一种耐高温隔热涂料及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及功能涂料领域，尤其涉及一种耐高温隔热涂料及其制备方法。由如下质量分数的原料组成：核壳结构的高反射颜料10%～40%，核壳结构的隔热粉料10%～40%，增韧剂1%～5%，高温粘结剂10%～50%，涂料助剂1%～10%，余量为水。制备方法为将原料混合、分散、研磨、进行均质化处理使平均粒径达到325-400目、过滤、封装，即得产品。本发明制备的耐高温隔热涂料可以应用于工业窑炉、工业锅炉、高温蒸汽管道、石油裂解设备、发动机部位、高温冶炼、烧结炉等高温领域，可在更高温下长期使用，可节约能耗，延长窑炉寿命。
【专利说明】一种耐高温隔热涂料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于功能涂料领域，特别涉及一种耐高温隔热涂料及其制备方法。该涂料可以应用于工业窑炉、工业锅炉、高温蒸汽管道、石油裂解设备、发动机部位、高温冶炼、烧结炉等高温领域，起到节能降耗的作用。
【背景技术】
[0002]在全球能源供应趋紧的形势下，节能降耗已成为世界各国共同的目标。降低工业能耗，主要是要提高高温设备的节能率，如:工业窑炉、工业锅炉、高温蒸汽管道、石油裂解设备、发动机部位、高温冶炼、烧结炉等设备。
[0003]我国工业炉数量众多，现有蒸汽锅炉100万台，工业窑炉20万台，反射炉50万台，大型电阻炉40万台，还有众多的陶瓷炉，水泥炉，玻璃炉等，合计总数不下400万台。另外，我国工业炉的热效率很低，平均不到30%，而国际上工业炉的热效率平均为50%以上。因此，降低工业能耗，主要是要提高工业炉的热效率。
[0004]一般工业炉内部温度都要超过350 V，高温窑炉的温度甚至可以达到2000 V左右。一般窑炉加热多为通过电、煤、油、气或是电磁感应方式加热升温，炉窑热量的传递以3种方式进行，即传导传热、对流传热和辐射传热。在低温阶段，热交换以对流传热为主，而在高温阶段(800°C以上) ，则以辐射传热为主。随着温度的升高，辐射传热所起的作用越来越大。电磁波在辐射传播中遇到物体时，会发生反射和吸收。如果窑炉内衬表面具有较高的反射率，就可以强化炉内热交换过程，大大提高窑炉的燃烧率，从而提高其热效率。据Wien定律和Planck定律可知，高温辐射能量大多数集中在I~5μπι波段，如1000°C和1300°C时，会分别有76%和85%的辐射能量集中在这一波段内。因此需要窑炉内衬在I~5μπι波段具有较高反射率。另外，目前各窑炉散热损失严重，其表面散热损失占整个窑炉热损失的比例高达20%~30%。被窑炉内衬吸收的辐射波会提高窑炉内壁温度，从而加剧散热损失。常用的耐火材料其高温下的导热系数较高，隔热效果差，如1400°C时铝砖的导热系数为
4.28ff/m.K，刚铝石砖的导热系数为2.0ff/m.K。为了提高其隔热保温性能，需要在窑炉内衬表面涂覆隔热涂料降低其热导率从而达到进一步降低能耗的效果。
[0005]耐高温隔热涂料的节能机理在于:(I)增加炉内辐射传热(即热反射率)，增强窑炉内壁对热源传来热量的反射能力。⑵降低涂层热导率，减小散热损失。基于以上节能机理，耐高温隔热涂料被公认为是21世纪的一种重要节能产品和技术。耐高温隔热涂料作为一种投资少、见效快、施工简便的工业炉节能改造产品必将拥有巨大的市场需求。
[0006]基于隔热涂料对节能降耗的显著意义，国内外已研发了多种配方和用途的隔热涂料。根据隔热涂料的隔热机理和隔热方式的不同，可将其分为阻隔性隔热涂料、反射隔热涂料及辐射隔热涂料三类。阻隔性隔热涂料是通过低热导高热阻来实现隔热保温的一种涂料，其中应用较多的是硅酸盐类复合涂料，其主要采用导热系数低、中空的隔热骨料，如海泡石、膨胀珍珠岩、蛭石、矿岩棉等，结合无机、有机粘结剂和其他助剂制成。反射隔热涂料通过选择合适的树脂、颜料填料和生产工艺，制得高反射率涂层，反射太阳光达到隔热目的。复合型隔热保温涂料具有两种或多种隔热保温机理协同作用，各种隔热保温涂料优势互补，隔热效果明显。国内外在此方面进行了大量的研发工作，已取得一定成果。目前有代表性的产品品牌，如美国的Therma-Cover、德国的Thermoshield、澳大利亚的Insulseal。由于成本较高，目前在国内均没有大量推广应用。
[0007]目前，隔热涂料已经广泛应用于建筑物外墙和屋顶、工业储罐和石油管道等领域，均取得一定的节能效果。但公开报道的隔热涂料其耐温性不够高，一般低于1000°C，因此只能应用于中低温领域。据报道，超过1400°C的高温领域才是工业能耗大户，这一领域更需要节能降耗。现如今高温领域如工业窑炉、高温冶炼、烧结炉等使用的主要是耐火材料，但是其热反射率较低、热导率较高，导致其燃烧效率一直较低，能耗严重。因此，开发能应用于1400°C以上高温领域的耐高温隔热涂料迫在眉睫。
【发明内容】
