一種耐高溫紅外反射絕熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐高溫紅外反射絕熱材料及其制備方法，該涂料中的主要成份玻璃微珠外面包裹二氧化鈦薄膜，屬于耐高溫的保溫材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)化的快速發(fā)展，環(huán)保節(jié)能已成為發(fā)展中國(guó)家面臨的重要問(wèn)題。目前，我國(guó)使用的保溫材料主要有復(fù)合硅酸鹽保溫材料和硅酸鈣板保溫材料，不僅存在抗沖擊力弱，同時(shí)耐熱溫度不能滿足100tC以上窯爐的耐熱需求。目前，在高溫?zé)筛G爐上，陶瓷纖維耐火氈獲得一定的應(yīng)用，工作范圍在871-1427°c之間，陶瓷纖維氈由于蓄熱小、重量輕、良好的抗機(jī)械震動(dòng)與沖擊的能力，化學(xué)穩(wěn)定性好獲得較廣泛的應(yīng)用。但由于其施工安裝工藝復(fù)雜、纖維蓄熱小、僅適應(yīng)快速升溫。
[0003]玻璃微珠是中空的玻璃體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部封閉的氣體對(duì)流傳熱小、導(dǎo)熱系數(shù)小，具有良好的隔熱性能。目前，玻璃微珠已添加不同填料和粘結(jié)劑制備保溫涂料，如中國(guó)專利(CN102086329 A, 一種透明玻璃保溫涂料；CN100584910 C耐高溫隔熱保溫涂料及其制備方法；CN 102464933 A纖維增強(qiáng)耐高溫隔熱保溫陶瓷涂料及其制備方法；CN 100469845C 一種納米陶瓷耐高溫保溫涂料及其制備方法和應(yīng)用)，這些保溫涂料的耐熱溫度低于1200°C，并且保溫性質(zhì)單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單、便于施工、綠色環(huán)保的耐高溫、紅外反射、保溫絕熱等多重功能性結(jié)合的保溫材料及制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種耐高溫紅外反射絕熱涂料，由以下重量份的原料制備而成:
30-50玻璃空心微珠；
2-6高溫填料；
1~3氣相二氧化硅；
10-20 高嶺土 ；
2~4 Ζ5Γ母粉；
0.2-0.6稀土氧化物；
20-30磷酸鹽粘結(jié)劑；
所述的玻璃空心微珠表面沉積一層具有近紅外反射特征的二氧化鈦薄膜；
所述涂料的耐熱溫度大于1700°C，熱導(dǎo)率0.030-0.045%,近紅外反射率達(dá)到80%以上。
[0006]所述的玻璃空心微珠為清洗、干燥、漂選出的浮珠，粒徑范圍40-80目。
[0007]所述的高溫填料為氧化鋯、氧化鋁中的一種或兩種。
[0008]所述的稀土氧化物為氧化鈰、氧化銪、氧化鑭中的一種或幾種。 所述的磷酸鹽粘結(jié)劑為磷酸鋁和磷酸鋁鉻中的一種或兩種。
[0009]所述的耐高溫紅外反射絕熱涂料的制備方法的步驟如下:
(1)采用直流磁控濺射方法在空心微珠表面沉積二氧化鈦紅外反射薄膜；
(2)將沉積二氧化鈦的玻璃空心微珠，與高嶺土、高溫填料、云母粉和氣相二氧化硅進(jìn)行球磨混粉；
(3)將稀土氧化物加入磷酸鹽粘結(jié)劑中進(jìn)行耐高溫改性，在分散器中攪拌均勻；
(4)加入步驟(2)中的混合后的粉料，使粉料在磷酸鹽粘結(jié)劑中充分分散；
(5)加入其他助劑，攪拌成均勾膏體，制得耐高溫紅外反射絕熱涂料；
上述步驟(2)在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜的工藝如下，在真空度達(dá)到1.0X 10 3-5.0X10 3時(shí)，通入高純氮?dú)饣蚋呒儦鍤?，調(diào)整真空室內(nèi)氣壓在0.5-1.6Pa ;直流濺射功率在80~180W ;基底溫度為室溫；濺射時(shí)間為60~120min ；
步驟(2 )中，保證微珠沉積過(guò)程中二氧化鈦薄膜的均勻性，玻璃微珠在濺射過(guò)程中放在濺射工作室內(nèi)振動(dòng)盤(pán)裝置中。
本發(fā)明的有益效果是:
(I)通過(guò)在玻璃微珠表面沉積具有紅外反射的二氧化鈦，改善傳統(tǒng)保溫材料的單一隔熱性質(zhì)，成為反射和絕熱相結(jié)合的雙重功能性保溫材料。
