[发明专利]一种复合红外辐射涂料及其制备方法和一种红外辐射涂层

说明书

技术领域

本发明涉及新材料和节能技术领域，具体涉及一种复合红外辐射涂料及其制备方法和一种红外辐射涂层。

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℃以上）则以辐射传热为主。对于工业炉中的锅炉来说，水冷壁管向火面吸收的热量主要来自炉墙辐射方式传递的热量，然后主要以辐射和热传导的方式与水冷壁管内部流动的水进行热量交换。以前锅炉节能改造主要是提高炉壁耐火材料的绝热性能来减少热量损失，而忽视了锅炉水冷壁管和炉衬直接参与炉内传热方面的作用和其表面辐射性能对炉内传热和热交换的影响。此外，金属材料的红外辐射性能远低于耐火材料，且与表面状况紧密相关。因此，可通过有效提高锅炉水冷壁管的黑度，强化表面辐射传热和提高水冷壁管的传导换热能力，从而有效地缩短炉子的升温时间和减少排烟热量损失，也可以达到良好的节能效果。

国外性能较好的红外节能原材料主要采用辐射率较高的过渡金属氧化物、氮化物、碳化物和硼化物的多元体系，红外辐射材料的开发重点主要集中在通过高温烧结提高红外辐射率及其稳定性方面。国内实现工程应用的红外辐射涂料产品对红外辐射材料的组成与结构的控制则比较粗放，往往是将各种氧化物经过简单的机械混合后直接用于配制涂料，通过在高温使用过程中各种氧化物之间的固相反应，来形成所需要的红外辐射组分。而简单的将各种红外辐射粉料通过机械混合方式的工艺方法，其难以从根本上控制涂层中红外辐射组分的组成与结构，造成涂层的红外辐射性能与节能效果产生波动、涂层的耐热震稳定性差等缺陷，在实际应用中涂层经常出现脱落等问题，影响了其推广应用。而且煤粉等含硫量较高的燃料容易腐蚀基材或在涂层表面形成大量结焦，使涂层的节能效果明显下降，导致锅炉的热效率较低。

发明内容

本发明解决了现有技术中的红外辐射涂料存在的红外辐射性能与节能效果差导致锅炉热效率较低的技术问题。

本发明提供了一种复合红外辐射涂料，所述复合红外辐射涂料由组分A与组分B按重量比为100：（6～15）混合而成；

其中，所述组分A中含有具有稳定尖晶石结构的复合红外粉料、刚玉粉、气相法白炭黑和水玻璃；所述组分B为氟硅酸盐促凝剂。

本发明还提供了所述的复合红外辐射涂料的制备方法，包括按各组分按比例混合均匀即可。

最后，本发明一种红外辐射涂层，所述红外辐射涂层通过将本发明提供的复合红外辐射涂料涂覆至基材表面形成。

本发明提供的复合红外辐射涂料，采用具有尖晶石结构的复合红外粉料作为增黑剂，使涂层具有高且稳定的辐射率和吸收率；采用水玻璃作为粘接剂，并加入氟硅酸盐促凝剂，通过氟硅酸盐的水解，增加了SiO₂胶体的浓度，水解生成的HF可以中和水玻璃水解产物中的NaOH，解决强碱性水玻璃腐蚀和污染基材的问题；同时中和反应生成的NaF具有极低的表面能，可以显著降低飞灰在涂层表面的附着、有效减少结焦；在涂料中加入刚玉粉作为增硬耐磨剂，能有效提高涂层的硬度、耐磨和抗冲刷性能，延长了涂层的使用寿命。将本发明提供的复合红外辐射涂料涂覆于炉衬耐火材料和水冷壁管热交换器表面，通过提高炉衬辐射能力和水冷壁管受热面的升温速度，从而提高水冷壁管与液体介质的热交换能力，降低锅炉的排烟热损失，从而提高锅炉的热效率。

具体实施方式

本发明提供了一种复合红外辐射涂料，所述复合红外辐射涂料由组分A与组分B按重量比为100：（6～15）混合而成；

其中，所述组分A中含有具有稳定尖晶石结构的复合红外粉料、刚玉粉、气相法白炭黑和水玻璃；所述组分B为氟硅酸盐促凝剂。

本发明提供的复合红外辐射涂料，采用具有尖晶石结构的复合红外粉料作为增黑剂，使涂层具有高且稳定的辐射率和吸收率；采用水玻璃作为粘接剂，并加入氟硅酸盐促凝剂，通过氟硅酸盐的水解，增加了SiO₂胶体的浓度，水解生成的HF可以中和水玻璃水解产物中的NaOH，解决强碱性水玻璃腐蚀和污染基材的问题；同时中和反应生成的NaF具有极低的表面能，可以显著降低飞灰在涂层表面的附着、有效减少结焦；在涂料中加入刚玉粉作为增硬耐磨剂，能有效提高涂层的硬度、耐磨和抗冲刷性能，延长了涂层的使用寿命。

本发明中，所述复合红外粉由过渡金属氧化物MnO₂、Fe₂O₃、CuO、Co₂O₃、Cr₂O₃、NiO中的至少一种烧结而成。