专利名称：一种具有防腐抗结焦功能的红外节能涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属化工和涂料技术领域，具体涉及一种具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料及其制备方法。
背景技术：
众所周知，热量传递以传导、对流和辐射三种方式进行。在低温阶段热量传递以对流为主，而在高温阶段(800°C以上)，则以辐射传热为主。随着温度的升高，辐射传热以几何级数增长，并与温度的四次方成正比。提高辐射体的发射率将有利于辐射传热的强化。近年来，红外辐射涂料以优良的红外辐射节能特性得到了众多研究者的关注，同时也在工业加热炉中得到广泛应用。但是，目前使用的红外涂料与金属基材的附着力和抗温度冲击性能较差，而且使用煤粉等含硫量较高的燃料易对金属基材腐蚀，在涂层表面形成大量结焦； 使用碳化硅等为辐射粉料的涂层在高温下容易氧化，涂层的发射率不稳定且使用寿命明显下降。
发明内容
本发明为了解决上述现有涂覆材料的技术问题，提供一种施工方便，附着力高、辐射率稳定，进行分段成膜的红外节能涂料及其制备方法。本发明提出的一种具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料，其由组分A与组分B 按重量比为I :1 2配制而成；
其中，所述组分A中的粉料粒径> 280目，由下列重量比的粉料配制而成
尖晶石结构红外复合增黑剂 40 60份、
刚玉粉10 30份、
高温粘结剂3 10份、
组分A中还包括抗结焦剂，其由下列重量比的粉料配制而成
石墨3 10份、
氮化硼O 10份、
三氧化二锰I 5份；
所述的组分B为成膜物质，由以下重量比的原料配制而成
水玻璃60 80份、
硅溶胶10 30份、
水性树脂溶液O 20份。本发明提出的具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料的制备方法，其步骤为
(1)、将原料Mn02、Fe203、CuO,Co203、Cr2O3按比例配制，混匀压制成块，然后经烧结、破碎、磨粉，制得尖晶石结构红外复合增黑剂；
(2)、选取原料Si02、Mg0、Al203、Ti02中至少一种，搅拌均匀，用作高温粘结剂；
(3)、按比例将尖晶石结构红外复合增黑剂、刚玉粉、高温粘结剂和抗结焦剂混合均匀，制得所述组分A ;
上述组分A中的粉料粒径≥280目；
(4)、按比例加入水玻璃、硅溶胶或水玻璃、硅溶胶和水性树脂溶液，混合均匀，制得所述组分B ；
(5)、将所述组分A与所述组分B按重量比，混合均匀，制得具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料。本发明提出红外节能涂料通过高温烧结固相反应和超微粉碎力化学效应制备具有掺杂和晶格畸变的尖晶石结构红外复合粉料作为增黑剂，使涂层在高温下全波段都具有较高且稳定的发射率和吸收率；采用有机-无机复合粘接剂和高温粘结剂，提高了涂层的附着力、韧性和高温热震稳定性，涂层对炉衬材料具有良好的保护作用，平均可延长耐火材料使用寿命I 2倍；在涂料中加入石墨、氮化硼、三氧化二锰混合物作为抗结焦剂，可减少飞灰附着形成的结焦。与现有技术相比，本发明的优点如下
(I)采用有机树脂和无机成膜物质进行成膜，高温粘接剂和陶瓷材料调整基材与涂料的热膨胀系数，消除了涂层因温度变化产生的应力。(2)采用红外复合粉料作为增黑剂，混匀的Mn02、Fe203、CuO, Co203、Cr2O3等粉料在高温反应过程中形成具有尖晶石结构的固溶体。因而涂层收缩率低、结构致密，可抗氧化及耐酸、碱、盐等腐蚀；涂层具有稳定的红外辐射率，可通过提高燃烧室温度、快速加热受热面并使燃料得到充分燃烧达到节能的效果。根据加热炉结构和使用燃料的不同，涂覆节能涂料后可降低能耗3 10%。(3)采用不同的成膜物质，水溶性树脂作为常温成膜物质，硅酸盐在高温下与高温粘接剂反应形成陶瓷釉层对基材具有良好的保护作用，提高了涂层的附着力和热震性，形成的陶瓷釉层可在1300°C下长期使用。(4)采用石墨、氮化硼、三氧化二锰混合物作为抗结焦剂。石墨和氮化硼具有良好的润滑作用；三氧化二锰在300°C以上生成氧化亚锰、1080°C左右脱氧，可作为催化剂减少废气中的CO、SO2的含量。抗结焦剂使涂料具有自润滑性，飞旋的物料与涂层接触时，会产生滑落，减少涂层表面的结焦。涂料的技术性能指标
耐火度> 17800C ；
使用温度:400 13500C ；
全波段红外发射率(13500C ) :0. 88 O. 92 ;
线膨胀系数:8.9 X 10_6 V ―1 ；
导热系数0. 53 ff/m · k。
具体实施例方式本发明是由有机和无机成膜物质、高温粘结剂、尖晶石结构红外复合增黑剂、刚玉粉和抗结焦剂组成的具有防腐和抗结焦功能的节能涂料，其中成膜物质为水玻璃、硅溶胶和水性树脂的混合物；增黑剂为具有尖晶石结构的红外复合粉料；无机高温粘结剂为Si02、 MgO, Al2O3^TiO2混合物；耐磨剂为刚玉粉；抗结焦剂为石墨、氮化硼、三氧化二锰混合物。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明 实施例I:
组分A，由下列重量比的粉料配制
尖晶石结构红外复合增黑剂 50份、
刚玉粉20份、
高温粘结剂10份、
石墨10份、
氮化硼5份、
二氧化二猛5份。其中尖晶石结构红外复合增黑剂由重量百分比的下列原料配制而成
MnO2 :40%、Fe2O3 :30%、CuO : 10%、Co2O3: 10%、Cr2O3: 10%。高温粘结剂由Si02、Mg0、Al203、Ti02原料,等重配制而成。根据需要，也可以将原料Si02、Mg0、Al203、Ti02按下列重量比例配制，混合均勻，制得高温粘结剂Si02 : 60 100份、MgO 0 40份、Al2O3 0 40份、TiO2 0 40份。上述组分A中的粉料粒径彡280目组分B，由下列重量比的粉料配制
水玻璃60份、
硅溶胶30份、
水性树脂溶液10份。其中，水性树脂溶液由聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维(CMC)和水性酚醛树脂加水配制而成。根据需要，水性树脂溶液也可以至少由PVA、CMC、水性酚醛树脂中的一种加水配制 。该本发明的红外节能涂料生产工艺如下
步骤I、将原料Mn02、Fe203、CuO, Co203、Cr2O3按比例配制，混匀压制成块，然后经烧结、 破碎、磨粉，制得尖晶石结构红外复合增黑剂；
步骤2、由Si02、Mg0、Al203、Ti02原料等重配制，搅拌均匀，制得高温粘结剂；
根据需要，也可以选择Si02、Mg0、Al203、Ti02中的一种或两种、三种搭配搅拌均匀， 制得高温粘结剂。步骤3、按比例将尖晶石结构红外复合增黑剂、刚玉粉、高温粘结剂和组成抗结焦剂的石墨、氮化硼、三氧化二锰，混合均匀，制得所述组分A，并包装。 上述组分A中的粉料粒径彡280目。步骤4、按比例加入水玻璃、硅溶胶或水玻璃、硅溶胶和水性树脂溶液，混合均匀， 制得所述组分B，并包装。其中，水性树脂溶液由聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维(CMC)和水性酚醛树脂加水配制而成。根据需要，水性树脂溶液也可以至少由PVA、CMC、水性酚醛树脂中的一种加水配制 。步骤5、使用时，可以将组分A与组分B按重量比I :2，混合均匀，制得具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料。主要用于金属基材表面，可采用喷涂、刷涂和辊涂等施工方式。组分A与组分B还可以按重量比I :1或I :1. 5称量配制。
实施例2:
组分A，由下列重量比的粉料配制
尖晶石结构红外复合增黑剂刚玉粉闻温粘结剂石墨
二氧化二猛
60份、 25份、 5份、
5份、5份。其中尖晶石结构红外复合增黑剂由重量百分比的下列原料配制而成
MnO2 :60%、Fe2O3 25%> CuO :15%。高温粘结剂选择Si02。上述组分A中的粉料粒径彡280目组分B，由下列重量比的粉料配制
水玻璃80份、
硅溶胶20份。由以上配料，采用与实施例I相同的生产工艺，可以制得具有防腐抗结焦功能的红外节能涂料，不再赘述。该种涂料主要用于耐火材料表面，可采用喷涂、刷涂和辊涂等施工方式。实施例3:
组分A，由下列重量比的粉料配制
尖晶石结构红外复合增黑剂 40份、
刚玉粉30份、
高温粘结剂7份、
石墨7份、
氮化硼10份、
二氧化二猛3份。其中尖晶石结构红外复合增黑剂由重量百分比的下列原料配制而成
