一種耐高溫紅外反射絕熱材料及其製備方法
2023-04-30 23:54:51 1
一種耐高溫紅外反射絕熱材料及其製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種耐高溫紅外反射絕熱塗料，由以下重量份的原料製備而成：30~50玻璃空心微珠；2~6高溫填料；1~3氣相二氧化矽；10~20高嶺土；2~4雲母粉；0.2~0.6稀土氧化物；20~30磷酸鹽粘結劑；同時提供了其製備方法，用本發明提供的耐高溫紅外反射絕熱塗料，通過在玻璃微珠表面沉積具有紅外反射的二氧化鈦，改善傳統保溫材料的單一隔熱性質，成為反射和絕熱相結合的雙重功能性保溫材料。
【專利說明】一種耐高溫紅外反射絕熱材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種耐高溫紅外反射絕熱材料及其製備方法，該塗料中的主要成份玻璃微珠外面包裹二氧化鈦薄膜，屬於耐高溫的保溫材料領域。
【背景技術】
[0002]工業化的快速發展，環保節能已成為發展中國家面臨的重要問題。目前，我國使用的保溫材料主要有複合矽酸鹽保溫材料和矽酸鈣板保溫材料，不僅存在抗衝擊力弱，同時耐熱溫度不能滿足1000°c以上窯爐的耐熱需求。目前，在高溫燒成窯爐上，陶瓷纖維耐火氈獲得一定的應用，工作範圍在871-1427°c之間，陶瓷纖維氈由於蓄熱小、重量輕、良好的抗機械震動與衝擊的能力，化學穩定性好獲得較廣泛的應用。但由於其施工安裝工藝複雜、纖維蓄熱小、僅適應快速升溫。
[0003]玻璃微珠是中空的玻璃體結構，內部封閉的氣體對流傳熱小、導熱係數小，具有良好的隔熱性能。目前，玻璃微珠已添加不同填料和粘結劑製備保溫塗料，如中國專利(CN102086329 A, 一種透明玻璃保溫塗料；CN100584910 C耐高溫隔熱保溫塗料及其製備方法；CN 102464933 A纖維增強耐高溫隔熱保溫陶瓷塗料及其製備方法；CN 100469845C 一種納米陶瓷耐高溫保溫塗料及其製備方法和應用)，這些保溫塗料的耐熱溫度低於1200°C，並且保溫性質單一。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種工藝簡單、便於施工、綠色環保的耐高溫、紅外反射、保溫絕熱等多重功能性結合的保溫材料及製備方法。
[0005]本發明的技術方案如下:
一種耐高溫紅外反射絕熱塗料，由以下重量份的原料製備而成:
30^50玻璃空心微珠；
2飛高溫填料；
Γ3氣相二氧化矽；
10?20高嶺土 ；
2^4雲母粉；
0.2^0.6稀土氧化物；
20^30磷酸鹽粘結劑；
所述的玻璃空心微珠表面沉積一層具有近紅外反射特徵的二氧化鈦薄膜；
所述塗料的耐熱溫度大於1700°C，熱導率0.030-0.045%,近紅外反射率達到80%以上。
[0006]所述的玻璃空心微珠為清洗、乾燥、漂選出的浮珠，粒徑範圍40-80目。
[0007]所述的高溫填料為氧化鋯、氧化鋁中的一種或兩種。
[0008]所述的稀土氧化物為氧化鈰、氧化銪、氧化鑭中的一種或幾種。 所述的磷酸鹽粘結劑為磷酸鋁和磷酸鋁鉻中的一種或兩種。
[0009]所述的耐高溫紅外反射絕熱塗料的製備方法的步驟如下:
(1)採用直流磁控濺射方法在空心微珠表面沉積二氧化鈦紅外反射薄膜；
(2)將沉積二氧化鈦的玻璃空心微珠，與高嶺土、高溫填料、雲母粉和氣相二氧化矽進行球磨混粉；
(3)將稀土氧化物加入磷酸鹽粘結劑中進行耐高溫改性，在分散器中攪拌均勻；
(4)加入步驟(2)中的混合後的粉料，使粉料在磷酸鹽粘結劑中充分分散；
(5)加入其他助劑，攪拌成均勻膏體，製得耐高溫紅外反射絕熱塗料；
