CN107090220A - 一种太阳能吸热涂料及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能吸热涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能吸热涂料，按照重量份数包括以下组分，丙烯酸酯改性复合乳液25~35份，镍盐2~6份，纳米改性材料2~8份，聚乙烯醇7~12份，吸收剂35~55份，吸收增强剂1~3份，溶剂10~20份，成膜助剂5~10份，分散剂3~7份，消泡剂0.2~0.4份，增稠剂0.5~0.7份，醋酸丁酯2~6份，玻璃纤维0.4~0.8份，乳化石蜡0.4~0.6份，纳米二氧化硅0.3~3.5份。本发明的吸热涂料加入了镍粉，从而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选择性吸收，且本发明制备方法成本低，制备工艺简单，无须复杂设备。

Description

一种太阳能吸热涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种太阳能吸热涂料及其制备方法。
背景技术
太阳能，为绿色能源，对其利用开发在能源紧缺的未来显得尤为重要；
选择性吸收太阳能涂层，如黑镍、黑铬、铝阳极化涂层等，可以用多种方法来制备，如喷涂法、化学法、电化学法、真空蒸发法等。其中，电化学法是目前国际上使用最多的黑镍涂层生产方法。但该方法得到的黑镍涂层吸热性能还有待于进一步提升。
根据国际新能源发展趋势，太阳能热利用在替代化石燃料发电和终端利用中大有用武之地。太阳能热利用具有广阔的应用领域，但目前最主要的是太阳能热发电和建筑用能（包括采暖、空调和热水）。在我国，技术成熟、并已形成产业的只有太阳能热水系统。
性能良好的太阳能吸热涂料是太阳能热水器的关键技术设备之一。太阳能选择性吸收涂层的制备方法有涂漆法、化学转换法、溶胶凝胶法、化学镀、电化学沉积法(电镀和阳极氧化法)、气相沉积法(物理气相沉积PVD和化学气相沉积法CVD)和真空镀膜法(真空蒸发和溅射沉积)等,金属—陶瓷复合镀、塑料镀以及电刷镀等方法是近几年开发中高温太阳光谱选择性吸收涂层的制备主要涉及电化学沉积法和物理气相沉积法。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能吸热涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种太阳能吸热涂料，按照重量份数包括以下组分，丙烯酸酯改性复合乳液25~35份，镍盐2~6份，纳米改性材料2~8份，聚乙烯醇7~12份，吸收剂35~55份，吸收增强剂1~3份，溶剂10~20份，成膜助剂5~10份，分散剂3~7份，消泡剂0.2~0.4份，增稠剂0.5~0.7份，醋酸丁酯2~6份，玻璃纤维0.4~0.8份，乳化石蜡0.4~0.6份，纳米二氧化硅0.3~3.5份。
优选地，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、溴化镍和碘化镍中的一种或多种。
优选地，所述丙烯酸酯改性复合乳液按照重量份由丙烯酸酯乳液7～14份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液6～12份、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液6～12份、有机硅改性丙烯酸酯乳液6～9份复合而成。
优选地，所述消泡剂选自有机硅聚合物、二氧化硅中的一种或者它们的混合物。
一种太阳能吸热涂料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比分别称取丙烯酸酯改性复合乳液，镍盐，纳米改性材料，聚乙烯醇，醋酸丁酯，玻璃纤维，乳化石蜡混合均匀得粉状混合物，然后置于索氏提取器中，于60℃~90℃条件下，在乙醇与水的混合溶剂中提取3~4h，得提取液；
步骤2：将提取液浓缩，然后制成冻干粉；
步骤3：将吸收剂，吸收增强剂，溶剂，成膜助剂，分散剂，消泡剂，增稠剂加入到反应釜中，边搅拌边加入配置好的浓度为0.1~0.3g/L的石墨烯水溶液，于70~80℃搅拌反应30~90min；
步骤4：按照配比向步骤3中混合物中加入纳米二氧化硅，混合搅拌均匀后置于转速为2000~3000转/min的剪切机中剪切15~30min，然后将冻干粉加入到混合物中，混合均匀后置于超声波中超声20~30min，即得所述涂料。
优选地，所述步骤1中乙醇与水的混合体积的加入量为粉状混合物总质量的10~20倍，其中乙醇与水的体积比为1:1~3。
优选地，所述步骤4中剪切温度为70~80℃，超声温度为45~70℃。
本发明的有益效果在于：本发明制得的一种太阳能吸热涂料，本发明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，使涂料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；
