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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