CN104194522B - 集热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集热涂料及其制备方法，属于资源回收领域。本发明要解决的技术问题是提供一种集热涂料及其制备方法。本发明集热涂料的制备方法，包括如下步骤：a、将聚乙烯醇、丙烯酸树脂溶解于水中，得粘结剂；其中，按质量比，聚乙烯醇:丙烯酸树脂:水＝7～12:2～7.5:81～90.5；b、在提钒尾渣中加入粘结剂，混合后于80～100℃中加入消泡剂、流平剂和交联剂，搅拌，即得；其中，按质量比，提钒尾渣:粘结剂:消泡剂:流平剂:交联剂＝10～15:80～90:1～2:1～2:1～2。本发明集热涂料具有制备工艺简单、成本低廉、原料广泛、集热性能好和产品应用领域广等优点，具备较好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及集热涂料及其制备方法，属于资源回收领域。
背景技术
提钒尾渣为钒渣提钒后的残渣，我国每年生产五氧化二钒过程中产生的提钒尾渣近40万吨，是非常宝贵的冶金二次资源。
目前，国内外科技工作者主要采取湿法工艺提取提钒尾渣中的残钒、直接还原—磁选工艺回收其中的铁以及火法与湿法工艺回收镓、铁。对于提钒尾渣的集热性能，从上个世纪80年代起，曹树梁等以提钒尾渣为黑瓷素坯层，普通陶瓷为基体制备钒钛黑瓷，取得了较好的研究成果。立体网状黑瓷层表面孔隙率可达到90％以上，阳光进入小孔后难以逃逸，集热效率较高。陶瓷太阳板具有瓷器的共性，即强度大、硬度高、热稳定性好、不腐蚀、不老化、不退色、无毒、无害、无放射性、吸水率<0.5％、阳光吸收比0.93、阳光吸收比不随使用时间而衰减、可与建筑物同寿命。陶瓷太阳板采用大通道、直通式扁盒结构，流体在通道内受到的阻力小、流速快，板面温度分布均匀，不易结垢，具有成本低、寿命长、效率高的特点。但是此工艺制备出的钒钛黑瓷，工艺流程长，陶瓷烧制温度高，工艺难度大，质量重，强度低，工艺成本高，因此一直未能大规模推广利用。
因此，寻找一种制备工艺简单、成本低廉、且集热性能优异的集热涂料，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集热涂料及其制备方法。
本发明集热涂料的制备方法，包括如下步骤：
a、将聚乙烯醇、丙烯酸树脂溶解于水中，得粘结剂；其中，按质量比，聚乙烯醇:丙烯酸树脂:水＝7～12:2～7.5:81～90.5；
b、在提钒尾渣中加入粘结剂，混合后于80～100℃加入消泡剂、流平剂和交联剂，搅拌，即得；其中，按质量比，提钒尾渣:粘结剂:消泡剂:流平剂:交联剂＝10～15:80～90:1～2:1～2:1～2。
进一步的，为了提高粘结剂粘性，所述a步骤中，粘结剂的pH为9～11，可以采用常见的碱性物质来调节粘结剂的pH值，优选地，采用氢氧化钠调节pH值。
进一步的，为了提高粘结剂的粘结性能，所述a步骤也可以是将聚乙烯醇溶液和丙烯酸树脂溶液混合，制备得到粘结剂；其中，聚乙烯醇溶液浓度优选10～15wt％，丙烯酸树脂溶液浓度优选10～25wt％，按质量比，聚乙烯醇溶液:丙烯酸树脂溶液＝70～80:20～30。
进一步的，为了提高本发明集热涂料的集热性能，所述b步骤中搅拌时间为40～60min。
进一步的，提钒尾渣作为本发明集热涂料的颜料，常用的提钒尾渣均适用于本发明集热涂料的制备，为了提高集热涂料的集热性能，作为优选方案，所述提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO212.9wt％，MnO7.84wt％，SiO214.4wt％，Al2O33.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O52.08wt％，Cr2O31.96wt％。
进一步的，为了制备集热涂料的颜料，使提钒尾渣在粘结剂中分散均匀，所述提钒尾渣粒径小于74μm；可以采用球磨得到粒径小于74μm的提钒尾渣，球磨时间可根据原料提钒尾渣的粒径确定，通常球磨机中研磨30～60min即可。
进一步的，b步骤中消泡剂、流平剂、交联剂可采用常见种类，如消泡剂可以是聚醚类消泡剂、高碳醇类消泡剂、硅类消泡剂、聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种，硅类消泡剂、聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机物类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
进一步的，本发明还公开了由上述方法制备得到的集热涂料。将本发明集热涂料喷涂于白铁板上，白铁板厚度为2mm，并将其放在测温装置中进行温度测试，在室外温度为25～32℃时，阳光直射条件下，底表面升温速率为4～6℃/min，底表面最高温度为70～85℃。
本发明有益效果：
1、采用本发明方法利用提钒尾渣冶金二次资源，解决了其长期堆放带来的环境污染，资源浪费等问题。
2、本发明集热涂料可以喷涂在铁板、铝板、钛板、布料等多种基体上。
3、本发明的制备提钒尾渣集热涂料的方法，具有制备工艺简单、成本低廉、原料广泛、集热性能好和产品应用领域广等优点，具备较好的推广应用价值。
具体实施方式
本发明集热涂料的制备方法，包括如下步骤：
a、将聚乙烯醇、丙烯酸树脂溶解于水中，得粘结剂；其中，按质量比，聚乙烯醇:丙烯酸树脂:水＝7～12:2～7.5:81～90.5；
b、在提钒尾渣中加入粘结剂，混合后于80～100℃加入消泡剂、流平剂和交联剂，搅拌，即得；其中，按质量比，提钒尾渣:粘结剂:消泡剂:流平剂:交联剂＝10～15:80～90:1～2:1～2:1～2。
进一步的，为了提高粘结剂粘性，所述a步骤中，粘结剂的pH为9～11，可以采用常见的碱性物质来调节粘结剂的pH值，优选地，采用氢氧化钠调节pH值。
进一步的，为了提高粘结剂的粘结性能，所述a步骤也可以是将聚乙烯醇溶液和丙烯酸树脂溶液混合，制备得到粘结剂；其中，聚乙烯醇溶液浓度优选10～15wt％，丙烯酸树脂溶液浓度优选10～25wt％，按质量比，聚乙烯醇溶液:丙烯酸树脂溶液＝70～80:20～30。
进一步的，为了提高本发明集热涂料的集热性能，所述b步骤中搅拌时间为40～60min。
