红外辐射涂料应用于各种工业炉窑及民用锅炉吸热表面，利用涂层对热辐射的高吸收率和高发射率原理，可提高炉窑衬体或锅炉管壁对炉膛火焰热量的吸收，改善炉膛热交换条件，增加热效率，同时对炉膛衬体材料具有良好的抗高温氧化的保护作用，延长炉窑和锅炉的使用寿命、减少维护工作量。此外，通过强化炉膛辐射传热，改善炉内热场的温度均匀性和受热体的加热质量，因而倍受人们的关注。

　　目前，节能涂料产品的制备大多选用微纳米粉体为原料，因为粉体粒径越小其比表面越大辐射率越高；或者选用多元掺杂体系物质为原料，提高晶体内部结构的复杂化进而提高材料的红外辐射率；但是大多辐射材料微纳米原料和多元化掺杂体系原料仍然存在辐射不高、波段分布不均的问题，使得其适用温度范围窄，节能效果不高。现有红外辐射节能涂料由于通常使用水玻璃、硅溶胶等黏结剂，使得涂料使用温度较低，结合强度较差，高温环境中，涂层内部容易产生热应力，使结合强度进一步变低，引起涂层剥落。此外，长期在高温下使用时都会存在晶体长大烧结收缩的问题，由此导致晶体的活性降低从而使涂层的红外辐射率逐渐衰减，而当涂层在高温收缩到一定程度时会出现开裂、脱皮现象进而影响涂层的使用效果。如果既能保证涂层具有高的辐射率，又能长时间高温使用晶体不长大或只有轻微长大，涂层不收缩或者收缩较小，将有效防止涂层的红外辐射率的衰减，避免长期高温涂层出现开裂、剥落，大幅提高涂层的使用寿命，提高炉窑的节能效率和延长维护周期。

　　针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高温下晶体活性高、结合强度高、涂层收缩率小的耐高温防红外辐射衰减节能涂料。

　　一种耐高温防红外辐射衰减节能涂料，由以下重量份的组分组成：钙铬离子掺杂laalo3球形粉体10-20份、金属氧化物红外辐射微粉10-20份、碳化钛-堇青石红外辐射微粉5-10份、填料15-25份、阻滞剂0.1-0.2份、黏结剂30-50份、溶剂10-20份、分散剂0.15-0.25份、偶联剂0.15-0.35份和消泡剂0.05-0.15份。

　　进一步地，所述钙铬离子掺杂laalo3球形粉体的制备方法为：将亚微米原料la2o3、cao、cr2o3、alo3按照la1-xcaxcryal1-yo3(x＝0.1,0.2；y＝0.15,0.3,0.5)化学计量配比进行混合，加入聚乙烯醇，paa-nh4、正丁醇，再加入适量的水，以原料：水＝1:1比例球磨2h，采用喷雾造粒机制备得到球形粉体，80℃烘箱干燥后送入火焰喷涂机，粉体受热熔融后直接喷射到水中急速冷却，将沉淀到底部的球形粉体过筛清洗并干燥，即得ca2+、cr3+掺杂laalo3球形粉体。

　　2)混合均匀后放入球磨罐中，按照料球水之比为1:1.5:1.2加入适量的球石和水，球磨4h，完成后过250目筛、110℃条件下干燥；

　　进一步地，所述碳化钛-堇青石辐射微粉由重量份数比为1:2的碳化钛和堇青石混合后高温烧结后研磨得到。

　　进一步地，所述填料为石英粉、氧化镁、氧化硼、高岭土、膨润土、耐火黏土中的一种或两种以上按任意比例混合组成的混合物。

　　进一步地，所述粘结剂由质量分数配比为电熔氧化锆微粉10～60％、磷酸二氢铝10～60％、水性聚氨酯20～70％制备得到。

　　步骤一、配料：按重量份数取各原料，将钙铬离子掺杂laalo3球形粉体、金属氧化物红外辐射微粉混合均匀后用气流磨研磨得混合粉料；

　　步骤二、高温处理：将研磨后的混合粉料放入高温炉中，以6℃/min从室温升温至400℃，然后以3℃/min从400℃升温至740℃，保温30min后再以3℃/min升温至1300℃，保温30min，最后随炉冷却至室温，与碳化钛-堇青石红外辐射微粉混合均匀，再次研磨得红外辐射粉料；