[0010](2)選擇的玻璃微珠為漂選后的浮珠，內(nèi)部孔洞體積大，具有好的絕熱性質(zhì)。
[0011 ] (3)通過(guò)磁控濺射設(shè)備中安裝微攪拌和振動(dòng)裝置，使磁控濺射過(guò)程中玻璃微珠表面充分暴露出來(lái)，保證玻璃微珠表面沉積的二氧化鈦薄膜的均勻性。
[0012](4)采用磁控濺射法在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦，工藝方法簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0013](5)從填料的選則，磷酸鹽稀土改性等方面，解決了涂料的耐高溫性。
[0014](6)相對(duì)于傳統(tǒng)的纖維板狀材料，本涂料硬度高、施工方便，適合于異型構(gòu)件。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明制備成的保溫涂料掃描電鏡圖。
[0016]圖2為普通的原始涂料與本發(fā)明改性涂料的反射率對(duì)比圖。
具體實(shí)施方案
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)例表述的范圍。
[0018]實(shí)施例1
玻璃微珠清洗、干燥、漂選出浮珠，粒徑80目。稱取40克玻璃微珠放入濺射室振動(dòng)盤(pán)中，在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜，工藝如下:在真空度達(dá)到2.0X 10 3時(shí)，通入高純氮?dú)猓{(diào)整真空室內(nèi)氣壓在1.0Pa ;直流濺射功率在120W ;基底溫度為室溫；濺射時(shí)間為10min0將沉積二氧化鈦薄膜后的玻璃微珠，與12.5克高嶺土、2克的氧化鋁、2克的氧化鋯、I克氣相二氧化硅及2克云母粉在球磨機(jī)中混合。將0.2克氧化銪和0.1克氧化鑭混合加入25克磷酸鋁粘結(jié)劑中進(jìn)行改性，在分散器中攪拌均勻。再加入上述球磨混粉的原料，使粉料在磷酸鋁粘結(jié)劑中充分分散，攪拌成均勻膏體，制得耐高溫紅外反射絕熱涂料。制得的耐高溫紅外反射絕熱材料(電鏡圖如圖1所示)的耐熱溫度達(dá)1800°C，熱導(dǎo)率0.033%,近紅外反射率大于80%以上，其與普通涂料的對(duì)比圖如圖2所示。
實(shí)施例2
玻璃微珠清洗、干燥、漂選出浮珠，粒徑60目。稱取30克玻璃微珠放入濺射室振動(dòng)盤(pán)中，在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜，工藝如下:在真空度達(dá)到2.0X 10 3時(shí)，通入高純氮?dú)?，調(diào)整真空室內(nèi)氣壓在1.2Pa ;直流濺射功率在100W ;基底溫度為室溫；濺射時(shí)間為10min0將沉積二氧化鈦薄膜后的玻璃微珠，與15克高嶺土、4克的氧化鋁、3克氣相二氧化硅及2克云母粉再球磨機(jī)中混合。將0.25克氧化銪加入25克磷酸鋁鉻粘結(jié)劑中進(jìn)行改性，在分散器中攪拌均勻。再加入上述球磨混粉的原料，使粉料在磷酸鋁粘結(jié)劑中充分分散，攪拌成均勻膏體，制得耐高溫紅外反射絕熱涂料。制得耐高溫紅外反射絕熱材料的耐熱溫度達(dá)1800°C，熱導(dǎo)率0.034%,近紅外反射率大于到80%。
實(shí)施例3
玻璃微珠清洗、干燥、漂選出浮珠，粒徑40目。稱取50克玻璃微珠放入濺射室振動(dòng)盤(pán)中，在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜，工藝如下:在真空度達(dá)到3.0X 10 3時(shí)，通入高純氮?dú)?，調(diào)整真空室內(nèi)氣壓在1.4Pa ;直流濺射功率在120W ;基底溫度為室溫；濺射時(shí)間為10min0將沉積二氧化鈦薄膜后的玻璃微珠，與20克高嶺土、3克的氧化鋯、2克氣相二氧化硅及4克云母粉再球磨機(jī)中混合。將0.2克氧化銪和0.1克氧化鈰加入30克磷酸鋁粘結(jié)劑中進(jìn)行改性，在分散器中攪拌均勻。