[0008]针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种耐高温隔热涂料及其制备方法，该涂料不仅具有较高的反射率可以强化炉内热交换过程，还具有较低的热导率大幅降低炉壁的传热损失，另外具有核壳结构的高反射颜料和核壳结构的隔热粉料使得该涂料的使用温度范围大幅提高，可在更高温下长期使用，将其应用于冶金、陶瓷、机械、石化、建材、医药等高温行业，可以起到节约能耗、延长窑炉寿命的效果。本发明还提供一种耐高温隔热涂料的制备方法，制备方法简单，便于推广应用。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:耐高温隔热涂料，其特征在于它是由核壳结构的高反射颜料、核壳结构的隔热粉料、增韧剂、高温粘结剂、涂料助剂和水组成，各组分所占质量分数为:核壳结构的高反射颜料10%~40%，核壳结构的隔热粉料10%~40%，增韧剂1%~5%，高温粘结剂10%~50%，涂料助剂1%~10%，余量为水。
[0010]本发明较好的技术方案是各组分所占质量百分数为:核壳结构的高反射颜料10%~40%，核壳结构的隔热粉料10%~40%，增韧剂1%~5%，高温粘结剂10%~50%，涂料助剂1%~10%，水10%~50%ο`
[0011]本发明更好的技术方案是各组分所占质量百分数为:核壳结构的高反射颜料40%，核壳结构的隔热粉料30%，增韧剂5%，高温粘结剂10%，涂料助剂5%，水10%。
[0012]其中，所述的核壳结构的高反射颜料是通过对高反射颜料进行包覆无机耐高温壳层实现的；核壳结构高反射颜料的内核材料包括碳化硅(SiC)、氧化钛(Ti02)、锑掺杂氧化锡(ATO)、铟掺杂氧化锡(ΙΤ0)、氟掺杂氧化锡(FT0)、铝掺杂氧化锌(ΑΖ0)、镓掺杂氧化锌(GZ0)、钛酸钾等所组成的组分中的至少一种；所述的核壳结构高反射颜料和核壳结构隔热粉料的外壳材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等；上述原料均为市场上购买得到。
[0013]所述的核壳结构的隔热粉料是通过对隔热粉料进行包覆无机耐高温壳层实现的；所述的核壳结构隔热粉料的内核材料包括硅藻土、珍珠岩粉、膨胀蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2气凝胶等所组成的组分中的至少一种；所述的核壳结构高反射颜料和核壳结构隔热粉料的外壳材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等；
[0014]所述的增韧剂包括氧化锆纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、多晶莫来石纤维等组成的组分中的至少一种；
[0015]所述的高温粘结剂包括水玻璃、磷酸二氢铝、硅溶胶、铝溶胶和锆溶胶中的一种或几种的混合物；
[0016]所述的涂料助剂包括分散剂、消泡剂、成膜剂、流平剂、悬浮剂。涂料助剂各组分占耐高温隔热涂料质量百分数分别为:分散剂0.1%~10%、消泡剂0.02%~2%、成膜剂0%~1%、流平剂0%~1%、悬浮剂0.1%~5%ο
[0017]所述的分散剂选自六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚羧酸钠等中的一种或几种的混合物。
[0018]所述的消泡剂选自矿物油、有机硅、改性石蜡消泡剂中的一种或几种的混合物。
[0019]所述的成膜剂选自苯甲醇、十二碳醇酯、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚等中的一种或几种的混合物。
[0020]所述的流平剂选自羟甲基纤维素、聚二甲基硅烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、丙烯酸酯等中的一种或几种的混合物。
[0021]所述的悬浮剂选自钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土中的一种或几种的混合物。
[0022]本发明的耐高温隔热涂料的制备方法包括以下步骤:
[0023]I)按各组分所占质量分数为:10%~40%的核壳结构高反射颜料，10%~40%的核壳结构隔热粉料，1%~5%的增韧剂，10%~50%的高温粘结剂，1%~10%的涂料助剂，余量为水进行配料；
[0024]其中，所述的核壳结构的高反射颜料是通过对高反射颜料进行包覆无机耐高温壳层实现的；
[0025]所述的核壳结构的隔热粉料是通过对隔热粉料进行包覆无机耐高温壳层实现的；
[0026]所述的涂料助剂包括分散剂、消泡剂、成膜剂、流平剂、悬浮剂。
[0027]2)将核壳结构的高反射颜料、核壳结构的隔热粉料、增韧剂和水按比例称量、混合、分散、研磨直至其细度达到15 μ m以下，得到耐高温涂料的功能颜料色浆；