　　步骤三、高剪切分散：将红外辐射粉料、填料、阻滞剂混合后加入黏结剂进行高剪切分散30～60min；

　　步骤四、涂料制备：高剪切分散后的物料中加入溶剂、分散剂、偶联剂和消泡剂，制成具有流动性的粘稠状悬浮流体，研磨机研磨后用200目筛网过滤，即得。

　　在钙铬离子掺杂laalo3球形粉体的研究过程中发现，仅需少量的ca-cr共掺即可获得优异的红外辐射材料。cr元素的引入，降低了样品材料的禁带宽度(3.35ev→0.11ev)，增大了自自由载流子浓度，提高了自由载流子吸收，从而提升了样品材料的红外辐射性能。ca2+、cr3+掺杂laalo3微球球形度好，由于ca2+和cr3+同时进入laalo3晶格结构中，使得微球表面粗糙，表面由细小晶粒组成。

　　金属氧化物红外辐射粉体由于氧化铬的加入而呈现绿色，本发明将钙铬离子掺杂laalo3球形粉体与金属氧化物红外辐射粉体混合均匀后同时进行高温处理，由于采用程序升温，能够保证固相反应充分进行，最后经1300℃高温烧结，加上laalo3球形粉体对尖晶石结构晶体起到分散作用，得到的粉体组成颗粒较小，粒径均匀，说明晶体已经成核长大，发射率测试结果在0.88以上，并且随着温度的升高其红外辐射发射率也随之升高。高温热处理也有益于掺杂laalo3球形粉体红外辐射性能的进一步提高，这可能是由于高温处理将残余的非晶相完全晶化，提高了掺杂laalo3的含量，同时也使得掺杂金属离子在粉体中分布更加均匀，增强了其红外辐射性能。

　　碳化钛-堇青石陶瓷微粉是多晶复相体系，三相共存，一种六方形晶体对应堇青石相，一种光滑的球形颗粒，对应碳化钛相，一种晶界过渡区对应玻璃相，在烧结的过程中部分ti已固熔于堇青石相和进入玻璃相网络中。纯碳化钛在2μm以前有较高的发射率，在3μm左右迅速下降；而纯堇青石在5μm以后有很高的发射率，在3μm附近有极小的发射率。二者高温还原条件下得到的碳化钛-堇青石陶瓷微粉为多晶多相陶瓷材料，在辐射特性上较单相有了很大的改善，在2～5μm范围内都有较高的发射率。这种辐射性能的改善主要是由于钛离子固熔入堇青石结构中所引起的。另外，该多相陶瓷体系在大于5μm以后的波段仍有较高的发射率，这是由于在大于5～6μm的波长，主要是二声子组合吸收，由堇青石结构中的晶格振动所决定，对自由载流子和杂质浓度不敏感。而2μm以下的短波方向的辐射特性由碳化钛相内部的电子跃迁引起，这样，自由载流子，杂质辐射带与二声子组合辐射带连在一起，可形成从零点几μm到25μm左右很宽的强辐射带。

　　本发明涂料中二茂铁的添加能够使得涂层形成致密的结构同时留有均匀的纳米孔道，有利于缓解热应力，硼化钛能够抑制异常晶粒的长大，减少缺陷，提高涂层的力学性能，二者协同，解决了本发明中高温红外辐射涂料由于热应力及晶体长大收缩造成涂层开裂、脱落的难题，在保证高红外辐射率的前提下，能够有效防止红外辐射衰减，达到良好的节能效果，延长炉窑和锅炉的使用寿命、减少维护工作量。

　　聚氨酯含有氨酯键、酯键、醚键、脲键、脲基甲酸酯键或油脂的不饱和双键等，对基层有优异的附着力，且其具有较好的弹性，能消除基层材料受温度影响所产生的膨胀状态，能够使得涂装时涂料与基材结合牢固，在高温氧气环境中能够完全烧除，不影响涂层的性能，但是存在收缩率高的缺点。无机黏结剂磷酸二氢铝具有耐高温、抗震、抗剥落、耐高温气流冲刷的优点，但是由于存在固化温度高、脆性大的缺点，本发明将弹性好的有机前驱体聚氨酯与磷酸二氢铝按质量分数比例混合，使得黏结剂具有附着力高、耐高温、抗震性好的特点，再加入电熔氧化锆微粉能够改善涂料的收缩率，避免因收缩过大造成涂层开裂、脱落等问题，同时由于电熔氧化锆微粉也具有很高的红外辐射性能，能够与其他红外辐射材料协同增强涂层的辐射率，电熔氧化锆微粉作为耐高温陶瓷组元还能减少高温下气孔和裂纹的数量，提高黏结强度和涂层的致密性。

