本申請涉及一種家用金屬鍋具用納米吸熱節能涂層材料，更具體地說，涉及一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料及其制備方法。
背景技術：
：不銹鋼和鋁合金材質的鍋具由于具有優異的造型、豐富的表現力和耐腐蝕性能，在現代廚房中得以廣泛的應用。然而，由于不銹鋼和鋁合金材料對光的高反射特性，降低了鍋具對燃氣火焰能量的吸收利用，不利于民用燃氣領域的節能減排。高溫材料表面強的熱輻射作用會降低材料的熱能利用效能，通過降低材料高溫熱輻射波長區間的紅外發射率，可以抑制相應的熱能輻射損失，具有這種熱輻射抑制功能特性的吸熱材料，通常稱之為選擇性吸收材料。選擇性吸收材料，目前主要多用在太陽能熱水器領域，并且多為采用磁控濺射或真空鍍膜等方法制備的薄膜材料，這些薄膜材料制備工藝復雜且易于高溫氧化失效。2015年，專利號為201310520658.0，名稱為“一種選擇吸收型光熱轉換陶瓷復合材料及其制備方法”中公開了一種可滿足大氣環境以及中高溫使用要求的選擇吸收型光熱轉換陶瓷復合材料材料及其制備方法。現有技術中，對于復合材料，原位合成法是近年來發展迅速的方法。其基本原理是利用不同元素或化學物之間在一定條件下發生化學反應，而在金屬基體內生成一種或幾種陶瓷相顆粒，以達到改善單一金屬合金性能的目的。通過這種方法制備的復合材料，增強體是在金屬基體內形核、自發長大，因此，增強體表面無污染，基體和增強體的相溶性良好，界面結合強度較高。同時，不像其它復合材料，省去了繁瑣的增強體預處理工序，簡化了制備工藝。到目前為止，制備工藝簡單、低溫成膜性能和抗高溫氧化性能好的選擇性吸熱涂層材料，特別是可用于家用不銹鋼鍋具和鋁合金鍋具的選擇性吸熱節能涂層材料仍未見報道。因此，為了克服現有技術中所存在的上述缺陷，特提出此申請。技術實現要素：本申請的目的之一在于，針對現有技術中的不足，提供一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料。該涂層材料，通過低熔點納米錫銅合金和含硅化合物的復合及熱致原位反應轉變過程，獲得由納米氧化銅、納米氧化錫和非晶態二氧化硅共同組成的吸熱涂層材料，實現不銹鋼鍋具或鋁合金鍋具的選擇性吸熱強化節能功能。為了實現上述目的，本申請采用如下技術方案：一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料，其特征在于，所述的熱致原位反應轉化型吸熱涂層材料，是由質量比為1～1:20的錫銅合金和含硅化合物在300～600℃熱空氣中煅燒，其中所述的錫銅合金原位轉變為CuO和SnO2功能物、所述含硅化合物原位轉變為非晶態SiO2基體而形成的CuO-SnO2-SiO2涂層材料。優選地，所述錫銅合金的顆粒尺寸為20-200納米，優選所述顆粒尺寸為50～150納米。優選地，所述錫銅合金熔點介于300～500℃；且所述錫銅合金中銅含量為10～50wt％；優選錫銅合金中銅含量為40～50wt％。優選地，所述含硅化合物為硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和醇的混合物，且所述硅酸鈉含量為0.01～10wt％，所述硅氧烷含量為0.5～25wt％，所述氧化錫含量為0.01～5wt％。優選地，所述硅氧烷為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和一種或兩種。優選地，所述的醇為甲醇或乙醇，或甲醇與乙醇的混合液。本申請的另一目的在于，提供一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料的制備方法。為了實現上述目的，本申請采用如下技術方案：一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：(1)按照質量配比，稱取硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和醇溶液；(2)將稱量好的硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和醇溶液混合，再經攪拌均勻，得到含硅化合物溶液；(3)按照質量配比，稱取納米錫銅合金和步驟(2)所得的含硅化合物溶液；(4)將稱量好的納米錫銅合金加入至稱量好的含硅化合物溶液中，攪拌均勻，獲得所述的熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料。