吸热涂料加入了镍粉，从而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选择性吸收，且本发明制备方法成本低，制备工艺简单，无须复杂设备。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例1
一种太阳能吸热涂料，按照重量份数包括以下组分，丙烯酸酯改性复合乳液25份，镍盐2份，纳米改性材料2份，聚乙烯醇7份，吸收剂35份，吸收增强剂1份，溶剂10份，成膜助剂5份，分散剂3份，消泡剂0.2份，增稠剂0.5份，醋酸丁酯2份，玻璃纤维0.4份，乳化石蜡0.4份，纳米二氧化硅0.3份。
所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、溴化镍和碘化镍中的一种或多种。
所述丙烯酸酯改性复合乳液按照重量份由丙烯酸酯乳液7份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液6份、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液6份、有机硅改性丙烯酸酯乳液6份复合而成。
所述消泡剂选自有机硅聚合物、二氧化硅中的一种或者它们的混合物。
一种太阳能吸热涂料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比分别称取丙烯酸酯改性复合乳液，镍盐，纳米改性材料，聚乙烯醇，醋酸丁酯，玻璃纤维，乳化石蜡混合均匀得粉状混合物，然后置于索氏提取器中，于60℃条件下，在乙醇与水的混合溶剂中提取3h，得提取液；
步骤2：将提取液浓缩，然后制成冻干粉；
步骤3：将吸收剂，吸收增强剂，溶剂，成膜助剂，分散剂，消泡剂，增稠剂加入到反应釜中，边搅拌边加入配置好的浓度为0.1g/L的石墨烯水溶液，于70℃搅拌反应30min；
步骤4：按照配比向步骤3中混合物中加入纳米二氧化硅，混合搅拌均匀后置于转速为2000转/min的剪切机中剪切15min，然后将冻干粉加入到混合物中，混合均匀后置于超声波中超声20min，即得所述涂料。
所述步骤1中乙醇与水的混合体积的加入量为粉状混合物总质量的10~20倍，其中乙醇与水的体积比为1:1。
所述步骤4中剪切温度为70℃，超声温度为45℃。
实施例2
一种太阳能吸热涂料，按照重量份数包括以下组分，丙烯酸酯改性复合乳液30份，镍盐4份，纳米改性材料6份，聚乙烯醇9份，吸收剂40份，吸收增强剂2份，溶剂15份，成膜助剂8份，分散剂5份，消泡剂0.3份，增稠剂0.6份，醋酸丁酯4份，玻璃纤维0.6份，乳化石蜡0.5份，纳米二氧化硅2.5份。
所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、溴化镍和碘化镍中的一种或多种。
所述丙烯酸酯改性复合乳液按照重量份由丙烯酸酯乳液9份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液8份、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液8份、有机硅改性丙烯酸酯乳液7份复合而成。
所述消泡剂选自有机硅聚合物、二氧化硅中的一种或者它们的混合物。
一种太阳能吸热涂料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比分别称取丙烯酸酯改性复合乳液，镍盐，纳米改性材料，聚乙烯醇，醋酸丁酯，玻璃纤维，乳化石蜡混合均匀得粉状混合物，然后置于索氏提取器中，于70℃条件下，在乙醇与水的混合溶剂中提取3h，得提取液；
步骤2：将提取液浓缩，然后制成冻干粉；
步骤3：将吸收剂，吸收增强剂，溶剂，成膜助剂，分散剂，消泡剂，增稠剂加入到反应釜中，边搅拌边加入配置好的浓度为0.2g/L的石墨烯水溶液，于75℃搅拌反应60min；
步骤4：按照配比向步骤3中混合物中加入纳米二氧化硅，混合搅拌均匀后置于转速为2500转/min的剪切机中剪切20min，然后将冻干粉加入到混合物中，混合均匀后置于超声波中超声25min，即得所述涂料。
所述步骤1中乙醇与水的混合体积的加入量为粉状混合物总质量的20倍，其中乙醇与水的体积比为1:1。
所述步骤4中剪切温度为70℃，超声温度为60℃。
实施例3
一种太阳能吸热涂料，按照重量份数包括以下组分，丙烯酸酯改性复合乳液35份，镍盐6份，纳米改性材料8份，聚乙烯醇12份，吸收剂55份，吸收增强剂3份，溶剂20份，成膜助剂10份，分散剂7份，消泡剂0.4份，增稠剂0.7份，醋酸丁酯6份，玻璃纤维0.8份，乳化石蜡0.6份，纳米二氧化硅3.5份。
所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、溴化镍和碘化镍中的一种或多种。
