[发明专利]一种高温红外辐射节能涂料用增黑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工和涂料技术领域，具体涉及一种高温涂料用高红外发射率的增黑剂及其制备方法。

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。高温阶段(800℃以上)辐射传热起着非常重要的作用，占热量传递总能量的80％以上。高温红外节能涂料可在不改变工业加热炉结构的情况下，通过提高炉衬表面发射率，增加辐射传热，减少热量损失，从而起到节能作用。高温红外节能涂料中起决定作用的是在红外波段具有高辐射率的金属氧化物，即增黑剂。

当炉衬上涂上高辐射率涂料后，可增加炉壁对工件的辐射。若炉内壁在单位时间内得到的热能值不变，则辐射率的提高必然使炉壁温度下降，辐射能增加而炉墙传导热损失减小；然而炉内壁从吸收辐射和对流传热获得能量，发射率的提高使传热量增大。所以，炉窑内衬在单位时间获得的热量实际上是提高的，这使炉壁温度下降的趋势减缓。高辐射率涂层促使一部分对流热转化为微辐射热，同时考虑到炉内衬温度一般远低于发热原件温度，其长波段辐射能谱能量增大。炉窑涂覆含有高辐射率增黑剂的涂料后会使热平衡重新分配，通过强化辐射传热，提高了炉窑的热效率。

日本CRC公司生产的CRC1100、CRC1500 HRC红外辐射涂料的主要成分为MnO₂、Fe₂O₃、CoO、Cr₂O₃等，在石化行业的石油加热炉上广泛应用，节能效果明显，一般可提高加热炉热效率2％～4％。英国Harbert Beven公司与欧洲多国联合推出的Encoat、北京科技大学的BJ红外涂料和唐山晟科“纳米碳化硅红外辐射涂料”主要含有SiC。SiC在常温至高温都能发生氧化反应，在碳化硅表面生成SiO₂薄膜，可以防止SiC继续氧化，但氧化同时生成的CO在逸出时破坏了薄层，使SiC继续氧化，所以涂层发射率衰减较快。而且国内研制的涂料主要用在1100℃以下的金属基体和耐火材料上，高温(1400℃)以上已不适用。此外，国内专利(CN1296314和CN1125969A)以喷雾烧结法和溶胶-凝胶法制备高辐射率粉体的工艺复杂、成本较高。

发明内容

本发明为了解决现有红外辐射涂料性能不稳定、成本较高的技术问题，提出一种耐磨、耐高温、辐射率稳定的增黑剂及其制备方法。

本发明提出的一种高温红外辐射节能涂料用增黑剂，其由重量百分比的下列原料配制而成：

MnO₂：20～60％、Fe₂O₃：10～20％、Co₂O₃：1～5％、CuO：5～10％、

Cr₂O₃：0～10％、NiO：0～10％、刚玉粉：20～40％。

其中，所述的刚玉粉至少可以选用黑刚玉、棕刚玉、白刚玉的一种。

本发明提出的高温红外辐射节能涂料用增黑剂的制备方法，其步骤为：

步骤一，将MnO₂、Fe₂O₃、CuO、Co₂O₃、Cr₂O₃、NiO和刚玉粉按比例用混料机混合均匀，再将混合料压制成块状；

步骤二，将上述块状混合料进行高温烧结，烧结温度为1300℃～1350℃，烧结时间为1h～3h；

步骤三，然后将烧结后的块状混合料冷却，破碎并磨细至280目以下。

由于陶瓷涂层具有优良的化学稳定性，本发明提出的是以过渡金属氧化物等材料，在复合过程中形成新的稳定的尖晶石结构的陶瓷红外辐射材料。这种新的陶瓷红外辐射材料在室温～1200℃应用时，性能基本保持不变；在高温应用时，不因发生晶型转变而使材料的热辐射率下降。本发明通过复合制粉工艺技术的调整和控制，从而获得耐磨、耐高温、辐射率稳定的陶瓷材料增黑剂。

与现有涂料产品相比，本发明的优点如下：