上述步驟(2)在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜的工藝如下，在真空度達到1.0X 10_3飛.0X10_3時，通入高純氮氣或高純氬氣，調整真空室內氣壓在0.5^1.6Pa ;直流濺射功率在8(Tl80W ;基底溫度為室溫；濺射時間為6(Tl20min ；
步驟(2)中，保證微珠沉積過程中二氧化鈦薄膜的均勻性，玻璃微珠在濺射過程中放在濺射工作室內振動盤裝置中。
本發明的有益效果是:
(I)通過在玻璃微珠表面沉積具有紅外反射的二氧化鈦，改善傳統保溫材料的單一隔熱性質，成為反射和絕熱相結合的雙重功能性保溫材料。
[0010](2)選擇的玻璃微珠為漂選後的浮珠，內部孔洞體積大，具有好的絕熱性質。
[0011](3)通過磁控濺射設備中安裝微攪拌和振動裝置，使磁控濺射過程中玻璃微珠表面充分暴露出來，保證玻璃微珠表面沉積的二氧化鈦薄膜的均勻性。
[0012](4)採用磁控濺射法在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦，工藝方法簡單，便於大規模工業化生產。
[0013](5)從填料的選則，磷酸鹽稀土改性等方面，解決了塗料的耐高溫性。
[0014](6)相對於傳統的纖維板狀材料，本塗料硬度高、施工方便，適合於異型構件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明製備成的保溫塗料掃描電鏡圖。
[0016]圖2為普通的原始塗料與本發明改性塗料的反射率對比圖。
具體實施方案
[0017]以下結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明要求保護的範圍並不局限於實例表述的範圍。
[0018]實施例1
玻璃微珠清洗、乾燥、漂選出浮珠，粒徑80目。稱取40克玻璃微珠放入濺射室振動盤中，在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜，工藝如下:在真空度達到2.0X10—3時，通入高純氮氣，調整真空室內氣壓在1.0Pa ;直流濺射功率在120W ;基底溫度為室溫；濺射時間為10min0將沉積二氧化鈦薄膜後的玻璃微珠，與12.5克高嶺土、2克的氧化鋁、2克的氧化鋯、I克氣相二氧化矽及2克雲母粉在球磨機中混合。將0.2克氧化銪和0.1克氧化鑭混合加入25克磷酸鋁粘結劑中進行改性，在分散器中攪拌均勻。再加入上述球磨混粉的原料，使粉料在磷酸鋁粘結劑中充分分散，攪拌成均勻膏體，製得耐高溫紅外反射絕熱塗料。製得的耐高溫紅外反射絕熱材料(電鏡圖如圖1所示)的耐熱溫度達1800°c，熱導率0.033%,近紅外反射率大於80%以上，其與普通塗料的對比圖如圖2所示。
實施例2
玻璃微珠清洗、乾燥、漂選出浮珠，粒徑60目。稱取30克玻璃微珠放入濺射室振動盤中，在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜，工藝如下:在真空度達到2.0X10—3時，通入高純氮氣，調整真空室內氣壓在1.2Pa ;直流濺射功率在100W ;基底溫度為室溫；濺射時間為10min0將沉積二氧化鈦薄膜後的玻璃微珠，與15克高嶺土、4克的氧化鋁、3克氣相二氧化矽及2克雲母粉再球磨機中混合。將0.25克氧化銪加入25克磷酸鋁鉻粘結劑中進行改性，在分散器中攪拌均勻。再加入上述球磨混粉的原料，使粉料在磷酸鋁粘結劑中充分分散，攪拌成均勻膏體，製得耐高溫紅外反射絕熱塗料。製得耐高溫紅外反射絕熱材料的耐熱溫度達1800°C，熱導率0.034%,近紅外反射率大於到80%。