所述丙烯酸酯改性复合乳液按照重量份由丙烯酸酯乳液14份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液12份、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液12份、有机硅改性丙烯酸酯乳液9份复合而成。
所述消泡剂选自有机硅聚合物、二氧化硅中的一种或者它们的混合物。
一种太阳能吸热涂料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比分别称取丙烯酸酯改性复合乳液，镍盐，纳米改性材料，聚乙烯醇，醋酸丁酯，玻璃纤维，乳化石蜡混合均匀得粉状混合物，然后置于索氏提取器中，于90℃条件下，在乙醇与水的混合溶剂中提取4h，得提取液；
步骤2：将提取液浓缩，然后制成冻干粉；
步骤3：将吸收剂，吸收增强剂，溶剂，成膜助剂，分散剂，消泡剂，增稠剂加入到反应釜中，边搅拌边加入配置好的浓度为0.3g/L的石墨烯水溶液，于80℃搅拌反应90min；
步骤4：按照配比向步骤3中混合物中加入纳米二氧化硅，混合搅拌均匀后置于转速为3000转/min的剪切机中剪切30min，然后将冻干粉加入到混合物中，混合均匀后置于超声波中超声30min，即得所述涂料。
所述步骤1中乙醇与水的混合体积的加入量为粉状混合物总质量的20倍，其中乙醇与水的体积比为1: 3。
所述步骤4中剪切温度为80℃，超声温度为70℃。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能吸热涂料，其特征在于，按照重量份数包括以下组分，丙烯酸酯改性复合乳液25~35份，镍盐2~6份，纳米改性材料2~8份，聚乙烯醇7~12份，吸收剂35~55份，吸收增强剂1~3份，溶剂10~20份，成膜助剂5~10份，分散剂3~7份，消泡剂0.2~0.4份，增稠剂0.5~0.7份，醋酸丁酯2~6份，玻璃纤维0.4~0.8份，乳化石蜡0.4~0.6份，纳米二氧化硅0.3~3.5份。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能吸热涂料，其特征在于，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、溴化镍和碘化镍中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能吸热涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯改性复合乳液按照重量份由丙烯酸酯乳液7～14份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液6～12份、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液6～12份、有机硅改性丙烯酸酯乳液6～9份复合而成。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能吸热涂料，其特征在于，所述消泡剂选自有机硅聚合物、二氧化硅中的一种或者它们的混合物。
5.一种太阳能吸热涂料的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比分别称取丙烯酸酯改性复合乳液，镍盐，纳米改性材料，聚乙烯醇，醋酸丁酯，玻璃纤维，乳化石蜡混合均匀得粉状混合物，然后置于索氏提取器中，于60℃~90℃条件下，在乙醇与水的混合溶剂中提取3~4h，得提取液；
步骤2：将提取液浓缩，然后制成冻干粉；
步骤3：将吸收剂，吸收增强剂，溶剂，成膜助剂，分散剂，消泡剂，增稠剂加入到反应釜中，边搅拌边加入配置好的浓度为0.1~0.3g/L的石墨烯水溶液，于70~80℃搅拌反应30~90min；
步骤4：按照配比向步骤3中混合物中加入纳米二氧化硅，混合搅拌均匀后置于转速为2000~3000转/min的剪切机中剪切15~30min，然后将冻干粉加入到混合物中，混合均匀后置于超声波中超声20~30min，即得所述涂料。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能吸热涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中乙醇与水的混合体积的加入量为粉状混合物总质量的10~20倍，其中乙醇与水的体积比为1:1~3。
7.根据权利要求5所述的一种太阳能吸热涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤4中剪切温度为70~80℃，超声温度为45~70℃。
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