CN107674573A - 一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法，用于太阳能板的表面涂覆，它由以下质量份数的原料制备而成：环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂60‑80份、硅树脂8‑12份、石墨8‑12份、二氧化锰6‑8份、四氧化三铁2‑4份、钛白粉1‑3份、吸光剂4‑8份、吸光促进剂2‑4份、干性油醇酸树脂8‑12份。本发明吸热效率高、光反射率低、粘结力强，且制备工艺简单，成本低廉，易于工业化生产。

Description

一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能吸热技术领域，更具体地说是涉及一种用于太阳能板的表面涂覆的水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法。
背景技术
能源利用在人类社会发展中占有举足轻重的地位, 但过度的开发资源和低效率的资源利用, 使人类面临着严峻的考验。众所周知, 太阳能是一种来源最丰富和可广泛获取的可再生能源, 对解决能源危机和环境问题具有重大的作用, 且太阳能以独具的储量无限性、存在的普遍性、开发利用的清洁性, 使其成为了各国竞相研究的热点。
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。目前市面上普遍采用的是在太阳能集热器的吸热板芯上喷涂黑色有机涂层，如黑色氟碳树脂、黑色环氧树脂、黑色聚氨酯树脂等，因为采用了普通的树脂材料作为粘合剂及以碳黑或者黑色颜料作为发色体，因此会造成：1、涂层不耐候，过早粉化和退色；2、由于采用的是普通碳黑或者黑色颜料作为发色体，无光谱选择性。因此它的涂层发射率很高，这样就造成了太阳能集热器的热效率低。
聚氨酯涂料因具有优良的耐磨性、柔韧性、耐久性、防腐性和绝缘性而被广泛应用于石化设备、海洋、船舶、机电、车辆、纺织、皮革、木材、塑料、建筑等领域。随着各国环保法规对VOC 的限制以及人们对环保的重视，再加上技术上的不断进步，使得水性聚氨酯涂料作为聚氨酯涂料的一个方面得到迅速发展，正逐步有效地替代一些溶剂型聚氨酯涂料及其他类型涂料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于太阳能板的表面涂覆的水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法，该涂料吸热效率高、光反射率低、粘结力强，且制备工艺简单，成本低廉，易于工业化生产。
本发明的技术方案如下：
一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法，涂料由以下重量份数原料制成：
环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂60-80份、硅树脂8-12份、石墨8-12份、二氧化锰6-8份、四氧化三铁2-4份、钛白粉1-3份、吸光剂4-8份、吸光促进剂2-4份、干性油醇酸树脂8-12份。
所述吸光剂为钴蓝粉、钴锰铜氧化物与搪瓷黑调配成黑色或者使用搪瓷黑、氧化铬绿、氧化铁红、硫化鎘、钴蓝调配成深绿。
所述吸光促进剂为2-氯-2-（2-氟苯基）-1-环丁基乙酮和2-（2-硝基苯胺基）-3-氰基-5-丙基噻以比例1:1混合得到。
所述环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂合成的主要原料为蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇，其中蓖麻油添加量最优为7.1%，环氧树脂添加量最优为13.7%。
所述石墨、二氧化锰、四氧化三铁和钛白粉的尺寸为纳米级。
吸热涂料的制备方法包括以下内容：
（1）用蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇合成环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂，再用去离子水进行乳化得到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液；
（2）将石墨、二氧化锰、四氧化三铁、吸光剂和吸光促进剂一起加入到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液中，然后加入硅树脂和干性油醇酸树脂搅拌均匀，放入研磨机中研磨20-24小时，使其充分混合，粉体完全分散于乳液中，即得到水性聚氨酯树脂吸热涂料。
使用时，用强磁涡流高压吸附技术将配制成的涂料喷涂于太阳能集热器铝合金板芯上，再放入烘箱内，在40-60℃条件下烘干即得。
本发明的有益效果是：
本发明采用环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂作为成膜剂，价格低廉、绿色环保，且成膜性能好、耐水耐温性能高。本发明采用的硅树脂对铁、铝和锡之类的金属胶接性能好，可增强涂料的粘结性，涂层不易脱落。本发明所用石墨、二氧化锰、四氧化三铁和钛白粉的尺寸为纳米级，尺寸小易于混溶在溶剂中，且分散均匀，增加涂料的流平性。本发明的水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法吸热效率高、光反射率低、粘结力强，且制备工艺简单，成本低廉，易于工业化生产。
具体实施方式
为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法，涂料由以下重量份数原料制成：
环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂70份、硅树脂10份、石墨10份、二氧化锰7份、四氧化三铁3份、钛白粉2份、吸光剂6份、吸光促进剂3份、干性油醇酸树脂10份。
所述吸光剂为钴蓝粉、钴锰铜氧化物与搪瓷黑调配成黑色或者使用搪瓷黑、氧化铬绿、氧化铁红、硫化鎘、钴蓝调配成深绿。
所述吸光促进剂为2-氯-2-（2-氟苯基）-1-环丁基乙酮和2-（2-硝基苯胺基）-3-氰基-5-丙基噻以比例1:1混合得到。
所述环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂合成的主要原料为蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇，其中蓖麻油添加量最优为7.1%，环氧树脂添加量最优为13.7%。
所述石墨、二氧化锰、四氧化三铁和钛白粉的尺寸为纳米级。
吸热涂料的制备方法包括以下内容：
（1）用蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇合成环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂，再用去离子水进行乳化得到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液；
（2）将石墨、二氧化锰、四氧化三铁、吸光剂和吸光促进剂一起加入到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液中，然后加入硅树脂和干性油醇酸树脂搅拌均匀，放入研磨机中研磨22小时，使其充分混合，粉体完全分散于乳液中，即得到水性聚氨酯树脂吸热涂料。
使用时，用强磁涡流高压吸附技术将配制成的涂料喷涂于太阳能集热器铝合金板芯上，再放入烘箱内，在50℃条件下烘干即得。
实施例2
一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法，涂料由以下重量份数原料制成：
环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂60份、硅树脂8份、石墨8份、二氧化锰6份、四氧化三铁2份、钛白粉1份、吸光剂4份、吸光促进剂2份、干性油醇酸树脂8份。
所述吸光剂为钴蓝粉、钴锰铜氧化物与搪瓷黑调配成黑色或者使用搪瓷黑、氧化铬绿、氧化铁红、硫化鎘、钴蓝调配成深绿。
所述吸光促进剂为2-氯-2-（2-氟苯基）-1-环丁基乙酮和2-（2-硝基苯胺基）-3-氰基-5-丙基噻以比例1:1混合得到。
所述环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂合成的主要原料为蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇，其中蓖麻油添加量最优为7.1%，环氧树脂添加量最优为13.7%。
所述石墨、二氧化锰、四氧化三铁和钛白粉的尺寸为纳米级。
吸热涂料的制备方法包括以下内容：
（1）用蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇合成环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂，再用去离子水进行乳化得到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液；
（2）将石墨、二氧化锰、四氧化三铁、吸光剂和吸光促进剂一起加入到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液中，然后加入硅树脂和干性油醇酸树脂搅拌均匀，放入研磨机中研磨20小时，使其充分混合，粉体完全分散于乳液中，即得到水性聚氨酯树脂吸热涂料。
使用时，用强磁涡流高压吸附技术将配制成的涂料喷涂于太阳能集热器铝合金板芯上，再放入烘箱内，在40℃条件下烘干即得。
实施例3
一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法，涂料由以下重量份数原料制成：
环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂80份、硅树脂12份、石墨12份、二氧化锰8份、四氧化三铁4份、钛白粉3份、吸光剂8份、吸光促进剂4份、干性油醇酸树脂12份。
所述吸光剂为钴蓝粉、钴锰铜氧化物与搪瓷黑调配成黑色或者使用搪瓷黑、氧化铬绿、氧化铁红、硫化鎘、钴蓝调配成深绿。
所述吸光促进剂为2-氯-2-（2-氟苯基）-1-环丁基乙酮和2-（2-硝基苯胺基）-3-氰基-5-丙基噻以比例1:1混合得到。
所述环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂合成的主要原料为蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇，其中蓖麻油添加量最优为7.1%，环氧树脂添加量最优为13.7%。
所述石墨、二氧化锰、四氧化三铁和钛白粉的尺寸为纳米级。
吸热涂料的制备方法包括以下内容：
（1）用蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇合成环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂，再用去离子水进行乳化得到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液；
（2）将石墨、二氧化锰、四氧化三铁、吸光剂和吸光促进剂一起加入到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液中，然后加入硅树脂和干性油醇酸树脂搅拌均匀，放入研磨机中研磨24小时，使其充分混合，粉体完全分散于乳液中，即得到水性聚氨酯树脂吸热涂料。
使用时，用强磁涡流高压吸附技术将配制成的涂料喷涂于太阳能集热器铝合金板芯上，再放入烘箱内，在60℃条件下烘干即得。
应用实施例
为更充分阐述本发明的有益效果，本申请人制造了四台太阳能热水器，并进行一个测试试验，其中一台太阳能热水器集热板的吸热涂层采用市场上购买的江苏省某公司生产的聚氨酯吸热涂料（对照组），另外三台分别采用本发明的实施例1、实施例2和实施例3制得的吸热涂料。在晴朗天气（气温22～28℃）条件下，对照组的最高水温达85℃，实验组的最高水温达93℃，这说明本发明的吸热涂料吸热效果更加好。
为了便于参考，本申请人还对上述四台太阳能热水器的集热板的部分性能进行了检测对比，结果见下表：
由表可知，本发明的吸热涂料的耐磨性、耐高温性好，附着力强，耐酸碱腐蚀性能优异。

