[发明专利]一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，更具体地，涉及一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷材料及其涂层制备方法。

背景技术

在国家工业结构调整的战略要求下，提高工业炉窑热效率，发展先进节能技术十分紧迫。辐射节能技术作为实现炉窑节能的典型技术之一，通过加强高温(≥800℃)环境下的辐射传热能够最大限度地提高炉窑的热能利用效率。在钢铁、建材、石化、陶瓷、发电等工业领域所用的加热炉、热风炉、裂解炉、发电锅炉等炉体的耐火内衬材料大多是硅、铝质耐火材料，其发射率一般较低，只有达到0.4-0.5左右。因此，使用高发射率的涂层材料将大大提高其辐射传热能力，将更多的热能作用于被加热工件上，降低高温烟气带走的余热，这样可以进一步减少煤、天然气等能源的消耗，并提高生产效率。

近年来，节能辐射涂料的开发和利用得到了国内外的广泛关注。美国的Emisshield公司生产的Emisshield系列涂料、英国HarbertBeven生产的Enecoat系列涂料、以及山东慧敏科技公司生产的节能王系列涂料主要是以碳化硅等非氧化粉体为主要辐射基料的节能涂料。这些涂料主要存在的问题主要是在氧化气氛中高温氧化、烧蚀和脱落，严重影响了节能产品的高温环境下的长期服役和使用。而国内CN101343427A，CN101481551A和CN102219492A等专利中公开的以过渡金属氧化物和金属氧化物体系为主的辐射基料的节能涂料，在高温使用中由于物相的变化，导致了发射率的不稳定和衰减，同时高温所对应的短波段的红外辐射率也不高。因此，研发一种抗氧化型高温辐射材料是增强红外辐射涂层节能效果、延长使用寿命的重要方向之一。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料，该涂料具有节能、耐高温和红外辐射率稳定的特点。

本发明要解决的第二个技术问题提供一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题提供一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料的使用方法。

为解决第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料，其包括：

质量分数为30-70％的辐射基料、质量分数为0.5-20％的超细二氧化硅和/或硅溶胶，质量分数为0.05-5％的聚丙烯酸、质量分数为0.1-10％的聚乙烯醇和质量分数为20-68％的水；

所述辐射基料为钙-铬离子掺杂铝酸镧与无水酒精以质量体积比1:2-5的比例混合，星型球磨2-6小时；球磨后烘干，获得325目粒度的辐射基料；

优选地，固相质量含量为30-68％。

优选地，聚丙烯酸的平均聚合度为2500-4500，更优选地，平均聚合度为3000。

优选地，聚乙烯醇的平均聚合度为1000-2500，更优选地，平均聚合度为1750。

其中所述二氧化硅和硅溶胶为超细高纯二氧化硅或硅溶胶，其作为高温粘结剂。

所述钙-铬离子掺杂铝酸镧具体地为La_1-yCa_yCr_xAl_1-xO₃，优选地，所述钙-铬离子掺杂铝酸镧质量分数为50％。

优选地，所述钙-铬离子掺杂铝酸镧为325目粒度的粉体。

为解决第二个技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种抗氧化型高温红外辐射陶瓷涂料的制备方法，其包括如下步骤：制备钙-铬离子掺杂铝酸镧；将所述钙-铬离子掺杂铝酸镧与无水酒精以质量体积比1:2-5的比例混合，星型球磨2-6小时；球磨后烘干，获得325目粒度的辐射基料；将质量分数为30-70％的所述辐射基料、质量分数为0.5-20％的二氧化硅和/或硅溶胶、质量分数为0.05-5％的聚丙烯酸、质量分数为0.1-10％的聚乙烯醇和质量分数为20-68％的水均匀质化处理。

制备钙-铬离子掺杂铝酸镧按照专利(申请号为201510119885.1)公开的方法进行。具体地，将市售分析纯级氧化镧、氧化铝、氧化钙、氧化铬按照摩尔比例8：9：4：1进行球磨混合，晾干，压块，然后在1600℃高温下煅烧合成。

其中所述二氧化硅和硅溶胶为超细高纯二氧化硅或硅溶胶，其作为高温粘结剂。

所述聚丙烯酸为浆料的分散剂；所述聚乙烯醇为浆料的粘结剂。

所述均质化处理的方式为星型球磨、振荡球磨、高速搅拌中一种或几种，处理时间为1-5小时。

为解决第三个技术问题，本发明采用如下技术方案：