一種耐高溫隔熱涂料及其制備方法與應用的制作方法

一種耐高溫隔熱涂料及其制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及功能涂料領域，尤其涉及一種耐高溫隔熱涂料及其制備方法。由如下質量分數的原料組成：核殼結構的高反射顏料10%～40%，核殼結構的隔熱粉料10%～40%，增韌劑1%～5%，高溫粘結劑10%～50%，涂料助劑1%～10%，余量為水。制備方法為將原料混合、分散、研磨、進行均質化處理使平均粒徑達到325-400目、過濾、封裝，即得產品。本發明制備的耐高溫隔熱涂料可以應用于工業窯爐、工業鍋爐、高溫蒸汽管道、石油裂解設備、發動機部位、高溫冶煉、燒結爐等高溫領域，可在更高溫下長期使用，可節約能耗，延長窯爐壽命。
【專利說明】一種耐高溫隔熱涂料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于功能涂料領域，特別涉及一種耐高溫隔熱涂料及其制備方法。該涂料可以應用于工業窯爐、工業鍋爐、高溫蒸汽管道、石油裂解設備、發動機部位、高溫冶煉、燒結爐等高溫領域，起到節能降耗的作用。
【背景技術】
[0002]在全球能源供應趨緊的形勢下，節能降耗已成為世界各國共同的目標。降低工業能耗，主要是要提高高溫設備的節能率，如:工業窯爐、工業鍋爐、高溫蒸汽管道、石油裂解設備、發動機部位、高溫冶煉、燒結爐等設備。
[0003]我國工業爐數量眾多，現有蒸汽鍋爐100萬臺，工業窯爐20萬臺，反射爐50萬臺，大型電阻爐40萬臺，還有眾多的陶瓷爐，水泥爐，玻璃爐等，合計總數不下400萬臺。另外，我國工業爐的熱效率很低，平均不到30%，而國際上工業爐的熱效率平均為50%以上。因此，降低工業能耗，主要是要提高工業爐的熱效率。
[0004]一般工業爐內部溫度都要超過350 V，高溫窯爐的溫度甚至可以達到2000 V左右。一般窯爐加熱多為通過電、煤、油、氣或是電磁感應方式加熱升溫，爐窯熱量的傳遞以3種方式進行，即傳導傳熱、對流傳熱和輻射傳熱。在低溫階段，熱交換以對流傳熱為主，而在高溫階段(800°C以上) ，則以輻射傳熱為主。隨著溫度的升高，輻射傳熱所起的作用越來越大。電磁波在輻射傳播中遇到物體時，會發生反射和吸收。如果窯爐內襯表面具有較高的反射率，就可以強化爐內熱交換過程，大大提高窯爐的燃燒率，從而提高其熱效率。據Wien定律和Planck定律可知，高溫輻射能量大多數集中在I~5μπι波段，如1000°C和1300°C時，會分別有76%和85%的輻射能量集中在這一波段內。因此需要窯爐內襯在I~5μπι波段具有較高反射率。另外，目前各窯爐散熱損失嚴重，其表面散熱損失占整個窯爐熱損失的比例高達20%~30%。被窯爐內襯吸收的輻射波會提高窯爐內壁溫度，從而加劇散熱損失。常用的耐火材料其高溫下的導熱系數較高，隔熱效果差，如1400°C時鋁磚的導熱系數為
4.28ff/m.K，剛鋁石磚的導熱系數為2.0ff/m.K。為了提高其隔熱保溫性能，需要在窯爐內襯表面涂覆隔熱涂料降低其熱導率從而達到進一步降低能耗的效果。
[0005]耐高溫隔熱涂料的節能機理在于:(I)增加爐內輻射傳熱(即熱反射率)，增強窯爐內壁對熱源傳來熱量的反射能力。⑵降低涂層熱導率，減小散熱損失。基于以上節能機理，耐高溫隔熱涂料被公認為是21世紀的一種重要節能產品和技術。耐高溫隔熱涂料作為一種投資少、見效快、施工簡便的工業爐節能改造產品必將擁有巨大的市場需求。
[0006]基于隔熱涂料對節能降耗的顯著意義，國內外已研發了多種配方和用途的隔熱涂料。根據隔熱涂料的隔熱機理和隔熱方式的不同，可將其分為阻隔性隔熱涂料、反射隔熱涂料及輻射隔熱涂料三類。阻隔性隔熱涂料是通過低熱導高熱阻來實現隔熱保溫的一種涂料，其中應用較多的是硅酸鹽類復合涂料，其主要采用導熱系數低、中空的隔熱骨料，如海泡石、膨脹珍珠巖、蛭石、礦巖棉等，結合無機、有機粘結劑和其他助劑制成。反射隔熱涂料通過選擇合適的樹脂、顏料填料和生產工藝，制得高反射率涂層，反射太陽光達到隔熱目的。復合型隔熱保溫涂料具有兩種或多種隔熱保溫機理協同作用，各種隔熱保溫涂料優勢互補，隔熱效果明顯。國內外在此方面進行了大量的研發工作，已取得一定成果。目前有代表性的產品品牌，如美國的Therma-Cover、德國的Thermoshield、澳大利亞的Insulseal。由于成本較高，目前在國內均沒有大量推廣應用。
[0007]目前，隔熱涂料已經廣泛應用于建筑物外墻和屋頂、工業儲罐和石油管道等領域，均取得一定的節能效果。但公開報道的隔熱涂料其耐溫性不夠高，一般低于1000°C，因此只能應用于中低溫領域。據報道，超過1400°C的高溫領域才是工業能耗大戶，這一領域更需要節能降耗。現如今高溫領域如工業窯爐、高溫冶煉、燒結爐等使用的主要是耐火材料，但是其熱反射率較低、熱導率較高，導致其燃燒效率一直較低，能耗嚴重。因此，開發能應用于1400°C以上高溫領域的耐高溫隔熱涂料迫在眉睫。

【發明內容】

