CN103756559A - 一种真空管太阳能吸热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能吸热涂料，可用于真空管式集热器或其他将太阳能转换为热能的集热器。该涂料由树脂、颜料、溶剂、助剂配制而成，涂层颜色可根据颜料配制不同进行改变，对环境色彩搭配的协调性好，涂料的表面质量高，性能稳定，生产工艺简单，成本低，使用方便简单。实验表明，将涂料均匀涂覆在集热器真空管外侧，室温固化后涂层具有高的太阳能吸收率为（0.962~0.977）和低的发射率（0.24~0.29），太阳能转换为热能的效率高。

Description

一种真空管太阳能吸热涂料

技术领域

本发明涉一种涂料，尤其涉及一种可用于真空管式集热器的太阳能吸热涂料。

背景技术

太阳能是一种分布广泛且取之不尽用之不竭的无害绿色能源，但由于能量密度低而使得直接利用效率低，甚至无法利用。太阳能吸热涂料是一种功能性涂料，通过覆盖在集热器的表面形成一层能够富集太阳能能量密度的薄膜从而将太阳辐射能转化为热能，提高光热能量转换效率。太阳能吸热涂料薄膜一般长期暴露于室外，因此要求其要具备良好的耐候性和防水性，同时还必须使得涂料的成本低廉。

常见的涂料以黑色涂料居多，色彩单一，不符合人们的美学观念，对周围环境的装饰性差，从而限制了其使用范围，同时还存在转换效率低、原料价格高、生产周期长和工艺操作复杂等方面的不足。目前，现有的太阳能吸热涂料有以下几种：

一种闷晒式太阳能热水器的吸热涂料，授权公告号为CN1071674A，所述吸热涂料由吸热剂和粘合剂组成，成分主要包括炭黑、二氧化锰、铅粉等材料组成，用水稀释后涂抹于太阳能集热管或集热板表面，直到其表面形成毛绒状干燥表面。该种吸热涂料属于色彩单一的黑色涂料，涂料干燥时间长，为加快干燥时间需要火焰熏烤，操作繁琐，干燥后形成的表面为毛绒状，表面粗糙，对太阳能的转换效率较低。

一种太阳能选择性吸收涂层，授权公告号为CN1210237A，所述涂层由两层物质构成，包括玻璃基体上镀银层的底层和由碳化铬、铁粉作为发色剂的吸收层。该种涂层底层镀银，使用丙烯酸树脂改性的硅氧烷树脂以及聚氨酯树脂作为成膜物，生产原料昂贵，生产成本高。

太阳能吸收涂料，授权公告号为CN102134428A，所述吸收涂料由树脂，吸收剂和体质涂料等组成，可以形成多种颜色，但每种颜色都由多种不同材料复配而成。该种涂料所需的原料种类多，原材料成本高，制作过程多而繁琐，工艺控困难，生产周期长和效率低。

综合上述，现有的太阳能吸热涂料有多种形式，涂料颜色单一，太阳能转换效率较低，涂料薄膜表面粗糙，原料价格昂贵，生产成本高，制作过程繁琐，工艺控制困难，生产周期长和效率低。

发明内容

本发明提供了一种制备工艺简单，污染小，原料低廉，形成的涂料薄膜表面质量高，颜色多样，生产周期短，能量转换效率高的可用于真空管的太阳能吸热涂料，解决了目前太阳能吸热涂料表面质量差，生产成本高，制备工艺繁琐等问题。

本发明的技术方案是这样实现的，一种真空管太阳能吸热涂料，它是由以下原料制成：树脂、颜料、溶剂、助剂。所述的树脂为硅溶胶与聚胺树脂混合物；所述的颜料为铁粉、硫化镉、有机炭黑、(FeO)_x(Fe₂O₃)_y、FeNiCuO_x、FeMnCuO_x过渡金属氧化物；所述的溶剂为乙醇、二甲苯、环己酮；所述的助剂为流平剂、分散剂、湿润剂、防沉剂的混合物。所述各原料的质量分数如下：

树脂                     40%~60%

颜料                     8%~23%

溶剂                     20%~35%

助剂                     7%~18%

所述的树脂为硅溶胶和聚胺树脂的混合物，其比例为4:1。

所述的颜料为铁粉、硫化镉、有机炭黑中一种或多种与(FeO)_x(Fe₂O₃)_y、FeNiCuO_x、FeMnCuO_x过渡金属氧化物中一种或多种组成的混合物。

所述的溶剂为乙醇、二甲苯、环己酮中的一种或者多种混合物，并且溶剂均为工业级。

所述的助剂为流平剂、分散剂、湿润剂、防沉剂以1：1.5：0.6：0.4~1：2：1：0.8的质量比例混合。

所述的一种真空管太阳能吸热涂料的制造方法如下：

1）上述比例将硅溶胶和聚胺树脂加入到容器中，手动搅拌5~10分钟，得到稳定均匀溶液。

2）向步骤1）所得的树脂溶液的容器中加入80%的溶剂，均匀搅拌8~12分钟。

3）上述的比例称取助剂，并混入适量的颜料，然后加入到步骤2)得到的溶液中，通过搅拌器在转速为350~400转/分钟的转速下均匀搅拌16~25分钟。

4）过滤步骤3）所得溶液，然后向过滤后的溶液中加入剩余的20%溶剂，通过搅拌器在转速为350~400转/分钟的转速下均匀搅拌10~20分钟。

5）再次过滤步骤4）所得的溶液，将过滤好的溶液装于容器中密封储存。

本发明采用硅溶胶配以少量的聚氨酯树脂形成涂料的薄膜，使用铁粉、硫化镉、有机炭黑、(FeO)_x(Fe₂O₃)_y、FeNiCuO_x、FeMnCuO_x过渡金属氧化物作为颜料，溶剂为乙醇、二甲苯、环己酮，并加入流平剂、分散剂、湿润剂、防沉剂提高涂料的性能。本发明制备的太阳能吸热涂料不仅保持了较高的耐候性和防水性，太阳能转换高等优点，同时还具有多种色彩，对环境色彩搭配的协调性好，涂料的表面质量高，性能稳定，生产工艺简单，成本低，使用方便简单，可用于真空管式集热器或其他太阳能转化为热能的集热器。