[0028]3)将上述得到的功能颜料色浆与高温粘结剂、涂料助剂按比例混合、高速分散，通过水来调节涂料的固含量和粘度，即可得到所述的耐高温隔热涂料。
[0029]本发明中所述的核壳结构高反射颜料的内核材料包括SiC、TiO2, ΑΤΟ、ΙΤ0、FTO、AZ0、GZ0、钛酸钾等所组成的组分中的至少一种,粒径范围是IOOnm~10 μ m。
[0030]本发明中所述的核壳结构隔热粉料的内核材料包括硅藻土、珍珠岩粉、膨胀蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2气凝胶等所组成的组分中的至少一种，粒径范围是IOOnm~10 μ m。
[0031]本发明中所述的核壳结构高反射颜料和核壳结构隔热粉料的外壳材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等，厚度范围在IOnm~I μ m之间。
[0032]本发明中所述的增韧剂包括氧化锆纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、多晶莫来石纤维等组成的组分中的至少一种，其纤维长度范围是I μ m~100mm,纤维直径范围是IOOnm~100 μ m0
[0033]本发明中所述的高温粘结剂包括水玻璃、磷酸二氢铝、硅溶胶、铝溶胶和锆溶胶中的一种或几种的混合物。根据耐高温隔热涂料所使用的温度和气氛的不同，选取不同的高温粘结剂。[0034]本发明中所述的涂料助剂根据原料粒径、粘结剂的类型等进行选取。所述的涂料助剂包括分散剂、消泡剂、成膜剂、流平剂、悬浮剂一种或多种的任意组合。
[0035]所述的分散剂选自六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚羧酸钠等中的一种或几种的混合物。
[0036]所述的消泡剂选自矿物油、有机硅、改性石蜡消泡剂中的一种或几种的混合物。
[0037]所述的成膜剂选自苯甲醇、十二碳醇酯、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚等中的一种或几种的混合物。
[0038]所述的流平剂选自羟甲基纤维素、聚二甲基硅烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、丙烯酸酯等中的一种或几种的混合物。
[0039]所述的悬浮剂选自钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土中的一种或几种的混合物。
[0040]步骤2)中所述的通过砂磨处理得到耐高温涂料的功能颜料色浆，采用的砂磨机械包括高速分散机、卧式砂磨机、立式砂磨机或棒销式砂磨机。砂磨处理时所选择的球料比优选为0.5~1:1，砂磨均质化处理的时间优选为2~3小时。
[0041]步骤3)中所述的高速分散处理，分散条件为在搅拌分散机下分散I~3小时，转速控制在2000~5000r/min。
[0042]本发明的耐高温隔热涂料施工使用非常方便，一般不需对基体进行特殊的改造与检修处理便可进行正常的涂料施工。施工时可先用压缩空气将作业面清理吹扫干净，然后机械喷涂施工本发明的耐高温隔热涂料。机械喷涂时使用压缩空气通过喷枪将涂料均匀喷涂在工作面上。涂层厚度一般在0.1~0.3mm, 一般喷涂I~5次即可。涂料施工后一般无需烘干，自然干燥24小时后随烘炉曲线升温即可高温自烧结固化。本发明得到的耐高温隔热涂料可应用于工业窑炉、工业锅炉、高温蒸汽管道、石油裂解设备、发动机部位、高温冶炼、烧结炉等高温领域，起到节能降耗的作用。
[0043]本发明所述的耐高温隔热涂料，核壳结构的高反射颜料、核壳结构的隔热粉料、增韧剂和高温粘结剂作为涂料的主要成分。其中，核壳结构高反射颜料的内核材料包括SiC、Ti02、ΑΤΟ、ITO、FTO、AZO、GZ0、钛酸钾等所组成的组分中的至少一种，其红外线反射率很高，在I~5 μ m波段红外反射率高达85%~95%，可以反射大部分的辐射电磁波从而增强炉内的辐射传热；核壳结构隔热粉料的内核材料包括硅藻土、珍珠岩粉、膨胀蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2气凝胶等所组成的组分中的至少一种，其热导率很低，约0.03~0.3W/m.Κ，具有很好的隔热保温效果；以上材料均是较好的节能材料，但是它们存在的一个共性问题就是耐温性不高，使用温度不超过1400/C如SiC (~1300) °C、钛酸钾(~1000) °C、硅藻土(〈1000) °C、珍珠岩粉(~1000) °C、膨胀蛭石(1100~1150) V、粉煤灰漂珠(~1100) °C、云母粉(〈1000) °C、SiO2气凝胶(950~1050) °C，这将制约其在高温领域的应用。