进一步的，提钒尾渣作为本发明集热涂料的颜料，常用的提钒尾渣均适用于本发明集热涂料的制备，为了提高集热涂料的集热性能，作为优选方案，所述提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO212.9wt％，MnO7.84wt％，SiO214.4wt％，Al2O33.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O52.08wt％，Cr2O31.96wt％。
进一步的，为了制备集热涂料的颜料，使提钒尾渣在粘结剂中分散均匀，所述提钒尾渣粒径小于74μm；可以采用球磨得到粒径小于74μm的提钒尾渣，球磨时间可根据原料提钒尾渣的粒径确定，通常球磨机中研磨30～60min即可。
进一步的，b步骤中消泡剂、流平剂、交联剂可采用常见种类，如消泡剂可以是聚醚类消泡剂、高碳醇类消泡剂、硅类消泡剂、聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种，硅类消泡剂、聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机物类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
进一步的，本发明还公开了由上述方法制备得到的集热涂料。将本发明集热涂料喷涂于白铁板上，白铁板厚度为2mm，并将其放在测温装置中进行温度测试，在室外温度为25～32℃时，阳光直射条件下，底表面升温速率为4～6℃/min，底表面最高温度为70～85℃。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1采用本发明制备提钒尾渣集热涂料
a、取浓度为10％的聚乙烯醇溶液80kg，浓度为25％的丙烯酸树脂溶液20kg，将两者均匀混合，加入NaOH调节溶液pH值为9，搅拌30min，得粘结剂。
b、将10kg粒径小于74μm的提钒尾渣加入87kg粘结剂中，并加热至80℃，再加入消泡剂1kg，流平剂1kg，交联剂1kg，搅拌60min，得集热涂料；其中，提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO212.9wt％，MnO7.84wt％，SiO214.4wt％，Al2O33.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O52.08wt％，Cr2O31.96wt％。
将上述集热涂料喷涂于2mm厚的白铁板上，并将其放在测温装置中进行温度测试，在室外温度为25℃时，阳光直射条件下，底表面升温速率为4℃/min，底表面最高温度为70℃。本发明实施例所用聚乙烯醇型号为20－99(H)，云南云维股份有限公司；丙烯酸树脂型号为HanwhaS－20，广州文嘉化工有限公司；流平剂型号为3020，广州文嘉化工有限公司；消泡剂型号为S-10；广州文嘉化工有限公司；交联剂型号为RX-20；广州文嘉化工有限公司。
实施例2采用本发明制备提钒尾渣集热涂料
a、取浓度为15wt％的聚乙烯醇溶液70kg，浓度为15wt％的丙烯酸树脂溶液30kg，将两者均匀混合，加入NaOH调节溶液pH值为10，搅拌50min，得粘结剂。
b、将15kg粒径小于74μm的提钒尾渣加入80kg粘结剂中，并加热至100℃，再加入消泡剂2kg，流平剂1kg，交联剂2kg，搅拌40min，得集热涂料；其中，提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO212.9wt％，MnO7.84wt％，SiO214.4wt％，Al2O33.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O52.08wt％，Cr2O31.96wt％。
将上述集热涂料喷涂于2mm厚的白铁板上，并将其放在测温装置中进行温度测试，在室外温度为30℃时，阳光直射条件下，底表面升温速率为4.5℃/min，底表面最高温度为75℃。
实施例3采用本发明制备提钒尾渣集热涂料
a、取浓度为12wt％的聚乙烯醇溶液75kg，浓度为20wt％的丙烯酸树脂溶液25kg，将两者均匀混合，加入NaOH调节溶液pH值为11，搅拌60min，得粘结剂。
b、将12kg粒径小于74μm的提钒尾渣加入85kg粘结剂中，并加热至100℃，再加入消泡剂1kg，流平剂1kg，交联剂1kg，搅拌50min，得集热涂料；其中，提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO212.9wt％，MnO7.84wt％，SiO214.4wt％，Al2O33.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O52.08wt％，Cr2O31.96wt％。
将上述集热涂料喷涂于2mm厚的白铁板上，并将其放在测温装置中进行温度测试，在室外温度为32℃时，阳光直射条件下，底表面升温速率为5℃/min，底表面最高温度为85℃。
Claims (36)
1.集热涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将聚乙烯醇、丙烯酸树脂溶解于水中，得粘结剂；其中，按质量比，聚乙烯醇:丙烯酸树脂:水＝7～12:2～7.5:81～90.5；
b、在提钒尾渣中加入粘结剂，混合后于80～100℃加入消泡剂、流平剂和交联剂，搅拌，即得；其中，按质量比，提钒尾渣:粘结剂:消泡剂:流平剂:交联剂＝10～15:80～90:1～2:1～2:1～2。
2.根据权利要求1所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述a步骤中，粘结剂的pH为9～11。
3.根据权利要求2所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述a步骤采用氢氧化钠调节pH值。
4.根据权利要求1～3任一项所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述a步骤将聚乙烯醇水溶液和丙烯酸树脂水溶液混合，得粘结剂；其中，聚乙烯醇水溶液浓度为10～15wt％，丙烯酸树脂水溶液浓度为10～25wt％，按质量比，聚乙烯醇水溶液:丙烯酸树脂水溶液＝70～80:20～30。
5.根据权利要求1～3任一项所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述b步骤中搅拌时间为40～60min。
