CN109824959A - 一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其是采用光热转换材料作为反应原料制备光热转换薄膜颗粒。本发明中利用表面活性剂对干燥的光热转换材料进行修饰。修饰后的光热转换材料与光稳定剂、抗氧化剂、分散剂、流变剂、消雾剂、流滴剂、母粒基体进行高速搅拌混合。然后用双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒。冷却切割后得到光热转换薄膜颗粒。本发明成功的将光热转换材料制作成了薄膜颗粒，提高了光热转换材料在母粒基体中的分散性，为后续制作成光热转换效率高、透光性好的薄膜奠定了坚实的基础。此外，本发明中的光热转换薄膜颗粒的造粒方法可大规模适应于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及光热转换薄膜颗粒制备领域，具体为一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法。
背景技术
随着化石燃料的不断减少，太阳能已经成为人们能源利用中重要组成部分。并且太阳能是一种清洁、可再生能源。因此，太阳能得到了快速发展。太阳能的利用主要有光热转换和光电转换两个途径。其中，光热转换是将太阳能直接转换为热能并加以利用。太阳能光热应用无疑是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的途径之一。然而，由于其到达地球后能量密度较小又不连续，因此，为大规模的开发利用带来了困难。长期以来，如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能，并对太阳能进行富集，以便最大限度地利用太阳能，成为研究者关心的问题。
光热转换功能薄膜是一种有效利用光热转换方式的材料。数据显示，目前功能薄膜比重仅占30％。高中档功能膜均不能满足市场需求，功能膜行业的发展前景十分广阔，市场潜力巨大。但光热转换薄膜在制备过程存在一些问题，一方面，太阳光谱范围内，高吸收率、低红外反射率且性能稳定的光热转换材料少之又少；另一方面，如何将原本稀有的光热转换材料均匀地复合到传统薄膜基体材料中，从而获得高光热转换效率、薄膜透光性好、耐拉伸与耐撕裂和长寿命的高档型薄膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法，以解决现有光热转换材料不能均匀地复合到传统薄膜基体材料中，从而降低后续制备的光热转换功能薄膜的透光率以及光热转换效率的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其是采用光热转换材料作为反应原料制备光热转换薄膜颗粒，所述造粒方法包括以下步骤：
先将所述光热转换材料烘干，然后向烘干后的光热转换材料中加入表面活性剂，混合反应0.5～1h后得到母粒前驱体；其中，按照重量份数比，所述光热转换材料为5～10份，所述表面活性剂为3～5份；
将所述母粒前驱体、光稳定剂、抗氧化剂、分散剂、流变剂、消雾剂以及流滴剂依次分别加入到母粒基体中，混合反应5～15min后得到造粒原料；其中，按照重量份数比，所述母粒前驱体为8～15份，光稳定剂为5～10份，所述抗氧化剂为3～5份，所述分散剂为1～3份，所述流变剂为1～3份，所述消雾剂为1～3份，所述流滴剂为1～3份，所述母粒基体为65～90份；
将所述造粒原料放入挤出机中进行造粒，对造粒后的样品先进行冷却，然后进行切割制备出所述光热转换薄膜颗粒，所述光热转换薄膜颗粒的粒径为1～2mm，长度为3～5mm。
优选的，所述表面活性剂为硬脂酸锌、白油、N,N-二羟乙基十八胺中的任意一种。
优选的，所述光稳定剂为UV-531、UV-770、UV-327、光稳定剂622、光稳定剂123中的任意一种。
优选的，所述抗氧化剂为DLTP、抗氧化剂168、TBHQ、抗氧化剂1010中的任意一种。
优选的，所述分散剂为亚乙基双硬脂酰胺、乙撑基双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘油酯中的任意一种。
优选的，所述流变剂为HyPer C100P树脂、流变剂DA-910中的任意一种；所述消雾剂为甘油单油酸酯、山梨醇脂肪酸酯中的任意一种；所述流滴剂为聚甘油脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯、椰子油酸二乙醇酰胺、辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一种。
