【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水性功能涂料，尤其涉及一种水性高熵硼化物陶瓷涂料及其制备方法。
技术介绍
1、涂料是一种材料，用于喷涂于物体表面形成涂层，从而起到保护、装饰、标志及其他特殊作用(如电绝缘、防污、减阻、隔热、耐辐射、导电、导磁等)。因此，在工农业、国防、科研和生活中得到越来越广泛的应用。按涂料使用分散介质可以将涂料分为溶剂型涂料和水性涂料。溶剂型涂料是以有机溶剂为分散介质而制得的涂料，其应用广泛。但是，有机溶剂的使用会引起空气的污染。近年来，人们对环保问题越来越关注，世界各国都相继制定了挥发性有机物（voc）排放的限量标准和法规。溶剂型涂料是voc的重要来源，会对环境造成很大污染，加剧消耗能源、有毒有害且易燃易爆。水性涂料是指以水为溶剂或分散介质的涂料，因其具有环境友好、安全性的特点而备受关注，在世界各国得到了迅速发展。近来，聚合物复合材料吸引了人们极大的注意，无机纳米粒子的加入能够改善聚合物材料的力性能、光性能、热性能、防腐性、磁性能等。
2、由多个主元合成的高熵材料一经问世，便引起了各个领域越来越多的关注，它催生了一代众多新颖材料。在初始阶段，研究的重点主要集中在高熵合金（hea）上。由于其多主元设计，因而具有高的构型熵。根据吉布斯自由能方程( δgmix= δhmix - tδsconfig)，高温下构型熵和温度对吉布斯自由能的影响占主导地位。构型熵越高，吉布斯自由能越低，材料的高温热稳定性越好。此外，此类材料的晶格畸变效应和鸡尾酒
3、cn 115259902a公开了一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料及制备方法和应用，包括如下质量百分比的组分：稀土辐射功能粉30%~60%；稀土高温粘结剂40%~70%。采用稀土碳酸盐和多种氧化物作为原料高温煅烧，烧成后在空气中急冷得到金属元素掺杂的高熵固溶体，作为稀土辐射功能粉。该涂层表现出优异的高温辐射性能和抗热震性能，可应用于800 °c以上的高温窑炉实现节能增效。然而，粉体合成需要在高温炉内进行分阶段程序升温煅烧，且需要高的煅烧温度（1250~1600°c）。复杂的工艺以及高温对生产设备有一定的需求，周期较长且带来了大量的能源消耗，不利于工业上的大规模应用。
4、专利cn 114573345 a公开了一种钙钛矿型高熵高发射率陶瓷涂层镀膜液的制备方法，由磷酸盐类粘结剂，溶胶类粘结剂，钙钛矿型高熵陶瓷粉体作为填料，助剂，溶剂构成。得益于高熵效应，陶瓷涂层可广泛应用于高温窑炉、锅炉、金属壁面等高温领域，可实现低成本、高节能。然而，其高熵粉体的制备需要在高温条件下完成，这导致了较大的能源消耗。
5、专利cn 111548656 a中提出了一种htee系列高温红外辐射涂料及其使用方法，包括以下组分：氧化锆、氧化铝、氧化钛、氢氧化铝和氧化钴、氧化锆液体浆料、溶剂和水。可喷涂到锅炉衬里形成高发射率涂层，可以有效提升锅炉的平衡效率，降低排烟温度和炉外表面温度。但该专利技术涂料施工需要进行梯度加热固化，梯度加热包括：从室温经3 h匀速升温至300 °c来蒸发水分；再从300 °c经2 h匀速升温至600 °c，最后升温至1300 °c恒温3 h。对于具体施工而言，固化步骤过多，现场工况下不易实现。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种性能优异、应用广泛、成本低、环保无污染、施工工艺简单的水性高熵硼化物陶瓷涂料。
2、本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供该水性高熵硼化物陶瓷涂料的制备方法。
3、为解决上述问题，本专利技术所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：该涂料由以下质量份数的原料制成：功能颜料7~18份、填料2~4份、粘结剂25~40份、超纯水30~50份、分散剂2~6份、消泡剂1~3份、流平剂1~3份；所述功能颜料为高熵硼化物陶瓷，该高熵硼化物陶瓷中金属元素为co、ni、cr、cu、zr、fe和mn中的至少5种，且各金属元素为等摩尔比。
4、所述高熵硼化物陶瓷按下述方法制得：以co(no3)3·6h2o、ni(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o、cu(no3)2·3h2o、zr(no3)3·3h2o、feso4·7h2o粉末和mn(no3)2溶液中的五种硝酸盐或硫酸盐作为原料，硼氢化钠为硼源，且总金属元素与硼氢化钠的摩尔比为1：4；原料和硼源分别在预先氮气或氩气吹扫30～60分钟的去离子水中采用机械搅拌器以300～500 r/min的转速持续搅拌溶解，所得盐溶液与硼源水溶液混合后经还原反应后通过真空抽滤分离，抽滤过程中分别用去离子水和无水乙醇交替清洗滤饼3~6次，每次清洗1分钟；最后，先在-24 °c环境下冷冻12 h后，再在冷冻温度为-52~-60 °c、真空度为33~43 pa、持续时间为8~12 h的条件下冷冻干燥，直至观察到冰晶全部消失即得。
5、所述高熵硼化物陶瓷的粒径为100~300 nm，比表面积为30~100 m2/g。
6、所述填料为纳米氧化钇，立方晶系，粒径30~43 nm，比表面积37~42 m2/g。
7、所述粘结剂为磷酸铬铝和磷酸二氢铬中的至少一种。
8、所述分散剂为毕克化学byk-153。
9、所述消泡剂为毕克化学byk-011。
10、所述流平剂为毕克化学byk-349。
11、如上所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料的制备方法，其特征在于：该方法首先按配比称重，然后将超纯水、粘结剂、分散剂、消泡剂、流平剂混合分散均匀后加入功能颜料和填料，利用高速分散机以800~1200 r/min的转速搅拌90~120 min，再利用砂磨机或球磨机进行分散研磨至细度20~30μm，最后经500~750目丝网过滤，即得水性陶瓷功能涂料。