6.根据权利要求4所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述b步骤中搅拌时间为40～60min。
7.根据权利要求1～3任一项所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO2 12.9wt％，MnO7.84wt％，SiO2 14.4wt％，Al2O3 3.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O5 2.08wt％，Cr2O3 1.96wt％。
8.根据权利要求4所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO2 12.9wt％，MnO7.84wt％，SiO2 14.4wt％，Al2O3 3.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O5 2.08wt％，Cr2O3 1.96wt％。
9.根据权利要求5所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO2 12.9wt％，MnO7.84wt％，SiO2 14.4wt％，Al2O3 3.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2 O4.6wt％，V2O5 2.08wt％，Cr2O3 1.96wt％。
10.根据权利要求6所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣中TFe32.4wt％，TiO2 12.9wt％，MnO7.84wt％，SiO2 14.4wt％，Al2O3 3.2wt％，CaO2.5wt％，MgO3.57wt％，Na2O4.6wt％，V2O5 2.08wt％，Cr2O3 1.96wt％。
11.根据权利要求1～3任一项所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
12.根据权利要求4所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
13.根据权利要求5所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
14.根据权利要求6所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
15.根据权利要求7所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
16.根据权利要求8所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
17.根据权利要求9所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
18.根据权利要求10所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述提钒尾渣粒径小于74μm。
19.根据权利要求1～3任一项所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为硅类消泡剂；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
20.根据权利要求19所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述硅类消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种。
21.根据权利要求4所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
22.根据权利要求5所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
23.根据权利要求6所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
24.根据权利要求7所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
25.根据权利要求8所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
26.根据权利要求9所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
27.根据权利要求10所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
28.根据权利要求11所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
29.根据权利要求12所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
30.根据权利要求13所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
31.根据权利要求14所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
32.根据权利要求15所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
33.根据权利要求16所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
34.根据权利要求17所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
35.根据权利要求18所述的集热涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为有机硅型流平剂、丙烯酸酯型流平剂中的至少一种；所述交联剂为多元醇类、有机硅类、丙烯酸酯类交联剂中的至少一种。
36.权利要求1～35任一项所述方法制备得到的集热涂料。
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