紅外輻射材料及其聚合物基復(fù)合涂層的制備研究

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1、山東輕Tqk學(xué)院碩十學(xué)位論史摘要紅外輻射材料是一種用途廣泛的新型功能材料，在醫(yī)療保健、新型建筑材料、工業(yè)爐窯加熱等領(lǐng)域已得到了極其廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前制備高發(fā)射率紅外輻射材料多數(shù)采用過渡金屬氧化物。實(shí)驗(yàn)對各種過渡金屬氧化物從原料成本、紅外發(fā)射性能等方面進(jìn)行了篩選，采用一定的工藝，與天然礦物合成的堇青石進(jìn)行復(fù)合，制備出低成本、具有較高發(fā)射率的紅外輻射材料。紅外輻射涂層是由輻射粉體基料與載體粘結(jié)劑組成。本實(shí)驗(yàn)用高分子粉末作粘結(jié)劑，采取比較簡便的篩涂工藝，在烘箱中通過低溫固化制得了紅外復(fù)合涂層。通過對紅外粉不同種類、不同制備工藝、不同加入量等的調(diào)試，在較低成本的條件下制備出具

2、有較高紅外發(fā)射率的復(fù)合涂層，這在當(dāng)前無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中、科學(xué)研究中，還是日常生活中都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。論文分析了紅外輻射機(jī)理，根據(jù)基爾霍夫定律，反射率+吸收率+透射率=100％，處于某一溫度下的材料的吸收率與發(fā)射率相等。故對于試樣的紅外發(fā)射性能，可以通過試樣的紅外吸收光譜或紅外發(fā)射光譜曲線的上下移動(dòng)、某些波段和某些峰值的變化來比較其紅外發(fā)射率的變化狀況。論文對不透明涂層的紅外反射光譜圖和粉末試樣的紅外吸收光譜圖進(jìn)行了較詳細(xì)的研究，探討了其與材料紅外發(fā)射率之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)首先對氧化物紅外發(fā)射粉料的制備進(jìn)行了探索，從氧化物的選擇、復(fù)合手段、制備工藝等多方面進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)

3、果表明，淺色配方紅外粉料中Zr02與Ti02的不同配比對粉料的紅外發(fā)射率有一定的影響，但影響不很大；Z幻2和Ti02按一定配比混合煅燒后得到的鋯鈦燒結(jié)體紅外發(fā)射率比zr02和Ti02的簡單混合粉有較大幅度的提高。深色配方紅外粉料煅燒后由棕紅色變?yōu)楹谏?，生成了?qiáng)磁性鐵氧體；煅燒后試樣在2200～750cm。1波段的紅外吸收明顯增強(qiáng)，從提高其紅外輻射性能來說，此配方的最佳燒成溫度為1220℃。其次，實(shí)驗(yàn)采用兩種方案將堇青石材料和高發(fā)射率鐵氧體進(jìn)行復(fù)合：第一種方案是將鐵氧體生料和堇青石生料按比例混合，然后煅燒制得鐵氧體和堇青石的復(fù)合體；第二種方案是先分別合成鐵氧體和堇青石

4、的熟料，然后將鐵氧體熟料和堇青石熟料混合，再次煅燒制得鐵氧體和堇青石的復(fù)合體。結(jié)果表明，用滑石、蘇州土、工業(yè)三氧化二鋁合成堇青石的燒成溫度在1350℃左右；用鐵氧體和堇青石的生料或熟料復(fù)合以后，復(fù)相燒結(jié)體的全波段紅外吸收率均得到了一定程度的提高；生料配方中鐵氧體生料和堇青石生料的不同配比對產(chǎn)物紅外性能的影響分波段不同；在生料和熟料配方中，鐵氧體占10％時(shí)試樣的紅外吸收率較高，這一規(guī)律二者相同；從整體紅外波段來看，在煅燒之前，熟原料的紅外吸收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生原料；在煅燒之后，熟料燒成試樣的紅外吸收率在1500cm‘1～400cm以波段高于摘要生料燒成試樣；堇青石．鐵氧體復(fù)

5、合粉與單純的堇青石相比，在4000～1250cm。1波段紅外吸收率明顯提高；在工業(yè)常用的粒度范圍內(nèi)，所制粉料的顆粒度對其紅外發(fā)射率基本沒有影響。最后，實(shí)驗(yàn)對高發(fā)射率紅外復(fù)合涂層的制備進(jìn)行了研究。用高分子粉未作粘結(jié)劑，對涂層的制備工藝進(jìn)行了摸索；從涂層表面的微觀結(jié)構(gòu)來看，無機(jī)粉料的部分外露增大了涂層的表面粗糙度，這有利于涂層紅外發(fā)射率的提高；從涂層斷面的微觀結(jié)構(gòu)來看，無機(jī)粉料在涂層內(nèi)層和外層的分布以及結(jié)合緊密程度是不一樣的；實(shí)驗(yàn)對紅外粉用量、組成、測試溫度等與紅外發(fā)射率的關(guān)系進(jìn)行了研究，較詳細(xì)分析了所設(shè)計(jì)配方涂層的紅外反射光譜和紅外吸收光譜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定溫度下，樣

6、片紅外發(fā)射率隨試樣中紅外粉料含量的增加而增大，但超過一定限度不再增大，復(fù)合涂層中紅外粉料的最佳加入量應(yīng)在lO～15％之間；用自制紅外粉料制成的紅外復(fù)合涂層片從總體上來說，其紅外發(fā)射率要高于市售的兩種紅外粉制成的紅外復(fù)合涂層片；涂層的紅外發(fā)射率隨測試溫度的提高而減小，同一種配方涂層固化后的紅外吸收率較固化前粉料的紅外吸收率略有下降。這些對進(jìn)一步制備低成本高發(fā)射率的紅外復(fù)合涂層具有較高的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：紅外輻射材料；聚合物；復(fù)合涂層；機(jī)理；發(fā)射率II山東輕T業(yè)學(xué)院碩卜學(xué)何論文ABSTRACTThein舶redramatingmaterialisakindofnew‰c

7、tionmaterialswitllwidemgeof印plication．IthasalreadygotextensiveapplicationsinmaIlyrealms，suchaSmedicaltreatmentandhealthprotectioIl，thenewbuildingmaterials，heatingofindustrykiln，aIldsoon．Atpresentthemetaloxidesalwaysbeusedinthemabngofthein行aredradiatingmaterialswith址gIlemissivi田．Inthe