[0008]針對上述問題，本發明的主要目的是提供一種耐高溫隔熱涂料及其制備方法，該涂料不僅具有較高的反射率可以強化爐內熱交換過程，還具有較低的熱導率大幅降低爐壁的傳熱損失，另外具有核殼結構的高反射顏料和核殼結構的隔熱粉料使得該涂料的使用溫度范圍大幅提高，可在更高溫下長期使用，將其應用于冶金、陶瓷、機械、石化、建材、醫藥等高溫行業，可以起到節約能耗、延長窯爐壽命的效果。本發明還提供一種耐高溫隔熱涂料的制備方法，制備方法簡單，便于推廣應用。
[0009]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:耐高溫隔熱涂料，其特征在于它是由核殼結構的高反射顏料、核殼結構的隔熱粉料、增韌劑、高溫粘結劑、涂料助劑和水組成，各組分所占質量分數為:核殼結構的高反射顏料10%~40%，核殼結構的隔熱粉料10%~40%，增韌劑1%~5%，高溫粘結劑10%~50%，涂料助劑1%~10%，余量為水。
[0010]本發明較好的技術方案是各組分所占質量百分數為:核殼結構的高反射顏料10%~40%，核殼結構的隔熱粉料10%~40%，增韌劑1%~5%，高溫粘結劑10%~50%，涂料助劑1%~10%，水10%~50%ο`
[0011]本發明更好的技術方案是各組分所占質量百分數為:核殼結構的高反射顏料40%，核殼結構的隔熱粉料30%，增韌劑5%，高溫粘結劑10%，涂料助劑5%，水10%。
[0012]其中，所述的核殼結構的高反射顏料是通過對高反射顏料進行包覆無機耐高溫殼層實現的；核殼結構高反射顏料的內核材料包括碳化硅(SiC)、氧化鈦(Ti02)、銻摻雜氧化錫(ATO)、銦摻雜氧化錫(ΙΤ0)、氟摻雜氧化錫(FT0)、鋁摻雜氧化鋅(ΑΖ0)、鎵摻雜氧化鋅(GZ0)、鈦酸鉀等所組成的組分中的至少一種；所述的核殼結構高反射顏料和核殼結構隔熱粉料的外殼材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等；上述原料均為市場上購買得到。
[0013]所述的核殼結構的隔熱粉料是通過對隔熱粉料進行包覆無機耐高溫殼層實現的；所述的核殼結構隔熱粉料的內核材料包括硅藻土、珍珠巖粉、膨脹蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2氣凝膠等所組成的組分中的至少一種；所述的核殼結構高反射顏料和核殼結構隔熱粉料的外殼材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等；
[0014]所述的增韌劑包括氧化鋯纖維、氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、多晶莫來石纖維等組成的組分中的至少一種；
[0015]所述的高溫粘結劑包括水玻璃、磷酸二氫鋁、硅溶膠、鋁溶膠和鋯溶膠中的一種或幾種的混合物；
[0016]所述的涂料助劑包括分散劑、消泡劑、成膜劑、流平劑、懸浮劑。涂料助劑各組分占耐高溫隔熱涂料質量百分數分別為:分散劑0.1%~10%、消泡劑0.02%~2%、成膜劑0%~1%、流平劑0%~1%、懸浮劑0.1%~5%ο
[0017]所述的分散劑選自六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉、聚羧酸鈉等中的一種或幾種的混合物。
[0018]所述的消泡劑選自礦物油、有機硅、改性石蠟消泡劑中的一種或幾種的混合物。
[0019]所述的成膜劑選自苯甲醇、十二碳醇酯、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚等中的一種或幾種的混合物。
[0020]所述的流平劑選自羥甲基纖維素、聚二甲基硅烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚酯改性有機硅氧烷、丙烯酸酯等中的一種或幾種的混合物。
[0021]所述的懸浮劑選自鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鋰基膨潤土、氫基膨潤土中的一種或幾種的混合物。
[0022]本發明的耐高溫隔熱涂料的制備方法包括以下步驟:
[0023]I)按各組分所占質量分數為:10%~40%的核殼結構高反射顏料，10%~40%的核殼結構隔熱粉料，1%~5%的增韌劑，10%~50%的高溫粘結劑，1%~10%的涂料助劑，余量為水進行配料；
[0024]其中，所述的核殼結構的高反射顏料是通過對高反射顏料進行包覆無機耐高溫殼層實現的；
[0025]所述的核殼結構的隔熱粉料是通過對隔熱粉料進行包覆無機耐高溫殼層實現的；
[0026]所述的涂料助劑包括分散劑、消泡劑、成膜劑、流平劑、懸浮劑。
[0027]2)將核殼結構的高反射顏料、核殼結構的隔熱粉料、增韌劑和水按比例稱量、混合、分散、研磨直至其細度達到15 μ m以下，得到耐高溫涂料的功能顏料色漿；
