CN115627113B - 一种大尺寸超黑光吸收涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂层材料技术领域，提供了一种大尺寸超黑光吸收涂层及其制备方法和应用。本发明的制备方法为将碳纳米管、有机助剂和无水乙醇混合，得到混合浆料；将有机树脂涂覆到基体表面，得到包覆有机树脂膜的基体；对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热，在热风辅助条件下将所述混合浆料喷涂到所述加热的包覆有机树脂膜的基体的表面，得到超黑光吸收涂层。本发明将传统喷涂拆分为粘结剂涂覆与吸光介质喷涂，有效避免了粘结剂完全包覆吸光介质而导致光吸收比例降低的难题。本发明提供的制备方法简单易行，制备成本较低，适合大规模应用，同时得益于碳纳米管粘附涂层表层的多孔微结构，制备得到的超黑光吸收涂层具有极强的光吸收特性。

Description

一种大尺寸超黑光吸收涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂层材料技术领域，尤其涉及一种大尺寸超黑光吸收涂层及其制备方法和应用。
背景技术
超黑光吸收涂层，即通过涂层材料本身的结构特点和作用机制，结合特殊的工艺制备的能够对光线进行吸收的一种涂层。由于超黑光吸收涂层能够吸收大多数的光线，在红外探测、电缆防覆冰、航天遮光板、光伏器件等领域的需求逐年递增。目前超黑光吸收材料反射率都低于2％，有些材料的反射率甚至低于1％，极大的提高了对入射光的利用。纽黑文公司采用沉积工艺在基体上生长碳纳米管得到了一种超黑材料，其反射率仅有0.035％，肉眼观察的效果如同观察“黑洞”一般。但是，该方法制备成本高、生产效率低，且对使用环境要求高、后续保养需求大，更为重要的是表面的涂层粘附力不足，容易脱落，尚无法满足实际应用的要求。
目前，为了提升超黑光吸收涂层的粘附力，研究人员通常将树脂和碳纳米管混合，喷涂在基底上得到树脂基涂层。但是，由于在涂层固化过程中，树脂会趋于在涂层表面成膜，导致有一层纯树脂薄膜包覆在涂层表层，使得光接触界面实为空气/树脂界面，而非希望得到的空气/碳纳米管界面，空气与树脂之间具有较大的折射率差异，严重影响了涂层光吸收性能。为了实现碳纳米管裸露的微结构，还必须增加刻蚀或气相沉积步骤，而上述步骤均涉及到高精密仪器，不但增加了涂层的制备成本，而且高精密仪器所要求的尺寸一般在厘米量级，从而无法获得米量级尺寸及以上的大尺寸光吸收涂层。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种大尺寸超黑光吸收涂层及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法简单易行，制备成本较低，适合大尺寸制备与应用，同时制备得到的超黑光吸收涂层仍能保持优异的光吸收特性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种大尺寸超黑光吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纳米管、有机助剂和无水乙醇混合，得到混合浆料；
(2)将有机树脂涂覆到基体表面，得到包覆有机树脂膜的基体；
(3)对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热，在热风辅助条件下将所述混合浆料喷涂到所述加热的包覆有机树脂膜的基体的表面，得到超黑光吸收涂层；
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。
优选的，所述混合浆料中各个组分的质量分数为：碳纳米管0.5％～5％，有机助剂0.1％～5％，无水乙醇90％～99.4％。
优选的，所述有机助剂包括分散剂和消泡剂中的一种或两种；所述碳纳米管的长度为1～100μm，直径为5～30nm。
