技术摘要：
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12 全部
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 3 CN 111592238 A 说 明 书 2/3 页 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。
技术实现要素：
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： 一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料，该涂层材料的原料为平均粒 径20nm～100nm纳米二氧化钛、苯乙烯、二甲苯、过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈，以纳米二 氧化钛的质量份数为10份计算，苯乙烯的质量份数为1-3 .5份，二甲苯的质量份数为100- 200份，过氧化二苯甲酰的质量份数为0.005-0.0175份，过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈的 质量比为1：1。 一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料的制备方法，步骤包括： 第一步，将待处理的玻璃纤维在超临界水(>374.3℃，>22.05MPa)中处理15～45分 钟，并且超临界水的温度和压力分别控制在380～450℃和压力23～30MPa下，然后取出自然 风干待用； 第二步，制备反应液，反应液的原料包括平均粒径20nm～100nm纳米二氧化钛、苯 乙烯、二甲苯、过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈，以纳米二氧化钛的质量份数为10份计算， 苯乙烯的质量份数为1-3.5份，二甲苯的质量份数为100-200份，过氧化二苯甲酰的质量份 数为0.005-0.0175份，过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈的质量比为1：1，将反应液的原料进 行混合，搅拌均匀后得到反应液； 第三步，将第一步得到的玻璃纤维浸泡在第二步得到的反应液中，浸泡温度为45 ～85℃，浸泡时间为30～120分钟，浸泡结束后将玻璃纤维取出自然风干。 测试玻璃纤维的软化点和高温辐射率，采用半球辐射率(辐射率)检测仪600～ 1400℃测试改性后玻璃纤维的高温辐射率。 一种涂层材料的应用，将该涂层涂覆在玻璃纤维表面，具体方法为：将在超临界水 中处理15～45分钟的玻璃纤维，浸泡在反应液中，浸泡温度为45～85℃，浸泡时间为30～ 120分钟，反应液的原料包括纳米二氧化钛、苯乙烯、二甲苯、过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁 腈，以纳米二氧化钛的质量份数为10份计算，苯乙烯的质量份数为1-3.5份，二甲苯的质量 份数为100-200份，过氧化二苯甲酰的质量份数为0.005-0.0175份，过氧化二苯甲酰和偶氮 二异丁腈的质量比为1：1，将反应液的原料进行混合，搅拌均匀后得到反应液。 有益效果 目的是为了解决实际工业生产中高温辐射热对周围设备仪器等加热问题，而提供 一种提高玻璃纤维辐射率的高温涂层及其制备方法，此外，这种涂层还能显著提高玻璃纤 维的软化点，进而扩大玻璃纤维的高温使用范围。
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12 全部
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 3 CN 111592238 A 说 明 书 2/3 页 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。
技术实现要素：
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： 一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料，该涂层材料的原料为平均粒 径20nm～100nm纳米二氧化钛、苯乙烯、二甲苯、过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈，以纳米二 氧化钛的质量份数为10份计算，苯乙烯的质量份数为1-3 .5份，二甲苯的质量份数为100- 200份，过氧化二苯甲酰的质量份数为0.005-0.0175份，过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈的 质量比为1：1。 一种提高玻璃纤维软化点和高温辐射率的涂层材料的制备方法，步骤包括： 第一步，将待处理的玻璃纤维在超临界水(>374.3℃，>22.05MPa)中处理15～45分 钟，并且超临界水的温度和压力分别控制在380～450℃和压力23～30MPa下，然后取出自然 风干待用； 第二步，制备反应液，反应液的原料包括平均粒径20nm～100nm纳米二氧化钛、苯 乙烯、二甲苯、过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈，以纳米二氧化钛的质量份数为10份计算， 苯乙烯的质量份数为1-3.5份，二甲苯的质量份数为100-200份，过氧化二苯甲酰的质量份 数为0.005-0.0175份，过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈的质量比为1：1，将反应液的原料进 行混合，搅拌均匀后得到反应液； 第三步，将第一步得到的玻璃纤维浸泡在第二步得到的反应液中，浸泡温度为45 ～85℃，浸泡时间为30～120分钟，浸泡结束后将玻璃纤维取出自然风干。 测试玻璃纤维的软化点和高温辐射率，采用半球辐射率(辐射率)检测仪600～ 1400℃测试改性后玻璃纤维的高温辐射率。 一种涂层材料的应用，将该涂层涂覆在玻璃纤维表面，具体方法为：将在超临界水 中处理15～45分钟的玻璃纤维，浸泡在反应液中，浸泡温度为45～85℃，浸泡时间为30～ 120分钟，反应液的原料包括纳米二氧化钛、苯乙烯、二甲苯、过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁 腈，以纳米二氧化钛的质量份数为10份计算，苯乙烯的质量份数为1-3.5份，二甲苯的质量 份数为100-200份，过氧化二苯甲酰的质量份数为0.005-0.0175份，过氧化二苯甲酰和偶氮 二异丁腈的质量比为1：1，将反应液的原料进行混合，搅拌均匀后得到反应液。 有益效果 目的是为了解决实际工业生产中高温辐射热对周围设备仪器等加热问题，而提供 一种提高玻璃纤维辐射率的高温涂层及其制备方法，此外，这种涂层还能显著提高玻璃纤 维的软化点，进而扩大玻璃纤维的高温使用范围。