[0028]3)將上述得到的功能顏料色漿與高溫粘結劑、涂料助劑按比例混合、高速分散，通過水來調節涂料的固含量和粘度，即可得到所述的耐高溫隔熱涂料。
[0029]本發明中所述的核殼結構高反射顏料的內核材料包括SiC、TiO2, ΑΤΟ、ΙΤ0、FTO、AZ0、GZ0、鈦酸鉀等所組成的組分中的至少一種,粒徑范圍是IOOnm~10 μ m。
[0030]本發明中所述的核殼結構隔熱粉料的內核材料包括硅藻土、珍珠巖粉、膨脹蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2氣凝膠等所組成的組分中的至少一種，粒徑范圍是IOOnm~10 μ m。
[0031]本發明中所述的核殼結構高反射顏料和核殼結構隔熱粉料的外殼材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等，厚度范圍在IOnm~I μ m之間。
[0032]本發明中所述的增韌劑包括氧化鋯纖維、氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、多晶莫來石纖維等組成的組分中的至少一種，其纖維長度范圍是I μ m~100mm,纖維直徑范圍是IOOnm~100 μ m0
[0033]本發明中所述的高溫粘結劑包括水玻璃、磷酸二氫鋁、硅溶膠、鋁溶膠和鋯溶膠中的一種或幾種的混合物。根據耐高溫隔熱涂料所使用的溫度和氣氛的不同，選取不同的高溫粘結劑。[0034]本發明中所述的涂料助劑根據原料粒徑、粘結劑的類型等進行選取。所述的涂料助劑包括分散劑、消泡劑、成膜劑、流平劑、懸浮劑一種或多種的任意組合。
[0035]所述的分散劑選自六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉、聚羧酸鈉等中的一種或幾種的混合物。
[0036]所述的消泡劑選自礦物油、有機硅、改性石蠟消泡劑中的一種或幾種的混合物。
[0037]所述的成膜劑選自苯甲醇、十二碳醇酯、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚等中的一種或幾種的混合物。
[0038]所述的流平劑選自羥甲基纖維素、聚二甲基硅烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚酯改性有機硅氧烷、丙烯酸酯等中的一種或幾種的混合物。
[0039]所述的懸浮劑選自鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鋰基膨潤土、氫基膨潤土中的一種或幾種的混合物。
[0040]步驟2)中所述的通過砂磨處理得到耐高溫涂料的功能顏料色漿，采用的砂磨機械包括高速分散機、臥式砂磨機、立式砂磨機或棒銷式砂磨機。砂磨處理時所選擇的球料比優選為0.5~1:1，砂磨均質化處理的時間優選為2~3小時。
[0041]步驟3)中所述的高速分散處理，分散條件為在攪拌分散機下分散I~3小時，轉速控制在2000~5000r/min。
[0042]本發明的耐高溫隔熱涂料施工使用非常方便，一般不需對基體進行特殊的改造與檢修處理便可進行正常的涂料施工。施工時可先用壓縮空氣將作業面清理吹掃干凈，然后機械噴涂施工本發明的耐高溫隔熱涂料。機械噴涂時使用壓縮空氣通過噴槍將涂料均勻噴涂在工作面上。涂層厚度一般在0.1~0.3mm, 一般噴涂I~5次即可。涂料施工后一般無需烘干，自然干燥24小時后隨烘爐曲線升溫即可高溫自燒結固化。本發明得到的耐高溫隔熱涂料可應用于工業窯爐、工業鍋爐、高溫蒸汽管道、石油裂解設備、發動機部位、高溫冶煉、燒結爐等高溫領域，起到節能降耗的作用。
[0043]本發明所述的耐高溫隔熱涂料，核殼結構的高反射顏料、核殼結構的隔熱粉料、增韌劑和高溫粘結劑作為涂料的主要成分。其中，核殼結構高反射顏料的內核材料包括SiC、Ti02、ΑΤΟ、ITO、FTO、AZO、GZ0、鈦酸鉀等所組成的組分中的至少一種，其紅外線反射率很高，在I~5 μ m波段紅外反射率高達85%~95%，可以反射大部分的輻射電磁波從而增強爐內的輻射傳熱；核殼結構隔熱粉料的內核材料包括硅藻土、珍珠巖粉、膨脹蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2氣凝膠等所組成的組分中的至少一種，其熱導率很低，約0.03~0.3W/m.Κ，具有很好的隔熱保溫效果；以上材料均是較好的節能材料，但是它們存在的一個共性問題就是耐溫性不高，使用溫度不超過1400/C如SiC (~1300) °C、鈦酸鉀(~1000) °C、硅藻土(〈1000) °C、珍珠巖粉(~1000) °C、膨脹蛭石(1100~1150) V、粉煤灰漂珠(~1100) °C、云母粉(〈1000) °C、SiO2氣凝膠(950~1050) °C，這將制約其在高溫領域的應用。
