本發(fā)明屬于高溫節(jié)能涂料領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及制備方法。
技術(shù)背景
當(dāng)今世界礦物資源能源日益短缺，嚴(yán)重威脅著世界工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)窯爐耗能約占總能耗的25％～40％，而窯爐的平均熱效率僅為32％左右。主要是由于一方面熱量通過爐襯和爐外壁損失，另一方面窯爐和鍋爐的熱利用效率較低，使得熱量不能有效的利用而被排出，造成能源的巨大浪費(fèi)。耐高溫高輻射率涂料是一類有著良好熱輻射和熱吸收性能的新型節(jié)能涂料，用在工業(yè)窯爐內(nèi)襯表面可以提高熱輻射效率、強(qiáng)化傳熱的作用；用在工業(yè)鍋爐的金屬爐管表面，可以強(qiáng)化爐管對熱的吸收能力，提高傳熱效率，減少熱量損失，以達(dá)到提高熱利用率以及節(jié)約能源的目的。
近年來，高輻射節(jié)能涂料的開發(fā)和研究取得了一定的進(jìn)展，在工業(yè)鍋爐及窯爐中的應(yīng)用上收到了很好的節(jié)能效果，發(fā)明專利(申請?zhí)?201410055343.8)公開了一種高發(fā)射率高溫納米陶瓷涂料，其主要選用納米粉體為原料來制備涂料，涂層發(fā)射率不小于0.94，但是納米粉體在高溫下易燒結(jié)收縮、晶體長大，一方面可能會影響涂層在高溫下的發(fā)射率和涂層的節(jié)能效果，另一方面涂層收縮大的話可能會造成涂層的開裂和脫落。發(fā)明專利（申請?zhí)?01010117801.8）公開了一種金屬用高溫節(jié)能涂料，選用原料粒徑均小于5微米，制備的涂層具有較高的輻射率且輻射能力不衰減，但涂層在高溫下長期使用的話難免會出現(xiàn)燒結(jié)收縮現(xiàn)象，收縮過大時就會造成涂層開裂從而影響涂層的使用壽命。目前，節(jié)能涂料產(chǎn)品的制備大多選用微納米粉體為原料，因為粉體粒徑越小其比表面越大輻射率越高，微納米原料長期在高溫下使用時會產(chǎn)生燒結(jié)收縮，當(dāng)涂層收縮到一定程度時會出現(xiàn)開裂、脫皮現(xiàn)象進(jìn)而影響涂層的使用效果。如果能在保證涂層具有高輻射率的前提下長時間高溫使用不會出現(xiàn)開裂和脫皮，將大幅度的提高涂層的使用壽命，提高爐窯的維護(hù)周期和涂層使用的生命周期，進(jìn)一步提高了節(jié)能涂料的節(jié)能效率。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及其制備方法。
本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方法實現(xiàn)的：
一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料，所述涂料包括有以下重量份的組分：高溫高輻射粉料30-40份，耐高溫填料10-20份，耐高纖維絲1-5份，結(jié)合劑30-50份，溶劑10-20份；所述的涂料還外加有0.1-0.2份的分散劑、0.15-0.3份的偶聯(lián)劑和0.05-0.15份的消泡劑。
所述高溫高輻射粉料由以下重量份的組分組成：三氧化二鐵10-20份，碳化硅20-30份，硅酸鋯20-30份、氧化鉻5-10份，氧化鎳5-10份。
所述高輻射粉料的粒度均小于10μm。
所述耐高溫填料由以下重量份的組分組成：氧化鋁微粉50-70份，石英粉20-30份，氧化鋯微粉10-20份。
所述耐高溫填料的粒度均小于5μm。
所述耐高溫纖維絲由金屬鎢絲、金屬鉑銠絲的一種或兩種和非金屬氧化鋁晶體纖維、氧化鋯晶體纖維、氧化鈰晶體纖維中的一種或幾種組成。
所述結(jié)合劑由有機(jī)硅樹脂乳液、硅溶膠和苯丙乳液中的一種或幾種按任意比例混合組成。
所述溶劑為水。
所述分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和德國巴斯夫公司生產(chǎn)的聚乙二醇型減水劑CAMTMENT FS10或FS20中的一種。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑；所述消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑。
所述金屬鎢絲或金屬鉑銠絲的直徑為20-50μm，長度為1-2mm；所述非金屬氧化鋁晶體纖維、氧化鋯晶體纖維和氧化鈰晶體纖維的直徑為10-30μm，長度為3-5mm。
一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料的制備方法為：將結(jié)合劑和水按上述比例放入球磨機(jī)中球磨使其相互溶解均勻，再按比例將高輻射粉料、耐高溫填料依次放入球磨機(jī)中球磨30-50分鐘加入分散劑、偶聯(lián)劑和消泡劑再進(jìn)行球磨30分鐘；待各種粉料在漿料中分散均勻之后倒出漿料至攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，與此同時加入耐高溫纖維絲，耐高溫纖維絲不能放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，因為磨球會將耐高溫纖維絲磨成粉末使纖維絲起不到應(yīng)有的作用；漿料和耐高溫纖維絲在攪拌機(jī)中攪拌1-3小時，使纖維絲和漿料充分混合均勻，并保證耐高溫纖維絲能夠懸浮于漿料中，即得到高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料。
本發(fā)明將金屬和非金屬纖維絲引入到涂料漿體中，一方面非金屬纖維絲在涂料漿體中有一定的懸浮作用可以提高漿體的穩(wěn)定性，另一方面纖維絲可以阻礙涂層的燒結(jié)收縮和開裂；本發(fā)明選用熔點較高的金屬鎢絲和鉑銠合金絲可以保證纖維絲在高溫下的強(qiáng)度和韌性，氧化鋯、氧化鋁和氧化鈰晶體纖維本身具有較高的使用溫度和韌性，兩種纖維絲結(jié)合使用可以使涂層在高溫下具有較高的強(qiáng)度和韌性，保證涂層在高溫下長時間使用不開裂；本發(fā)明選用硅烷偶聯(lián)劑可以提高涂層與基體（涂料所要涂刷的材料）的常溫粘接性，阻礙涂層常溫開裂。
本發(fā)明高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料的有益效果是：
1）耐高溫。本發(fā)明選用幾種耐高溫高輻射粉料相結(jié)合，選用耐高溫的無機(jī)填料來提高涂層的使用溫度，涂料中添加耐高溫纖維絲來減小涂層收縮，本發(fā)明所制備的涂料最高使用溫度可達(dá)1500℃。
2）高輻射率。本發(fā)明選用本身具有較高輻射率的無機(jī)粉料為原料，高輻射率粉料在高溫下會發(fā)生相互固溶反應(yīng)，固溶反應(yīng)可以提高涂層材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的混亂度，從而進(jìn)一步提高涂層的高溫輻射率。因此可以保證涂層在高溫下具有較高的輻射率。
3）防涂層開裂效果好。本發(fā)明選用金屬和非金屬纖維絲引入到涂層內(nèi)部，可以有效提高涂層的開裂進(jìn)而提高了涂層使用壽命。
4）工藝簡單。本發(fā)明所用原料不需要經(jīng)過成型、煅燒、破碎和篩分等二次處理，涂料一次球磨和攪拌即可使用。
具體實施方式
結(jié)合給出的實施例對本發(fā)明進(jìn)行加以說明
實施例1：一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及其制備方法，由如下重量份的組分組成，耐高溫粉料由5份的三氧化二鐵、10份的碳化硅、10份的硅酸鋯、2份的氧化鉻和3份的氧化鎳構(gòu)成，高溫填料由10份的氧化鋁微粉、5份的石英粉和2份的氧化鋯微粉構(gòu)成，纖維絲由1份的金屬鎢絲和2份的氧化鋁晶體纖維絲構(gòu)成，有機(jī)硅樹脂乳液35份，水15份，德國巴斯夫公司生產(chǎn)的聚乙二醇型減水劑CAMTMENT FS10分散劑0.15份、硅烷偶聯(lián)劑0.3份、有機(jī)硅消泡劑0.05份。
按照上述比例首先將水和有機(jī)硅樹脂乳液放入球磨機(jī)中球磨10分鐘，再將高輻射粉料、耐高溫填料依次放入球磨機(jī)中球磨30分鐘加入相應(yīng)的分散劑、偶聯(lián)劑和消泡劑再進(jìn)行球磨30分鐘之后倒出漿料至攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，與此同時加入相應(yīng)的耐高溫纖維絲，漿料和耐高溫纖維絲在攪拌機(jī)中攪拌1小時，使纖維絲和漿料充分混合均勻，即得到高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料。
實施例2：一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及其制備方法，由如下重量份的組分組成，耐高溫粉料由8份的三氧化二鐵、12份的碳化硅、12份的硅酸鋯、4份的氧化鉻和4份的氧化鎳構(gòu)成，高溫填料由10份的氧化鋁微粉、5份的石英粉和2份的氧化鋯微粉構(gòu)成，纖維絲由0.5份的金屬鉑銠絲和0.5份的氧化鋯晶體纖維絲構(gòu)成，有機(jī)硅樹脂乳液30份，水12份，三聚磷酸鈉0.2份、硅烷偶聯(lián)劑0.2份、有機(jī)硅消泡劑0.1份。
按照上述比例首先將水和有機(jī)硅樹脂乳液放入球磨機(jī)中球磨10分鐘，再將高輻射粉料、耐高溫填料依次放入球磨機(jī)中球磨50分鐘加入相應(yīng)的分散劑、偶聯(lián)劑和消泡劑再進(jìn)行球磨30分鐘之后倒出漿料至攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，與此同時加入相應(yīng)的耐高溫纖維絲，漿料和耐高溫纖維絲在攪拌機(jī)中攪拌2小時，使纖維絲和漿料充分混合均勻，即得到高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料。
