本发明涉及涂料技术领域，具体地，涉及远红外涂料及其制备方法和应用，更具体地，涉及远红外涂料及其制备方法、远红外涂料在制备远红外加热装置中的用途，以及远红外加热装置。
背景技术：
远红外涂料是目前远红外加热器上普遍使用的高温涂料。近来，中国专利文献中公开了相关的涂料，专利申请CN1552779A公开了一种高温远红外涂料，该涂料主要组成为氧化锆、氧化铬、氧化铁、炭化硅、粘土、膨润土、钛白粉、棕刚玉；专利申请CN1361209A公开了一种高效的远红外涂料，其主要成分为氧化锆、氧化铁、氧化硅、氧化锰、苏州土等；专利CN1493626A公开了一种的远红外涂料，其主要成分为炭化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铝、氧化铬、氧化镍等。专利申请CN1097780A公开了一种烤烟烘房的涂料，其主要成分为炭化硅和氧化铁。上述相关的远红外涂料，都是以金属氧化物或炭化硅为原料，因此，其成本较高；另外，其在高温时不稳定导致发射率不稳定，特别是在高温区的时候，涂料的发射率特别不稳定。
因而，关于远红外涂料的相关研究仍有待深入。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种发射率稳定、具有抗菌杀菌功能的远红外涂料。
在本发明的第一个方面，本发明提供了一种远红外涂料。根据本发明的实施例，所述远红外涂料包括：氧化硅；碳化硅；氧化铝；增黑剂；负离子粉体；以及粘结剂。发明人发现，本发明的远红外涂料具有高效的远红外发射效率，法向全发射可以高达90％以上，同时负离子粉体的加入，使得该涂料还具有抗菌杀菌及保健的功能，该远红外涂料适于运用到采用远红外加热的陶瓷及金属等各种器具、装置的喷涂，能够提高远红外加热的热效率，节约资源。另外，采用黑色的碳化硅和增黑剂，避免了现有的远红外涂料在高温时降低黑度而导致发射率降低的问题，保证了远红外发射的稳定性。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：30-40wt％的所述氧化硅；15％-20wt％的所述碳化硅；10％-20wt％的所述氧化铝；10-15wt％的所述增黑剂；5-10wt％的所述负离子粉体；以及余量的所述粘结剂。
根据本发明的实施例，所述增黑剂为钴黑颜料。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述钴黑颜料包括：45.4wt％的Cr-Cu-Co；15.6wt％的CoO；以及39wt％的Fe3O4。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述负离子粉体包括：35.10wt％的Al2O3；34.81wt％的SiO2；11.02wt％的B2O3；4.70wt％的MgO；10.18wt％的Fe2O3；0.91wt％的Na2O；0.04wt％的K2O；0.01wt％～0.05wt％的CaO；0.22wt％的P2O5；0.26wt％的TiO2；以及1.35wt％的FeO。
根据本发明的实施例，所述负离子粉体的粒度为1500目～4000目。
根据本发明的实施例，所述负离子粉体的颜色为米黄色。
根据本发明的实施例，所述粘结剂为水玻璃。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：20wt％的所述碳化硅；20wt％的所述氧化铝；30wt％的所述氧化硅；15wt％的所述增黑剂；5wt％的所述负离子粉；以及10wt％的所述粘结剂。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：15wt％的所述碳化硅；10wt％的所述氧化铝；40wt％的所述氧化硅；10wt％的所述增黑剂；10wt％的所述负离子粉；以及15wt％的所述粘结剂。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：20wt％的所述碳化硅；10wt％的所述氧化铝；30wt％的所述氧化硅；10wt％的所述增黑剂；10wt％的所述负离子粉；以及20wt％的所述粘结剂。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种制备前面所述的远红外涂料的方法，其特征在于，包括：将氧化硅、碳化硅、氧化铝、增黑剂、负离子粉体、以及粘结剂混合，以便获得所述远红外涂料。利用本发明的该方法，能够快速有效地制备获得前面所述的远红外涂料，且操作简单、方便快捷，易于实现大规模生产。