优选的，所述有机树脂包括聚氨酯、丙烯酸树脂和水性氯醋树脂中的一种或几种。
优选的，所述步骤(2)中，涂覆前还包括：使用400～600目砂纸对所述基体表面进行打磨粗糙化。
优选的，所述有机树脂膜的厚度为5～30μm。
优选的，所述热风辅助条件由热风枪提供，所述热风枪的枪口出风方向所在直线与包覆有机树脂膜的基体表面所成夹角为45°～90°，热风枪枪口出风温度为60～120℃，热风枪枪口与包覆有机树脂膜的基体之间的垂直距离为15～30cm；所述喷涂用喷枪的枪口与包覆有机树脂膜的基体之间的垂直距离为15～30cm，所述喷枪枪口与热风枪枪口的距离为10～20cm。
优选的，对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热为将所述包覆有机树脂膜的基体置于热台上，所述热台的温度为40～70℃。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的超黑光吸收涂层，包括有机树脂膜和分散在所述有机树脂膜中的碳纳米管，所述超黑光吸收涂层表面有裸露的碳纳米管。
本发明还提供了上述技术方案所述的超黑光吸收涂层作为光吸收层的应用。
本发明提供了一种大尺寸超黑光吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳纳米管、有机助剂和无水乙醇混合，得到混合浆料；(2)将有机树脂涂覆到基体表面，得到包覆有机树脂膜的基体；(3)对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热，在热风辅助条件下将所述混合浆料喷涂到所述加热的包覆有机树脂膜的基体的表面，得到超黑光吸收涂层；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。本发明采用有机树脂作为碳纳米管和基体之间的粘结剂，增强涂层的粘附力，由于有机树脂具有优异的工艺性和粘附性，且与碳纳米管之间呈现极差的界面相容性，使得具有高长径比和惰性表面的碳纳米管在与有机树脂相接触时，能很大程度地避免被有机树脂整体包裹，实现碳纳米管粘附在有机树脂表面，形成了以空气/碳纳米管为光吸收界面的结构，从而有效提升涂层的光吸收性能。同时，本发明对基体加热以及利用热风进行混合浆料的喷涂，能够在喷涂过程中将混合浆料中的无水乙醇完全蒸发，保证干燥的碳纳米管附着在有机树脂上。本发明提供的制备方法简单易行，制备成本较低，适合大规模应用，同时制备得到的超黑光吸收涂层仍能保持优异的光吸收特性。实施例测试结果表明，由本发明提供的制备方法得到的超黑光吸收涂层在一定波长(400nm～2000nm)下的平均吸光率为99.36％，最大吸光率为99.88％。
本发明所提供的制备方法，步骤(2)为粘结剂涂覆，步骤(3)为吸光介质喷涂，与传统的一步涂覆工艺相比，本发明将涂覆工艺拆分为两个独立的步骤，同时，在吸光介质喷涂过程设计了热风辅助喷涂步骤，实现碳纳米管粘附并裸露在粘结剂表面，所得裸露的多孔微结构能够实现光吸收性能的大幅提升。此外，上述粘结剂涂覆和吸光介质喷涂都能够满足在大尺寸基体材料表面制备涂层的工艺要求。现有技术中，为了实现碳纳米管的裸露，通常需要借助原子沉积或高能量刻蚀仪器，原子沉积或高能量刻蚀仪器的技术不仅会造成成本的提升，并且因为仪器尺寸限制，难以实现米量级的尺寸要求。本发明所提出的分步涂覆配合热风辅助的新工艺，有效破除了基体的尺寸限制，能够实现大尺寸的涂层制备需求。
附图说明
图1为本发明实施例1中附加热风辅助和热台的喷涂方法示意图；
图2为本发明实施例1中制备得到的超黑光吸收涂层的宏观形貌图；
图3为本发明实施例1中制备得到的超黑光吸收涂层在400nm～2000nm波长范围内的反射率测试图；
图4为本发明实施例1中制备得到的超黑光吸收涂层表面的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种大尺寸超黑光吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纳米管、有机助剂和无水乙醇混合，得到混合浆料；
(2)将有机树脂涂覆到基体表面，得到包覆有机树脂膜的基体；
(3)对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热，在热风辅助条件下将所述混合浆料喷涂到所述加热的包覆有机树脂膜的基体的表面，得到超黑光吸收涂层；
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。
本发明将碳纳米管、有机助剂和无水乙醇混合，得到混合浆料。在本发明中，所述混合浆料中各个组分的质量分数优选为：碳纳米管0.5％～5％，有机助剂0.1％～5％，无水乙醇90％～99.4％，更优选为碳纳米管2％～4％，有机助剂0.4％～2％，无水乙醇94％～97.6％，进一步优选为碳纳米管3％，有机助剂0.8％～1.2％，无水乙醇95.8％～98.3％。本发明将碳纳米管的质量含量限定在上述范围内，能够使碳纳米管分散的更加均匀，避免团聚，适宜的含量可以保证碳纳米管自身的一部分在有机树脂内部，另一部分在有机树脂外部，同时以上含量更适合喷涂工艺，进一步提高涂层的吸光性能。本发明将有机助剂的质量含量限定在上述范围内，能够进一步提高碳纳米管的分散性，保证涂层质量。在本发明中，采用无水乙醇并且将无水乙醇的质量含量限定在上述范围内，能够提高碳纳米管的分散性，同时由于无水乙醇自身的易挥发性，可以保证在使用附加热风辅助和加热有机树脂膜的喷涂方法时，混合浆料中的无水乙醇可以快速蒸发，从而将干燥的碳纳米管喷涂至包覆有机树脂膜的基体表面。
在本发明中，所述碳纳米管优选包括单壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或两种，更优选为多壁碳纳米管；所述碳纳米管的直径优选为5～30nm，更优选为5～20nm，最优选为10～15nm；所述碳纳米管的长度优选为1～100μm，更优选为5～40μm，最优选为10～30μm。碳纳米管尺寸对于混合浆料的浓度有较大影响，尺寸较大的碳纳米管可以获得浓度较大浆料，进而形成更多的光散射位点与光吸收位点，但是混合浆料浓度过大，获得的基体表面会存在一定的碳管脱落现象。本发明将碳纳米管的长度和直径限定在上述范围内，能够具有更为适宜的尺寸，可以满足较高的浓度要求，形成更多的光散射位点与光吸收位点，提高吸光率，同时也能更为均匀的分散在混合浆料中，进一步提高吸光性能。本发明在超黑光吸收涂层中构建吸光结构，涂层表面由于裸露的碳纳米管而呈现出多孔结构特征，入射光射入孔洞并接触碳纳米管后，会被碳纳米管吸收90％以上的能量，未被吸收的光能也会在孔内多次反射并与碳纳米管表面反复接触，最终几乎被涂层全部吸收，从而实现光吸收效果。
在本发明中，所述有机助剂优选包括分散剂和消泡剂中的一种或两种，更优选为分散剂和消泡剂；当所述有机助剂同时包括分散剂和消泡剂时，所述有机助剂的含量为分散剂和消泡剂的总量。在本发明中，所述分散剂优选包括乙氧基化乙炔和乙氧基聚醚中的一种或两种，更优选为乙氧基化乙炔；所述消泡剂优选包括聚二甲基硅氧烷、丙二醇甲醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种或几种，更优选为丙二醇甲醚。在本发明中，所述有机助剂中分散剂和消泡剂的质量比优选为(1～5):(0.1～1)，更优选为(1～4):(0.1～1)。在本发明中，分散剂用于提高碳纳米管在混合浆料中的分散性，避免其团聚，从而经过喷枪喷涂后可以获得更均匀的碳纳米管层；消泡剂用于消除混合浆料中的气泡，避免涂层出现气孔等缺陷。本发明将分散剂和消泡剂的质量比限定在上述范围内，能够进一步提高碳纳米管的分散性，使其更加均匀的分散在涂层中，并避免涂层出现气孔等缺陷。
