CN115960503A - 一种太阳能、加热能发电涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能、加热能发电涂料及其制备方法，由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂15‑30份、硅丙乳液10‑20份、钴蓝粉5‑10份、硒硫化镉粉7‑10份、聚乙烯吡咯烷酮1‑3份、丙烯酸树脂20‑30份、硅油0.1‑0.3份、疏水聚合物0.2‑1.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液6‑8份、钇稳定氧化锆粉1‑15份、改性蚕蛋白‑明胶1‑10份、硼酸钠4‑6份、纳米碳粉和二氧化锰混合物35‑55份、助剂2‑10份以及去离子水10‑20份。采用此涂料制备的涂层具有高吸收率、高导热率、低辐射率、高稳定性的特点，有效提高了发电涂料对太阳能的转化率。

Description

一种太阳能、加热能发电涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发电涂料技术领域，尤其是涉及一种太阳能、加热能发电涂料及其制备方法。

背景技术

目前，石化燃料日益枯竭，且其价格波动幅度大。经济的发展需要消耗大量的石化燃料，从而导致二氧化碳等温室气体排放量迅速增大。如何降低甚至摆脱对石化燃料的依赖，减轻温室气体排放量，是全世界亟待解决的难题之一，而太阳能发电系统是从根本上解决这项难题的重要手段之一。

现有的技术中，太阳能吸收涂层主要分为光谱选择性吸收涂层和高吸收率吸收涂层，光谱选择性吸热涂层是一种具有对可见---近红外光高吸收，对红外光高反射的特种涂层,即它能有效地吸收太阳能,而受热后自身长波造成的热损失很小，广泛应用于太阳能光热转换,如太阳能热水器、太阳能发电等。太阳能吸热涂层担负着接收并吸收太阳能量的重要作用,影响着整个太阳能吸热系统的稳定性及效率的高低。太阳能吸热涂料是一种功能性涂料，其中良好的吸热性能和防水性能是必要的条件。

具有光谱选择性吸收特性的材料，必须是一种复合材料，即由吸收太阳光辐射和反射红外光谱两部分材料组成。吸收辐射是指当辐射通过物质时，其中某些频率的辐射被组成物质的粒子选择性地吸收，从而使辐射强度减弱的现象。吸收辐射的实质，是物质粒子发生由低能级(一般为基态)向高能级(激发态)的跃迁。现有的太阳能发电涂料的主要材料为“硅”，然而由于使用硅的成本较高，所以太阳能一直未能成为广泛使用的发电方式。并且由“硅”材料制成的发电涂料太阳能的转化率低，还有待进一步提升。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种太阳能、加热能发电涂料及其制备方法，采用此涂料制备的涂层具有高吸收率、高导热率、低辐射率、高稳定性的特点，有效提高了发电涂料对太阳能的转化率，且具有良好的耐候性和防水性特别适合于太阳能吸热器用的太阳能发电涂料，具有极大的经济推广价值。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种太阳能、加热能发电涂料，由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂15-30份、硅丙乳液10-20份、钴蓝粉5-10份、硒硫化镉粉7-10份、聚乙烯吡咯烷酮1-3份、丙烯酸树脂20-30份、硅油0.1-0.3份、疏水聚合物0.2-1.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液6-8份、钇稳定氧化锆粉1-15份、改性蚕蛋白-明胶1-10份、硼酸钠4-6份、纳米碳粉和二氧化锰混合物35-55份、助剂2-10份以及去离子水10-20份。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂23份、硅丙乳液15份、钴蓝粉7.5份、硒硫化镉粉8.5份、聚乙烯吡咯烷酮2份、丙烯酸树脂25份、硅油0.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液7份、钇稳定氧化锆粉8份、改性蚕蛋白-明胶5份、硼酸钠5份、纳米碳粉和二氧化锰混合物45份、助剂6份以及去离子水15份。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述丙烯酸树脂的浓度为38％-45％。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述硅油的浓度为0.8％-2.5％。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述助剂由分散剂、流平剂、增塑剂、偶联剂、防沉剂组成，所述分散剂为高分子型分散剂，所述流平剂为硅油液，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述防沉剂为有机膨润土。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述疏水聚合物是选自氟烷基官能的聚合物、聚乙烯、聚丙烯和聚硅氧烷的至少一种聚合物。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述氟烷基官能的聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯和聚氟乙烯。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5-8:2-3进行混合，然后加入水，在温度为8℃-25℃条件下浸泡一段时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇＝1-2:1-3的混合液，反应一段时间后，冷却至常温，再搅拌5-10min后通过波长为300nm-500nm的紫外光照射12-15min后，得到改性蚕蛋白-明胶。

一种太阳能、加热能发电涂料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按照上述原料的质量份配比；

步骤2：依次将氟硅树脂、硅丙乳液、钴蓝粉、硒硫化镉粉、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂加入乙醇中，均匀搅拌30-40min，得混合物A；

步骤3：依次将硅油、疏水聚合物、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、钇稳定氧化锆粉、改性蚕蛋白-明胶、硼酸钠、纳米碳粉和二氧化锰混合物、助剂加入去离子水中，升温至65-75℃，搅拌40-70min，得混合物B；

步骤4：将混合物B加入混合物A中，搅拌均匀，即得调好的涂料；

步骤5：将步骤4调制好的涂料用150-180目丝绢进行过滤，装入容器中密封即可。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

本发明公开了一种太阳能、加热能发电涂料及其制备方法，采用此涂料制备的涂层具有高吸收率、高导热率、低辐射率、高稳定性的特点，有效提高了发电涂料对太阳能的转化率，且具有良好的耐候性和防水性特别适合于太阳能吸热器用的太阳能发电涂料，具有极大的经济推广价值。本发明采用改性蚕蛋白-明胶成膜剂，能够快速将成膜剂溶解，然后与其他原料一起进行球磨，混合均匀分散，使得制备得到的吸光涂料的成分分布均匀，密度相近，使用本申请制备的太阳能发电涂料对底材进行涂布后，吸热更加均。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例一：

本发明公开了一种太阳能、加热能发电涂料，由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂15份、硅丙乳液10份、钴蓝粉5份、硒硫化镉粉7份、聚乙烯吡咯烷酮1份、丙烯酸树脂20份、硅油0.1份、疏水聚合物0.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液6份、钇稳定氧化锆粉1份、改性蚕蛋白-明胶1份、硼酸钠4份、纳米碳粉和二氧化锰混合物35份、助剂2份以及去离子水10份。

丙烯酸树脂的浓度为38％，硅油的浓度为0.8％。助剂由分散剂、流平剂、增塑剂、偶联剂、防沉剂组成，分散剂为高分子型分散剂，流平剂为硅油液，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，偶联剂为硅烷偶联剂，防沉剂为有机膨润土。

疏水聚合物是选自氟烷基官能的聚合物、聚乙烯、聚丙烯和聚硅氧烷的至少一种聚合物。氟烷基官能的聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯和聚氟乙烯。改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5-8:2-3进行混合，然后加入水，在温度为8℃-25℃条件下浸泡一段时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇＝1-2:1-3的混合液，反应一段时间后，冷却至常温，再搅拌5-10min后通过波长为300nm-500nm的紫外光照射12-15min后，得到改性蚕蛋白-明胶。

一种太阳能、加热能发电涂料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按照上述原料的质量份配比；

步骤2：依次将氟硅树脂、硅丙乳液、钴蓝粉、硒硫化镉粉、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂加入乙醇中，均匀搅拌30-40min，得混合物A；

步骤3：依次将硅油、疏水聚合物、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、钇稳定氧化锆粉、改性蚕蛋白-明胶、硼酸钠、纳米碳粉和二氧化锰混合物、助剂加入去离子水中，升温至65-75℃，搅拌40-70min，得混合物B；