在本发明的第三方面，本发明提供了前面所述的远红外涂料在制备远红外加热装置中的用途。
在本发明的第四方面，本发明提供了一种远红外加热装置。根据本发明的实施例，该远红外加热装置包括：壳体，所述壳体内限定出远红外加热空间；远红外涂层，所述远红外涂层形成与所述壳体的内表面；其中，所述远红外涂层是由前面所述的远红外涂料形成的。发明人发现，通过在壳体的内表面形成所述涂层，具有高效的远红外发射效率，法向全发射可以高达90％以上，同时该涂层还具有抗菌杀菌及保健的功能，且在高温条件下远红外发射率不会降低，保持稳定的远红外发射率。
根据本发明的实施例，所述远红外加热装置为选自锅具、烤箱、面包机、电饭煲、加热炉、烤烟房中的至少一种。
相对于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
1.根据本发明实施例的远红外涂料选用了高温钴黑颜料及黑色的碳化硅，该颜料着色强，避免了通常的远红外涂料在高温时降低黑度而导致发射率降低的问题，保证了远红外发射的稳定性。
2.根据本发明实施例的远红外涂料，由于加入了负离子粉体，具有优良的远红外发射特性和抗菌杀菌功能、净化活化水及空气功能。
3.根据本发明实施例的远红外涂料，可以通过常规的喷涂方法将涂料喷涂于工件、器具的表面，喷涂后经过高温烧结，形成牢固的具有抗菌功能和高效率红外发射效率的涂层。具有成本低及节能环保健康的优点，具有广泛应用的潜力。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的第一个方面，本发明提供了一种远红外涂料。根据本发明的实施例，所述远红外涂料包括：氧化硅；碳化硅；氧化铝；增黑剂；负离子粉体；以及粘结剂。发明人发现，本发明的远红外涂料具有高效的远红外发射效率，法向全发射可以高达90％以上，同时负离子粉体的加入，使得该涂料还具有抗菌杀菌及保健的功能，该远红外涂料适于运用到采用远红外加热的陶瓷及金属 等各种器具、装置的喷涂，能够提高远红外加热的热效率，节约资源。另外，采用黑色的碳化硅和增黑剂，避免了现有的远红外涂料在高温时降低黑度而导致发射率降低的问题，保证了远红外发射的稳定性。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：30-40wt％的所述氧化硅；15％-20wt％的所述碳化硅；10％-20wt％的所述氧化铝；10-15wt％的所述增黑剂；5-10wt％的所述负离子粉体；以及余量的所述粘结剂。由此，所述远红外涂料具有优于其他比例的远红外发射效率，且远红外发射的稳定性较好。
根据本发明的实施例，所述增黑剂的种类不受特别限制，只要具有较强的着色力，能够保持高温时涂料的黑度稳定，本领域技术人员可以灵活选择。根据本发明的一个具体示例，所述增黑剂为钴黑颜料。由此，本发明的远红外涂料不会在高温时因降低黑度而导致发射率降低，能够有效保证远红外发射的稳定性。
根据本发明的实施例，按照质量百分比，所述钴黑颜料包括：45.4wt％的Cr-Cu-Co；15.6wt％的CoO；以及39wt％的Fe3O4。由此，所述钴黑颜料着色强，使得本发明的远红外涂料在高温时黑度稳定，进而保证高温时远红外发射的稳定性。
需要说明的是，本发明中所使用的表达方式“Cr-Cu-Co”是指Cr、Cu、Co按照质量比1：1：1形成的合金粉末颜料。