[0044]核殼結構高反射顏料和核殼結構隔熱粉料的外殼材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等，其中的SiO2熔點1725，V Al2O3熔點2050，V ZrO2熔點2690，°C它們都具有較高的高溫穩定性，從而增強整個核殼結構粉料的高溫穩定性，使其內核材料在高溫條件下仍然發揮作用；增韌劑包括氧化鋯纖維、氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、多晶莫來石纖維等組成的組分中的至少一種，它們在高溫下具有良好的力學性能，對涂層補強、增韌，提高涂料的熱震穩定性和使用壽命。
[0045]本發明與現有的隔熱涂料及制備方法相比，具有以下優點:
[0046]其一，該涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有穩定的高反射率，可有效增強爐內福射傳熱能力。實驗測試表明，耐高溫隔熱涂料在1600°C時,對I~5μηι紅外福射電磁波反射率達到85%~95%。實現這一效果有三方面的原因:①核殼結構高反射顏料的內核材料對紅外線具有較高的反射率，如SiC、TiO2, ΑΤΟ、ITO、FTO、AZO、GZO、鈦酸鉀等；②核殼結構高反射顏料比普通反射顏料多了一層界面結構，界面作用增強了輻射電磁波的反射能力；③核殼結構高反射顏料的外殼材料是Si02、Al203、Zr02等高熔點物質，它們都具有較高的高溫穩定性，使得核殼結構高反射顏料的耐溫性強于普通反射顏料，能夠應用于更高的溫度領域。
[0047]其二，該涂料在1600°C高溫下，對熱量具有較低的導熱系數，可有效地降低爐體的散熱，起到隔熱保溫的效果。實驗測試表明，耐高溫隔熱涂料在1600°C時的熱導率為
0.03~0.3ff/m.Κ。實現這一效果有兩方面的原因:①核殼結構隔熱粉料都具有大量的納米孔結構，如硅藻土、珍珠巖粉、膨脹蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2氣凝膠等，眾多微小的氣孔對熱傳導阻礙作用顯著，大大降低其導熱系數。②具有納米孔結構的材料其在低溫下具有很好的絕熱效果，但是高溫下其結構容易破壞，孔洞容易坍塌燒結，核殼結構隔熱粉料正好可以克服此弊端，大大地提升隔熱粉料的使用溫度空間。
[0048]其三，通過氧化鋯纖維、氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、多晶莫來石纖維等的補強增韌作用，提高了涂層的力學性能和熱震穩定性，使涂料的耐火度可達1600°C以上，并與襯體結合牢固，使用壽命大大延長。實驗測試表明，耐高溫隔熱涂料在耐火材料表面形成的涂層，經140(TC至室溫20次循環熱沖擊和160(TC至室溫10次循環熱沖擊，涂層表面無粉化、無鼓泡、無裂紋、無剝落，熱震穩定性優良。
`[0049]其四，本發明涂料的制備過程中沒有添加任何有機物或有毒有害成分，也沒有任何對健康有潛在威脅的成分，其所使用的溶劑為水，顏填料均為無機粉料，粘結劑也是無機成分的硅酸鹽、磷酸鹽、溶膠等。因此該涂料是真正的水性無機涂料，是一種環保型耐高溫涂料。
【具體實施方式】
[0050]本發明人經過廣泛而深入的研究，獲得了一種耐高溫隔熱涂料及其制備技術，為提高高溫涂料的使用溫度范圍和在高溫節能降耗領域的應用做出貢獻。在此基礎上完成了本發明。
[0051]本發明所提供的物質可以通過市售原料或傳統化學轉化方式合成。
[0052]本發明的其他方面由于本文的公開內容，對本領域的技術人員而言是顯而易見的。
[0053]以下結合具體實施例，進一步闡明本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0054]除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發明方法中。[0055]實施例1:
[0056]稱取SiO2包覆SiC核殼結構高反射顏料粉末IOKg (SiC顆粒粒徑為2 μ m, SiO2核殼厚度為300nm)，ZrO2包覆硅藻土核殼結構隔熱粉料40Kg (硅藻土顆粒粒徑為3 μ m, ZrO2核殼厚度為300nm)，ZrO2增韌纖維2Kg (長度為100 μ m，直徑為I μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0057]稱取水玻璃粘結劑10Kg，倒入攪拌容器內，加入35Kg水，攪拌均勻，再加入2Kg的六偏磷酸鈉、100g的礦物油、500g的苯甲醇、200g的輕甲基纖維素和200g的鈉基膨潤土,攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時,然后進入立式砂磨機中,球料比為1:1，砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0058]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到88%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.2ff/m.Κ)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱15次和1600°C急冷急熱8次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0059]實施例2:
[0060]稱取Al2O3包覆TiO2核殼結構高反射顏料粉末20Kg (TiO2顆粒粒徑為I μ m，Al2O3核殼厚度為200nm)，SiO2包覆珍珠巖粉核殼結構隔熱粉料30Kg(珍珠巖粉顆粒粒徑為3 μ m,SiO2核殼厚度為300nm)，Al2O3增韌纖維5Kg (長度為500 μ m,直徑為I μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0061]稱取磷酸二氫鋁粘結劑20Kg，倒入攪拌容器內，加入20Kg水，攪拌均勻，再加入4Kg的十二烷基苯磺酸鈉、300g的有機娃、100g的十二碳醇酯、100g的聚二甲基硅烷和500g的鈣基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時,然后進入立式砂磨機中,球料比為1:1，砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0062]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到90%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.15ff/m.K)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱17次和1600°C急冷急熱8次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0063]實施例3:
[0064]稱取ZrO2包覆ATO核殼結構高反射顏料粉末30Kg(AT0顆粒粒徑為500nm，ZrO2核殼厚度為IOOnmXAl2O3包覆膨脹蛭石核殼結構隔熱粉料20Kg (膨脹蛭石顆粒粒徑為2 μ m,Al2O3核殼厚度為200nm)，硅酸鋁增韌纖維IKg (長度為200 μ m,直徑為I μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0065]稱取磷酸二氫鋁和硅溶膠的混合粘結劑30Kg，倒入攪拌容器內，加入15Kg水，攪拌均勻，再加入2Kg的聚丙烯酸鈉、IKg的改性石臘、500g的丙二醇苯醚、500g的聚甲基苯基硅氧烷和IKg的鋰基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時，然后進入立式砂磨機中，球料比為1:1，砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0066]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到93%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.08ff/m.K)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱15次和1600°C急冷急熱8次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0067]實施例4:
[0068]稱取SiO2包覆ITO核殼結構高反射顏料粉末40Kg (ITO顆粒粒徑為200nm，SiO2核殼厚度為100nm)，Si02包覆粉煤灰漂珠核殼結構隔熱粉料IOKg (粉煤灰漂珠顆粒粒徑為5ym, SiO2核殼厚度為500nm)，多晶莫來石增韌纖維1.5Kg (長度為1mm，直徑為2 μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0069]稱取硅溶膠和鋁溶膠的混合粘結劑35Kg，倒入攪拌容器內，加入5Kg水，攪拌均勻，再加入5Kg的聚羧酸鈉、100g的有機娃、300g的乙二醇丁醚、100g的聚醚聚酯改性有機硅氧烷和3Kg的氫基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時，然后進入立式砂磨機中，球料比為1:1，砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0070]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到95%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.18ff/m.K)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱18次和1600°C急冷急熱9次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0071]實施例5:`[0072]稱取SiO2包覆FTO核殼結構高反射顏料粉末20Kg (FTO顆粒粒徑為200nm，SiO2核殼厚度為lOOnm)，Al2O3包覆海泡石核殼結構隔熱粉料IOKg (海泡石顆粒粒徑為4 μ m，Al2O3核殼厚度為400nm)，硅酸鋁增韌纖維2.5Kg(長度為2mm，直徑為2 μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0073]稱取硅溶膠和鋯溶膠的混合粘結劑50Kg，倒入攪拌容器內，加入IOKg水，攪拌均勻，再加入4Kg的聚羧酸鈉、IKg的改性石臘、300g的十二碳醇酯、200g的丙烯酸酯和2Kg的鋰基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時,然后進入立式砂磨機中，球料比為1:1，砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0074]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到92%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.3ff/m.Κ)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱16次和1600°C急冷急熱8次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0075]實施例6:
[0076]稱取SiO2包覆AZO核殼結構高反射顏料粉末20Kg (AZO顆粒粒徑為300nm，SiO2核殼厚度為lOOnm)，ZrO2包覆沸石核殼結構隔熱粉料20Kg (沸石顆粒粒徑為2 μ m, ZrO2核殼厚度為200nm)，ZrOjI韌纖維2Kg (長度為5mm，直徑為3 μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0077]稱取硅溶膠和水玻璃的混合粘結劑20Kg，倒入攪拌容器內，加入30Kg水，攪拌均勻，再加入5Kg的聚丙烯酸鈉、2Kg的礦物油、500g的苯甲醇、200g的聚醚聚酯改性有機娃氧烷和300g的鈣基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時,然后進入立式砂磨機中，球料比為1: 1，砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0078]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到91%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.05ff/m.K)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱19次和1600°C急冷急熱9次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0079]實施例7:
[0080]稱取SiO2包覆GZO核殼結構高反射顏料粉末10Kg(GZ0顆粒粒徑為500nm，SiO2核殼厚度為lOOnm)，Al2O3包覆SiO2氣凝膠核殼結構隔熱粉料20Kg (SiO2氣凝膠顆粒粒徑為
5μ m，Al2O3核殼厚度為500nm)，多晶莫來石增韌纖維3.5Kg (長度為10臟，直徑為10 μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0081]稱取硅溶膠粘結劑20Kg，倒入攪拌容器內，加入40Kg水，攪拌均勻，再加入4Kg的十二烷基苯磺酸鈉、IKg的改性石蠟、IKg的乙二醇丁醚、300g的聚甲基苯基硅氧烷和200g的鈉基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時,然后進入立式砂磨機中，球料比為1:1，砂磨均質化處理 2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0082]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到86%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.03ff/m.K)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱19次和1600°C急冷急熱10次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0083]實施例8:
[0084]稱取Al2O3包覆鈦酸鉀核殼結構高反射顏料粉末25Kg (鈦酸鉀顆粒粒徑為5 μ m,Al2O3核殼厚度為500nm)，ZrO2包覆石棉粉核殼結構隔熱粉料IOKg (石棉粉顆粒粒徑為
Iμ m，ZrO2核殼厚度為IOOnmXAl2O3增韌纖維4Kg (長度為3臟，直徑為3 μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0085]稱取鋁溶膠粘結劑lOKg，倒入攪拌容器內，加入45Kg水，攪拌均勻，再加入5Kg的六偏磷酸鈉、100g的有機硅、500g的丙二醇苯醚、200g的聚二甲基硅烷和200g的氫基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時,然后進入立式砂磨機中，球料比為1:1,砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0086]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到93%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.1ff/m.Κ)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱20次和1600°C急冷急熱10次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0087]實施例9:
[0088]稱取ZrO2包覆TiO2核殼結構高反射顏料粉末15Kg (TiO2顆粒粒徑為3 μ m, ZrO2核殼厚度為400nm)，SiO2包覆云母粉核殼結構隔熱粉料15Kg(云母粉顆粒粒徑為I μ m, SiO2核殼厚度為lOOnm)，ZrOjI韌纖維5Kg (長度為7mm，直徑為5 μ m)，分別加入到容器內并攪拌均勻得到功能顏料混合物。
[0089]稱取鋯溶膠粘結劑lOKg，倒入攪拌容器內，加入50Kg水，攪拌均勻，再加入3Kg的六偏磷酸鈉、400g的礦物油、IKg的十二碳醇酯、500g的輕甲基纖維素和100g的鈉基膨潤土，攪拌均勻得到液相混合物。將上述的功能顏料混合物與液相混合物全部充分混合，在4500r/min轉速的攪拌分散機下分散2小時,然后進入立式砂磨機中，球料比為1:1,砂磨均質化處理2小時，經325~400目篩網過濾處理，封裝后即得到耐高溫隔熱涂料。
[0090]本發明實施例的耐高溫隔熱涂料在1600°C高溫下，對紅外輻射具有較高的熱反射能力(反射率達到89%)，對熱傳導具有較強的阻隔能力(熱導率低至0.12ff/m.K)。其耐火度可達1800°C以上，熱震穩定性好，與襯體結合牢固，使用壽命長。該涂料涂刷后進行抗熱震實驗，在1400°C急冷急熱20次和1600°C急冷急熱9次，未有涂層剝落和龜裂現象出現。
[0091]雖然本發明已經通過【具體實施方式】對耐高溫隔熱涂料及其制備方法進行了詳細闡述，但是，本專業普通技 術人員應該明白，在此基礎上所做出的未超出權利要求保護范圍的任何形式和細節的變化，均屬于本發明所要保護的范圍。
【權利要求】
1.一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于它是由核殼結構的高反射顏料、核殼結構的隔熱粉料、增韌劑、高溫粘結劑、涂料助劑和水組成，各組分所占質量百分數為:核殼結構的高反射顏料10%~40%，核殼結構的隔熱粉料10%~40%，增韌劑1%~5%，高溫粘結劑10%~50%，涂料助劑1%~10%，余量為水； 所述的核殼結構的高反射顏料是通過對高反射顏料進行包覆無機耐高溫殼層實現的； 所述的核殼結構的隔熱粉料是通過對隔熱粉料進行包覆無機耐高溫殼層實現的。
2.根據權利要求1所述的一種耐高溫隔熱涂料，各組分所占質量百分數為:核殼結構的高反射顏料10%~40%，核殼結構的隔熱粉料10%~40%，增韌劑1%~5%，高溫粘結劑10%~50%,分散劑0.1%~10%、消泡劑0.02%~2%、成膜劑0%~1%、流平劑0%~1%、懸浮劑0.1%~5%，余量為水。
3.根據權利要求1所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的核殼結構高反射顏料的內核材料包括碳化硅、氧化鈦、銻摻雜氧化錫、銦摻雜氧化錫、氟摻雜氧化錫、鋁摻雜氧化鋅、鎵摻雜氧化鋅或鈦酸鉀組分中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的核殼結構高反射顏料的內核材料的粒徑范圍在200nm~5 μ m之間。