優選地，步驟(2)中，攪拌的時間為10-60分鐘；步驟(4)中，攪拌的時間為1-2小時。優選地，步驟(4)中，在攪拌均勻后，還包括將其置于300～600℃熱空氣中進行煅燒的過程。優選地，所述煅燒的時間為1-2h。一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料，該吸熱涂層材料以低熔點納米錫銅合金為功能物前驅體，含硅化合物為基體前驅物，其中納米錫銅合金和含硅化合物的質量比介于1～1:20。在300～600℃熱空氣環境下進行煅燒，納米錫銅合金轉變為納米CuO和納米SnO2功能物，含硅化合物轉換為無機硅酸鹽化合物。所述低熔點納米錫銅合金顆粒尺寸介于20～200納米，優選粒徑50～150納米；錫銅合金中銅含量為10～50wt％，優選40～50wt％；熔點介于300～500℃。所述含硅化合物為硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和醇的混合物，且硅酸鈉含量為0.01～10wt％，硅氧烷含量為0.5～25wt％，氧化錫含量為0.01～5wt％，其余為醇溶液。所述含硅化合物，其中所含有的硅氧烷為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和一種或兩種。所述含硅化合物，其中所含有的醇為任意比例的甲醇和乙醇的混合溶液。本申請所提供的一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)按照含硅化合物中硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和醇的化學計量比，稱量硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和醇溶液；所述硅氧烷為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和一種或兩種；所述醇為任意比例的甲醇和乙醇的混合溶液。(2)將稱量好的硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和醇溶液混合在一起，攪拌10-60分鐘，形成均勻的含硅化合物溶液；(3)按照1～1:20的化學計量比，稱取一定量的納米錫銅合金和步驟(2)中制備的含硅化合物溶液；(4)將稱量好的納米錫銅合金加入含硅化合物溶液中，攪拌1～2小時，獲得所需的熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料。本申請的有益效果在于：1)、本申請所用的納米錫銅合金具有低熔點特性，其與含硅化合物復合后，易于低溫成膜性能并通過相應的熱致原位反應轉變過程，成為具有優異選擇性吸收特性的新型吸熱涂層材料。2)、本申請所用的納米錫銅合金和含硅化合物，通過高溫作用轉換可使納米錫銅合金轉化為納米氧化銅和納米氧化錫、含硅化合物轉化為無機非晶態二氧化硅，使得吸熱涂層具有優異的耐高溫氧化性能。3)、本申請的熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料可增強不銹鋼鍋制品與鋁合金鍋制品的選擇性吸熱能力，可提高燃氣火焰能量利用率25％以上，燃氣節能效果顯著。附圖說明圖1為對不銹鋼和金屬鋁的漫反射光譜圖。圖2為實施例1所對應涂層的漫反射光譜圖。具體實施方式下面結合實施例詳述本申請，但本申請并不局限于這些實施例。如無特別說明，本申請的實施例中的原料均通過商業途徑購買，具體如下表所示：名稱生產廠家硅酸鈉上海試四赫維化工有限公司四甲氧基硅烷上海阿拉丁生化科技股份有限公司四乙氧基硅烷上海阿拉丁生化科技股份有限公司二甲基二甲氧基硅烷西格瑪奧德里奇(上海)貿易有限公司二甲基二乙氧基硅烷西格瑪奧德里奇(上海)貿易有限公司甲醇上海凌峰化學試劑有限公司乙醇無錫市亞盛化工有限公司氧化錫粉體上海超威納米科技有限公司納米錫銅合金上海超微納米科技有限公司實施例1一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料的制備方法，包括如下步驟：(1)按照質量配比硅酸鈉0.04wt％、硅氧烷(四甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷的質量比例為1:1)1wt％、氧化錫0.02wt％和甲醇98.94wt％，稱取0.04克納米硅酸鈉粉體，1克四甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷的混合溶液、0.02克氧化錫粉體，以及98.94克甲醇溶液。