CN108948910A - 一种太阳能灶吸热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能灶吸热涂料及其制备方法，原料组分如下：溶剂、固化剂、乳化剂、成膜助剂、助剂、乳化石蜡、纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液、纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液，制备方法如下：1）将溶剂与纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液混合加热后进行振荡分散；2）振荡结束后，提升温度，加入纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液，继续振荡分散，制得混合乳液；3）将乳化石蜡、固化剂、乳化剂、助剂、混合乳液、纳米氧化铝、纳米氧化铁、成膜助剂，混合后振荡分散即可制得。本发明制备的吸热涂料制备工艺简单，耐候性优良，可以有效的提高太阳能利用率。

Description

一种太阳能灶吸热涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于吸热涂料技术领域，具体涉及一种太阳能灶吸热涂料及其制备方法。
背景技术
随着国内能源、环保问题的日益严重，太阳能作为一种取之不尽的新型清洁能源越来越受重视。太阳灶是利用太阳能辐射，通过聚光获取热量，进行炊事烹饪食物的一种装置，它不烧任何燃料，没有任何污染。但是由于太阳能到达地球后能量密度较小又不连续，导致太阳能的利用率并不高。
太阳能吸收涂料是一种将光能转化为热能的涂料，将其涂在基材表面，帮助基材吸收太阳热量。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，必须要具有良好的耐候性和防水性，同时还要具有较低的涂层发射率和较好的性价比。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种太阳能灶吸热涂料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能灶吸热涂料，按重量份组分如下：溶剂30-50份、固化剂10-20份、乳化剂10-15份、成膜助剂3-5份、助剂5-10份、乳化石蜡10-15份、纳米氧化铝2-3份、纳米氧化铁2-3份、纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液5-15份、纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液10-20份。
优选地，一种太阳能灶吸热涂料，其中溶剂是由丙酮和乙醇按照1:5-1:8的重量配比制备而成的。
优选地，一种太阳能灶吸热涂料，其中固化剂是由苯二甲胺和间苯二胺按照1:1-1:1.5的重量配比制备而成的。
优选地，一种太阳能灶吸热涂料，其中乳化剂是由硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠和羧酸盐按照1:1:1-1:2:2的质量配比制备而成的。
优选地，一种太阳能灶吸热涂料，其中成膜助剂是由丙二醇苯醚和十二碳醇酯按照1:1.5-1:2的重量配比制备而成的。
优选地，一种太阳能灶吸热涂料，其中助剂是消泡剂、流平剂和分散剂按照1:1:1混合而成的混合物。
优选地，一种太阳能灶吸热涂料，其中纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯酸树脂的制备方法如下：
1）取蒸馏水20-30份，加入白糖5-10份，进行超声波振荡15-20min，功率为300-400W，待溶液透明后加入聚四氟乙烯2-3份，混合后倒入反应釜中进行加热，加热温度为150-180℃，加热时间1-2h，冷却至室温后，离心、过滤，取滤液备用；
2）取聚乙二醇5-10份、丁醇1-3份和1）中的滤液，混合后再加入纳米二氧化钛5-10份，进行超声波振荡5-10min，功率为300-500W，待振荡结束后加入10-15%的稀盐酸，调节pH为5-6，加入60-70%的乙醇40-60份，混合后在再缓慢滴加碳化硅5-15份，滴加速度为0.5-1份/min，在滴加过程中进行搅拌，转速为200-300r/min，搅拌时间20-30min；
3）待搅拌结束后，进行过滤，将固相产物用50-60%的乙醇溶液进行洗涤至溶液呈中性，然后进行干燥，待干燥结束后放入马弗炉中进行煅烧，温度为500-600℃:，煅烧时间2-3h；
4）取丙烯酸树脂20-30份，加入二苯丙酮5-10份，混合后进行加热反应，加热温度100-200℃，反应时间20-30min，待反应结束后加入3）中产物，进行超声波振荡分散，功率为400-600W，振荡时间10-30min，待震荡结束后即可制得纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯酸树脂乳液。