步骤4：将混合物B加入混合物A中，搅拌均匀，即得调好的涂料；

步骤5：将步骤4调制好的涂料用150-180目丝绢进行过滤，装入容器中密封即可。

实施例二：

本发明公开了一种太阳能、加热能发电涂料，由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂30份、硅丙乳液20份、钴蓝粉10份、硒硫化镉粉10份、聚乙烯吡咯烷酮3份、丙烯酸树脂30份、硅油0.3份、疏水聚合物1.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液8份、钇稳定氧化锆粉15份、改性蚕蛋白-明胶10份、硼酸钠6份、纳米碳粉和二氧化锰混合物55份、助剂10份以及去离子水20份。

丙烯酸树脂的浓度为45％，硅油的浓度为2.5％。助剂由分散剂、流平剂、增塑剂、偶联剂、防沉剂组成，分散剂为高分子型分散剂，流平剂为硅油液，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，偶联剂为硅烷偶联剂，防沉剂为有机膨润土。

疏水聚合物是选自氟烷基官能的聚合物、聚乙烯、聚丙烯和聚硅氧烷的至少一种聚合物。氟烷基官能的聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯和聚氟乙烯。改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5-8:2-3进行混合，然后加入水，在温度为8℃-25℃条件下浸泡一段时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇＝1-2:1-3的混合液，反应一段时间后，冷却至常温，再搅拌5-10min后通过波长为300nm-500nm的紫外光照射12-15min后，得到改性蚕蛋白-明胶。

一种太阳能、加热能发电涂料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按照上述原料的质量份配比；

步骤2：依次将氟硅树脂、硅丙乳液、钴蓝粉、硒硫化镉粉、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂加入乙醇中，均匀搅拌30-40min，得混合物A；

步骤3：依次将硅油、疏水聚合物、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、钇稳定氧化锆粉、改性蚕蛋白-明胶、硼酸钠、纳米碳粉和二氧化锰混合物、助剂加入去离子水中，升温至65-75℃，搅拌40-70min，得混合物B；

步骤4：将混合物B加入混合物A中，搅拌均匀，即得调好的涂料；

步骤5：将步骤4调制好的涂料用150-180目丝绢进行过滤，装入容器中密封即可。

实施例三：

本发明公开了一种太阳能、加热能发电涂料，由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂23份、硅丙乳液15份、钴蓝粉7.5份、硒硫化镉粉8.5份、聚乙烯吡咯烷酮2份、丙烯酸树脂25份、硅油0.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液7份、钇稳定氧化锆粉8份、改性蚕蛋白-明胶5份、硼酸钠5份、纳米碳粉和二氧化锰混合物45份、助剂6份以及去离子水15份。

丙烯酸树脂的浓度为41％，硅油的浓度为1.6％。助剂由分散剂、流平剂、增塑剂、偶联剂、防沉剂组成，分散剂为高分子型分散剂，流平剂为硅油液，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，偶联剂为硅烷偶联剂，防沉剂为有机膨润土。

疏水聚合物是选自氟烷基官能的聚合物、聚乙烯、聚丙烯和聚硅氧烷的至少一种聚合物。氟烷基官能的聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯和聚氟乙烯。改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5-8:2-3进行混合，然后加入水，在温度为8℃-25℃条件下浸泡一段时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇＝1-2:1-3的混合液，反应一段时间后，冷却至常温，再搅拌5-10min后通过波长为300nm-500nm的紫外光照射12-15min后，得到改性蚕蛋白-明胶。

一种太阳能、加热能发电涂料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按照上述原料的质量份配比；

步骤2：依次将氟硅树脂、硅丙乳液、钴蓝粉、硒硫化镉粉、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂加入乙醇中，均匀搅拌30-40min，得混合物A；

