的表面张力，在涂层制备过程中，温度超过500℃时，铜渣中的Fe2SiO4开始分解，铜渣颗粒表面的油性基团裂解，在表面局域产生较大的蒸气压，蒸气压束缚作用力下，Fe2SiO4分解成Fe3O4和SiO2小颗粒，随着温度升高，涂层中Fe3O4逐渐被氧化成Fe2O3，与SiO2颗粒连接形成＜5μm的微孔结构。同时，造孔剂在高温分解，产生气体，在涂层中留下10～30μm微米孔，形成多级孔红外辐射涂层。
[0018](2)本专利技术制备多级孔红外辐射涂层，在0.75～25μm波段均具有较高的发射率，0.75～2.5μm的发射率为0.88～0.92，2.5～25μm的发射率为0.9～0.96，可用于提高换热效率，显著提升能量利用率，达到节能的目的。
[0019]多级孔结构为铜渣涂层提供了额外的内部界面变化，强化了红外线在微孔界面上的多次反射，内部的多次反射可以增强吸收效果，因而提高了红外发射率。此外，多级孔结构拓宽了红外线宽波段吸收，使铜渣涂层不仅在0.75～2.5μm和8～25μm具有较好的红外吸收能力，还大大提高了2.5～8μm的发射率，使铜渣涂层在更宽的波段范围具有优异的红外吸收能力。同时，高温使用过程，多级孔结构克服了铜渣中的Fe3O4氧化造成涂层发射率衰减的技术缺陷。
[0020](3)本专利技术中采用油性改性剂对铜渣颗粒表面改性，使颗粒表面吸附大量油性基团，油性基团在水系涂料中与溶剂形成油包水型(连续相为油相，分散相为水相)均匀分散体系，能够协同分散和Fe2SiO4分解为均匀的Fe3O4和SiO2小颗粒，有利于提高涂层及1～5μm
的微孔的均匀性。
附图说明
[0021]图1为实施例1的涂层表面图；
[0022]图2为实施例1的涂层表面局部放大图。
具体实施方式
[0023]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0024]实施例1
[0025]一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，由质量分数计算的组分制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，其特征在于：包括如下质量份数的原料：丙烯酸树脂乳液40～60份，改性铜渣粉30～50份，增稠剂2～4份，分散剂0.3～0.7份，消泡剂0.1～0.3份，造孔剂1～3份，成膜助剂0.5～2份。2.如权利要求1所述的一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，其特征在于：所述改性铜渣粉通过油性改性剂对铜渣粉进行改性制备得到。3.如权利要求2所述的一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，其特征在于：所述改性铜渣粉具体制备过程如下：将一定质量比的铜渣粉和油性改性剂加入乙醇溶液中，40～70℃水浴加热并搅拌30～60min，过滤，得到改性铜渣粉。4.如权利要求2所述的一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，其特征在于：所述油性改性剂为环己烷、失水山梨醇单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，环己烷、失水山梨醇单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质量比为(45～60)：(0.5～2)：(0.3～1)。5.如权利要求3所述的一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，其特征在于：所述铜渣粉和油性改性剂的质量比为1：(0.2～0.4)。6.如权利要求1所述的一种基于铜渣粉的红外辐射涂料，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨爽，张美杰，黄奥，顾华志，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
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