 具体实施方式：

下面结合实施例详细说明一种真空管太阳能吸热涂料的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例1:

将40份硅溶、10份聚胺树脂、20份二甲苯混合，手动搅拌均匀，然后向上述混合溶液中加入3份有机碳黑、10份FeMnCuO_x粉末，12份助剂（3份流平剂、4.5份分散剂、3份湿润剂、1.5份防沉剂），通过搅拌器在转速为350转/分钟的转速下搅拌均匀后，过滤，再加入剩余的5份溶剂，通过搅拌器在转速为350转/分钟的转速下搅拌均匀，最后再次过滤得到太阳能吸热涂料，以上各原料的份数以质量份计。

将涂料均匀涂覆在集热器真空管外侧，室温固化后涂层的太阳能吸收率为0.974，发射率为0.29。

实施例2:

将40份硅溶、10份聚胺树脂、20份乙醇混合，手动搅拌均匀，然后向上述混合溶液中加入3份铁粉、10份FeNiCuO_x粉末，12份助剂（3份流平剂、4.5份分散剂、3份湿润剂、1.5份防沉剂），通过搅拌器在转速为370转/分钟的转速下搅拌均匀后，过滤，再加入剩余的5份溶剂，通过搅拌器在转速为370转/分钟的转速下搅拌均匀，最后再次过滤得到太阳能吸热涂料，以上各原料的份数以质量份计。

将涂料均匀涂覆在集热器真空管外侧，室温固化后涂层的太阳能吸收率为0.962，发射率为0.27。

实施例3:

将32份硅溶、8份聚胺树脂、24份乙醇混合，手动搅拌均匀，然后向上述混合溶液中加入6份铁粉、1份硫化镉、10份FeMnCuO_x??粉末、5份(FeO)_x(Fe₂O₃)_y粉末，8份助剂（2份流平剂、3份分散剂、2份湿润剂、1份防沉剂），通过搅拌器在转速为400转/分钟的转速下搅拌均匀后，过滤，再加入剩余的6份溶剂，通过搅拌器在转速为400转/分钟的转速下搅拌均匀，最后再次过滤得到太阳能吸热涂料，以上各原料的份数以质量份计。

将涂料均匀涂覆在集热器真空管外侧，室温固化后涂层的太阳能吸收率为0.977，发射率为0.24。

将对上述实施例3所制涂料喷涂在马口铁板上测试涂料的附着力、耐冲击性、

柔韧性、耐水性、耐油性，将涂料喷涂在钢板上测试涂料的耐候性，将涂料

喷涂在的铝板上测试涂料的法向发射率和吸收比，涂层厚度 30um。干燥24h 后测定，测试方法采用国家标准。如下表所示：

 

对实施例1-2制得的涂料也分别进行了同实施例2相同性能测试，颜色除外，其它

性能指标大致相同。

Claims (6)

1.一种真空管太阳能吸热涂料，其特征在于它是由以下原料制成：树脂、颜料、溶剂、助剂；

所述的树脂为硅溶胶与聚胺树脂混合物；所述的颜料为铁粉、硫化镉、有机炭黑、(FeO)_x(Fe₂O₃)_y、FeNiCuO_x、FeMnCuO_x过渡金属氧化物；所述的溶剂为乙醇、二甲苯、环己酮；所述的助剂为流平剂、分散剂、湿润剂、防沉剂的混合物；

所述各原料的质量分数如下：

树脂                     40%~60%

颜料                     8%~23%

溶剂                     20%~35%

助剂                     7%~18% 。

2.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能吸热涂料，其特征在于：所述的树脂为硅溶胶和聚胺树脂的混合物，其比例为4:1。

3.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能吸热涂料，其特征在于：所述的颜料为铁粉、硫化镉、有机炭黑中一种或多种与(FeO)_x(Fe₂O₃)_y、FeNiCuO_x、FeMnCuO_x过渡金属氧化物中一种或多种组成的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能吸热涂料，其特征在于：所述的溶剂为乙醇、二甲苯、环己酮中的一种或者多种混合物，并且溶剂均为工业级。

5.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能吸热涂料，其特征在于：所述的助剂为流平剂、分散剂、湿润剂、防沉剂以1：1.5：0.6：0.4~1：2：1：0.8的质量比例混合。

6. 根据权利要求1所述的一种真空管太阳能吸热涂料，其特征在于它的制造方法如下：

1）按照权利要求2所述的比例将硅溶胶和聚胺树脂加入到容器中，手动搅拌5~10分钟，得到稳定均匀溶液；

2）向步骤1）所得的树脂溶液的容器中加入80%的溶剂，手动均匀搅拌8~12分钟；

3）按照权利要求5所述的比例称取助剂，并混入适量的颜料，然后加入到步骤2)得到的溶液中，通过搅拌器在转速为350~400转/分钟的转速下均匀搅拌16~25分钟；

4）过滤步骤3）所得溶液，然后向过滤后的溶液中加入剩余的20%溶剂，通过搅拌器在转速为350~400转/分钟的转速下均匀搅拌10~20分钟；

5）再次过滤步骤4）所得的溶液，将过滤好的溶液装于容器中密封储存。