[0044]核壳结构高反射颜料和核壳结构隔热粉料的外壳材料包括Si02、Al2O3和ZrO2等，其中的SiO2熔点1725，V Al2O3熔点2050，V ZrO2熔点2690，°C它们都具有较高的高温稳定性，从而增强整个核壳结构粉料的高温稳定性，使其内核材料在高温条件下仍然发挥作用；增韧剂包括氧化锆纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、多晶莫来石纤维等组成的组分中的至少一种，它们在高温下具有良好的力学性能，对涂层补强、增韧，提高涂料的热震稳定性和使用寿命。
[0045]本发明与现有的隔热涂料及制备方法相比，具有以下优点:
[0046]其一，该涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有稳定的高反射率，可有效增强炉内福射传热能力。实验测试表明，耐高温隔热涂料在1600°C时,对I~5μηι红外福射电磁波反射率达到85%~95%。实现这一效果有三方面的原因:①核壳结构高反射颜料的内核材料对红外线具有较高的反射率，如SiC、TiO2, ΑΤΟ、ITO、FTO、AZO、GZO、钛酸钾等；②核壳结构高反射颜料比普通反射颜料多了一层界面结构，界面作用增强了辐射电磁波的反射能力；③核壳结构高反射颜料的外壳材料是Si02、Al203、Zr02等高熔点物质，它们都具有较高的高温稳定性，使得核壳结构高反射颜料的耐温性强于普通反射颜料，能够应用于更高的温度领域。
[0047]其二，该涂料在1600°C高温下，对热量具有较低的导热系数，可有效地降低炉体的散热，起到隔热保温的效果。实验测试表明，耐高温隔热涂料在1600°C时的热导率为
0.03~0.3ff/m.Κ。实现这一效果有两方面的原因:①核壳结构隔热粉料都具有大量的纳米孔结构，如硅藻土、珍珠岩粉、膨胀蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉、SiO2气凝胶等，众多微小的气孔对热传导阻碍作用显著，大大降低其导热系数。②具有纳米孔结构的材料其在低温下具有很好的绝热效果，但是高温下其结构容易破坏，孔洞容易坍塌烧结，核壳结构隔热粉料正好可以克服此弊端，大大地提升隔热粉料的使用温度空间。
[0048]其三，通过氧化锆纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、多晶莫来石纤维等的补强增韧作用，提高了涂层的力学性能和热震稳定性，使涂料的耐火度可达1600°C以上，并与衬体结合牢固，使用寿命大大延长。实验测试表明，耐高温隔热涂料在耐火材料表面形成的涂层，经140(TC至室温20次循环热冲击和160(TC至室温10次循环热冲击，涂层表面无粉化、无鼓泡、无裂纹、无剥落，热震稳定性优良。
`[0049]其四，本发明涂料的制备过程中没有添加任何有机物或有毒有害成分，也没有任何对健康有潜在威胁的成分，其所使用的溶剂为水，颜填料均为无机粉料，粘结剂也是无机成分的硅酸盐、磷酸盐、溶胶等。因此该涂料是真正的水性无机涂料，是一种环保型耐高温涂料。
【具体实施方式】
[0050]本发明人经过广泛而深入的研究，获得了一种耐高温隔热涂料及其制备技术，为提高高温涂料的使用温度范围和在高温节能降耗领域的应用做出贡献。在此基础上完成了本发明。
[0051]本发明所提供的物质可以通过市售原料或传统化学转化方式合成。
[0052]本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
[0053]以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0054]除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。[0055]实施例1:
[0056]称取SiO2包覆SiC核壳结构高反射颜料粉末IOKg (SiC颗粒粒径为2 μ m, SiO2核壳厚度为300nm)，ZrO2包覆硅藻土核壳结构隔热粉料40Kg (硅藻土颗粒粒径为3 μ m, ZrO2核壳厚度为300nm)，ZrO2增韧纤维2Kg (长度为100 μ m，直径为I μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0057]称取水玻璃粘结剂10Kg，倒入搅拌容器内，加入35Kg水，搅拌均匀，再加入2Kg的六偏磷酸钠、100g的矿物油、500g的苯甲醇、200g的轻甲基纤维素和200g的钠基膨润土,搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时,然后进入立式砂磨机中,球料比为1:1，砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0058]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到88%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.2ff/m.Κ)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热15次和1600°C急冷急热8次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0059]实施例2:
[0060]称取Al2O3包覆TiO2核壳结构高反射颜料粉末20Kg (TiO2颗粒粒径为I μ m，Al2O3核壳厚度为200nm)，SiO2包覆珍珠岩粉核壳结构隔热粉料30Kg(珍珠岩粉颗粒粒径为3 μ m,SiO2核壳厚度为300nm)，Al2O3增韧纤维5Kg (长度为500 μ m,直径为I μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0061]称取磷酸二氢铝粘结剂20Kg，倒入搅拌容器内，加入20Kg水，搅拌均匀，再加入4Kg的十二烷基苯磺酸钠、300g的有机娃、100g的十二碳醇酯、100g的聚二甲基硅烷和500g的钙基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时,然后进入立式砂磨机中,球料比为1:1，砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0062]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到90%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.15ff/m.K)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热17次和1600°C急冷急热8次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0063]实施例3:
[0064]称取ZrO2包覆ATO核壳结构高反射颜料粉末30Kg(AT0颗粒粒径为500nm，ZrO2核壳厚度为IOOnmXAl2O3包覆膨胀蛭石核壳结构隔热粉料20Kg (膨胀蛭石颗粒粒径为2 μ m,Al2O3核壳厚度为200nm)，硅酸铝增韧纤维IKg (长度为200 μ m,直径为I μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0065]称取磷酸二氢铝和硅溶胶的混合粘结剂30Kg，倒入搅拌容器内，加入15Kg水，搅拌均匀，再加入2Kg的聚丙烯酸钠、IKg的改性石腊、500g的丙二醇苯醚、500g的聚甲基苯基硅氧烷和IKg的锂基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时，然后进入立式砂磨机中，球料比为1:1，砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0066]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到93%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.08ff/m.K)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热15次和1600°C急冷急热8次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0067]实施例4:
[0068]称取SiO2包覆ITO核壳结构高反射颜料粉末40Kg (ITO颗粒粒径为200nm，SiO2核壳厚度为100nm)，Si02包覆粉煤灰漂珠核壳结构隔热粉料IOKg (粉煤灰漂珠颗粒粒径为5ym, SiO2核壳厚度为500nm)，多晶莫来石增韧纤维1.5Kg (长度为1mm，直径为2 μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0069]称取硅溶胶和铝溶胶的混合粘结剂35Kg，倒入搅拌容器内，加入5Kg水，搅拌均匀，再加入5Kg的聚羧酸钠、100g的有机娃、300g的乙二醇丁醚、100g的聚醚聚酯改性有机硅氧烷和3Kg的氢基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时，然后进入立式砂磨机中，球料比为1:1，砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0070]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到95%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.18ff/m.K)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热18次和1600°C急冷急热9次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0071]实施例5:`[0072]称取SiO2包覆FTO核壳结构高反射颜料粉末20Kg (FTO颗粒粒径为200nm，SiO2核壳厚度为lOOnm)，Al2O3包覆海泡石核壳结构隔热粉料IOKg (海泡石颗粒粒径为4 μ m，Al2O3核壳厚度为400nm)，硅酸铝增韧纤维2.5Kg(长度为2mm，直径为2 μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0073]称取硅溶胶和锆溶胶的混合粘结剂50Kg，倒入搅拌容器内，加入IOKg水，搅拌均匀，再加入4Kg的聚羧酸钠、IKg的改性石腊、300g的十二碳醇酯、200g的丙烯酸酯和2Kg的锂基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时,然后进入立式砂磨机中，球料比为1:1，砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0074]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到92%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.3ff/m.Κ)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热16次和1600°C急冷急热8次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0075]实施例6:
[0076]称取SiO2包覆AZO核壳结构高反射颜料粉末20Kg (AZO颗粒粒径为300nm，SiO2核壳厚度为lOOnm)，ZrO2包覆沸石核壳结构隔热粉料20Kg (沸石颗粒粒径为2 μ m, ZrO2核壳厚度为200nm)，ZrOjI韧纤维2Kg (长度为5mm，直径为3 μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0077]称取硅溶胶和水玻璃的混合粘结剂20Kg，倒入搅拌容器内，加入30Kg水，搅拌均匀，再加入5Kg的聚丙烯酸钠、2Kg的矿物油、500g的苯甲醇、200g的聚醚聚酯改性有机娃氧烷和300g的钙基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时,然后进入立式砂磨机中，球料比为1: 1，砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0078]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到91%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.05ff/m.K)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热19次和1600°C急冷急热9次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0079]实施例7:
[0080]称取SiO2包覆GZO核壳结构高反射颜料粉末10Kg(GZ0颗粒粒径为500nm，SiO2核壳厚度为lOOnm)，Al2O3包覆SiO2气凝胶核壳结构隔热粉料20Kg (SiO2气凝胶颗粒粒径为
5μ m，Al2O3核壳厚度为500nm)，多晶莫来石增韧纤维3.5Kg (长度为10臟，直径为10 μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0081]称取硅溶胶粘结剂20Kg，倒入搅拌容器内，加入40Kg水，搅拌均匀，再加入4Kg的十二烷基苯磺酸钠、IKg的改性石蜡、IKg的乙二醇丁醚、300g的聚甲基苯基硅氧烷和200g的钠基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时,然后进入立式砂磨机中，球料比为1:1，砂磨均质化处理 2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0082]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到86%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.03ff/m.K)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热19次和1600°C急冷急热10次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0083]实施例8:
[0084]称取Al2O3包覆钛酸钾核壳结构高反射颜料粉末25Kg (钛酸钾颗粒粒径为5 μ m,Al2O3核壳厚度为500nm)，ZrO2包覆石棉粉核壳结构隔热粉料IOKg (石棉粉颗粒粒径为
Iμ m，ZrO2核壳厚度为IOOnmXAl2O3增韧纤维4Kg (长度为3臟，直径为3 μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0085]称取铝溶胶粘结剂lOKg，倒入搅拌容器内，加入45Kg水，搅拌均匀，再加入5Kg的六偏磷酸钠、100g的有机硅、500g的丙二醇苯醚、200g的聚二甲基硅烷和200g的氢基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时,然后进入立式砂磨机中，球料比为1:1,砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0086]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到93%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.1ff/m.Κ)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热20次和1600°C急冷急热10次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0087]实施例9:
[0088]称取ZrO2包覆TiO2核壳结构高反射颜料粉末15Kg (TiO2颗粒粒径为3 μ m, ZrO2核壳厚度为400nm)，SiO2包覆云母粉核壳结构隔热粉料15Kg(云母粉颗粒粒径为I μ m, SiO2核壳厚度为lOOnm)，ZrOjI韧纤维5Kg (长度为7mm，直径为5 μ m)，分别加入到容器内并搅拌均匀得到功能颜料混合物。
[0089]称取锆溶胶粘结剂lOKg，倒入搅拌容器内，加入50Kg水，搅拌均匀，再加入3Kg的六偏磷酸钠、400g的矿物油、IKg的十二碳醇酯、500g的轻甲基纤维素和100g的钠基膨润土，搅拌均匀得到液相混合物。将上述的功能颜料混合物与液相混合物全部充分混合，在4500r/min转速的搅拌分散机下分散2小时,然后进入立式砂磨机中，球料比为1:1,砂磨均质化处理2小时，经325~400目筛网过滤处理，封装后即得到耐高温隔热涂料。
[0090]本发明实施例的耐高温隔热涂料在1600°C高温下，对红外辐射具有较高的热反射能力(反射率达到89%)，对热传导具有较强的阻隔能力(热导率低至0.12ff/m.K)。其耐火度可达1800°C以上，热震稳定性好，与衬体结合牢固，使用寿命长。该涂料涂刷后进行抗热震实验，在1400°C急冷急热20次和1600°C急冷急热9次，未有涂层剥落和龟裂现象出现。
[0091]虽然本发明已经通过【具体实施方式】对耐高温隔热涂料及其制备方法进行了详细阐述，但是，本专业普通技 术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。
【权利要求】
1.一种耐高温隔热涂料，其特征在于它是由核壳结构的高反射颜料、核壳结构的隔热粉料、增韧剂、高温粘结剂、涂料助剂和水组成，各组分所占质量百分数为:核壳结构的高反射颜料10%~40%，核壳结构的隔热粉料10%~40%，增韧剂1%~5%，高温粘结剂10%~50%，涂料助剂1%~10%，余量为水； 所述的核壳结构的高反射颜料是通过对高反射颜料进行包覆无机耐高温壳层实现的； 所述的核壳结构的隔热粉料是通过对隔热粉料进行包覆无机耐高温壳层实现的。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温隔热涂料，各组分所占质量百分数为:核壳结构的高反射颜料10%~40%，核壳结构的隔热粉料10%~40%，增韧剂1%~5%，高温粘结剂10%~50%,分散剂0.1%~10%、消泡剂0.02%~2%、成膜剂0%~1%、流平剂0%~1%、悬浮剂0.1%~5%，余量为水。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的核壳结构高反射颜料的内核材料包括碳化硅、氧化钛、锑掺杂氧化锡、铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌或钛酸钾组分中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的核壳结构高反射颜料的内核材料的粒径范围在200nm~5 μ m之间。