CN107955427A - 一种太阳能热水器的集热管涂料的制备方法 - Google Patents

一种太阳能热水器的集热管涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，包括粉碎、过筛、干燥、烧结、二次粉碎等步骤。本发明所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，操作简单，工艺条件温和，制备得到的集热管涂料具有良好的耐光性，良好的热稳定性，能够有效地对太阳能进行吸收。

Description

一种太阳能热水器的集热管涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及家用热水器领域，具体涉及一种太阳能热水器的集热管涂料的制备方法。
背景技术
热水器就是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。按照原理不同可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、磁能热水器、空气能热水器，暖气热水器等。太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。
太阳能热水器的工作原理是阳光穿过吸热管的第一层玻璃照到第二层玻璃的黑色吸热层上，将太阳光能的热量吸收，由于两层玻璃之间是真空隔热的，传热将大大减小(辐射传热仍然存在，但没有了热传导和热对流)，绝大部分热量只能传给玻璃管里面的水，使玻璃管内的水加热，加热的水便轻沿着玻璃管受热面往上进入保温储水桶，桶内温度相对较低的水沿着玻璃管背光面进入玻璃管补充，如此不断循环，使保温储水桶内的水不断加热，从而达到热水的目的。
太阳能热水器的将太阳光能转化为热能的主要部件是集热管，而集热管表面的高温涂层即太阳能选择性吸收薄膜是决定高温真空集热管效率及发电效率的关键技术，因此，成为了当下研究的热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于太阳能热水器的集热管表面涂覆的选择性吸收涂料的制备方法，以实现有效地对太阳能进行吸收。
为此，本发明提供一种太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入水，然后采用球磨机粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
优选地，步骤(2)中，所述过筛的目数为20-200目。
优选地，步骤(2)中，所述干燥为喷雾干燥。
优选地，步骤(3)中，还包括加入黑色颜料的步骤。
进一步优选地，所述黑色颜料为铜络黑。
优选地，步骤(3)中，所述粉碎颗粒的粒径为50-100μm。
优选地，步骤(1)中，所述碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉的用量如下：碳化硅30-150重量份、硫酸钴30-60重量份、有机硅树脂10-150重量份、丙烯酸树脂10-80重量份、有机膨润土20-80重量份、氧化铝粉80-150重量份。
优选地，步骤(1)中，所述水的用量为50-800重量份。
优选地，步骤(3)，所述干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂的用量如下：干性油醇酸树脂20-50重量份、硅烷偶联剂10-80重量份。
本发明提供的技术方案，具有如下优点：
1、本发明所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，经过粉碎、过筛、干燥、烧结、二次粉碎即可制备得到，操作简单。
2、本发明所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，采用的原料包括碳化硅30-150重量份、硫酸钴30-60重量份、有机硅树脂10-150重量份、丙烯酸树脂10-80重量份、有机膨润土20-80重量份、硅烷偶联剂10-80重量份、氧化铝粉80-150重量份。
碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种，都属α-SiC；是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。硫酸钴是玫瑰红色结晶，脱水后呈红色粉末，溶于水和甲醇，微溶于乙醇，涂料工业用作油漆催干剂。有机硅树脂(也称为聚硅氧烷)是一类由硅原子和氧原子交替连结组成骨架，不同的有机基团再与硅原子连结的聚合物的统称。有机硅树脂，是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物，在有机溶剂如甲苯存在下，在较低温度下加水分解，得到酸性水解物。其结构中既含有“有机基团”，又含有“无机结构”，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物特性与无机物功能于一身。具有优异的热氧化稳定性、电绝缘性能、耐候性、防水、防盐雾、防霉菌、生物相容性等特性。丙烯酸树脂，是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的树脂。热塑性丙烯酸树脂在成膜过程中不发生进一步交联，因此它的相对分子量较大，具有良好的保光保色性、耐水耐化学性、干燥快、施工方便，易于施工重涂和返工，制备铝粉漆时铝粉的白度、定位性好。有机膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性。硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。氧化铝液体可以是水性的或者油性的任何溶剂，同时可以做各种玻璃涂层材料，作为集热管涂料，具有良好的导热性。
上述几种物质互相配合制备得到的所述的太阳能热水器的集热管涂料，具有良好的耐光性，涂料具有良好的热稳定性，能够有效地对太阳能进行吸收。
具体实施方式
实施例1
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅30重量份、硫酸钴60重量份、有机硅树脂10重量份、丙烯酸树脂80重量份、有机膨润土50重量份、硅烷偶联剂45重量份、氧化铝粉150重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入100重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，所述粉碎颗粒的粒径为50μm，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为100μm；具体工艺参数为：电流300A，电压100V，H2流量5L/min,Ar流量5L/min,室压1000Pa，喷涂速度20mm/s，喷涂距离200mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在800℃下烧结2h，再降温至室温，即可。
实施例2
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅150重量份、硫酸钴30重量份、有机硅树脂80重量份、丙烯酸树脂10重量份、有机膨润土20重量份、硅烷偶联剂80重量份、氧化铝粉80重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入800重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，过筛的目数为50目，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，所述粉碎颗粒的粒径为100μm，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为20μm；具体工艺参数为：电流800A，电压40V，H2的流量80L/min，Ar的流量80L/min，室压为10000Pa，喷涂速度为10mm/s，喷涂距离10mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在800℃下烧结2h，再降温至室温，即可。
实施例3