优选地，一种太阳能灶吸热涂料，其中纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液的制备方法如下：
1）取丙烯酸树脂20-30份，加入4-二甲氨基吡啶3-5份，混合后进行放入反应釜中进行加热反应，加热温度为120-150℃，加热时间30-40min，在加热过程中缓慢滴加聚乙二醇5-10份，滴加速度为0.2-0.5份/min；
2）待反应结束后加入纳米陶瓷粉3-5份，混合后在300-400W的超声波下进行振荡分散，振荡时间10-15min，待振荡结束后即可制得纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液。
一种太阳能灶吸热涂料的制备方法，具体步骤如下：
1）取溶剂30-50份，加入纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液5-15份，混合后进行超声波恒温水浴振荡分散，水浴温度为40-60℃，超声波功率为300-400W，振荡时间10-20min；
2）待振荡结束后，将水浴温度升至60-80℃，加入纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液10-20份，继续振荡20-30min，振荡功率为400-500W，制得混合乳液；
3）取乳化石蜡10-15份、固化剂10-20份、乳化剂10-15份、助剂5-10份，混合后加入2）中的混合乳液，混合搅拌后再加入纳米氧化铝2-3份、纳米氧化铁2-3份、成膜助剂3-5份，在300-400W的超声波下进行振荡分散20-30min即可制得。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1.本发明中，纳米陶瓷粉具有良好的耐刮擦能力和耐用性，同时还可以有效的吸收红外线，利用纳米陶瓷粉将聚丙烯酸树脂进行改性，可以有效的提高聚丙烯酸树脂乳液的耐候性和红外线吸收率，并且还具有一定的自清洁和防雾能力。
2.本发明中，碳化硅具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性好的优点，而纳米二氧化钛则具有良好的分散性、高透明性和耐候性，利用纳米二氧化钛/碳化硅复合物将聚丙烯酸树脂进行改性，可以有效的提高聚丙烯酸树脂的透射率和降低发射率。
3.本发明制备的吸热涂料，将纳米陶瓷改性聚丙烯酸树脂乳液和纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液混合制备而成，制备工艺简单，可行性高，经实验测试后证明是一种防水性强，耐高温、耐腐蚀、稳定性好、发射率低、透射率高、涂层附着力强、密度高的理想的太阳能吸热涂料，具有极大的推广应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种太阳能灶吸热涂料，按重量份组分如下：溶剂30份、固化剂10份、乳化剂10份、成膜助剂3份、助剂5份、乳化石蜡10份、纳米氧化铝2份、纳米氧化铁2份、纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液5份、纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液10份。
作为优选，其中溶剂是由丙酮和乙醇按照1:5的重量配比制备而成的。
作为优选，其中固化剂是由苯二甲胺和间苯二胺按照1:1的重量配比制备而成的。
作为优选，其中乳化剂是由硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠和羧酸盐按照1:1:1的质量配比制备而成的。
作为优选，其中成膜助剂是由丙二醇苯醚和十二碳醇酯按照1:1.5的重量配比制备而成的。
作为优选，其中助剂是消泡剂、流平剂和分散剂按照1:1:1混合而成的混合物。
一种太阳能灶吸热涂料的制备方法，具体步骤如下：
1）取蒸馏水20份，加入白糖5份，进行超声波振荡15min，功率为300W，待溶液透明后加入聚四氟乙烯2份，混合后倒入反应釜中进行加热，加热温度为150℃，加热时间1h，冷却至室温后，离心、过滤，取滤液备用；
2）取聚乙二醇5份、丁醇1份和1）中的滤液，混合后再加入纳米二氧化钛5份，进行超声波振荡5min，功率为300W，待振荡结束后加入10%的稀盐酸，调节pH为5，加入60%的乙醇40份，混合后在再缓慢滴加碳化硅5份，滴加速度为0.5份/min，在滴加过程中进行搅拌，转速为200r/min，搅拌时间20min；
3）待搅拌结束后，进行过滤，将固相产物用50%的乙醇溶液进行洗涤至溶液呈中性，然后进行干燥，待干燥结束后放入马弗炉中进行煅烧，温度为500℃:，煅烧时间2h；
4）取丙烯酸树脂20份，加入二苯丙酮5份，混合后进行加热反应，加热温度100℃，反应时间20min，待反应结束后加入3）中产物，进行超声波振荡分散，功率为400W，振荡时间10min，待震荡结束后即可制得纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯酸树脂乳液；
5）取丙烯酸树脂20份，加入4-二甲氨基吡啶3份，混合后进行放入反应釜中进行加热反应，加热温度为120℃，加热时间30min，在加热过程中缓慢滴加聚乙二醇5份，滴加速度为0.2份/min；
6）待反应结束后加入纳米陶瓷粉3份，混合后在300W的超声波下进行振荡分散，振荡时间10min，待振荡结束后即可制得纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液；
7）取溶剂30份，加入纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液5份，混合后进行超声波恒温水浴振荡分散，水浴温度为40℃，超声波功率为300W，振荡时间10min；
8）待振荡结束后，将水浴温度升至60℃，加入纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液10份，继续振荡20min，振荡功率为400W，制得混合乳液；
9）取乳化石蜡10份、固化剂10份、乳化剂10份、助剂5份，混合后加入8）中的混合乳液，混合搅拌后再加入纳米氧化铝2份、纳米氧化铁2份、成膜助剂3份，在300W的超声波下进行振荡分散20min即可制得。
实施例2
一种太阳能灶吸热涂料，按重量份组分如下：溶剂40份、固化剂15份、乳化剂12份、成膜助剂4份、助剂7份、乳化石蜡12份、纳米氧化铝2份、纳米氧化铁2份、纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液10份、纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液15份。
作为优选，其中溶剂是由丙酮和乙醇按照1:6的重量配比制备而成的。
作为优选，其中固化剂是由苯二甲胺和间苯二胺按照1:1的重量配比制备而成的。
作为优选，其中乳化剂是由硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠和羧酸盐按照1:1:2的质量配比制备而成的。
作为优选，其中成膜助剂是由丙二醇苯醚和十二碳醇酯按照1:2的重量配比制备而成的。
作为优选，其中助剂是消泡剂、流平剂和分散剂按照1:1:1混合而成的混合物。
一种太阳能灶吸热涂料的制备方法，具体步骤如下：
1）取蒸馏水25份，加入白糖7份，进行超声波振荡18min，功率为350W，待溶液透明后加入聚四氟乙烯3份，混合后倒入反应釜中进行加热，加热温度为170℃，加热时间1.5h，冷却至室温后，离心、过滤，取滤液备用；
2）取聚乙二醇7份、丁醇2份和1）中的滤液，混合后再加入纳米二氧化钛8，进行超声波振荡8min，功率为400W，待振荡结束后加入15%的稀盐酸，调节pH为6，加入70%的乙醇50份，混合后在再缓慢滴加碳化硅10份，滴加速度为1份/min，在滴加过程中进行搅拌，转速为260r/min，搅拌时间25min；
3）待搅拌结束后，进行过滤，将固相产物用60%的乙醇溶液进行洗涤至溶液呈中性，然后进行干燥，待干燥结束后放入马弗炉中进行煅烧，温度为550℃:，煅烧时间2.5h；
4）取丙烯酸树脂25份，加入二苯丙酮7份，混合后进行加热反应，加热温度150℃，反应时间25min，待反应结束后加入3）中产物，进行超声波振荡分散，功率为500W，振荡时间20min，待震荡结束后即可制得纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯酸树脂乳液；
5）取丙烯酸树脂25份，加入4-二甲氨基吡啶4份，混合后进行放入反应釜中进行加热反应，加热温度为130℃，加热时间35min，在加热过程中缓慢滴加聚乙二醇7份，滴加速度为0.5份/min；
6）待反应结束后加入纳米陶瓷粉4份，混合后在350W的超声波下进行振荡分散，振荡时间12min，待振荡结束后即可制得纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液；
7）取溶剂40份，加入纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液10份，混合后进行超声波恒温水浴振荡分散，水浴温度为50℃，超声波功率为350W，振荡时间15min；
8）待振荡结束后，将水浴温度升至70℃，加入纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液15份，继续振荡25min，振荡功率为450W，制得混合乳液；
9）取乳化石蜡12份、固化剂15份、乳化剂12份、助剂7份，混合后加入8）中的混合乳液，混合搅拌后再加入纳米氧化铝2份、纳米氧化铁3份、成膜助剂4份，在350W的超声波下进行振荡分散25min即可制得。
实施例3
一种太阳能灶吸热涂料，按重量份组分如下：溶剂50份、固化剂20份、乳化剂15份、成膜助剂5份、助剂10份、乳化石蜡15份、纳米氧化铝3份、纳米氧化铁3份、纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液15份、纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液20份。
作为优选，其中溶剂是由丙酮和乙醇按照1:8的重量配比制备而成的。
作为优选，其中固化剂是由苯二甲胺和间苯二胺按照1:1.5的重量配比制备而成的。
作为优选，其中乳化剂是由硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠和羧酸盐按照1:2:2的质量配比制备而成的。
作为优选，其中成膜助剂是由丙二醇苯醚和十二碳醇酯按照1:2的重量配比制备而成的。
作为优选，其中助剂是消泡剂、流平剂和分散剂按照1:1:1混合而成的混合物。
一种太阳能灶吸热涂料的制备方法，具体步骤如下：
1）取蒸馏水30份，加入白糖10份，进行超声波振荡20min，功率为400W，待溶液透明后加入聚四氟乙烯3份，混合后倒入反应釜中进行加热，加热温度为180℃，加热时间2h，冷却至室温后，离心、过滤，取滤液备用；
2）取聚乙二醇10份、丁醇3份和1）中的滤液，混合后再加入纳米二氧化钛10份，进行超声波振荡10min，功率为500W，待振荡结束后加入15%的稀盐酸，调节pH为6，加入70%的乙醇60份，混合后在再缓慢滴加碳化硅15份，滴加速度为1份/min，在滴加过程中进行搅拌，转速为300r/min，搅拌时间30min；
3）待搅拌结束后，进行过滤，将固相产物用60%的乙醇溶液进行洗涤至溶液呈中性，然后进行干燥，待干燥结束后放入马弗炉中进行煅烧，温度为600℃:，煅烧时间3h；
4）取丙烯酸树脂30份，加入二苯丙酮10份，混合后进行加热反应，加热温度200℃，反应时间30min，待反应结束后加入3）中产物，进行超声波振荡分散，功率为600W，振荡时间30min，待震荡结束后即可制得纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯酸树脂乳液；
5）取丙烯酸树脂30份，加入4-二甲氨基吡啶5份，混合后进行放入反应釜中进行加热反应，加热温度为150℃，加热时间40min，在加热过程中缓慢滴加聚乙二醇10份，滴加速度为0.5份/min；
6）待反应结束后加入纳米陶瓷粉5份，混合后在400W的超声波下进行振荡分散，振荡时间15min，待振荡结束后即可制得纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液；
7）取溶剂50份，加入纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液15份，混合后进行超声波恒温水浴振荡分散，水浴温度为60℃，超声波功率为400W，振荡时间20min；
8）待振荡结束后，将水浴温度升至80℃，加入纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液20份，继续振荡30min，振荡功率为500W，制得混合乳液；
9）取乳化石蜡15份、固化剂20份、乳化剂15份、助剂10份，混合后加入8）中的混合乳液，混合搅拌后再加入纳米氧化铝3份、纳米氧化铁3份、成膜助剂5份，在400W的超声波下进行振荡分散30min即可制得。
对比例1：制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于不含有纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液。
对比例2：制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于不含有纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液。
实验例：吸热涂料的性能测试
对实施例1和对比例1-2制得的吸热涂料进行性能测试，记录结果如表一所示：-7
表一
从表一可以看出，实施例1提供的吸热涂料具有防水性强，耐高温、耐腐蚀、稳定性好、发射率低、透射率高、涂层附着力强、密度高等特点，性能明显优于对比例1-2，由此可见本发明制备的吸热涂料是一种性能优异的吸热涂料。
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，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，按重量份组分如下：溶剂30-50份、固化剂10-20份、乳化剂10-15份、成膜助剂3-5份、助剂5-10份、乳化石蜡10-15份、纳米氧化铝2-3份、纳米氧化铁2-3份、纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液5-15份、纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液10-20份。
2.如权利要求1所述的一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，溶剂是由丙酮和乙醇按照1:5-1:8的重量配比制备而成的。
3.如权利要求1所述的一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，所述固化剂是由苯二甲胺和间苯二胺按照1:1-1:1.5的重量配比制备而成的。
4.如权利要求1所述的一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，所述乳化剂是由硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠和羧酸盐按照1:1:1-1:2:2的质量配比制备而成的。
5.如权利要求1所述的一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，所述成膜助剂是由丙二醇苯醚和十二碳醇酯按照1:1.5-1:2的重量配比制备而成的。
6.如权利要求1所述的一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，所述助剂是消泡剂、流平剂和分散剂按照1:1:1混合而成的混合物。
7.如权利要求1所述的一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯酸树脂的制备方法如下：
1）取蒸馏水20-30份，加入白糖5-10份，进行超声波振荡15-20min，功率为300-400W，待溶液透明后加入聚四氟乙烯2-3份，混合后倒入反应釜中进行加热，加热温度为150-180℃，加热时间1-2h，冷却至室温后，离心、过滤，取滤液备用；
2）取聚乙二醇5-10份、丁醇1-3份和1）中的滤液，混合后再加入纳米二氧化钛5-10份，进行超声波振荡5-10min，功率为300-500W，待振荡结束后加入10-15%的稀盐酸，调节pH为5-6，加入60-70%的乙醇40-60份，混合后在再缓慢滴加碳化硅5-15份，滴加速度为0.5-1份/min，在滴加过程中进行搅拌，转速为200-300r/min，搅拌时间20-30min；
3）待搅拌结束后，进行过滤，将固相产物用50-60%的乙醇溶液进行洗涤至溶液呈中性，然后进行干燥，待干燥结束后放入马弗炉中进行煅烧，温度为500-600℃:，煅烧时间2-3h；
4）取丙烯酸树脂20-30份，加入二苯丙酮5-10份，混合后进行加热反应，加热温度100-200℃，反应时间20-30min，待反应结束后加入3）中产物，进行超声波振荡分散，功率为400-600W，振荡时间10-30min，待震荡结束后即可制得纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯酸树脂乳液。
8.如权利要求1所述的一种太阳能灶吸热涂料，其特征在于，纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液的制备方法如下：
1）取丙烯酸树脂20-30份，加入4-二甲氨基吡啶3-5份，混合后进行放入反应釜中进行加热反应，加热温度为120-150℃，加热时间30-40min，在加热过程中缓慢滴加聚乙二醇5-10份，滴加速度为0.2-0.5份/min；
2）待反应结束后加入纳米陶瓷粉3-5份，混合后在300-400W的超声波下进行振荡分散，振荡时间10-15min，待振荡结束后即可制得纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液。
9.一种如权利要求1所述的太阳能灶吸热涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）取溶剂30-50份，加入纳米二氧化钛/碳化硅复合改性聚丙烯树脂乳液5-15份，混合后进行超声波恒温水浴振荡分散，水浴温度为40-60℃，超声波功率为300-400W，振荡时间10-20min；
2）待振荡结束后，将水浴温度升至60-80℃，加入纳米陶瓷粉改性聚丙烯酸树脂乳液10-20份，继续振荡20-30min，振荡功率为400-500W，制得混合乳液；
3）取乳化石蜡10-15份、固化剂10-20份、乳化剂10-15份、助剂5-10份，混合后加入2）中的混合乳液，混合搅拌后再加入纳米氧化铝2-3份、纳米氧化铁2-3份、成膜助剂3-5份，在300-400W的超声波下进行振荡分散20-30min即可制得。
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