　　(1)本发明提供的耐高温防红外辐射衰减节能涂料将三种体系的辐射材料按比例配比得到红外辐射粉料，既能保证涂料在红外全波段范围内均具有很高的红外发射率，又能避免单种掺杂体系辐射材料高温下晶体长大而引起活性降低，本发明提供的节能涂料在800～1600℃高温下的红外辐射率在0.94～0.98之间，长期使用辐射率无明显下降，仅需喷涂0.2～0.5mm厚度即能产生显著的节能效果；

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　　(2)本发明提供的耐高温防红外辐射衰减节能涂料，一方面加入硼化钛，能够抑制高温环境下晶体的长大，避免晶体的活性降低从而使涂层的红外辐射率逐渐衰减以及因晶体长大造成的涂层烧结收缩；另一方面加入二茂铁使得涂层中形成均匀分布的纳米孔道，使用优化后的复合黏结剂，有效缓解涂层与基底间的热应力，保证高温环境下涂层具有较小的收缩率，避免出现开裂、脱皮现象进而影响涂层的使用效果；

　　(3)本发明提供的耐高温防红外辐射衰减节能涂料耐火度可达1850℃，并与衬体结合牢固，使用寿命长，经1000℃至室温25次以上循环热冲击，涂层表面无粉化、鼓泡、裂纹和剥落现象发生，具有良好的热震稳定性。

　　为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合具体实施例进行详细描述。

　　一种耐高温防红外辐射衰减节能涂料，由以下重量份的组分组成：钙铬离子掺杂laalo3球形粉体10份、金属氧化物红外辐射微粉10份、碳化钛-堇青石红外辐射微粉5份、填料15份、阻滞剂0.1份、黏结剂30份、溶剂10份、分散剂0.15份、偶联剂0.15份和消泡剂0.05份。

　　进一步地，所述钙铬离子掺杂laalo3球形粉体的制备方法为：将亚微米原料la2o3、cao、cr2o3、alo3按照la1-xcaxcryal1-yo3(x＝0.1；y＝0.15)化学计量配比进行混合，加入聚乙烯醇，paa-nh4、正丁醇，再加入适量的水，以原料：水＝1:1比例球磨2h，采用喷雾造粒机制备得到球形粉体，80℃烘箱干燥后送入火焰喷涂机，粉体受热熔融后直接喷射到水中急速冷却，将沉淀到底部的球形粉体过筛清洗并干燥，即得ca2+、cr3+掺杂laalo3球形粉体。

　　2)混合均匀后放入球磨罐中，按照料球水之比为1:1.5:1.2加入适量的球石和水，球磨4h，完成后过250目筛、110℃条件下干燥；

　　进一步地，所述碳化钛-堇青石辐射微粉由重量份数比为1:2的碳化钛和堇青石混合后高温烧结后研磨得到。

　　进一步地，所述填料为石英粉、氧化镁、氧化硼、高岭土、膨润土、耐火黏土中的一种或两种以上按任意比例混合组成的混合物。

　　进一步地，所述黏结剂由质量分数配比为电熔氧化锆微粉10％、磷酸二氢铝60％、水性聚氨酯30％制备得到。

　　进一步地，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚乙二醇型减水剂fs10。

　　步骤一、配料：按重量份数取各原料，将钙铬离子掺杂laalo3球形粉体、金属氧化物红外辐射微粉混合均匀后用气流磨研磨得混合粉料；

　　步骤二、高温处理：将研磨后的混合粉料放入高温炉中，以6℃/min从室温升温至400℃，然后以3℃/min从400℃升温至740℃，保温30min后再以3℃/min升温至1300℃，保温30min，最后随炉冷却至室温，与碳化钛-堇青石红外辐射微粉混合均匀，再次研磨得红外辐射粉料；