MnO2 :50%、Fe2O3 :20%、CuO : 20%、Co2O3: 5 %、Cr2O3: 5 %。高温粘结剂由Si02、Al2O3原料，等重配制而成。上述组分A中的粉料粒径彡280目组分B，由下列重量比的粉料配制
水玻璃70份、
硅溶胶10份、
水性树脂溶液20份。其中，水性树脂溶液由PVA和水性酚醛树脂加水配制而成。由以上配料，采用与实施例I相同的生产工艺，可以制得具有防腐抗结焦功能的红外节能涂料，不再赘述。实施例4:
组分A，由下列重量比的粉料配制
尖晶石结构红外复合增黑剂 60份、
6刚玉粉闻温粘结剂
10份、 3份、
3份、 10份、I份。
石墨
氮化硼
二氧化二猛其中尖晶石结构红外复合增黑剂由重量百分比的下列原料配制而成
MnO2 :50%、Fe2O3 : 0%、CuO : 20%、Co2O3: 5 %、Cr2O3: 5 %。高温粘结剂由Si02、Mg0和TiO2原料，等重配制而成。上述组分A中的粉料粒径彡280目组分B，由下列重量比的粉料配制
水玻璃70份、
硅溶胶10份、
水性树脂溶液20份。其中，水性树脂溶液由CMC加水配制而成。由以上配料，采用与实施例I相同的生产工艺，可以制得具有防腐抗结焦功能的红外节能涂料，不再赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.. 一种具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料，其特征在于，由组分A与组分B按重量比为I :1 2配制而成；其中，所述组分A中的粉料粒径> 280目，由下列重量比的粉料配制而成尖晶石结构红外复合增黑剂 40 60份、刚玉粉10 30份、高温粘结剂3 10份、组分A中还包括抗结焦剂，其由下列重量比的粉料配制而成石墨3 10份、氮化硼O 10份、三氧化二锰I 5份；所述的组分B为成膜物质，由以下重量比的原料配制而成水玻璃60 80份、硅溶胶10 30份、水性树脂溶液O 20份。
2.如权利要求I所述的红外节能涂料，其特征在于，所述的尖晶石结构红外复合增黑剂由重量百分比的下列原料配制而成MnO2 40% 60%、Fe2O3 20% 30%、CuO 10% 20%、Co2O3: O 10%、Cr2O3: O 10%。
3.如权利要求2所述的红外节能涂料，其特征在于，所述的水性树脂溶液至少由PVA、 CMC、水性酚醛树脂中的一种加水配制得到。
4.如权利要求3所述的红外节能涂料，其特征在于，所述的高温粘结剂至少为原料 SiO2, MgO, Al2O3^ TiO2 中的一种。
5.一种如权利要求I所述红外节能涂料的制备方法，其步骤包括(1)、将原料Mn02、Fe203、CuO,Co203、Cr2O3按比例配制，混匀压制成块，然后经烧结、破碎、磨粉，制得尖晶石结构红外复合增黑剂；(2)、选取原料Si02、Mg0、Al203、Ti02中至少一种，搅拌均匀，用作高温粘结剂；(3)、按比例将尖晶石结构红外复合增黑剂、刚玉粉、高温粘结剂和抗结焦剂混合均匀， 制得所述组分A ;上述组分A中的粉料粒径彡280目；(4)、按比例加入水玻璃、硅溶胶或水玻璃、硅溶胶和水性树脂溶液，混合均匀，制得所述组分B ；(5)、将所述组分A与所述组分B按重量比，混合均匀，制得具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料。
全文摘要
一种具有防腐和抗结焦功能的红外节能涂料，其由组分A与组分B按重量比为11～2配制而成。组分A中的粉料粒径≥280目，由下列重量比的粉料配制而成尖晶石结构红外复合增黑剂40～60份、刚玉粉10～30份、高温粘结剂3～10份。组分A中还包括抗结焦剂，其由下列重量比的粉料配制而成石墨3～10份、氮化硼0～10份、三氧化二锰1～5份。组分B为成膜物质，由以下重量比的原料配制而成水玻璃60～80份、硅溶胶10～30份、水性树脂溶液0～20份。本发明还公开了一种该涂料的制备方法。本发明提供的涂料具有防腐、减少结焦、耐高温和优异的红外辐射性能。
文档编号C09D1/00GK102585571SQ201210008830
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者王刚, 赵立英 申请人:广东新劲刚超硬材料有限公司