步骤3：依次将硅油、疏水聚合物、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、钇稳定氧化锆粉、改性蚕蛋白-明胶、硼酸钠、纳米碳粉和二氧化锰混合物、助剂加入去离子水中，升温至65-75℃，搅拌40-70min，得混合物B；

步骤4：将混合物B加入混合物A中，搅拌均匀，即得调好的涂料；

步骤5：将步骤4调制好的涂料用150-180目丝绢进行过滤，装入容器中密封即可。

经测试后，实施例三为最佳实施例，其制备的太阳能、加热能发电涂料的太阳能的转化率最高，达到70.12％。

本发明的实施原理为：本发明公开了一种太阳能、加热能发电涂料及其制备方法，采用此涂料制备的涂层具有高吸收率、高导热率、低辐射率、高稳定性的特点，有效提高了发电涂料对太阳能的转化率，且具有良好的耐候性和防水性特别适合于太阳能吸热器用的太阳能发电涂料，具有极大的经济推广价值。本发明采用改性蚕蛋白-明胶成膜剂，能够快速将成膜剂溶解，然后与其他原料一起进行球磨，混合均匀分散，使得制备得到的吸光涂料的成分分布均匀，密度相近，使用本申请制备的太阳能发电涂料对底材进行涂布后，吸热更加均。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于：由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂15-30份、硅丙乳液10-20份、钴蓝粉5-10份、硒硫化镉粉7-10份、聚乙烯吡咯烷酮1-3份、丙烯酸树脂20-30份、硅油0.1-0.3份、疏水聚合物0.2-1.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液6-8份、钇稳定氧化锆粉1-15份、改性蚕蛋白-明胶1-10份、硼酸钠4-6份、纳米碳粉和二氧化锰混合物35-55份、助剂2-10份以及去离子水10-20份。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于，由以下重量份配比的原料制成：氟硅树脂23份、硅丙乳液15份、钴蓝粉7.5份、硒硫化镉粉8.5份、聚乙烯吡咯烷酮2份、丙烯酸树脂25份、硅油0.2份、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液7份、钇稳定氧化锆粉8份、改性蚕蛋白-明胶5份、硼酸钠5份、纳米碳粉和二氧化锰混合物45份、助剂6份以及去离子水15份。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂的浓度为38％-45％。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于，所述硅油的浓度为0.8％-2.5％。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于，所述助剂由分散剂、流平剂、增塑剂、偶联剂、防沉剂组成，所述分散剂为高分子型分散剂，所述流平剂为硅油液，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述防沉剂为有机膨润土。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于，所述疏水聚合物是选自氟烷基官能的聚合物、聚乙烯、聚丙烯和聚硅氧烷的至少一种聚合物。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于，所述氟烷基官能的聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯和聚氟乙烯。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能、加热能发电涂料，其特征在于，所述改性蚕蛋白-明胶的制备方法为：将按照重量比蚕蛋白:明胶为5-8:2-3进行混合，然后加入水，在温度为8℃-25℃条件下浸泡一段时间后，移至常温后再加入按照重量份比丙烯酸丁酯:聚二甲基硅氧烷醇＝1-2:1-3的混合液，反应一段时间后，冷却至常温，再搅拌5-10min后通过波长为300nm-500nm的紫外光照射12-15min后，得到改性蚕蛋白-明胶。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种太阳能、加热能发电涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：按照上述原料的质量份配比；

步骤2：依次将氟硅树脂、硅丙乳液、钴蓝粉、硒硫化镉粉、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂加入乙醇中，均匀搅拌30-40min，得混合物A；

步骤3：依次将硅油、疏水聚合物、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、钇稳定氧化锆粉、改性蚕蛋白-明胶、硼酸钠、纳米碳粉和二氧化锰混合物、助剂加入去离子水中，升温至65-75℃，搅拌40-70min，得混合物B；

步骤4：将混合物B加入混合物A中，搅拌均匀，即得调好的涂料；

步骤5：将步骤4调制好的涂料用150-180目丝绢进行过滤，装入容器中密封即可。