5.根據權利要求1所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的核殼結構隔熱粉料的內核材料包括硅藻土、珍珠巖粉、膨脹蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉或SiO2氣凝膠組分中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的核殼結構隔熱粉料的內核材料的粒徑范圍在I μ m~5 μ m之間。
7.根據權利要求1所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的核殼結構高反射顏料和核殼結構隔熱粉料的外殼材料包括Si02、Al2O3和Zr02。
8.根據權利要求7所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的核殼結構高反射顏料和核殼結構隔熱粉料的外殼材料，厚度范圍在IOnm~I μ m之間。
9.根據權利要求1所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的增韌劑包括氧化鋯纖維、氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、多晶莫來石纖維中的至少一種。
10.根據權利要求9所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的增韌劑的纖維長度范圍是I μ m~100mm。
11.根據權利要求1所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的高溫粘結劑包括水玻璃、磷酸二氫鋁、硅溶膠、鋁溶膠和鋯溶膠中的一種或幾種的混合物。
12.根據權利要求2所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的分散劑選自六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉、聚羧酸鈉等中的一種或幾種的混合物。
13.根據權利要求2所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的消泡劑選自礦物油、有機硅、改性石蠟消泡劑中的一種或幾種的混合物。
14.根據權利要求2所述的一種耐高溫隔熱`涂料，其特征在于:所述的成膜劑選自苯甲醇、十二碳醇酯、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚等中的一種或幾種的混合物。
15.根據權利要求2所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的流平劑選自羥甲基纖維素、聚二甲基硅烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚酯改性有機硅氧烷或丙烯酸酯中的一種或幾種的混合物。
16.根據權利要求2所述的一種耐高溫隔熱涂料，其特征在于:所述的懸浮劑選自鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鋰基膨潤土、氫基膨潤土中的一種或幾種的混合物。
17.一種耐高溫隔熱涂料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟: 1)按各組分所占質量分數為:核殼結構的高反射顏料10%~40%，核殼結構的隔熱粉料10%~40%，增韌劑1%~5%，高溫粘結劑10%~50%，涂料助劑1%~10%，余量為水進行配料； 其中，所述的核殼結構的高反射顏料是通過對高反射顏料進行包覆無機耐高溫殼層實現的； 所述的核殼結構的隔熱粉料是通過對隔熱粉料進行包覆無機耐高溫殼層實現的； 2)將核殼結構的高反射顏料、核殼結構的隔熱粉料、增韌劑和水按比例稱量、混合、分散、研磨直至其細度達到15 μ m以下，得到耐高溫涂料的功能顏料色漿； 3)將上述得到的功能顏料色漿與高溫粘結劑、涂料助劑按一定比例混合、高速分散，通過水來調節涂料的固含量和粘度，即可得到所述的耐高溫隔熱涂料。
18.根據權利要求17所述的一種耐高溫隔熱涂料的制備方法，其特征在于:各組分所占質量百分數為:核殼結構的高反 射顏料10%~40%，核殼結構的隔熱粉料10%~40%，增韌劑1%~5%,高溫粘結劑10%~50%,分散劑0.1%~10%、消泡劑0.02%~2%、成膜劑0%~1%、流平劑0%~1%、懸浮劑0.1%~5%，余量為水。
【文檔編號】C09D5/33GK103725074SQ201410004677
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月6日 優先權日:2014年1月6日
【發明者】戴雷, 馮俊, 王亞文 申請人:武漢雙虎涂料有限公司