(2)將稱量好的硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和甲醇溶液混合在一起，攪拌30分鐘，形成均勻的含硅化合物溶液；(3)按照1:1的質量配比，稱取15克納米錫銅合金(粒徑150納米，銅含量30％)和15克步驟(2)中制備的含硅化合物溶液；(4)將稱量好的納米錫銅合金加入含硅化合物溶液中，攪拌1.5小時，獲得所需的熱致物相轉變型納米吸熱涂層材料。根據圖1計算可知，不銹鋼在紫外-可見-近紅外波段的光吸收率為0.64，鋁片在此波段光吸收率為0.55；根據輻射率儀測試結果可知，兩者在紅外區的發射率分別為0.14和0.06。而根據圖2計算可知，該涂層在紫外-可見-近紅外波段的光吸收率為0.88；根據輻射率儀測試結果可知，該涂層在紅外區的發射率為0.89。以上結果說明該涂層材料具有較好的吸熱性能，能顯著提高燃氣利用率。實施例2一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料的制備方法，包括如下步驟：(1)按照質量配比硅酸鈉10wt％、硅氧烷(四甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷的質量比例為1:1)15wt％、氧化錫1wt％和甲醇74wt％，稱取10克納米硅酸鈉粉體，15克四甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷的混合溶液、1克氧化錫粉體，以及74克甲醇溶液。(2)將稱量好的硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和甲醇溶液混合在一起，攪拌40分鐘，形成均勻的含硅化合物溶液；(3)按照3:20的質量配比，稱取15克納米錫銅合金(粒徑150納米，銅含量30％)和100克步驟(2)中制備的含硅化合物溶液；(4)將稱量好的納米錫銅合金加入含硅化合物溶液中，攪拌1.5小時，獲得所需的熱致物相轉變型納米吸熱涂層材料。實施例3一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料的制備方法，包括如下步驟：(1)按照質量配比硅酸鈉5wt％、二甲基二甲氧基硅烷25wt％、氧化錫2wt％和醇(甲醇和乙醇的質量比例為3:1)68wt％，稱取5克硅酸鈉粉體、25克二甲基二甲氧基硅烷硅氧烷、2克氧化錫粉體和68克甲醇-乙醇的混合醇溶液。(2)將稱量好的硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和甲醇-乙醇的混合醇液混合在一起，攪拌10分鐘，形成均勻的含硅化合物溶液；(3)按照1:10的質量配比，稱取10克納米錫銅合金(粒徑100納米，銅含量50％)和100克步驟(2)中制備的含硅化合物溶液；(4)將稱量好的納米錫銅合金加入含硅化合物溶液中，攪拌1小時，獲得所需的熱致物相轉變型納米吸熱涂層材料。實施例4一種熱致原位反應轉化型納米吸熱涂層材料的制備方法，包括如下步驟：(1)按照質量配比硅酸鈉10wt％、四乙氧基硅烷0.5wt％、氧化錫5wt％和醇(甲醇和乙醇的質量比例為5:1)74.5wt％，稱取10克硅酸鈉粉體、0.5克四乙氧基硅烷、5克氧化錫粉體和74.5克甲醇-乙醇的混合醇溶液。(2)將稱量好的硅酸鈉、硅氧烷、氧化錫和甲醇-乙醇的混合醇液混合在一起，攪拌60分鐘，形成均勻的含硅化合物溶液；(3)按照1:20的質量配比，稱取10克納米錫銅合金(粒徑100納米，銅含量50％)和200克步驟(2)中制備的含硅化合物溶液；(4)將稱量好的納米錫銅合金加入含硅化合物溶液中，攪拌2小時，獲得所需的熱致物相轉變型納米吸熱涂層材料。以上所述，僅是本申請的幾個實施例，并非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限制本申請，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本申請技術方案的范圍內，利用上述揭示的技術內容做出些許的變動或修飾均等同于等效實施案例，均屬于技術方案范圍內。當前第1頁1 2 3