在本发明中，所述混合的方式优选为机械研磨或超声；所述机械研磨的速率优选为500～2000rpm，更优选为1500～1700rpm，所述机械研磨的时间优选为0.5～5h，更优选为1～2h，所述机械研磨的设备优选为篮式球磨机。所述超声的频率优选为15～25kHz，更优选为18～22kHz，超声的时间优选为10～30min，更优选为20min，所述超声优选在冰浴条件下进行。本发明将机械研磨或超声的参数限定在上述范围内，能够使浆料混合的更加充分。
本发明将有机树脂涂覆到基体表面，得到包覆有机树脂膜的基体。在本发明中，所述有机树脂优选包括聚氨酯、丙烯酸树脂和水性氯醋树脂中的一种或几种。在本发明中，有机树脂用于形成粘结层，使碳纳米管层与基体间存在较好的粘合力，从而增强吸收涂层整体的力学性能。在本发明中，有机树脂本身拥有优异的工艺性和粘附性，且与碳纳米管之间呈现极差的界面相容性，使得具有高长径比和惰性表面的碳纳米管在与有机树脂相接触时，能很大程度地避免被有机树脂整体包裹，从而实现碳纳米管粘附在有机树脂表面，形成光吸收界面，提升吸收涂层的光吸收性能。
在本发明中，所述基体的种类没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的基体即可，在本发明的具体实施例中，所述基体优选为铝板，所述基体的规格优选为50×50×1mm。所述步骤(2)中，涂覆前还包括：使用400～600目砂纸对所述基体表面进行打磨粗糙化，更优选使用400目砂纸；本发明对所述打磨的方式无特殊要求，打磨至基体表面均匀布满划痕即可；得到所述均匀布满划痕的基体后，优选依次对基体进行洗涤和干燥；所述洗涤用溶液优选为去离子水和无水乙醇；所述洗涤的方式优选为去离子水洗涤和无水乙醇洗涤交替进行，直至基体表面无粉屑；本发明对所述干燥的方式无特殊要求，在本发明的具体实施例中，优选采用吹风机吹干。本发明通过打磨处理能够提高涂层与基体的结合力。
本发明对所述涂覆的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的涂覆方式即可；在本发明的具体实施例中，所述涂覆优选为旋涂和喷涂；更优选为喷涂，所述旋涂的转速优选为100～1500r/min，更优选为700～1200r/min；所述旋涂的时间优选为5～30s，更优选为10～25s；所述喷涂速率优选为0.1～0.5mL/min，更优选为0.3mL/min；所述喷枪与基底之间的垂直距离为25～35cm，更优选为30cm；所述有机树脂膜的厚度优选为5～30μm。本发明将旋涂和喷涂的参数限定在上述范围内，能够使有机树脂在基体表面保持均匀且合适的厚度，使得碳纳米管更容易附着在有机树脂表面，避免有机树脂膜厚度过大造成碳纳米管被有机树脂全部包裹，或有机树脂厚度过小造成碳纳米管和基体粘连性能下降，最终致使吸收涂层整体的光吸收性能下降。
得到混合浆料和包覆有机树脂膜的基体后，本发明对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热，在热风辅助条件下将所述混合浆料喷涂到所述加热的包覆有机树脂膜的基体的表面，得到超黑光吸收涂层。在本发明中，对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热为将所述包覆有机树脂膜的基体置于热台上，所述热台的温度优选为40～70℃，更优选为50～60℃；所述热风辅助条件优选由热风枪提供，所述热风枪的枪口出风方向所在直线与包覆有机树脂膜的基体表面所成夹角优选为45°～90°，热风枪枪口出风温度优选为60～120℃，更优选为80～100℃；所述热风枪枪口与包覆有机树脂膜的基体之间的垂直距离优选为15～30cm，更优选为20cm；所述喷涂用喷枪的枪口与包覆有机树脂膜的基体之间的垂直距离优选为15～30cm，更优选为20cm；所述喷枪枪口与热风枪枪口的距离优选为10～20cm，更优选为15cm；所述喷枪的流速优选为0.2～0.4mL/s，更优选为0.2～0.3mL/s。本发明将热台的参数限定在上述范围内，能够使包覆有机树脂膜的基体的表面温度维持在合适的温度范围内，有利于进一步蒸发喷涂至有机树脂表面的混合浆料中的无水乙醇，使碳纳米管更好地粘附在有机树脂膜表面，获得裸露的碳纳米管结构。