[发明专利]一种红外辐射绝缘涂层及其涂料和制备方法

说明书

本发明公开了一种红外辐射绝缘涂层及其涂料和制备方法，所述红外加热涂料主要由1重量份球形石墨烯、0.02‑0.12重量份可石墨化高分子低聚物、1‑4重量份聚铝硅酸盐、0.5‑2重量份超支化碳硅烷以及0.01‑0.1份过氧化物交联剂组成。该红外加热涂层利用球形石墨烯的褶皱形结构，在高分子的凝聚结合作用下，在绝缘铝硅化合物的绝缘作用下，小分子高辐射无机粒子的配合下，实现多级红外加热。本发明的红外加热涂层极大提高了加热效率，同时在红外辐射加热领域，增加了人体舒适感，同时极大的减少了能源消耗。

技术领域

本发明属于纳米新材料技术领域，具体地涉及一种红外辐射绝缘涂层及其涂料和制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人类对能源的依赖性越来越高，但随着化石能源的逐步消耗，能源的成本越来越高，为此人类生活生产活动中对能源的更高效利用迫在眉睫。同时，人们对生产生活的品质要求越来越高，相同能源条件下，舒适性成为了首选。

现有的红外辐射加热涂层，为了达到绝缘性能，通常设置一采用聚合物绝缘层，由于聚合物绝缘层本身材质限制，导致其一方面导热性差(热导率小于0.1K/mK)，热传输速度慢，热耗散严重；另一方面，其本身耐热性差，不能承受高温高功率的热量输出，不适合用于大范围加热环境。再有，此类设计，外层需要黑色辅助散热辐射层，间接辐射形式进一步引起热损耗，最终导致耗电量巨大。同时，间接热辐射，其红外辐射波长较短，能量较强，容易引起人体灼伤，舒适性差。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有技术的不足，提供一种涂敷在电热材料表面，并实现高效率红外辐射的多级红外加热涂层，其以绝缘的聚铝硅酸盐层作为底层，绝缘的碳化硅层作为中间层，解决了现有技术中绝缘涂层热传导差、散热效率低、耐温性差的问题以及间接辐射的低辐射效率、低辐射功率等问题。其中，聚铝硅酸盐层起到了隔绝导电发热材料的作用，一方面保护导电发热材料，隔绝外界的破坏作用以及漏电现象，增强安全性；另一方面将热量传递给高辐射的碳化硅层。碳化硅层一方面起到绝缘的作用，保护导电发热材料，另一方面，将热量用辐射的形式向外界快速散发。

本发明的另一个目的是克服现有技术的不足，提供基于热传导热对流原理的多级红外加热涂层，其以绝缘的聚铝硅酸盐层作为底层，绝缘的碳化硅层作为中间层，可石墨化高分子层作为上层，球形石墨烯贯穿三层结构。球形石墨烯有三个作用：其一，将热从界面引导而出，到高比表面积球形石墨烯上，其二，球形石墨烯具有高辐射率，快速高效辐射热量，极大增强碳化硅的辐射效果，其三，球形石墨烯表面具有少量缺陷态结构，再者其外悬挂结构增强了发热材料表面的温度梯度，使得其可以和气体具有良好的热对流作用，进一步增强材料界面加热效果。可碳化纳米薄膜链接球形石墨烯和碳化硅起到铆钉的作用。

所述球形石墨烯尺寸为1～3um，由底层、中间层和上层组成的三层结构的总厚度不超过球形石墨烯尺寸的1/4；上层的厚度小于三层结构总厚度的1/10，以保证涂层的稳定性和高效率红外辐射。

进一步地，所述可石墨化高分子层由可石墨化高分子构成，所述可石墨化高分子选自分子量为3000-30000的聚酰亚胺、沥青、或聚丙烯腈。

进一步地，所述聚铝硅酸盐层为长石(K₂O·Al₂O₃·6SiO₂)层、云母(K₂O·2Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O)层、高岭土(Al₂O₃·2SiO₂·22H₂O)层、沸石(Na₂O·Al₂O₃·3SiO₂·22H₂O)层、石榴石(3CaO·Al₂O₃·3SiO₂)层。