一種具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法
【專利摘要】本發明公開一種具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，屬于太陽能吸收涂料【技術領域】。包括如下步驟：在去離子水中加入氯化鋁、硝酸錳，攪拌至溶解，邊攪拌邊滴加氫氧化鈉溶液，將沉淀過濾出后，用去離子清洗，再烘干，燒結，球磨，得到基材粉體；將基材粉體配成懸浮液，用硅酸鈉水溶液把懸浮液的pH值調節到8.0～10.0，向懸浮液中并流滴加硅酸鈉水溶液和稀硫酸，進行反應，過濾，用去離子水洗滌，煅燒，即得到氧化硅表面包覆的納米粉體；置于加入至KOH溶液中，加熱，保溫，過濾后，將固體物烘干，置于硅烷偶聯劑的乙醇溶液中，反應后，濾出固體物，得到改性粉體后與樹脂基材制備成涂料。涂層表面的疏水性好、附著力高。
【專利說明】一種具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法
[0001]
【技術領域】
[0002] 本發明公開一種具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，屬于太陽能 吸收涂料【技術領域】。
[0003]
【背景技術】
[0004] 有關統計顯示，全球的石油大約能夠再供應人類45年，天然氣也只能供應61年， 煤炭稍長，但也只有大約230年。中國的能源形勢更加嚴峻，根據目前的統計，中國石油儲 量僅夠開采15年，天然氣約可開采30年，而煤炭也不過80年，與此同時，由于經濟的高速 增長，國內能源需求仍在高速增加。現在進口原油已占總消費量的40%-50%。
[0005] 根據國際新能源發展趨勢，太陽能熱利用在替代化石燃料發電和終端利用中大有 用武之地。太陽能熱利用具有廣闊的應用領域，但目前最主要的是太陽能熱發電和建筑用 能(包括采暖、空調和熱水)。在我國，技術成熟、并已形成產業的只有太陽能熱水系統。
[0006] 太陽能的利用主要有光一電轉換，光一化學轉換(光催化和制氫）和光熱轉換。太 陽能集熱器是將太陽能直接轉換為熱能的裝置，太陽能集熱器根據用途可分為中低溫、中 高溫集熱器兩大類。中低溫集熱器技術廣泛用于太陽能熱水器及單效制冷機空調上，中高 溫集熱器的主要用途是雙效制冷劑空調和太陽能熱電站。太陽能集熱技術不消耗礦物燃 料，無污染，適用面廣，已成為太陽能利用領域的的主要方向。
[0007] 性能良好的太陽能集熱器是太陽能熱水器的關鍵技術設備之一。目前成熟的太陽 能集熱器主要有平板集熱器、全玻璃真空管集熱器、熱管式真空管集熱器和CPC型熱管式 集熱器。
[0008] 集熱器中最核心的部分是太陽能吸收涂層，無數次實驗證明，涂層的選擇性吸收 是光熱轉化最有效的設計。這種涂層吸收太陽能紫外到近紅外范圍內的大部分光波，而在 紅外波段則是強反射。這樣設計的目的是盡可能避免因涂層吸收紅外線而帶來的高的熱發 射率，造成熱能損失，尤其隨涂層工作溫度的升高，這部分熱損失就越嚴重。因此，設計高溫 太陽能吸收涂層不僅要解決材料本身耐高溫的問題，還要有效的抑制熱發射率。
[0009] CN 103866231A公開一種太陽能選擇性吸收涂層的制備方法。本發明使用刻蝕 技術，采用石英玻璃作為基底，利用刻蝕技術，在基底上刻出寬度為500nm-600nm、深度為 100-150nm的溝槽。在帶溝槽式基底上，采用真空鍍膜的方法，沉積六層不同組分的金屬/ 陶瓷多層漸變薄膜。最后在金屬/陶瓷多層漸變薄膜上，使用真空蒸發鍍法，沉積一層Al 2O3 減反射層。CN 103866233A公開一種含鈦中高溫太陽能吸收涂層的制備方法，其包括以下 步驟：SI.選擇基體，在基體上制備一層鋁膜作為金屬紅外反射層；S2.以純鈦為靶材，以氬 氣和氮氣的混合氣體作為濺射氣體，采用磁控濺射在金屬紅外反射層上制備第一吸收層； S3.保持步驟S2中的靶材和濺射氣體種類不變，減小濺射電流，同時減少氮氣流量，在第一 吸收層上制備第二吸收層；S4.制備光學減反射層。但是，上述的涂層都存在著涂料對于玻 璃基材的附著力不高、不具有自清潔功能的問題。
