CN104151880A - 一种纳米碳粉改性的太阳能吸热涂料 - Google Patents

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陈照峰
李艳明
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Abstract

本发明提供一种纳米碳粉改性的太阳能吸热涂料，由纳米碳粉、二氧化锰、钛白、铝粉、氯化钙、固态硅酸钠，三甲基己基磷酸分散剂、氟改性丙烯酸酯流平剂组成。本发明制得的吸热涂层，使具有极好的吸收可见光和红外光特性，涂层效率高，热水器的效率达90％以上，同时涂层寿命长、成本低廉、耐腐蚀性、耐油性、力学性能较好。应用广泛，适合阴雨地区使用。

Description

一种纳米碳粉改性的太阳能吸热涂料
技术领域
本发明涉及一种吸热涂料，特别是涉及一种添加纳米碳粉进行改性的吸热涂料，属于太阳能集热器技术领域。 
背景技术
随着人类生存环境的恶化和能源的严重短缺，我们必须开发利用一种新的清洁能源来代替煤、天然气等燃料的使用，来改变我们赖以生存的地球。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，因此太阳能的应用逐渐受到人们的关注。但是太阳能的利用目前还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题。在太阳能热利用过程中，最为核心的技术组件就是吸热涂层。但是核心产品的太阳能集热器中的吸热涂层工艺复杂、成本较高、利用率较低。因此需要我们开发一种使用简单高效的太阳能吸收涂层。 
公开号为103740202A的中国专利公开了一种太阳能吸热涂料的制备方法。由纳米镍粉、碳纳米管复合物为吸收剂的太阳能选择性吸热涂层，提高吸热成分在涂层中的稳定性，增大表面积，有利于太阳能热量的吸收，且其制备成本低，工艺简单。但是其吸收效率较低。 
公开号为103701149A的中国专利公开了一种太阳能吸热材料。由碳黑、二氧化锰、锌钡白、铅粉、氯化钙，混匀后在加入固态硅酸钠制得。制得的太阳能吸热涂料吸热效率较高，热水器效率达75％，应用较广泛。但是吸收效率仍然较低，红外吸收也较低，因此本发明的目的是通过添加纳米碳粉制备高效的吸热涂层。 
发明内容
本发明是针对现有的太阳能涂层吸热效率较低的的不足，提供一种简单高效率的太阳能吸收涂层。由于纳米碳粉具有很好的吸收红外能力，可吸收更多的能量使温度升高更多，提高涂层的效率，提高太阳能热水器的效率。 
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种添加纳米碳粉进行改性的吸热涂料，由吸热材料、固态硅酸钠粘结剂和添加剂组成。 
所述的吸热涂料，其特征在于以纳米碳粉作为吸收改性剂，吸热材料的组分及重量份配比为7-9份纳米碳粉、1-2份二氧化锰、1-2份钛白、1-3份铝粉和0.1-0.3份氯化钙；3-4倍的固态硅酸钠粘结剂；添加剂的组分及重量份配比为0.1-0.3份分散剂、0.2-0.4份流平剂。 
所述的纳米碳粉，其特征在于其粒径为10nm～20nm，比表面积为150～180m2/g，含碳量90～95％。 
一种添加纳米碳粉进行改性的吸热涂料的制备方法，其特征在于采取下述顺序的步骤：按称量好的重量比将7-9份纳米碳粉、1-2份二氧化锰、1-2份钛白、1-3份铝粉、0.1-0.3份氯化钙混合粉碎至30μm以下，混合均匀，在加入3-4倍固态硅酸钠，升温1250℃使固态硅酸钠融化，降到室温逐渐加入0.1-0.3份分散剂、0.2-0.4份流平剂，即可得到。 
本发明是经过多次试验筛选，选定特定比例的纳米碳粉、二氧化锰、钛白、铝粉、氯化钙、分散剂、流平剂制成太阳能涂料。其优点为：(1)通过添加纳米碳粉改性涂料，使具有极好的吸收可见光和红外光特性；(2)制得的太阳能吸热涂料效率高，热水器的效率达90％以上；(3)制得的涂层耐腐蚀性、耐油性、力学性能较好。 
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。 
实施例1 
