CN106010241A - 太阳能吸热涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能吸热涂料，该太阳能吸热涂料是由以下重量份配比的各组分制成：丙烯酸酯改性复合乳液25～35份，氟碳表面活性剂2～6份，纳米碳粉和二氧化锰混合物35‑55份，固化剂7‑12份，成膜剂50～35份，吸收增强剂1‑3份，溶剂10‑20份，分散剂5～10份，增稠剂0.5～0.7份。所述分散剂为十二烷基硫酸钠和聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮；所述成膜剂为改性蚕蛋白‑明胶；所述的纳米碳粉，其粒径为l0nm‑20nm，比表面积为150‑180m2/g，含碳量90‑95%。本发明制备的太阳能吸热涂料，能使制成的涂料在室外条件下具有良好的耐候性和防水性，制备工艺简单易懂，还保证吸热涂料的吸热效率。

Description

太阳能吸热涂料
技术领域
本发明涉及太阳能利用领域，尤其涉及太阳能吸热涂料。
背景技术
太阳能光热应用是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的方法之一，但由于太阳能到达地球后能量密度较小又不连续，因此，为大规模的开发利用带来了困难。长期以来，如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能，并对太阳能进行富集，以便最大限度地利用太阳能，成为研究的热门话题。在现有的光热应用技术当中，选择性吸收涂层技术被公认为是其中较为核心的技术，它对提高太阳能热转换效率，大规模推广太阳能光热应用起着至关重要的作用。
众所周知，太阳能吸收涂层主要分为光谱选择性吸收涂层和高吸收率吸收涂层，光谱选择性吸热涂层是一种具有对可见一近红外光高吸收，对红外光高反射的特种涂层，即它能有效地吸收太阳能，而受热后自身长波造成的热损失很小，广泛应用于太阳能光热转换，如太阳能热水器、太阳能发电等。太阳能吸热涂层担负着接收并吸收太阳能量的重要作用，影响着整个太阳能吸热系统的稳定性及效率的高低。太阳能吸热涂料是一种功能性涂料，用它制成的膜将太阳辐射能转化为热能，膜在室外条件下工作，必须具有良好的耐候性和防水性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种太阳能吸热涂料，能够解决吸热涂料耐候性和防水性差的问题，并能保证吸热效率。
本发明采用如下技术方案：
太阳能吸热涂料，其特征在于 ：该涂料包括以下重量份配比的各组分制成：丙烯酸酯改性复合乳液25～35份，氟碳表面活性剂2～6份，纳米碳粉和二氧化锰混合物35-55份，固化剂 7-12份，成膜剂50～35份，吸收增强剂1-3份，溶剂10-20份，分散剂5～10份，增稠剂0.5～0.7份。所述的丙烯酸酯改性复合乳液由7～8份丙烯酸酯乳液、6～8份聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、6～10份环氧树脂改性丙烯酸酯乳液、6～9份有机硅改性丙烯酸酯乳液复合而成；所述分散剂为十二烷基硫酸钠和聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮；所述成膜剂为改性蚕蛋白-明胶；所述的纳米碳粉，其粒径为l0nm-20nm，比表面积为150-180m2/g，含碳量90-95%。将上述成分利用球磨的方法分散均匀后，再加入成膜助剂混合均匀，即可得到太阳能吸热涂料。
优选的技术方案是：所述改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5-10∶2-3进行混合，然后加入水，在温度为15℃-22℃条件下浸泡一段时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇=1-2:1-3的混合液，反应一段时间后，冷却至常温，再搅拌1-5min后通过波长为200nm-400nm的紫外光照射10-15 min后，得到改性蚕蛋白-明胶。
本发明中，进一步地，所述聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其制备方法为：在氮气氛围中，将5～6质量份数的丙烯酸酯加热，搅拌溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1～2质量份数的聚氨酯，加入水混合，搅拌均匀得到聚氨酯改性丙烯酸酯乳液。
本发明中，进一步地，所述环氧树脂改性丙烯酸酯乳液，其制备方法为：在氮气氛围中，将5～8质量份数的丙烯酸酯加热，搅拌溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1～2质量份数的环氧树脂，加入水混合，搅拌均匀得到环氧树脂改性丙烯酸酯乳液。