實施例3：一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及其制備方法，由如下重量份的組分組成，耐高溫粉料由3份的三氧化二鐵、12份的碳化硅、7份的硅酸鋯、4份的氧化鉻和4份的氧化鎳構(gòu)成，高溫填料由5份的氧化鋁微粉、6份的石英粉和4份的氧化鋯微粉構(gòu)成，金屬鎢絲1份，氧化鈰纖維絲4份，硅溶膠50份，六偏磷酸鈉分散劑0.2份、硅烷偶聯(lián)劑0.15份、有機(jī)硅消泡劑0.15份。
按照上述比例首先將水和有機(jī)硅樹脂乳液放入球磨機(jī)中球磨10分鐘，再將高輻射粉料、耐高溫填料依次放入球磨機(jī)中球磨40分鐘加入相應(yīng)的分散劑、偶聯(lián)劑和消泡劑再進(jìn)行球磨60分鐘之后倒出漿料至攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，與此同時加入相應(yīng)的耐高溫纖維絲，漿料和耐高溫纖維絲在攪拌機(jī)中攪拌3小時，使纖維絲和漿料充分混合均勻，即得到高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料。
實施例4：一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及其制備方法，由如下重量份的組分組成，耐高溫粉料由8份的三氧化二鐵、6份的碳化硅、10份的硅酸鋯、3份的氧化鉻和4份的氧化鎳構(gòu)成，高溫填料由14份的氧化鋁微粉、2份的石英粉和1份的氧化鋯微粉構(gòu)成，金屬鎢絲1份，氧化鋯晶體纖維絲2份，硅溶膠40份，水9份，德國巴斯夫公司生產(chǎn)的聚乙二醇型減水劑CAMTMENT FS20分散劑0.1份、硅烷偶聯(lián)劑0.25份、有機(jī)硅消泡劑0.1份。
按照上述比例首先將水和有機(jī)硅樹脂乳液放入球磨機(jī)中球磨10分鐘，再將高輻射粉料、耐高溫填料依次放入球磨機(jī)中球磨50分鐘加入相應(yīng)的分散劑、偶聯(lián)劑和消泡劑再進(jìn)行球磨60分鐘之后倒出漿料至攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，與此同時加入相應(yīng)的耐高溫纖維絲，漿料和耐高溫纖維絲在攪拌機(jī)中攪拌2小時，使纖維絲和漿料充分混合均勻，即得到高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料。
實施例5：一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及其制備方法，由如下重量份的組分組成，耐高溫粉料由8份的三氧化二鐵、12份的碳化硅、12份的硅酸鋯、1.5份的氧化鉻和1.5份的氧化鎳構(gòu)成，高溫填料由5份的氧化鋁微粉、6份的石英粉和4份的氧化鋯微粉構(gòu)成，金屬鉑銠絲1份，氧化鋁晶體纖維絲2份、氧化鋯晶體纖維絲2份，有機(jī)硅樹脂乳液25份，水20份，德國巴斯夫公司生產(chǎn)的聚乙二醇型減水劑CAMTMENT FS20分散劑0.2份、硅烷偶聯(lián)劑0.15份、有機(jī)硅消泡劑0.05份。
按照上述比例首先將水和有機(jī)硅樹脂乳液放入球磨機(jī)中球磨10分鐘，再將高輻射粉料、耐高溫填料依次放入球磨機(jī)中球磨30分鐘加入相應(yīng)的分散劑、偶聯(lián)劑和消泡劑再進(jìn)行球磨60分鐘之后倒出漿料至攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，與此同時加入相應(yīng)的耐高溫纖維絲，漿料和耐高溫纖維絲在攪拌機(jī)中攪拌3小時，使纖維絲和漿料充分混合均勻，即得到高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料。
實施例6：一種高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料及其制備方法，由如下重量份的組分組成，耐高溫粉料由6份的三氧化二鐵、8份的碳化硅、10份的硅酸鋯、4份的氧化鉻和2份的氧化鎳構(gòu)成，高溫填料由10份的氧化鋁微粉、6份的石英粉和4份的氧化鋯微粉構(gòu)成，金屬鎢絲1份、金屬鉑銠絲1份，氧化鋯晶體纖維3份，有機(jī)硅樹脂乳液20份、硅溶膠20份，水5份，德國巴斯夫公司生產(chǎn)的聚乙二醇型減水劑CAMTMENT FS10分散劑0.15份、硅烷偶聯(lián)劑0.3份、有機(jī)硅消泡劑0.15份。
按照上述比例首先將水和有機(jī)硅樹脂乳液放入球磨機(jī)中球磨10分鐘，再將高輻射粉料、耐高溫填料依次放入球磨機(jī)中球磨50分鐘加入相應(yīng)的分散劑、偶聯(lián)劑和消泡劑再進(jìn)行球磨60分鐘之后倒出漿料至攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，與此同時加入相應(yīng)的耐高溫纖維絲，漿料和耐高溫纖維絲在攪拌機(jī)中攪拌1小時，使纖維絲和漿料充分混合均勻，即得到高溫高輻射防開裂節(jié)能涂料。