按重量比计，由7份纳米碳粉、1份二氧化锰、1份钛白、1份铝粉、0.1份氯化钙，混合后，加入3倍硅酸钠硅酸钠粘结剂，再加入0.1份分散剂、0.2份流平剂组成； 
其制备方法特征在于采取下述顺序的步骤：按称量好的重量比将7份纳米碳粉、1份二氧化锰、1份钛白、1份铝粉、0.1份氯化钙混合粉碎至30μm以下，混合均匀，在加入3倍固态硅酸钠，升温1250℃使固态硅酸钠融化，降到室温逐渐加入0.2份分散剂、0.3份流平剂，即可得到。 
实施例2 
按重量比计，由9份纳米碳粉、2份二氧化锰、2份钛白、3份铝粉、0.3份氯化钙，混合后，加入4倍硅酸钠硅酸钠粘结剂，再加入0.3份分散剂、0.4份流平剂组成；制备方法同实施例1。 
实施例3 
按重量比计，由8份纳米碳粉、1份二氧化锰、2份钛白、3份铝粉、0.2份氯化钙，混合后，加入4倍硅酸钠硅酸钠粘结剂，再加入0.2份分散剂、0.2份流平剂组成；制备方法同实施例1。 
实施例4 
按重量比计，由8份纳米碳粉、2份二氧化锰、1份钛白、1份铝粉、0.2份氯化钙，混合后，加入4倍硅酸钠硅酸钠粘结剂，再加入0.2份分散剂、0.2份流平剂组成；制备方法同实施例1。 
将所制涂料在60×120×0.2mm的马口铁上测试涂层的附着力、柔韧性、耐油性、耐水性；将涂料喷涂80×110×1mm的钢板上测试涂料的耐候性；将涂料喷涂在60×60×1mm的铝板上测试涂料的发射率和吸收比，涂层的厚度保持30-40μm。喷涂之后，干燥24h再进行测试。 
测试方法均采用国家标准。 
①实施例1进行测试，测试结果如下： 
涂层的颜色为黑色，表面光滑。 
涂层的附着力为1级 
柔韧性1mm 
耐油性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐水性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐侯性(313紫外光300h)，1级 
耐冲击性50cm 
红外发射率0.845(80℃) 
涂层吸收比0.963 
②实施例2进行测试，测试结果如下： 
涂层的颜色为黑色，表面光滑。 
涂层的附着力为1级 
柔韧性1mm 
耐油性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐水性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐侯性(313紫外光300h)，1级 
耐冲击性50cm 
红外发射率0.848(80℃) 
涂层吸收比0.971 
③实施例3进行测试，测试结果如下： 
涂层的颜色为黑色，表面光滑。 
涂层的附着力为1级 
柔韧性1mm 
耐油性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐水性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐侯性(313紫外光300h)，1级 
耐冲击性50cm 
红外发射率0.851(80℃) 
涂层吸收比0.970 
④实施例4进行测试，测试结果如下： 
涂层的颜色为黑色，表面光滑。 
涂层的附着力为1级 
柔韧性1mm 
耐油性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐水性24h涂层不起泡，不脱落，不起皱 
耐侯性(313紫外光300h)，1级 
耐冲击性50cm 
红外发射率0.847(80℃) 
涂层吸收比0.969。

Claims (2)

1.一种纳米碳粉改性的太阳能吸热涂料，由吸热材料、固态硅酸钠粘结剂和添加剂组成，其特征在于以纳米碳粉作为吸收改性剂，吸热材料的组分及重量份配比为7-9份纳米碳粉、1-2份二氧化锰、1-2份钛白、1-3份铝粉和0.1-0.3份氯化钙；固态硅酸钠粘结剂为吸热材料总量的3-4倍；添加剂的组分及重量份配比为0.1-0.3份分散剂、0.2-0.4份流平剂。
2.根据权利要求1所述的纳米碳粉，其特征在于所述的纳米碳粉其粒径为10nm-50nm，比表面积为150-180m2/g，含碳量90-95％。
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