實施例3
玻璃微珠清洗、乾燥、漂選出浮珠，粒徑40目。稱取50克玻璃微珠放入濺射室振動盤中，在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜，工藝如下:在真空度達到3.0X10—3時，通入高純氮氣，調整真空室內氣壓在1.4Pa ;直流濺射功率在120W ;基底溫度為室溫；濺射時間為10min0將沉積二氧化鈦薄膜後的玻璃微珠，與20克高嶺土、3克的氧化鋯、2克氣相二氧化矽及4克雲母粉再球磨機中混合。將0.2克氧化銪和0.1克氧化鈰加入30克磷酸鋁粘結劑中進行改性，在分散器中攪拌均勻。再加入上述球磨混粉的原料，使粉料在磷酸鋁粘結劑中充分分散，攪拌成均勻膏體，製得耐高溫紅外反射絕熱塗料。製得耐高溫紅外反射絕熱材料的耐熱溫度達1800°C，熱導率0.038%,近紅外反射率大於80%以上。
【權利要求】
1.一種耐高溫紅外反射絕熱材料，其特徵在於:由以下重量份的原料製備而成: 30^50玻璃空心微珠； 2飛高溫填料； Γ3氣相二氧化矽； 10?20高嶺土 ； 2^4雲母粉； 0.2^0.6稀土氧化物； 20^30磷酸鹽粘結劑； 所述的玻璃空心微珠表面沉積一層具有近紅外反射特徵的二氧化鈦薄膜。
2.根據權利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特徵在於，所述塗料的耐熱溫度大於1700°C，熱導率0.030-0.045%,近紅外反射率大於80%。
3.根據權利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特徵在於，所述的玻璃空心微珠為清洗、乾燥、漂選出的浮珠，粒徑範圍40-80目。
4.根據權利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特徵在於，所述的高溫填料為氧化鋯、氧化鋁中的一種或兩種。
5.根據權利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特徵在於，所述的稀土氧化物為氧化鈰、氧化銪、氧化鑭中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的耐高溫紅外反射絕熱材料，其特徵在於，所述的磷酸鹽粘結劑為磷酸鋁和磷酸鋁鉻中的一種或兩種。
7.—種權利要求1-6中任一項所述的耐高溫紅外反射絕熱材料的製備方法，其特徵在於，具體製備方法如下: (1)採用直流磁控濺射方法在空心微珠表面沉積二氧化鈦紅外反射薄膜； (2)將沉積二氧化鈦的玻璃空心微珠，與高嶺土、高溫填料、雲母粉和氣相二氧化矽進行球磨混粉； (3)將稀土氧化物加入磷酸鹽粘結劑中進行耐高溫改性，在分散器中攪拌均勻； (4)加入步驟(2)中的混合後的粉料，使粉料在磷酸鹽粘結劑中充分分散； (5)加入其他助劑，攪拌成均勻膏體，製得耐高溫紅外反射絕熱塗料； 上述步驟(2)在玻璃微珠表面沉積二氧化鈦薄膜的工藝如下，在真空度達到1.0X 10_3飛.0X10_3時，通入高純氮氣或高純氬氣，調整真空室內氣壓在0.5^1.6Pa ;直流濺射功率在8(Tl80W ;基底溫度為室溫；濺射時間為6(Tl20min ； 步驟(2 )中，保證微珠沉積過程中二氧化鈦薄膜的均勻性，玻璃微珠在濺射過程中放在濺射工作室內振動盤裝置中。
【文檔編號】C23C14/08GK104292893SQ201410580526
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】冷金鳳, 周慶波, 初梅軍, 滕新營, 周國榮 申請人:濟南大學