本发明将热风枪的参数限定在上述范围内，能够使碳纳米管混合浆料中的无水乙醇蒸发的更加充分，而且可以使得涂覆的碳纳米管更加均匀。本发明将喷枪的位置参数限定在上述范围内，能够使喷枪喷出的混合浆料较好地与热风接触，使得较为干燥的碳纳米管附着在有机树脂表面，提高涂层的光吸收性能；同时控制喷枪的流速在上述范围内，能够让混合浆料微微雾化，流速过快，则浆料出料量过大，来不及风干；若流速过小，则会使树脂提前固化，使得碳管无法粘附在树脂表面，所述喷涂的关键在于控制混合浆料在有机树脂表面为干燥状态或极少数湿润状态。
所述喷涂后，本发明还优选包括将得到的超黑光吸收湿涂层进行干燥；所述干燥的温度优选为50～70℃，更优选为60℃，干燥的时间优选为1～5h，更优选为2～3h；本发明对所述干燥的方式无特殊要求，采用本领域技术人员熟知的干燥方式即可。本发明对包裹有机树脂膜的基体加热并利用热风进行混合浆料的喷涂，能够在喷涂过程中将混合浆料中的无水乙醇完全蒸发，保证干燥的碳纳米管均匀的附着在有机树脂上，避免了无水乙醇被涂覆至有机树脂时溶解有机树脂，从而提升了超黑光吸收涂层的光吸收性能和粘结性能。本发明对超黑光吸收涂层进行干燥，目的是是涂层中的有机树脂充分固化，增强涂层的粘结性能。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的超黑光吸收涂层，包括有机树脂膜和分散在所述有机树脂膜中的碳纳米管，所述超黑光吸收涂层表面有裸露的碳纳米管。在本发明中，所述碳纳米管在有机树脂膜中的分散方式具体为：碳纳米管粘附在有机树脂表面，形成光吸收界面。
本发明还提供了上述技术方案所述超黑光吸收涂层作为光吸收层的应用。本发明对所述超黑光吸收涂层的具体用法没有特殊限定，采用常规方法应用到光吸收领域中即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的超黑光吸收涂层及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
图1为本发明实施例中附加热风辅助和热台的喷涂方法示意图，通过图1可以直观的确定热风枪、喷枪、有机树脂膜、基体及热台的相互关系。
实施例1
(1)以质量分数计，在烧杯中加入96％无水乙醇、0.8％分散剂乙氧基化乙炔、0.2％消泡剂丙二醇甲醚(分散剂与消泡剂均来自广州厚洹化学助剂有限公司)、3％多壁碳纳米管(长度10～30μm、直径5～15nm、中科时代纳米公司)，使用玻璃棒搅拌均匀，然后在冰浴下超声20min，超声频率20KHz，每2min取出烧杯搅拌一次，使其分散均匀，避免局部过热，得到混合浆料；
(2)使用400目的砂纸打磨铝板(50×50×1mm)至铝板表面均匀布满划痕，使用去离子水及无水乙醇冲洗铝板表面，直至基体表面无粉屑，再用吹风机吹干表面；将铝板放置在旋涂仪上，设定旋涂的转速为800r/min、旋涂的时间为10s，向铝板中心滴加聚氨酯，旋涂完成后得到包覆聚氨酯膜的铝板，其中聚氨酯膜的厚度为29.62μm；
(3)将包覆聚氨酯膜的铝板置于60℃的热台上预热1min，同时将无水乙醇加入到喷枪储料罐中，进行预喷，确认喷枪无堵塞后向储料罐中加入混合浆料。对包覆聚氨酯膜的铝板持续加热，加热温度控制在60℃不变，在垂直距离铝板表面约20cm处进行均匀喷涂，喷涂的同时用热风枪(出风口温度90℃)在垂直距离铝板表面20cm处(热风枪枪口距离喷枪口15cm处、热风枪的枪口出风方向所在直线与基体表面所成夹角为80°)进行吹风，使得热风气流恰好冲击喷枪的出料气流，喷枪的流速为0.2mL/s，喷涂后将包覆碳纳米管和聚氨酯膜的铝板在60℃烘箱中干燥2h，得到超黑光吸收涂层。
用测厚仪测得超黑光吸收涂层的厚度为76.46μm，用紫外可见近红外分光光度计(波长范围400～2000nm)测得超黑光吸收涂层的平均吸光率为99.36％，最大吸光率为99.88％。