根据本发明的实施例，所述负离子粉体的成分是以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐物质，其中稀土占了60％以上。具体而言，按照质量百分比，所述负离子粉体包括：35.10wt％的Al2O3；34.81wt％的SiO2；11.02wt％的B2O3；4.70wt％的MgO；10.18wt％的Fe2O3；0.91wt％的Na2O；0.04wt％ 的K2O；0.01wt％～0.05wt％的CaO；0.22wt％的P2O5；0.26wt％的TiO2；以及1.35wt％的FeO。本领域技术人员可以理解，根据本发明实施例的负离子粉体可以含有微量的杂质成分。发明人发现，该负离子粉体具有优良的远红外发射特性和抗菌杀菌功能、净化活化水及空气功能，本发明的远红外涂料选用负离子粉可以赋予其优良的杀菌抗菌功能。
根据本发明的实施例，所述负离子粉体的粒度为1500目～4000目。由此，远红外涂料的发射率较高，杀菌抗菌效果较好。
根据本发明的实施例，所述负离子粉体的颜色为米黄色。由此，有利于提高远红外涂料的发射率较高和增强杀菌抗菌功能。
根据本发明的实施例，所述粘结剂的种类不受特别限制，只要能够有效粘结的同时，不影响远红外涂料的发射效率及远红外发射稳定性，本领域技术人员可以灵活选择。根据本发明的一些实施例，所述粘结剂为水玻璃。由此，保证粘结效果较好的同时，远红外涂料的发射效率较高，且发射稳定性较好。
根据本发明一个具体示例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：20wt％的所述碳化硅；20wt％的所述氧化铝；30wt％的所述氧化硅；15wt％的所述增黑剂；5wt％的所述负离子粉；以及10wt％的所述粘结剂。由此，远红外涂料的发射率较高，高温时不会因黑度降低而导致发射率降低，具有良好的发射稳定性。
根据本发明的另一个具体示例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：15wt％的所述碳化硅；10wt％的所述氧化铝；40wt％的所述氧化硅；10wt％的所述增黑剂；10wt％的所述负离子粉；以及15wt％的所述粘结剂。由此，远红外涂料的发射率较高，高温时不会因黑度降低而导致发射率降低，具有良好的发射稳定性。
根据本发明的又一个具体示例，按照质量百分比，所述远红外涂料包括：20wt％的所述碳化硅；10wt％的所述氧化铝；30wt％的所述氧化硅；10wt％的所述增黑剂；10wt％的所述负离子粉；以及20wt％的所述粘结剂。由此，远红外涂料的发射率较高，高温时不会因黑度降低而导致发射率降低，具有良好的发射稳定性。
根据本发明的具体实施例，发射率测定结果表明本发明的远红外涂料形成的涂层在300-500摄氏度时全红外发射率达到93-95％，特别是温度达到1000摄氏度以上时，全红外发射率仍达到90-92％，发射率较高，且高温时发射率不会明显降低，发射率稳定性较好，相对于现有远红外涂料在高温时发射率一般在80-85％左右，本发明的远红外涂料高温时的发射率显著提高。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种制备前面所述的远红外涂料的方法，其特征在于，包括：将氧化硅、碳化硅、氧化铝、增黑剂、负离子粉体、以及粘结剂混合，以便获得所述远红外涂料。利用本发明的该方法，能够快速有效地制备获得前面所述的远红外涂料，且操作简单、方便快捷，易于实现大规模生产。
在本发明的第三方面，本发明提供了前面所述的远红外涂料在制备远红外加热装置中的用途。发明人发现，在远红外加热装置的内壁表面形成由前面所述的远红外涂料形成的涂层，该涂层具有高效率红外发射效率和抗菌杀菌功能，同时具有成本低及节能环保健康的优点，且使得远红外加热装置的热利用率更高，加热装置内部温度更均匀。
需要说明的是，本发明所使用的术语“远红外加热装置”应作广义理解，远红外并不是其唯一热源，本发明所述的远红外加热装置可以通过明火、燃料 燃烧，电加热等方式进行加热，只要热源之一为远红外即可。根据本发明的一些实施例，本发明所述的远红外加热装置包括但不限于锅具、烤箱、面包机、电饭煲、加热炉、烤烟房等。