　　步骤三、高剪切分散：将红外辐射粉料、填料、阻滞剂混合后加入黏结剂进行高剪切分散30～60min；

　　步骤四、涂料制备：高剪切分散后的物料中加入溶剂、分散剂、偶联剂和消泡剂，制成具有流动性的粘稠状悬浮流体，研磨机研磨后用200目筛网过滤，即得。

　　一种耐高温防红外辐射衰减节能涂料，由以下重量份的组分组成：钙铬离子掺杂laalo3球形粉体12份、金属氧化物红外辐射微粉18份、碳化钛-堇青石红外辐射微粉7份、填料20份、阻滞剂0.15份、黏结剂40份、溶剂15份、分散剂0.20份、偶联剂0.25份和消泡剂0.1份。

　　进一步地，所述钙铬离子掺杂laalo3球形粉体的制备方法为：将亚微米原料la2o3、cao、cr2o3、alo3按照la1-xcaxcryal1-yo3(x＝0.1；y＝0.3)化学计量配比进行混合，加入聚乙烯醇，paa-nh4、正丁醇，再加入适量的水，以原料：水＝1:1比例球磨2h，采用喷雾造粒机制备得到球形粉体，80℃烘箱干燥后送入火焰喷涂机，粉体受热熔融后直接喷射到水中急速冷却，将沉淀到底部的球形粉体过筛清洗并干燥，即得ca2+、cr3+掺杂laalo3球形粉体。

　　2)混合均匀后放入球磨罐中，按照料球水之比为1:1.5:1.2加入适量的球石和水，球磨4h，完成后过250目筛、110℃条件下干燥；

　　进一步地，所述碳化钛-堇青石辐射微粉由重量份数比为1:2的碳化钛和堇青石混合后高温烧结后研磨得到。

　　进一步地，所述填料为石英粉、氧化镁、氧化硼、高岭土、膨润土、耐火黏土中的一种或两种以上按任意比例混合组成的混合物。

　　进一步地，所述黏结剂由质量分数配比为电熔氧化锆微粉40％、磷酸二氢铝25％、水性聚氨酯35％制备得到。

　　进一步地，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚乙二醇型减水剂fs10。

　　步骤一、配料：按重量份数取各原料，将钙铬离子掺杂laalo3球形粉体、金属氧化物红外辐射微粉混合均匀后用气流磨研磨得混合粉料；

　　步骤二、高温处理：将研磨后的混合粉料放入高温炉中，以6℃/min从室温升温至400℃，然后以3℃/min从400℃升温至740℃，保温30min后再以3℃/min升温至1300℃，保温30min，最后随炉冷却至室温，与碳化钛-堇青石红外辐射微粉混合均匀，再次研磨得红外辐射粉料；

　　步骤三、高剪切分散：将红外辐射粉料、填料、阻滞剂混合后加入黏结剂进行高剪切分散30～60min；

　　步骤四、涂料制备：高剪切分散后的物料中加入溶剂、分散剂、偶联剂和消泡剂，制成具有流动性的粘稠状悬浮流体，用200目筛网过滤，即得。

　　一种耐高温防红外辐射衰减节能涂料，由以下重量份的组分组成：钙铬离子掺杂laalo3球形粉体17份、金属氧化物红外辐射微粉13份、碳化钛-堇青石红外辐射微粉10份、填料25份、阻滞剂0.2份、黏结剂50份、溶剂20份、分散剂0.25份、偶联剂0.35份和消泡剂0.15份。

　　进一步地，所述钙铬离子掺杂laalo3球形粉体的制备方法为：将亚微米原料la2o3、cao、cr2o3、alo3按照la1-xcaxcryal1-yo3(x＝0.2；y＝0.5)化学计量配比进行混合，加入聚乙烯醇，paa-nh4、正丁醇，再加入适量的水，以原料：水＝1:1比例球磨2h，采用喷雾造粒机制备得到球形粉体，80℃烘箱干燥后送入火焰喷涂机，粉体受热熔融后直接喷射到水中急速冷却，将沉淀到底部的球形粉体过筛清洗并干燥，即得ca2+、cr3+掺杂laalo3球形粉体。