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的核壳结构隔热粉料的内核材料包括硅藻土、珍珠岩粉、膨胀蛭石、粉煤灰漂珠、海泡石、沸石、石棉粉、云母粉或SiO2气凝胶组分中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的核壳结构隔热粉料的内核材料的粒径范围在I μ m~5 μ m之间。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的核壳结构高反射颜料和核壳结构隔热粉料的外壳材料包括Si02、Al2O3和Zr02。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的核壳结构高反射颜料和核壳结构隔热粉料的外壳材料，厚度范围在IOnm~I μ m之间。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的增韧剂包括氧化锆纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、多晶莫来石纤维中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的增韧剂的纤维长度范围是I μ m~100mm。
11.根据权利要求1所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的高温粘结剂包括水玻璃、磷酸二氢铝、硅溶胶、铝溶胶和锆溶胶中的一种或几种的混合物。
12.根据权利要求2所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的分散剂选自六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚羧酸钠等中的一种或几种的混合物。
13.根据权利要求2所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的消泡剂选自矿物油、有机硅、改性石蜡消泡剂中的一种或几种的混合物。
14.根据权利要求2所述的一种耐高温隔热`涂料，其特征在于:所述的成膜剂选自苯甲醇、十二碳醇酯、丙二醇苯醚、乙二醇丁醚等中的一种或几种的混合物。
15.根据权利要求2所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的流平剂选自羟甲基纤维素、聚二甲基硅烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷或丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。
16.根据权利要求2所述的一种耐高温隔热涂料，其特征在于:所述的悬浮剂选自钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、氢基膨润土中的一种或几种的混合物。
17.一种耐高温隔热涂料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤: 1)按各组分所占质量分数为:核壳结构的高反射颜料10%~40%，核壳结构的隔热粉料10%~40%，增韧剂1%~5%，高温粘结剂10%~50%，涂料助剂1%~10%，余量为水进行配料； 其中，所述的核壳结构的高反射颜料是通过对高反射颜料进行包覆无机耐高温壳层实现的； 所述的核壳结构的隔热粉料是通过对隔热粉料进行包覆无机耐高温壳层实现的； 2)将核壳结构的高反射颜料、核壳结构的隔热粉料、增韧剂和水按比例称量、混合、分散、研磨直至其细度达到15 μ m以下，得到耐高温涂料的功能颜料色浆； 3)将上述得到的功能颜料色浆与高温粘结剂、涂料助剂按一定比例混合、高速分散，通过水来调节涂料的固含量和粘度，即可得到所述的耐高温隔热涂料。
18.根据权利要求17所述的一种耐高温隔热涂料的制备方法，其特征在于:各组分所占质量百分数为:核壳结构的高反 射颜料10%~40%，核壳结构的隔热粉料10%~40%，增韧剂1%~5%,高温粘结剂10%~50%,分散剂0.1%~10%、消泡剂0.02%~2%、成膜剂0%~1%、流平剂0%~1%、悬浮剂0.1%~5%，余量为水。
【文档编号】C09D5/33GK103725074SQ201410004677
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】戴雷, 冯俊, 王亚文 申请人:武汉双虎涂料有限公司