再加入上述球磨混粉的原料，使粉料在磷酸鋁粘結(jié)劑中充分分散，攪拌成均勻膏體，制得耐高溫紅外反射絕熱涂料。制得耐高溫紅外反射絕熱材料的耐熱溫度達(dá)1800°C，熱導(dǎo)率0.038%,近紅外反射率大于80%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐高溫紅外反射絕熱材料，其特征在于:由以下重量份的原料制備而成: 30-50玻璃空心微珠； 2-6高溫填料； 1~3氣相二氧化硅； 10-20 高嶺土 ；2~4 Ζ5Γ母粉； 0.2-0.6稀土氧化物； 20-30磷酸鹽粘結(jié)劑； 所述的玻璃空心微珠表面沉積一層具有近紅外反射特征的二氧化鈦薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特征在于，所述涂料的耐熱溫度大于1700°C，熱導(dǎo)率0.030-0.045%,近紅外反射率大于80%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特征在于，所述的玻璃空心微珠為清洗、干燥、漂選出的浮珠，粒徑范圍40-80目。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特征在于，所述的高溫填料為氧化鋯、氧化鋁中的一種或兩種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特征在于，所述的稀土氧化物為氧化鈰、氧化銪、氧化鑭中的一種或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特征在于，所述的磷酸鹽粘結(jié)劑為磷酸鋁和磷酸鋁鉻中的一種或兩種。7.—種權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的耐高溫紅外反射絕熱材料的制備方法，其特征在于，具體制備方法如下: (1)采用直流磁控濺射方法在空心微珠表面沉積二氧化鈦紅外反射薄膜； (2)將沉積二氧化鈦的玻璃空心微珠，與高嶺土、高溫填料、云母粉和氣相二氧化硅進(jìn)行球磨混粉； (3)將稀土氧化物加入磷酸鹽粘結(jié)劑中進(jìn)行耐高溫改性，在分散器中攪拌均勻； (4)加入步驟(2)中的混合后的粉料，使粉料在磷酸鹽粘結(jié)劑中充分分散； (5)加入其他助劑，攪拌成均勾膏體，制得耐高溫紅外反射絕熱涂料； 上述步驟(2)在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜的工藝如下，在真空度達(dá)到1.0X 10 3-5.0X10 3時(shí)，通入高純氮?dú)饣蚋呒儦鍤猓{(diào)整真空室內(nèi)氣壓在0.5-1.6Pa ;直流濺射功率在80~180W ;基底溫度為室溫；濺射時(shí)間為60~120min ； 步驟(2 )中，保證微珠沉積過(guò)程中二氧化鈦薄膜的均勻性，玻璃微珠在濺射過(guò)程中放在濺射工作室內(nèi)振動(dòng)盤(pán)裝置中。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種耐高溫紅外反射絕熱涂料，由以下重量份的原料制備而成：30~50玻璃空心微珠；2~6高溫填料；1~3氣相二氧化硅；10~20高嶺土；2~4云母粉；0.2~0.6稀土氧化物；20~30磷酸鹽粘結(jié)劑；同時(shí)提供了其制備方法，用本發(fā)明提供的耐高溫紅外反射絕熱涂料，通過(guò)在玻璃微珠表面沉積具有紅外反射的二氧化鈦，改善傳統(tǒng)保溫材料的單一隔熱性質(zhì)，成為反射和絕熱相結(jié)合的雙重功能性保溫材料。
【IPC分類】C09D7/12, C09D5/33, C09D1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105219145
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510702250
【發(fā)明人】冷金鳳, 周慶波, 初梅軍, 滕新?tīng)I(yíng), 周?chē)?guó)榮
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月27日
【公告號(hào)】CN104292893A