图2为本发明实施例1中制备得到的超黑光吸收涂层的宏观形貌图，由图2可知，由于涂层具有极低的反射率，材料表面呈纯黑色。
图3为本发明实施例1中制备得到的超黑光吸收涂层在400nm～2000nm波长范围内的反射率测试图，由图3可知，涂层整体的反射率变化相对稳定，超黑光吸收涂层具有良好的光吸收性能。
图4为本发明实施例1中制备得到的超黑光吸收涂层表面的SEM图，由图4可知，使用热风辅助和热台的喷枪喷涂方法后，碳纳米管裸露在涂层表面，呈多孔形貌，该微观组织形貌能够更好地吸收光能。
实施例2
(1)以质量分数计，在烧杯中加入98.5％无水乙醇、0.8％分散剂乙氧基化乙炔、0.2％消泡剂丙二醇甲醚(分散剂与消泡剂均来自广州厚洹化学助剂有限公司)、0.5％多壁碳纳米管(长度1.5μm、直径9.5nm、福斯曼科技(北京)有限公司)，使用玻璃棒搅拌均匀，然后在冰浴下超声20min，超声频率20KHz，每2min取出烧杯搅拌一次，使其分散均匀，避免局部过热，得到混合浆料；
(2)使用400目的砂纸打磨铝板(50×50×1mm)至铝板表面均匀布满划痕，使用去离子水及无水乙醇冲洗铝板表面，直至基体表面无粉屑，再用吹风机吹干表面；将铝板放置在平面上，在喷枪储料罐里放入聚氨酯溶液，在垂直距离铝板30cm处朝铝板喷涂聚氨酯，喷涂速率为0.2mL/min，喷涂完成后得到包覆聚氨酯膜的铝板，其中聚氨酯膜的厚度为10.70μm；
(3)将包覆聚氨酯膜的铝板置于60℃的热台上预热1min，同时将无水乙醇加入到喷枪储料罐中，进行预喷，确认喷枪无堵塞后向储料罐中加入混合浆料。对包覆聚氨酯膜的铝板持续加热，加热温度控制在60℃不变，在垂直距离铝板表面20cm处进行均匀喷涂，喷涂的同时用热风枪(出风口温度90℃)在垂直距离铝板表面20cm处(热风枪枪口距离喷枪口15cm处、热风枪的枪口出风方向所在直线与基体表面所成夹角约为55°)进行吹风，使得热风气流恰好冲击喷枪的出料气流，喷枪的流速为0.3mL/s，喷涂后将包覆碳纳米管和聚氨酯膜的铝板在60℃烘箱中干燥2h，得到超黑光吸收涂层。
用测厚仪测得超黑光吸收涂层的厚度为18.72μm，用紫外可见近红外分光光度计(波长范围400～2000nm)测得超黑光吸收涂层的平均吸光率为97.86％，最大吸光率为98.95％。
实施例3
(1)以质量分数计，在烧杯中加入98.5％无水乙醇、0.8％分散剂乙氧基聚醚(广州厚洹化学助剂有限公司)、0.2％消泡剂聚二甲基硅氧烷(广东天峰消泡剂有限公司)、0.5％多壁碳纳米管(长度1.5μm、直径9.5nm、福斯曼科技(北京)有限公司)，使用玻璃棒搅拌均匀，然后使用篮式球磨机以1500rmp的速率球磨2h，得到混合浆料；
(2)使用400目的砂纸打磨铝板(50×50×1mm)至铝板表面均匀布满划痕，使用去离子水及无水乙醇冲洗铝板表面，直至基体表面无粉屑，再用吹风机吹干表面；将铝板放置在平面上，在喷枪储料罐里放入水性氯醋树脂(EV，广州厚洹化学助剂有限公司)，在垂直距离铝板30cm处朝铝板喷涂水性氯醋树脂，喷涂速率为0.2mL/min，喷涂完成后得到包覆水性氯醋树脂膜的铝板，其中水性氯醋树脂膜的厚度为22.32μm；
(3)将包覆水性氯醋树脂膜的铝板置于60℃的热台上预热1min，同时将无水乙醇加入到喷枪储料罐中，进行预喷，确认喷枪无堵塞后向储料罐中加入混合浆料。对包覆水性氯醋树脂膜的铝板持续加热，加热温度控制在60℃不变，在垂直距离铝板表面约20cm处进行均匀喷涂，喷涂的同时用热风枪(出风口温度90℃)在垂直距离铝板表面20cm处(热风枪枪口距离喷枪口15cm处、热风枪的枪口出风方向所在直线与基体表面所成夹角为90°)进行吹风，使得热风气流恰好冲击喷枪的出料气流，喷枪的流速为0.4mL/s，喷涂后将包覆碳纳米管和水性氯醋树脂膜的铝板在60℃烘箱中干燥2h，得到超黑光吸收涂层。
用测厚仪测得超黑光吸收涂层的厚度为31.54μm，用紫外可见近红外分光光度计(波长范围400～2000nm)测得超黑光吸收涂层的平均吸光率为98.03％，最大吸光率为98.62％。