Claims (4)

1.一种水性聚氨酯树脂吸热涂料，其特征在于，所述吸热涂料包括以下重量份数原料：
环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂60-80份、硅树脂8-12份、石墨8-12份、二氧化锰6-8份、四氧化三铁2-4份、钛白粉1-3份、吸光剂4-8份、吸光促进剂2-4份、干性油醇酸树脂8-12份；
所述吸光剂为钴蓝粉、钴锰铜氧化物与搪瓷黑调配成黑色或者使用搪瓷黑、氧化铬绿、氧化铁红、硫化鎘、钴蓝调配成深绿；
所述吸光促进剂为2-氯-2-（2-氟苯基）-1-环丁基乙酮和2-（2-硝基苯胺基）-3-氰基-5-丙基噻以比例1:1混合得到。
2.根据权利要求1所述水性聚氨酯树脂吸热涂料，其特征在于，所述环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂合成的主要原料为蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇。
3.根据权利要求1所述水性聚氨酯树脂吸热涂料，其特征在于，所述石墨、二氧化锰、四氧化三铁和钛白粉的尺寸为纳米级。
4.根据权利要求1所述水性聚氨酯树脂吸热涂料，其特征在于，所述吸热涂料的制备方法包括以下内容：
（1）用蓖麻油、环氧树脂、甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇合成环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂，再用去离子水进行乳化得到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液；
（2）将石墨、二氧化锰、四氧化三铁、吸光剂和吸光促进剂一起加入到环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂乳液中，然后加入硅树脂和干性油醇酸树脂搅拌均匀，放入研磨机中研磨20-24小时，使其充分混合，粉体完全分散于乳液中，即得到水性聚氨酯树脂吸热涂料。
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