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
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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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |