CN109135559A - 一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料及其制备方法，该涂料的原料包括：有机硅树脂、丙烯酸树脂、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、抗紫外剂、抗氧剂、稳定剂、TiO2‑BaCl2‑H2O纳米流体和功能粉体。其制备方法是先用硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须、稀土配合物采用植物多糖包覆后碳化制成功能粉体，将功能粉体与有机硅树脂、丙烯酸树脂、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、抗紫外剂、抗氧剂混合，再加入稳定剂、TiO2‑BaCl2‑H2O，研磨，制成涂料。该涂料所制成的太阳能选择性吸收涂层具有高吸收率、高导热率、低辐射率和高稳定性。

Description

一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能热发电技术领域，具体涉及一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料及其制备方法。
背景技术
太阳能热水器真空管是太阳能热水器的核心元件，被誉为太阳能热水器的“心脏”，真空管质量的优劣直接影响到太阳能热水器的使用寿命和性能。真空管的结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐射能。经阳光照射，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，水从涂层外吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降。
全玻璃真空管的构造由内玻璃管、太阳选择性吸收涂层、真空夹层、罩玻璃管、支承件（弹簧卡子）、吸气剂等部分组成。选择性吸收涂层是决定真空管最高工作温度和光-热转换效率的重要因素，所以选择性吸收涂层要求有较高的吸收率和较低反射率。
太阳能热水器真空管是其集热的主要部件，在气温较低的环境下光谱选择性吸收涂层会出现光-热转换效率下降甚至破裂的情况。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料及其制备方法，该涂料所制成的太阳能选择性吸收涂层具有高吸收率、高导热率、低辐射率和高稳定性。
一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，原料以重量份计包括：有机硅树脂3-7份，丙烯酸树脂2-5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.3-0.7份，硬脂酸0.1-0.3份，抗紫外剂0.04-0.07份，抗氧剂0.05-0.08份，稳定剂0.1-0.2份，TiO2-BaCl2-H2O纳米流体0.3-0.8份，功能粉体0.2-0.4份；
所述功能粉体由硝酸铜1-2份、硝酸锰1-2份、碳化硅晶须3-5份、稀土配合物0.5-1份采用植物多糖10-20份包覆后碳化制成。
进一步地，所述功能粉体的制备方法是先将植物多糖加至去离子水中，搅拌均匀后，加入乙酸酐，30-40℃反应1h，搅拌条件下加入硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成；过滤得沉淀，用去离子水洗净，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体。
进一步地，所述碳化硅晶须的直径为0.5-0.8μm、长度为20-40μm。
进一步地，所述植物多糖为淀粉、果糖、纤维素中的一种。
进一步地，所述稳定剂为二乙醇胺。
上述太阳能真空管光谱选择性吸收涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将植物多糖加至5-10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后，加入0.1-0.3倍重量的乙酸酐，30-40℃反应1h，得到乙酰化植物多糖溶液；
步骤2，搅拌条件下将硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物加至乙酰化植物多糖溶液中，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成，过滤，用去离子水洗净沉淀物，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体；
步骤3，将功能粉体与有机硅树脂、丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、抗紫外剂、抗氧剂混合，然后加入稳定剂、TiO2-BaCl2-H2O，研磨，即得。
本发明中的涂料所制成的太阳能选择性吸收涂层具有高吸收率、高导热率、低辐射率和高稳定性，在有效提高对太阳能选择性吸收的基础上，还具有良好的耐热、抗氧化、耐沾污、耐辐射等性能。
具体实施方式
实施例1
一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，原料以重量份计包括：有机硅树脂3份，丙烯酸树脂2份，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.3份，硬脂酸0.1份，抗紫外剂0.04份，抗氧剂0.05份，稳定剂0.1份，TiO2-BaCl2-H2O纳米流体0.3份，功能粉体0.4份。
所述功能粉体由硝酸铜1份、硝酸锰1份、碳化硅晶须3份、镧系稀土配合物0.5份采用植物多糖10份包覆后碳化制成。功能粉体的制备方法是先将植物多糖加至去离子水中，搅拌均匀后，加入乙酸酐，30-40℃反应1h，搅拌条件下加入硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成；过滤得沉淀，用去离子水洗净，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体。
其中，所述碳化硅晶须的直径为0.5-0.8μm、长度为20-40μm。所述植物多糖为淀粉。所述稳定剂为二乙醇胺。
上述太阳能真空管光谱选择性吸收涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将植物多糖加至10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后，加入0.1倍重量的乙酸酐，30-40℃反应1h，得到乙酰化植物多糖溶液；
步骤2，搅拌条件下将硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物加至乙酰化植物多糖溶液中，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成，过滤，用去离子水洗净沉淀物，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体；
步骤3，将功能粉体与有机硅树脂、丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、抗紫外剂、抗氧剂混合，然后加入稳定剂、TiO2-BaCl2-H2O，研磨，即得。
将上述制备好的涂料采用涂刷/喷涂方法制备得到涂层。
经检测，未涂覆本实施例涂料的基材吸收/发射率为0.782/0.356；涂覆本实施例涂料的基材吸收/发射率为0.917/0.132，经过500℃保温50h热稳定性实验后涂层的吸收/发射率为0.908/0.139。
实施例2
一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，原料以重量份计包括：有机硅树脂5份，丙烯酸树脂4份，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.5份，硬脂酸0.2份，抗紫外剂0.06份，抗氧剂0.07份，稳定剂0.2份，TiO2-BaCl2-H2O纳米流体0.6份，功能粉体0.3份。
所述功能粉体由硝酸铜1.5份、硝酸锰1.5份、碳化硅晶须4份、镧系稀土配合物0.8份采用植物多糖15份包覆后碳化制成。功能粉体的制备方法是先将植物多糖加至去离子水中，搅拌均匀后，加入乙酸酐，30-40℃反应1h，搅拌条件下加入硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成；过滤得沉淀，用去离子水洗净，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体。
其中，所述碳化硅晶须的直径为0.5-0.8μm、长度为20-40μm。所述植物多糖为淀粉。所述稳定剂为二乙醇胺。
上述太阳能真空管光谱选择性吸收涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将植物多糖加至10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后，加入0.1倍重量的乙酸酐，30-40℃反应1h，得到乙酰化植物多糖溶液；
步骤2，搅拌条件下将硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物加至乙酰化植物多糖溶液中，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成，过滤，用去离子水洗净沉淀物，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体；
步骤3，将功能粉体与有机硅树脂、丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、抗紫外剂、抗氧剂混合，然后加入稳定剂、TiO2-BaCl2-H2O，研磨，即得。
将上述制备好的涂料采用涂刷/喷涂方法制备得到涂层。
经检测，未涂覆本实施例涂料的基材吸收/发射率为0.813/0.374；涂覆本实施例涂料的基材吸收/发射率为0.920/0.141，经过500℃保温50h热稳定性实验后涂层的吸收/发射率为0.913/0.147。
实施例3
一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，原料以重量份计包括：有机硅树脂7份，丙烯酸树脂5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.7份，硬脂酸0.3份，抗紫外剂0.07份，抗氧剂0.08份，稳定剂0.12份，TiO2-BaCl2-H2O纳米流体0.8份，功能粉体0.2份。
所述功能粉体由硝酸铜2份、硝酸锰2份、碳化硅晶须5份、镧系稀土配合物1份采用植物多糖10份包覆后碳化制成。功能粉体的制备方法是先将植物多糖加至去离子水中，搅拌均匀后，加入乙酸酐，30-40℃反应1h，搅拌条件下加入硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成；过滤得沉淀，用去离子水洗净，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体。
其中，所述碳化硅晶须的直径为0.5-0.8μm、长度为20-40μm。所述植物多糖为淀粉。所述稳定剂为二乙醇胺。
上述太阳能真空管光谱选择性吸收涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将植物多糖加至10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后，加入0.1倍重量的乙酸酐，30-40℃反应1h，得到乙酰化植物多糖溶液；
步骤2，搅拌条件下将硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物加至乙酰化植物多糖溶液中，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成，过滤，用去离子水洗净沉淀物，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体；
步骤3，将功能粉体与有机硅树脂、丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、抗紫外剂、抗氧剂混合，然后加入稳定剂、TiO2-BaCl2-H2O，研磨，即得。
将上述制备好的涂料采用涂刷/喷涂方法制备得到涂层。
经检测，未涂覆本实施例涂料的基材吸收/发射率为0.791/0.342；涂覆本实施例涂料的基材吸收/发射率为0.923/0.137，经过500℃保温50h热稳定性实验后涂层的吸收/发射率为0.912/0.145。

Claims (6)

1.一种太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，其特征在于：原料以重量份计包括：有机硅树脂3-7份，丙烯酸树脂2-5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物0.3-0.7份，硬脂酸0.1-0.3份，抗紫外剂0.04-0.07份，抗氧剂0.05-0.08份，稳定剂0.1-0.2份，TiO2-BaCl2-H2O纳米流体0.3-0.8份，功能粉体0.2-0.4份；
所述功能粉体由硝酸铜1-2份、硝酸锰1-2份、碳化硅晶须3-5份、稀土配合物0.5-1份采用植物多糖10-20份包覆后碳化制成。
2.根据权利要求1所述的太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，其特征在于：所述功能粉体的制备方法是先将植物多糖加至去离子水中，搅拌均匀后，加入乙酸酐，30-40℃反应1h，搅拌条件下加入硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成；过滤得沉淀，用去离子水洗净，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体。
3.根据权利要求1所述的太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，其特征在于：所述碳化硅晶须的直径为0.5-0.8μm、长度为20-40μm。
4.根据权利要求1所述的太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，其特征在于：所述植物多糖为淀粉、果糖、纤维素中的一种。
5.根据权利要求1所述的太阳能真空管光谱选择性吸收涂料，其特征在于：所述稳定剂为二乙醇胺。
6.权利要求1所述的太阳能真空管光谱选择性吸收涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将植物多糖加至5-10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后，加入0.1-0.3倍重量的乙酸酐，30-40℃反应1h，得到乙酰化植物多糖溶液；
步骤2，搅拌条件下将硝酸铜、硝酸锰、碳化硅晶须和稀土配合物加至乙酰化植物多糖溶液中，调节反应体系pH至7.0，在转速1000r/min、温度25-30℃条件下反应4-5h，直至无沉淀生成，过滤，用去离子水洗净沉淀物，在120-130℃烘干后置于马弗炉中碳化后，研磨，得到功能粉体；
步骤3，将功能粉体与有机硅树脂、丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、抗紫外剂、抗氧剂混合，然后加入稳定剂、TiO2-BaCl2-H2O，研磨，即得。
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