　　2)混合均匀后放入球磨罐中，按照料球水之比为1:1.5:1.2加入适量的球石和水，球磨4h，完成后过250目筛、110℃条件下干燥；

　　进一步地，所述碳化钛-堇青石辐射微粉由重量份数比为1:2的碳化钛和堇青石混合后高温烧结后研磨得到。

　　进一步地，所述填料为石英粉、氧化镁、氧化硼、高岭土、膨润土、耐火黏土中的一种或两种以上按任意比例混合组成的混合物。

　　进一步地，所述黏结剂由质量分数配比为电熔氧化锆微粉20％、磷酸二氢铝50％、水性聚氨酯30％制备得到。

　　进一步地，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚乙二醇型减水剂fs10。

　　步骤一、配料：按重量份数取各原料，将钙铬离子掺杂laalo3球形粉体、金属氧化物红外辐射微粉混合均匀后用气流磨研磨得混合粉料；

　　步骤二、高温处理：将研磨后的混合粉料放入高温炉中，以6℃/min从室温升温至400℃，然后以3℃/min从400℃升温至740℃，保温30min后再以3℃/min升温至1300℃，保温30min，最后随炉冷却至室温，与碳化钛-堇青石红外辐射微粉混合均匀，再次研磨得红外辐射粉料；

　　步骤三、高剪切分散：将红外辐射粉料、填料、阻滞剂混合后加入黏结剂进行高剪切分散30～60min；

　　步骤四、涂料制备：高剪切分散后的物料中加入溶剂、分散剂、偶联剂和消泡剂，制成具有流动性的粘稠状悬浮流体，研磨机研磨后用200目筛网过滤，即得。

　　除用相同重量份数钙铬离子掺杂laalo3球形粉体代替金属氧化物红外辐射微粉和碳化钛-堇青石红外辐射微粉外，其余同实施例2。

　　除用相同重量份数金属氧化物红外辐射微粉代替钙铬离子掺杂laalo3球形粉体和碳化钛-堇青石红外辐射微粉外，其余同实施例2。

　　除用相同重量份数碳化钛-堇青石红外辐射微粉代替钙铬离子掺杂laalo3球形粉体和金属氧化物红外辐射微粉外，其余同实施例2。

　　用红外辐射测量仪测试实施例1～3与对比例1～3粉料及涂层的全波段红外辐射率。测试结果显示实施例1～3的红外辐射粉料的全波段辐射率为0.93～0.95，涂层的全波段辐射率为0.94～0.98，与对比例1～3测试结果比较如表1所示。

　　从表1可以看出，实施例1～3的粉料及涂层红外辐射率均明显高于对比例1～3，可见三种体系的辐射材料混合能够显著提高辐射粉料的红外辐射率，涂层的辐射率也显著提高。本发明制备过程中将钙铬离子掺杂laalo3球形粉体与金属氧化物红外辐射微粉混合均匀后共同进行高温处理，一方面能够提高钙铬离子掺杂laalo3球形粉体的辐射性能，另一方面能够促进金属氧化物红外辐射微粉烧结得到的尖晶石结构晶体更小，粒径更均匀。

　　本发明实施例1～3所用复合黏结剂与对比例1～3所用单组分黏结剂的性能指标如表2所示。

　　从表2可以看出，实施例1～3的黏结剂的抗折强度和剪切强度均优于对比例1～3，高温条件下水性聚氨酯三种组分复合后的黏结剂既能满足高温炉窑的温度要求，又能保证涂层的结合强度和稳定性，具有良好的综合性能。

　　选用六台相同型号的高温坩埚电阻炉，涂装前检测炉壁1093℃辐射率为0.3～0.5，对实施例1～3和对比例7～9所得涂料采用相同的涂装工艺得到的涂层进行性能测试，结果见表3。

　　由表3可知，实施例1～3所制备涂料1093℃辐射率在0.94～0.97，1093℃烧144h后辐射率无下降，服役30天后辐射率仍无明显下降，其他各项性能均优于对比例7～9；对比例7不含阻滞剂，高温条件下尖晶石晶体容易长大，活性降低，因而1093℃烧72h后辐射率由原来的0.88下降至0.69，由于不能形成能够缓解热应力的纳米通道，热震稳定性能也有明显下降；对比例8不含二茂铁，涂层中无法形成纳米通道，高温环境下热应力较大，因此热震性能降低；对比例9不含硼化钛，晶体长大较快，辐射率和热震稳定性能均有明显降低。

　　在高铝砖表面涂覆本发明实施例1～3制得的涂料，与空白样相比，1200℃下蓄热量提高了17～24％，表明本发明提供的耐高温防红外辐射衰减节能涂料具有显著的节能效果。

　　以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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