实施例4
(1)以质量分数计，在烧杯中加入98.0％无水乙醇、0.8％分散剂乙氧基化乙炔、0.2％消泡剂丙二醇甲醚(分散剂及消泡剂均来自广州厚洹化学助剂有限公司)、1％多壁碳纳米管(长度10～30μm、直径5～15nm、中科时代纳米公司)，使用玻璃棒搅拌均匀，然后在冰浴下超声20min，超声频率20KHz，每2min取出烧杯搅拌一次，使其分散均匀，避免过热，得到混合浆料；
(2)使用400目的砂纸打磨铝板(50×50×1mm)至铝板表面均匀布满划痕，使用去离子水及无水乙醇冲洗铝板表面，直至基体表面无粉屑，再用吹风机吹干表面；将铝板放置在旋涂仪上，设定旋涂的转速为1200r/min、旋涂的时间为25s，向铝板中心滴加聚氨酯，旋涂完成后得到包覆聚氨酯膜的铝板，其中聚氨酯膜的厚度为14.24μm；
(3)将包覆聚氨酯膜的铝板置于50℃的热台上预热1min，同时将无水乙醇加入喷枪储料罐中，进行预喷，确认喷枪无堵塞后向储料罐中加入混合浆料。对包覆聚氨酯膜的铝板持续加热，加热温度控制在60℃不变，在垂直距离铝板表面约30cm处进行均匀喷涂，喷涂的同时用热风枪(出风口温度90℃)在垂直距离铝板表面30cm处(热风枪枪口距离喷枪口20cm处、热风枪的枪口出风方向所在直线与基体表面所成夹角为60°)进行吹风，使得热风气流恰好冲击喷枪的出料气流，喷枪的流速为0.2mL/s，喷涂后将包覆碳纳米管和聚氨酯膜的铝板在60℃烘箱中干燥2h，得到超黑光吸收涂层。
用测厚仪测得超黑光吸收涂层的厚度为22.68μm，用紫外可见近红外分光光度计(波长范围400～2000nm)测得超黑光吸收涂层的平均吸光率为98.92％，最大吸光率为99.41％。
实施例5
(1)以质量分数计，在烧杯中加入98％无水乙醇、0.8％分散剂乙氧基化乙炔、0.2％消泡剂丙二醇甲醚(分散剂和消泡剂均来自广州厚洹化学助剂有限公司)、1％多壁碳纳米管(长度1.5μm、直径9.5nm、福斯曼科技(北京)有限公司)，使用玻璃棒搅拌均匀，然后在冰浴下超声20min，超声频率20KHz，每2min取出烧杯搅拌一次，使其分散均匀，避免局部过热，得到混合浆料；
(2)使用400目的砂纸打磨铝板(50×50×1mm)至铝板表面均匀布满划痕，使用去离子水及无水乙醇冲洗铝板表面，直至基体表面无粉屑，再用吹风机吹干表面；将铝板放置在旋涂仪上，设定旋涂的转速为800r/min、旋涂的时间为15s，向铝板中心滴加水性氯醋树脂(EV，广州厚洹化学助剂有限公司)，旋涂完成后得到包覆水性氯醋树脂膜的铝板，其中水性氯醋树脂膜的厚度为27.86μm；
(3)将包覆水性氯醋树脂膜的铝板置于60℃的热台上预热1min，同时将无水乙醇加入喷枪储料罐中，进行预喷，确认喷枪无堵塞后向储料罐中加入混合浆料。对包覆水性氯醋树脂膜的铝板持续加热，加热温度控制在60℃不变，在垂直距离铝板表面20cm处进行均匀喷涂，喷涂的同时用热风枪(出风口温度90℃)在垂直距离铝板表面20cm处(热风枪枪口距离喷枪口15cm处、热风枪的枪口出风方向所在直线与基体表面所成夹角约为45°)进行吹风，使得热风气流恰好冲击喷枪的出料气流，喷枪的流速为0.3mL/s，喷涂后将包覆碳纳米管和水性氯醋树脂膜的铝板在60℃烘箱中干燥2h，得到超黑光吸收涂层。
用测厚仪测得超黑光吸收涂层的厚度为64.80μm，用紫外可见近红外分光光度计(波长范围400～2000nm)测得超黑光吸收涂层的平均吸光率为98.91％，最大吸光率为99.47％。
实施例6
(1)以质量分数计，在烧杯中加入98％无水乙醇、0.8％分散剂乙氧基化乙炔、0.2％消泡剂丙二醇甲醚(分散剂和消泡剂均来自广州厚洹化学助剂有限公司)、1％多壁碳纳米管(长度1.5μm、直径9.5nm、福斯曼科技(北京)有限公司)，使用玻璃棒搅拌均匀，然后在冰浴下超声20min，超声频率20KHz，每2min取出烧杯搅拌一次，使其分散均匀，避免局部过热，得到均匀混合浆料；