本发明中，进一步地，所述有机硅改性丙烯酸酯乳液，其制备方法为：在氮气氛围中，将5～7质量份数的丙烯酸酯加热，搅拌溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1～2质量份数的有机硅，加入水混合，搅拌均匀得到有机硅改性丙烯酸酯乳液。
本发明中，进一步地，所述聚氨酯改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加热温度为70℃～80℃；所述搅拌的速度为100～150r/min；所述搅拌的时间为6～10 min。
本发明中进一步地，所述环氧树脂改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加热温度为70℃～80℃；所述搅拌的速度为100～150r/min；所述搅拌的时间为6～10 min。
本发明中，进一步地，所述有机硅改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加热温度为70℃～80℃；所述搅拌的速度为100～150r/min；所述搅拌的时间为6～10 min。
本发明中，进一步地，所述聚氨酯改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加入水的重量为聚氨酯与丙烯酸酯总重量的0.2～0.6。
本发明中，进一步地，所述环氧树脂改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加入水的重量为环氧树脂与丙烯酸酯总重量的0.2～0.6。
本发明中，进一步地，所述有机硅改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加入水的重量为有机硅与丙烯酸酯总重量的0.2～0.6。
本发明中，进一步地，所述溶剂为乙醇、丙二醇或乙二醇。
本发明中，进一步地，所述固化剂为干性油醇酸树酯。
本与现有技术相比较，本发明具有的有益效果为：
1、由于氟化合物具有良好的稳定性、耐候性、耐腐蚀性、抗氧化性等性能，因此氟碳表面活性剂能够改性丙烯酸酯乳液，使其具有良好的耐候性能、化学稳定性、防水性能。另外，氟碳表面活性剂不仅仅是一种超强疏水剂，能使涂膜表面具有超低表面能，灰尘不易黏附，增强涂料抗沾污能力；其还是一种涂料的流平剂，能够加快涂料的流平速度和润湿速度，促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。
2、本发明中，加入丙烯酸酯改性复合乳液，其中聚氨酯改性丙烯酸酯乳液具有良好的柔韧性、耐低温性、耐水性、耐老化性、贮存稳定性等特点，使涂膜的综合性能显著地提高；环氧树脂具有良好的对水蒸气和氧气的屏蔽性，且附着力好、收缩率低，因此改性后乳液既具有成膜性好、附着力强，又提高耐候能力；有机硅具有耐热、抗氧化、耐沾污、耐辐射等性能，因此改性后乳液既具有良好的成膜性，又提高了涂膜的附着力、耐老化性、抗沾污性、耐水性、机械强度。
3、本发明的制备工艺简单、易懂，可行性高，且经过试验证明涂料进行涂布后吸收可见光与红外光性能高，导热性高，防水性强，耐高温，耐腐蚀，稳定性能高，发射率低，透射率高，涂层附着力强，密度高，是理想的平板太阳能吸热涂料，具有极大的推广价值。
4、本发明采用改性蚕蛋白-明胶成膜剂，能够快速将成膜剂溶解，然后与其他原料一起进行球磨，混合均匀分散，使得制备得到的吸光涂料的成分分布均匀，密度相近，使用本申请制备的太阳光吸热涂料对底材进行涂布后，吸热更加均匀。
5、本发明先后利用化学改性、物理改性将蚕蛋白和明胶进行改性，得到的改性蚕蛋白-明胶作为吸热涂料原料中的成膜剂，能使得制备出来的吸热涂料在一30℃下不断裂，延伸性增强，耐寒性能、耐热性能显著改善，且降低了着火的可能性，，降低了改性后的蚕蛋白-明胶的亲水性，提高了成膜的防水性能。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体例，进一步阐述本发明。
实施例1。
太阳能吸热涂料，原料质量份数为：
丙烯酸酯改性复合乳液：7kg丙烯酸酯乳液，6kg聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，6kg环氧树脂改性丙烯酸酯乳液，6kg有机硅改性丙烯酸酯乳液
氟碳表面活性剂 2kg
吸收剂：纳米二氧化锰20kg，纳米碳粉15kg
固化剂：干性油醇酸树酯 7kg
吸收增强剂 1kg
溶剂：乙醇 10kg
增稠剂 0.5kg
成膜剂：改性蚕蛋白-明胶35kg
分散剂：十二烷基硫酸钠2kg，聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮3kg
依上述的原料制备改性丙烯酸酯乳液的步骤如下：
