[发明专利]一种耐高温反红外热辐射节能涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于隔热涂料领域，具体涉及一种可以反射高温下的红外热辐射 的隔热涂层的制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源需求量日益增大，能源短缺已成为经济发 展的重要制约因素。工业窑炉是工业生产中的主要能耗设备，每年消耗数量 巨大的能源。尤其在冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及机电企业中的加热过 程中，工业炉窑的能耗可占总能耗的40～70％^[1]。截止到2007年，我国共有 各类工业炉约12万台，年总耗能达2.5亿tce，约占全国总能耗的1/4，占工业 总能耗的60％。虽然我国工业炉技术自改革开放以来有了长足的进步，但工 业炉的能源利用总体水平不高，仅相当于发达国家50～60年代的水平，工业 炉的热效率平均不到30％，而国际上工业炉的热效率平均为50％以上^[2]。

当工业窑炉温度大于400℃时，以红外辐射传热为主。而红外热反射涂层 对辐射中的红外波段具有高反射比，能抑制涂层表面温度上升并同时降低覆 盖物内部温度，从而起到隔热和节能作用。

钛酸钾最初被美国航空航天管理局(NASA)用作土星火箭喷嘴的耐高 温隔热材料^[3-4]，其中用到很高份额的硅溶胶，而硅溶胶红外反射率低，会减 弱钛酸钾对热辐射的反射效果。由附图1^[4]可以看出，专利USA：US3296060 发明的隔热材料的红外反射率(曲线B)和专利USA：US3551266发明的隔热 材料的红外反射率(曲线A)在1200nm～2200nm的波段开始下降。Hugh Gulledge的研究表明当将钛酸钾纤维做成厚度为2.54mm的垫片时，对波长 900～2400nm的反射率为91.6％。将用钛酸钾纤维作隔热材料的特殊马弗炉 与用耐火砖作隔热材料的标准马弗炉做比较，结果表明只要用标准马弗炉隔 热材料1/3的厚度，用钛酸钾纤维做隔热材料的特殊马弗炉就可以节省约2/3 的总体积，从21℃升温到1000℃的时间是标准马弗炉的1/6，在1038℃保 温时消耗的能量只有标准马弗炉的1/2左右^[5]。但以上用到的钛酸钾纤维要 求长度必须大于0.5mm，否则难以成形。然而这类钛酸钾长纤维需要在钼酸 盐(M₂MoO₄)熔盐或钨酸盐(M₂WO₄)熔盐中才能生成^[6]，由于钼酸盐 (M₂MoO₄)、钨酸盐(M₂WO₄)价格昂贵，所生产的钛酸钾长纤维价格超过 10万元/吨；而目前国内生产的钛酸钾价格低于5万元/吨，长度仅有10～100 μm^[7-8]，不利于成形，从而制约了其在隔热方面的工业化应用。

专利CN1995250A公开了一种耐高温隔热保温涂料^[9]，该涂料以有机硅 树脂为基体，长期使用温度为只有600℃，不能满足一般工业窑炉的高温要 求。

含有钛、钾元素的溶胶，当钛钾比为一定值时可以通过热处理原位生长 为纯钛酸钾。钱清华等以Ti(n-OC₄H₉)₄和CH₃COOK为前驱体，按照不同钛 酸钾分子组成中的钛钾比例配制了不同钛钾比例的溶胶。TiO₂/K₂O＝2，4，6 (摩尔比)的Ti(n-OC₄H₉)₄-CH₃COOK溶胶，通过涂膜，经过热处理可以得到系 列钛酸钾薄膜^[10-12]。但这种方法制得的钛酸钾薄膜厚度仅有300nm、结晶度 和强度都较低，被用作电极材料；若作为隔热涂层使用，由于厚度太薄，则 红外反射率低，只有20％；若直接用钛酸钾溶胶制成厚度超过100μm的涂 层，在1000℃进行热震稳定性检验，经1次试验后便开裂、剥落，不能使用。

发明内容