优选的，所述母粒基体为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种。
优选的，采用烘箱烘干所述光热转换材料，所述烘箱的温度为70～90℃，烘干时间为7～10h。
优选的，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～200℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100～500rpm。
优选的，所述混合反应在搅拌的条件下进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中利用表面活性剂对干燥的光热转换材料进行修饰。修饰后的光热转换材料与光稳定剂、抗氧化剂、分散剂、流变剂、消雾剂、流滴剂、母粒基体进行高速搅拌混合。然后用双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒。冷却切割后得到光热转换薄膜颗粒。本发明成功的将光热转换材料制作成了薄膜颗粒，提高了光热转换材料在母粒基体中的分散性，为后续制作成光热转换效率高、透光性好的薄膜奠定了坚实的基础。此外，本发明中的光热转换薄膜颗粒的造粒方法可大规模适应于工业化生产。
2、本发明以光热转换薄膜颗粒为原料制备成的光热转换功能薄膜的透光率、热转换效率高，且提高了光热转换材料在薄膜基体中的分散性。同时，以光热转换薄膜颗粒为原料制备成的光热转换功能薄膜具有耐拉伸、耐撕裂和长寿命的特点。此外，本发明中以光热转换薄膜颗粒为原料进一步制备成光热转换功能薄膜的制备方法可进行工业化生产，同时也可以广泛应用在温室大棚、农用地膜、太阳绿色加工等方面。
附图说明
图1为本发明光热转换薄膜颗粒的造粒方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的在于提供一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其是将前期制作的光热转换材料均匀地分散到薄膜母粒中，为后续做成透光性好、光热转换效率高的光热转换薄膜打下了坚实的基础。本发明制备的所述光热转换薄膜颗粒的粒径为1～2mm，长度为3～5mm。利用本发明制备的光热转换薄膜颗粒制备的光热转换功能薄膜的透光率为63％～78％，所述光热转换功能薄膜的厚度为0.04～0.2mm，所述光热转换功能薄膜的光热转换效率为50％～90％。
实施例1
本实施例提供一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其是采用光热转换材料作为反应原料制备光热转换薄膜颗粒。所述光热转换材料的制备方法已在申请号为201811532890.5的案件中公开。在太阳光谱范围内，所述光热转换材料具有高吸收率、低红外反射率且性能稳定的优点。
参考图1，所述光热转换薄膜颗粒的造粒方法包括以下步骤：
先将所述光热转换材料烘干，其目的是去除光热转换材料中的水分，以增强光热转换材料在薄膜基体中的分散性，提高光热转换功能薄膜的产品质量。具体的，本实施例中可采用烘箱烘干所述光热转换材料。所述烘箱的温度为70～90℃，烘干时间为7～10h。然后向烘干后的光热转换材料中加入表面活性剂，混合反应0.5～1h后得到母粒前驱体。具体的，本实施例中通过在搅拌的条件下进行混合反应。所述搅拌的时间为0.5～1h。其中，按照重量份数比，所述光热转换材料为5～10份，所述表面活性剂为3～5份。所述表面活性剂为硬脂酸锌、白油、N,N-二羟乙基十八胺中的任意一种。
将所述母粒前驱体、光稳定剂、抗氧化剂、分散剂、流变剂、消雾剂以及流滴剂依次分别加入到母粒基体中，混合反应5～15min后得到造粒原料。所述混合反应在高速搅拌的条件下进行。所述高速搅拌的时间为5～15min。其中，按照重量份数比，所述母粒前驱体为8～15份，所述光稳定剂为5～10份，所述抗氧化剂为3～5份，所述分散剂为1～3份，所述流变剂为1～3份，所述消雾剂为1～3份，所述流滴剂为1～3份，所述母粒基体为65～90份。所述光稳定剂为UV-531、UV-770、UV-327、光稳定剂622、光稳定剂123中的任意一种；所述抗氧化剂为DLTP、抗氧化剂168、TBHQ、抗氧化剂1010中的任意一种；所述分散剂为亚乙基双硬脂酰胺、乙撑基双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘油酯中的任意一种；所述流变剂为HyPerC100P树脂、流变剂DA-910中的任意一种；所述消雾剂为甘油单油酸酯、山梨醇脂肪酸酯中的任意一种；所述流滴剂为聚甘油脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯、椰子油酸二乙醇酰胺、辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一种；所述母粒基体为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种。