（1）聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：在氮气氛围中，将5kg的丙烯酸酯加热70℃，搅拌速度为100r/min，搅拌的时间为6min，溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1质量份数的聚氨酯，加入1.2kg水混合，搅拌均匀得到聚氨酯改性丙烯酸酯乳液；
环氧树脂改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：在氮气氛围中，将5kg的丙烯酸酯加热70℃，搅拌速度为100r/min，搅拌的时间为6 min，溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1质量份数的环氧树脂，加入1.2kg水混合，搅拌均匀得到环氧树脂改性丙烯酸酯乳液；
有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：在氮气氛围中，将5kg的丙烯酸酯加热70℃，搅拌速度为100r/min，搅拌的时间为6 min，溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1质量份数的有机硅，加入1.2kg水混合，搅拌均匀得到有机硅改性丙烯酸酯乳液；
改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5∶3进行混合，即为蚕蛋白21.9kg，明胶13.1kg，然后加入水25kg，在温度为15℃条件下浸泡10min时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇=1:1的混合液，在温度为70℃条件下反应5min后，冷却至常温，再以速度为50r∕min搅拌1min后通过波长为200nm的紫外光照射10min后，得到改性蚕蛋白-明胶；
（2）按照重量份数比，将丙烯酸酯改性复合乳液，氟碳表面活性剂，吸收剂，固化剂 ，吸收增强剂，溶剂，分散剂，增稠剂投入球磨机内，启动球磨机进行球磨作业5min将各个原料球磨分散均匀后，再加入成膜助剂混合均匀后，即可得到太阳能吸热涂料。
实施例2。
一种太阳能吸热涂料，原料质量分数为：
丙烯酸酯改性复合乳液：8kg丙烯酸酯乳液，8kg聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，10kg环氧树脂改性丙烯酸酯乳液，9kg有机硅改性丙烯酸酯乳液
氟碳表面活性剂6kg
吸收剂：纳米二氧化锰30kg，纳米碳粉25kg
固化剂 12kg
吸收剂：纳米镍粉30kg，碳纳米管25kg
吸收增强剂 3kg
溶剂：丙二醇20kg
成膜剂：改性蚕蛋白-明胶50kg
分散剂：十二烷基硫酸钠4kg，聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮6kg
增稠剂：0.7kg
依上述的原料制备改性丙烯酸酯乳液的步骤如下:
（1）聚氨酯改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：在氮气氛围中，将6kg的丙烯酸酯加热80℃，搅拌速度为150r/min，搅拌的时间为10 min，溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入2质量份数的聚氨酯，加入4.8kg水混合，搅拌均匀得到聚氨酯改性丙烯酸酯乳液；
环氧树脂改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：在氮气氛围中，将8kg的丙烯酸酯加热80℃，搅拌速度为150r/min，搅拌的时间为10 min，溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入2质量份数的环氧树脂，加入6.0kg水混合，搅拌均匀得到环氧树脂改性丙烯酸酯乳液；
有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：在氮气氛围中，将7kg的丙烯酸酯加热80℃，搅拌速度为150r/min，搅拌的时间为10 min，溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入2质量份数的有机硅，加入5.4kg水混合，搅拌均匀得到有机硅改性丙烯酸酯乳液；
（2）改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为10∶2进行混合，即为蚕蛋白41.7kg，明胶8.3kg，然后加入水20kg，在温度为22℃条件下浸泡15min时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇=1:3的混合液，在温度为72℃条件下反应5min后，冷却至常温，再以速度为100r∕min搅拌5min后通过波长为400nm的紫外光照射15min后，得到改性蚕蛋白-明胶;
（3）按照重量份数比，将丙烯酸酯改性复合乳液，氟碳表面活性剂，吸收剂，固化剂，吸收增强剂，溶剂，分散剂，增稠剂投入球磨机内，启动球磨机进行球磨作业15min将各个原料球磨分散均匀后，再加入成膜助剂混合均匀后，即可得到太阳能吸热涂料。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.太阳能吸热涂料，其特征在于：该涂料包括以下重量份数的各组分制成：丙烯酸酯改性复合乳液25～35份，氟碳表面活性剂2～6份，纳米碳粉和二氧化锰混合物35-55份，固化剂7-12份，成膜剂50～35份，吸收增强剂1-3份，溶剂10-20份，分散剂5～10份，增稠剂0.5～0.7份；所述的丙烯酸酯改性复合乳液由7～8份丙烯酸酯乳液、6～8份聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、6～10份环氧树脂改性丙烯酸酯乳液、6～9份有机硅改性丙烯酸酯乳液复合而成；所述分散剂为十二烷基硫酸钠和聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮；所述成膜剂为改性蚕蛋白-明胶；所述的纳米碳粉，其粒径为l0nm-20nm，比表面积为150-180m2/g，含碳量90-95%；将上述成分利用球磨的方法分散均匀后，再加入成膜助剂混合均匀，即可得到太阳能吸热涂料。
2.根据权利要求1所述太阳能吸热涂料，其特征在于：所述改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5-10:2-3进行混合，然后加入水，在温度为15℃-22℃条件下浸泡一段时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇=1-2:1-3的混合液，反应一段时间后，冷却至常温，再搅拌1-5min后通过波长为200nm-400nm的紫外光照射10-15 min后，得到改性蚕蛋白-明胶。
3.根据权利要求1所述太阳能吸热涂料，其特征在于：所述聚氨酯改性丙烯酸酯乳液，其制备方法为：在氮气氛围中，将5～6质量份数的丙烯酸酯加热，搅拌溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1～2质量份数的聚氨酯，加入水混合，搅拌均匀得到聚氨酯改性丙烯酸酯乳液；所述环氧树脂改性丙烯酸酯乳液，其制备方法为：在氮气氛围中，将5～8质量份数的丙烯酸酯加热，搅拌溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1～2质量份数的环氧树脂，加入水混合，搅拌均匀得到环氧树脂改性丙烯酸酯乳液；所述有机硅改性丙烯酸酯乳液，其制备方法为：在氮气氛围中，将5～7质量份数的丙烯酸酯加热，搅拌溶解后得到第一反应液；在所述第一反应液中加入1～2质量份数的有机硅，加入水混合，搅拌均匀得到有机硅改性丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求3所述太阳能吸热涂料，其特征在于：所述聚氨酯改性丙烯酸酯乳液制备方法中，加热温度为70℃～80℃；所述环氧树脂改性丙烯酸酯乳液制备方法中，加热温度为70℃～80℃；所述有机硅改性丙烯酸酯乳液制备方法中，加热温度为70℃～80℃。
5.根据权利要求3所述太阳能吸热涂料，其特征在于：所述丙烯酸酯改性复合乳液制备方法中，所述搅拌的速度为100～150r/min，所述搅拌的时间为6～10 min；所述环氧树脂改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述搅拌的速度为100～150r/min，所述搅拌的时间为6～10min；所述有机硅改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述搅拌的速度为100～150r/min，所述搅拌的时间为6～10 min。
6.根据权利要求3所述太阳能吸热涂料，其特征在于：所述聚氨酯改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加入水的重量为聚氨酯与丙烯酸酯总重量的0.2～0.6；所述环氧树脂改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加入水的重量为环氧树脂与丙烯酸酯总重量的0.2～0.6；所述有机硅改性丙烯酸酯乳液制备方法中，所述加入水的重量为有机硅与丙烯酸酯总重量的0.2～0.6。
7.根据权利要求1所述太阳能吸热涂料，其特征在于：所述溶剂为乙醇、丙二醇或乙二醇。
8.根据权利要求1所述太阳能吸热涂料，其特征在于：所述固化剂为干性油醇酸树酯。
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