(2)使用400目的砂纸打磨铝板(50×50×1mm)至铝板表面均匀布满划痕，使用去离子水及无水乙醇冲洗铝板表面，直至基体表面无粉屑，再用吹风机吹干表面；将铝板放置在旋涂仪上，设定旋涂的转速为800r/min、旋涂的时间为10s，向铝板中心滴加丙烯酸树脂(HR-005，广州厚洹化学助剂有限公司)，旋涂完成后得到包覆丙烯酸树脂膜的铝板，其中丙烯酸树脂膜的厚度为28.94μm；
(3)将包覆丙烯酸树脂膜的铝板置于60℃的热台上预热1min，同时将无水乙醇加入喷枪储料罐中，进行预喷，确认喷枪无堵塞后向储料罐中加入混合浆料。对包覆丙烯酸树脂膜的铝板持续加热，加热温度控制在60℃不变，在垂直距离铝板表面20cm处进行均匀喷涂，喷涂的同时用热风枪(出风口温度90℃)在垂直距离铝板表面20cm处(热风枪枪口距离喷枪口15cm处、热风枪的枪口出风方向所在直线与基体表面所成夹角约为45°)进行吹风，使得热风气流恰好冲击喷枪的出料气流，喷枪的流速为0.4mL/s，喷涂后将包覆碳纳米管和丙烯酸树脂膜的铝板在60℃烘箱中干燥2h，得到超黑光吸收涂层。
用测厚仪测得超黑光吸收涂层的厚度为71.20μm，用紫外可见近红外分光光度计(波长范围400～2000nm)测得超黑光吸收涂层的平均吸光率为98.80％，最大吸光率为99.35％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大尺寸超黑光吸收涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳纳米管、有机助剂和无水乙醇混合，得到混合浆料；
(2)将有机树脂涂覆到基体表面，得到包覆有机树脂膜的基体；
(3)对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热，在热风辅助条件下将所述混合浆料喷涂到所述加热的包覆有机树脂膜的基体的表面，得到超黑光吸收涂层；
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制；
所述有机树脂包括聚氨酯、丙烯酸树脂和水性氯醋树脂中的一种或几种；
所述热风辅助条件由热风枪提供，所述热风枪的枪口出风方向所在直线与包覆有机树脂膜的基体表面所成夹角为45°～90°，热风枪枪口出风温度为60～120℃，热风枪枪口与包覆有机树脂膜的基体之间的垂直距离为15～30cm；
所述喷涂用喷枪的枪口与包覆有机树脂膜的基体之间的垂直距离为15～30cm，所述喷枪枪口与热风枪枪口的距离为10～20cm；
所述喷枪的流速为0.2～0.4mL/s。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合浆料中各个组分的质量分数为：碳纳米管0.5％～5％，有机助剂0.1％～5％，无水乙醇90％～99.4％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机助剂包括分散剂和消泡剂中的一种或两种；所述碳纳米管的长度为1～100μm，直径为5～30nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，涂覆前还包括：使用400～600目砂纸对所述基体表面进行打磨粗糙化。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机树脂膜的厚度为5～30μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述包覆有机树脂膜的基体进行加热为将所述包覆有机树脂膜的基体置于热台上，所述热台的温度为40～70℃。
7.权利要求1～6任意一项所述制备方法制备得到的超黑光吸收涂层，包括有机树脂膜和分散在所述有机树脂膜中的碳纳米管，所述超黑光吸收涂层表面有裸露的碳纳米管。
8.权利要求7所述超黑光吸收涂层作为光吸收层的应用。
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