将所述造粒原料放入挤出机中进行造粒，对造粒后的样品先进行冷却，然后进行切割制备出所述光热转换薄膜颗粒。本实施例中，所述挤出机可为双螺杆挤出机。所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～200℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100～500rpm，所述薄膜颗粒的粒径为1～2mm，长度为3～5mm。
本实施例中利用表面活性剂对干燥的光热转换材料进行修饰。修饰后的光热转换材料与光稳定剂、抗氧化剂、分散剂、流变剂、消雾剂、流滴剂、母粒基体进行高速搅拌混合。然后用双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒。冷却切割后得到光热转换薄膜颗粒。本实施例成功的将光热转换材料制作成了薄膜颗粒，提高了光热转换材料在母粒基体中的分散性，为后续制作成光热转换效率高、透光性好的薄膜奠定了坚实的基础。此外，本发明中的光热转换薄膜颗粒的造粒方法可大规模适应于工业化生产。
实施例2
根据实施例1中光热转换薄膜颗粒的造粒方法，本实施例将具体举例说明。
示例一：
(1)取5份光热转换材料，将其放在80℃烘箱中烘干7h。然后加入3份表面活性剂，混合搅拌反应0.5h后得到母粒前驱体。
(2)将8份母粒前驱体、5份光稳定剂、4份抗氧化剂、2份分散剂、2份流变剂、1份消雾剂以及2份流滴剂加入到76份的低密度聚乙烯(LDPE)中。然后高速搅拌反应10min后得到造粒原料。
(3)将造粒原料放入双螺杆挤出机中。然后利用双螺杆挤出机对造粒原料进行熔融挤出并造粒。造粒冷却后，然后切割成母料。即为制备的光热转换薄膜颗粒。其中，双螺杆挤出机的挤出温度为180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为300rpm。
示例一制备得到的光热转换薄膜颗粒是黑色的，光热转换薄膜颗粒的粒径为1～2mm，长度为3～5mm。光热转换材料均匀地分散在低密度聚乙烯(LDPE)中。其中，示例一制备得到的光热转换薄膜颗粒中，光热转换材料的质量份数为5％。示例一中造粒方法的原料组成如表1所示。
表1示例一中造粒方法的原料组成表
示例二：
(1)取10份光热转换材料，将其放在80℃烘箱中烘干7h，然后加入5份表面活性剂，混合搅拌反应0.5h后得到母粒前驱体。
(2)将15份母粒前驱体、5份光稳定剂、5份抗氧化剂、2份分散剂、2份流变剂、1份消雾剂、2份流滴剂加入到68份的低密度聚乙烯(LDPE)中。然后高速搅拌反应10min后得到造粒原料。
(3)将造粒原料放入双螺杆挤出机中。然后利用双螺杆挤出机对造粒原料进行熔融挤出并造粒。造粒冷却后，然后切割成母料。即为制备的光热转换薄膜颗粒。其中，双螺杆机的挤出温度为180℃，螺杆转速为300rpm。
示例二制备得到的光热转换薄膜颗粒得到的母粒基体是黑色的，光热转换薄膜颗粒的粒径为1～2mm，长度为3～5mm。光热转换材料均匀地分散在低密度聚乙烯(LDPE)中。其中，示例二制备得到的光热转换薄膜颗粒中，光热转换材料的质量份数为10％。示例二中造粒方法的原料组成如表2所示。
表2示例二中造粒方法的原料组成表
示例一和示例二的区别是得到的光热转换材料在光热转换薄膜颗粒占据的质量比是不同的，示例一是5％，示例二是10％，这样可以得到不同比例的光热转换材料，适用于所需温度不同的地方。
示例三：
(1)取5份光热转换材料，将其放在80℃烘箱中烘干7h，然后加入3份表面活性剂，混合搅拌反应0.5h母粒前驱体。
(2)将8份母粒前驱体、5份光稳定剂、4份抗氧化剂、2份分散剂、2份流变剂、1份消雾剂、2份流滴剂加入到76份的线性低密度聚乙烯(LLDPE)中。然后高速搅拌反应10min后得到造粒原料。