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅90重量份、硫酸钴45重量份、有机硅树脂150重量份、丙烯酸树脂45重量份、有机膨润土80重量份、硅烷偶联剂10重量份、氧化铝粉115重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入80重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，过筛的目数为50目，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为20μm；具体工艺参数为：电流800A，电压40V，H2的流量80L/min，Ar的流量5-100L/min，室压为10000Pa，喷涂速度为10mm/s，喷涂距离10mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在800℃下烧结2h，再降温至室温，即可。
实施例4
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅110重量份、硫酸钴30重量份、有机硅树脂80重量份、丙烯酸树脂60重量份、有机膨润土40重量份、硅烷偶联剂30重量份、氧化铝粉120重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入800重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，过筛的目数为150目，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为200μm；具体工艺参数为：电流500A，电压40V，H2的流量120L/min，Ar的流量120L/min，室压为10000Pa，喷涂速度为10mm/s，喷涂距离10mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在700℃下烧结10h，再降温至室温，即可。
实施例5
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅110重量份、硫酸钴35重量份、有机硅树脂60重量份、丙烯酸树脂65重量份、有机膨润土50重量份、硅烷偶联剂20重量份、氧化铝粉110重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入60重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，过筛的目数为150目，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为200μm；具体工艺参数为：电流500A，电压40V，H2的流量120L/min，Ar的流量120L/min，室压为10000Pa，喷涂速度为10mm/s，喷涂距离10mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在700℃下烧结10h，再降温至室温，即可。
实施例6
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅110重量份、硫酸钴35重量份、有机硅树脂60重量份、丙烯酸树脂65重量份、有机膨润土50重量份、硅烷偶联剂20重量份、氧化铝粉110重量份、干性油醇酸树脂50重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入800重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，过筛的目数为150目，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为200μm；具体工艺参数为：电流500A，电压40V，H2的流量120L/min，Ar的流量120L/min，室压为10000Pa，喷涂速度为10mm/s，喷涂距离10mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在700℃下烧结10h，再降温至室温，即可。
实施例7
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅110重量份、硫酸钴35重量份、有机硅树脂60重量份、丙烯酸树脂65重量份、有机膨润土50重量份、硅烷偶联剂20重量份、氧化铝粉110重量份、干性油醇酸树脂20重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入800重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，过筛的目数为150目，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为200μm；具体工艺参数为：电流500A，电压40V，H2的流量120L/min，Ar的流量120L/min，室压为10000Pa，喷涂速度为10mm/s，喷涂距离10mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在700℃下烧结10h，再降温至室温，即可。
实施例8
本实施例的太阳能热水器的集热管涂料，包括如下重量份的原料：碳化硅110重量份、硫酸钴35重量份、有机硅树脂60重量份、丙烯酸树脂65重量份、有机膨润土50重量份、硅烷偶联剂20重量份、氧化铝粉110重量份、干性油醇酸树脂20重量份、铜络黑10重量份。
其制备方法如下：
(1)按重量份取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入800重量份的水，加入球磨机中粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，过筛的目数为150目，喷雾干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂、铜络黑，混合均匀，即得。
由上述制备方法制备得到的所述太阳能热水器的集热管涂料的使用方法如下：
(1)将太阳能热水器的集热管的基管外表面清洁干净，并干燥，然后采用低压等离子喷涂方法将上述太阳能热水器的集热管涂料喷涂在所述基管的外表面上，涂层厚度为200μm；具体工艺参数为：电流500A，电压40V，H2的流量120L/min，Ar的流量120L/min，室压为10000Pa，喷涂速度为10mm/s，喷涂距离10mm；
(2)将步骤(1)中喷涂后的集热管，在700℃下烧结10h，再降温至室温，即可。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉，混合均匀，加入水，然后采用球磨机粉碎，得到混合液；
(2)将步骤(1)中得到的混合液过筛，干燥，得到的干燥的混合物粉末；
(3)将步骤(2)中得到的所述混合物粉末烧结，粉碎，得到粉碎颗粒，向所述粉碎颗粒中加入干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂，混合均匀，即得。
2.根据权利要求1中所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述过筛的目数为20-200目。
3.根据权利要求1或2中所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥为喷雾干燥。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，还包括加入黑色颜料的步骤。
5.根据权利要求4中所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，所述黑色颜料为铜络黑。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述粉碎颗粒的粒径为50-100μm。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳化硅、硫酸钴、有机硅树脂、丙烯酸树脂、有机膨润土、氧化铝粉的用量如下：碳化硅30-150重量份、硫酸钴30-60重量份、有机硅树脂10-150重量份、丙烯酸树脂10-80重量份、有机膨润土20-80重量份、氧化铝粉80-150重量份。
8.根据权利要求7中所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水的用量为50-800重量份。
9.根据权利要求8中所述的太阳能热水器的集热管涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)，所述干性油醇酸树脂、硅烷偶联剂的用量如下：干性油醇酸树脂20-50重量份、硅烷偶联剂10-80重量份。
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