12、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
13、1、本专利技术以磷酸铬铝和磷酸二氢铬中的至少一种为粘结剂，该粘结剂具有优异的耐高温性能和难燃性，耐热温度可达1200~1600 °c。同时具有高的粘接强度，可保证涂料的附着力，且该粘结剂成本低、成型工艺简单。
14、2、本专利技术采用高熵硼化物材料作为功能颜料，多主元设计带来的高熵效应有助于其高温稳定性。同时多主元设计可以减少带隙，有利于光的吸收。另外由于主元原子之间的尺寸差异，还带来了严重的晶格畸变效应，因此可以增加晶格震动，有利于实现宽带高光谱吸收。
15、3、本专利技术采用纳米氧化钇作为填料，氧化钇因其介电常数高、耐热性好、抗腐蚀性强等优良的物理性能，常作为功能添加材料，广泛地被应用于原子能、航空航天、荧光、电子、高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：该涂料由以下质量份数的原料制成：功能颜料7~18份、填料2~4份、粘结剂25~40份、超纯水30~50份、分散剂2~6份、消泡剂1~3份、流平剂1~3份；所述功能颜料为高熵硼化物陶瓷，该高熵硼化物陶瓷中金属元素为Co、Ni、Cr、Cu、Zr、Fe和Mn中的至少5种，且各金属元素为等摩尔比。
2.如权利要求1所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述高熵硼化物陶瓷按下述方法制得：以Co(NO3)3·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Zr(NO3)3·3H2O、FeSO4·7H2O粉末和Mn(NO3)2溶液中的五种硝酸盐或硫酸盐作为原料，硼氢化钠为硼源，且总金属元素与硼氢化钠的摩尔比为1：4；原料和硼源分别在预先氮气或氩气吹扫30～60分钟的去离子水中采用机械搅拌器以300～500 r/min的转速持续搅拌溶解，所得盐溶液与硼源水溶液混合后经还原反应后通过真空抽滤分离，抽滤过程中分别用去离子水和无水乙醇交替清洗滤饼3~6次，每次清洗1分钟；最后，先在-24 °C
3.如权利要求1或2所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述高熵硼化物陶瓷的粒径为100~300 nm，比表面积为30~100 m2/g。
4.如权利要求1所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述填料为纳米氧化钇，立方晶系，粒径30~43 nm，比表面积37~42 m2/g。
5.如权利要求1所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述粘结剂为磷酸铬铝和磷酸二氢铬中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述分散剂为毕克化学BYK-153。
7.如权利要求1所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述消泡剂为毕克化学BYK-011。
8.如权利要求1所述的具一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述流平剂为毕克化学BYK-349。
9.如权利要求1所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料的制备方法，其特征在于：该方法首先按配比称重，然后将超纯水、粘结剂、分散剂、消泡剂、流平剂混合分散均匀后加入功能颜料和填料，利用高速分散机以800~1200 r/min的转速搅拌90~120 min，再利用砂磨机或球磨机进行分散研磨至细度20~30 μm，最后经500~750目丝网过滤，即得水性陶瓷功能涂料。
...【技术特征摘要】
1.一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：该涂料由以下质量份数的原料制成：功能颜料7~18份、填料2~4份、粘结剂25~40份、超纯水30~50份、分散剂2~6份、消泡剂1~3份、流平剂1~3份；所述功能颜料为高熵硼化物陶瓷，该高熵硼化物陶瓷中金属元素为co、ni、cr、cu、zr、fe和mn中的至少5种，且各金属元素为等摩尔比。
2.如权利要求1所述的一种水性高熵硼化物陶瓷涂料，其特征在于：所述高熵硼化物陶瓷按下述方法制得：以co(no3)3·6h2o、ni(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o、cu(no3)2·3h2o、zr(no3)3·3h2o、feso4·7h2o粉末和mn(no3)2溶液中的五种硝酸盐或硫酸盐作为原料，硼氢化钠为硼源，且总金属元素与硼氢化钠的摩尔比为1：4；原料和硼源分别在预先氮气或氩气吹扫30～60分钟的去离子水中采用机械搅拌器以300～500 r/min的转速持续搅拌溶解，所得盐溶液与硼源水溶液混合后经还原反应后通过真空抽滤分离，抽滤过程中分别用去离子水和无水乙醇交替清洗滤饼3~6次，每次清洗1分钟；最后，先在-24 °c环境下冷冻12 h后，再在冷冻温度为-52~-60 °c、真空度为33~43 pa、持续时间为8~12 h的条件下冷冻干燥，直至观察到冰晶全部消失即得。
【专利技术属性】
技术研发人员：高祥虎，何成玉，赵鹏，刘宝华，鲁种伟，张永志，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。