(3)将造粒原料放入双螺杆挤出机中。然后利用双螺杆挤出机对造粒原料进行熔融挤出并造粒。造粒冷却后，然后切割成母料。即为制备的光热转换薄膜颗粒。其中，双螺杆挤出机的挤出温度为180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为300rpm。
示例三制备得到的光热转换薄膜颗粒为黑色，光热转换薄膜颗粒的粒径为1～2mm，长度为3～5mm。光热转换材料均匀地分散在线性低密度聚乙烯(LLDPE)中。其中，示例三制备得到的光热转换薄膜颗粒中，光热转换材料的质量份数为5％。示例三中造粒方法的原料组成如表3所示。
表3示例三中造粒方法的原料组成表
| 原料 | 份数 |
| 光热转换材料 | 5 |
| 表面活性剂(白油) | 3 |
| 光稳定剂(UV-770) | 5 |
| 抗氧化剂(168) | 4 |
| 分散剂(聚乙烯蜡AC-6A) | 2 |
| 流变剂(气相二氧化硅) | 2 |
| 消雾剂(甘油单油酸酯) | 1 |
| 流滴剂(单硬脂酸甘油酯) | 2 |
| 母粒基体(LLDPE) | 76 |
示例一和示例三的区别是光热转换材料可造粒在不同的薄膜基体中，示例一薄膜基体是低密度聚乙烯，示例二薄膜基体是线性低密度聚乙烯。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其是采用光热转换材料作为反应原料制备光热转换薄膜颗粒，其特征在于，所述造粒方法包括以下步骤：
先将所述光热转换材料烘干，然后向烘干后的光热转换材料中加入表面活性剂，混合反应0.5～1h后得到母粒前驱体；其中，按照重量份数比，所述光热转换材料为5～10份，所述表面活性剂为3～5份；
将所述母粒前驱体、光稳定剂、抗氧化剂、分散剂、流变剂、消雾剂以及流滴剂依次分别加入到母粒基体中，混合反应5～15min后得到造粒原料；其中，按照重量份数比，所述母粒前驱体为8～15份，所述光稳定剂为5～10份，所述抗氧化剂为3～5份，所述分散剂为1～3份，所述流变剂为1～3份，所述消雾剂为1～3份，所述流滴剂为1～3份，所述母粒基体为65～90份；
将所述造粒原料放入挤出机中进行造粒，对造粒后的样品先进行冷却，然后进行切割制备出所述光热转换薄膜颗粒，所述光热转换薄膜颗粒的粒径为1～2mm，长度为3～5mm。
2.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述表面活性剂为硬脂酸锌、白油、N,N-二羟乙基十八胺中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述光稳定剂为UV-531、UV-770、UV-327、光稳定剂622、光稳定剂123中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述抗氧化剂为DLTP、抗氧化剂168、TBHQ、抗氧化剂1010中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述分散剂为亚乙基双硬脂酰胺、乙撑基双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘油酯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述流变剂为HyPer C100P树脂、流变剂DA-910中的任意一种；所述消雾剂为甘油单油酸酯、山梨醇脂肪酸酯中的任意一种；所述流滴剂为聚甘油脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯、椰子油酸二乙醇酰胺、辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述母粒基体为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，采用烘箱烘干所述光热转换材料，所述烘箱的温度为70～90℃，烘干时间为7～10h。
9.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～200℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100～500rpm。
10.根据权利要求1所述的光热转换薄膜颗粒的造粒方法，其特征在于，所述混合反应在搅拌的条件下进行。
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