[发明专利]一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料及其制备方法和应用，属于高温热防护技术领域。对比未处理的玻璃纤维软化点是677℃实测值，室温辐射率0.77，并且高温段选取两个点600℃和650℃，其辐射率分别是0.63和0.61。处理后的玻璃纤维软化点显著升高到1210℃，测试改性后玻璃纤维的辐射率选择室温、600、650和1100和1200℃五个点，测试结果分别为0.81、0.79、0.78、0.74、0.76。这种涂层的形成使得玻璃纤维软化点提高了533℃，提高了接近80％；室温、600和650℃时辐射率分别提高了5％、25％和28％。随着测试温度进一步提高，未改性的玻璃纤维因为熔化而无法测量，但是其辐射率必然低于0.61，所以，相对于未改性的玻璃纤维辐射率，改性后的玻璃纤维在1100和1200℃时的辐射率至少提高了18％和25％。

技术领域

本发明涉及一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料及其制备方法和应用，在玻璃纤维表面涂覆一种高温高辐射率涂层材料及其制备方法，属于玻璃纤维制造领域，也属于高温热防护技术领域。

背景技术

热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递.在热传递过程中，物质并未发生迁移，只是高温物体放出热量，温度降低，内能减少，低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。因此，热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。热传递有三种方式：传导、对流和辐射。热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，是热量传递的三种方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。随着科学的快速发展和跨越式进步，高温工况环境与日俱增，同时，高温环境对周围的热辐射问题越来越突出。如果防范热辐射对周围环境、设备等的影响已经成为关系到安全生产能否顺利进行的大问题。例如：冶金工业的高温炉对周围环境和设备的热辐射加热作用、航天运载器内的发动机对运载器及其运载器内其他部件的加热作用等。

现在通常的解决办法是将一些部件外表面包裹很厚的低热导率防热辐射材料，这使得热辐射热量很难传递到防热辐射材料内，即，保护部件在许可温度下工作。但是，低热导率防热辐射材料通常厚度较大，而且始终处于被动加热状态，这样，对于长时间热辐射环境，热量始终不断向内传递，势必造成温度的累计而最终达到或超过防热辐射材料内部件的许用温度。当前的发明是制备一种高辐射率热防护材料，辐射率(emissivity/emittance)指物体的辐射能力与相同温度下黑体的辐射能力之比称为该物体的辐射率或黑度，也称为辐射率，比辐射率。实际物体的辐射率与物体的表面状态(包括物体表面温度、表面粗糙度以及表面氧化层、表面杂质或涂层的存在)有关。更简单的说：在某环境中，环境向物体辐射的热量为A，而物体将这些热量的一部分B向空间辐射出去，即热量B与热量A的比值为物体的辐射率。所以，辐射率越高，物体实际吸收的热量越低，也就相当于环境温度明显降低，这种策略用于热辐射防护中将显著提高热防护效能。但是，通常很多物质在高温阶段辐射率都较低，这使得这种策略明显受到限制。

玻璃纤维的主要优点是绝缘性好、耐热性强温度达300℃时对强度没影响、抗腐蚀性好一般只被浓碱、氢氟酸和浓磷酸腐蚀，因此玻璃纤维广泛地使用在高温环境中，但是，在当前发明中，玻璃纤维软化点680℃、沸点1000℃使得其无法使用在温度高于680℃的环境中。

本发明的主要目的是在玻璃纤维表面做一层高温高辐射涂层，这种涂层使得涂有涂层的玻璃纤维软化点显著提高，并且在高温环境中仍然具有非常高的辐射率，进而将大量的热量向空间辐射，使得较少的热量向内传递，同时，因为改性后的玻璃纤维具有非常高的辐射率这相当于显著降低了周围环境的温度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料及其制备方法和应用。

本发明的技术解决方案是：