在本发明的第四方面，本发明提供了一种远红外加热装置。根据本发明的实施例，该远红外加热装置包括：壳体，所述壳体内限定出远红外加热空间；远红外涂层，所述远红外涂层形成与所述壳体的内表面；其中，所述远红外涂层是由前面所述的远红外涂料形成的。发明人发现，通过在壳体的内表面形成所述涂层，具有高效的远红外发射效率，法向全发射可以高达90％以上，同时该涂层还具有抗菌杀菌及保健的功能，且在高温条件下远红外发射率不会降低，保持稳定的远红外发射率。
根据本发明的实施例，所述远红外加热装置为选自锅具、烤箱、面包机、电饭煲、加热炉、烤烟房中的至少一种。根据本发明的实施例，加热炉的具体种类不受的特别限制，包括但不限于工业回转炉、反应炉等。
下面详细描述本发明的具体实施例，需要说明的是，下面实施例中所采用的钴黑颜料的成分为：45.4wt％的Cr-Cu-Co；15.6wt％的CoO；以及39wt％的Fe3O4。所采用的负离子粉体为米黄色、粒度为1500目～4000目的粉体，其具体成分为：35.10wt％的Al2O3；34.81wt％的SiO2；11.02wt％的B2O3；4.70wt％的MgO；10.18wt％的Fe2O3；0.91wt％的Na2O；0.04wt％的K2O；0.01wt％～0.05wt％的CaO；0.22wt％的P2O5；0.26wt％的TiO2；以及1.35wt％的FeO。
实施例1：
原料：碳化硅：20wt％、氧化铝20wt％、氧化硅30wt％、钴黑颜料15wt％、负离子粉5wt％、水玻璃10wt％。
实验步骤：
按照上述比例称取原料，并将准确称量的原料混合均匀，然后将其涂覆在不锈钢锅具表面，接着，将涂覆有涂料的不锈钢锅具进行高温烧结，在2小时内将其从低温慢慢升温到700度，并保温至少半小时，获得表面具有远红外涂层的不锈钢锅具，经过检测，膜层附着力百格4B。
利用IR-2双波段发射率测量仪检测，该涂料形成的涂层在300-500摄氏度时全红外发射率达到95％，特别是温度达到1000摄氏度以上时，全红外发射率仍达到92％。结果说明本发明的远红外涂料形成的涂层具有较高的发射率，且高温时发射率稳定。而且相对于现有远红外涂料在高温时发射率一般在80-85％左右，本发明的远红外涂料高温时的发射率显著提高。
实施例2：
原料：碳化硅：15wt％、氧化铝10wt％、氧化硅40wt％、钴黑颜料10wt％、负离子粉10wt％、水玻璃15wt％。
实验步骤：
按照上述比例称取原料，并将准确称量的原料混合均匀，然后将其涂覆在陶瓷锅具表面，接着，将涂覆有涂料的陶瓷锅具进行高温烧结，在2小时内将其从低温慢慢升温到700度，并保温至少半小时，获得表面具有远红外涂层的陶瓷锅具，经过检测，膜层附着力百格5B。
利用IR-2双波段发射率测量仪检测，该涂料形成的涂层在300-500摄氏度时全红外发射率达到93％，特别是温度达到1000摄氏度以上时，全红外发射率仍达到92％。结果说明本发明的远红外涂料形成的涂层具有较高的发射率，且高温时发射率稳定。
实施例3：
原料：碳化硅：20wt％、氧化铝10wt％、氧化硅30wt％、钴黑颜料10wt％、负离子粉10wt％、水玻璃20wt％。
实验步骤：
按照上述比例称取原料，并将准确称量的原料混合均匀，然后将其涂覆在陶瓷锅具表面，接着，将涂覆有涂料陶瓷锅具进行高温烧结，在2小时内将其从低温慢慢升温到700度，并保温至少半小时，获得表面具有远红外涂层的陶瓷锅具，经过检测，膜层附着力百格5B。
利用IR-2双波段发射率测量仪检测，该涂料形成的涂层在300-500摄氏度时远红外发射率达到93％，特别是温度达到1000摄氏度以上时，远红外发射率仍达到90％，结果说明本发明的远红外涂料形成的涂层具有较高的发射率，且高温时发射率稳定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。