[0010]
【發明內容】
[0011] 本發明所要解決的技術問題是：太陽能吸收涂料對于玻璃基材的附著力不高、不 具有自清潔功能，對其制備方法進行了改進，提出一種具有自潔性能的太陽能選擇性吸收 涂料的制備方法。
[0012] 技術方案： 一種具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量份計，在100份的去離子水中加入3?5份氯化鋁、硝酸錳0. 5?1份， 攪拌至溶解，邊攪拌邊滴加質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液，直至無沉淀生成，將沉淀過濾 出后，用去離子清洗，再于120?130°C下烘干5?8h，再將干燥后的粉體在馬弗爐中燒結， 燒結物料再在球磨機上研磨1?3h，得到基材粉體； 第2步、將基材粉體配成50g/L的懸浮液，用lmol/L的硅酸鈉水溶液把懸浮液的pH值 調節到8. 0?10. 0,向懸浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸鈉水溶液和lmol/L的稀硫酸，進行 反應，滴完后，放冷，熟化30min，用lmol/L的稀硫酸調節pH=7. 0,繼續攪拌30min，過濾，用 去離子水洗滌，將濾餅置于馬弗爐中，煅燒，即得到氧化硅表面包覆的納米粉體； 第3步、將氧化硅表面包覆的納米粉體置于加入至KOH溶液中，加熱，保溫，過濾后， 將固體物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶聯劑的乙醇溶液中，反應后，濾出固體物，用乙醇清 洗，得到改性粉體； 第4步、將改性粉體、乙酸乙酯3?5份、有機硅樹脂2?4份、抗紫外劑0. 01?0. 03 份、抗氧劑〇. 01?〇. 03份，混合均勻后，即可。
[0013] 所述的第2步中，反應溫度為80?90°C。
[0014] 所述的第2步中，硅酸鈉水溶液的重量與基材粉體的重量比是50?80 :1。
[0015] 所述的第2步中，煅燒時間1?3h。
[0016] 所述的第2步中，煅燒溫度600?800°C。
[0017] 所述的第3步中，反應時間7?10小時。
[0018] 所述的第3步中，反應溫度40?50°C。
[0019] 所述的第3步中，KOH溶液的濃度20wt%。
[0020] 所述的第4步中，抗紫外劑是UV-326、UV-327或UV-531。
[0021] 所述的第4步中，抗氧劑是受阻酚類抗氧劑，例如：抗氧劑264、抗氧劑1076。
[0022] 有益效果 本發明通過對煅燒形成的氧化鋁粉體的表面進行氧化硅的包覆，并且將氧化硅的表面 進行偶聯劑的改性，可以提1?涂層表面的疏水性，而且能夠提1?涂層的附著力。
[0023]
【具體實施方式】
[0024] 實施例I 太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、在IOOKg的去離子水中加入3Kg氯化鋁、硝酸錳0. 5Kg，攪拌至溶解，邊攪拌邊 滴加質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液，直至無沉淀生成，將沉淀過濾出后，用去離子清洗，再 于120°C下烘干5h，再將干燥后的粉體在馬弗爐中燒結，燒結溫度900°C，燒結物料再在球 磨機上研磨lh，得到基材粉體； 第2步、將基材粉體配成50g/L的懸浮液，用lmol/L的硅酸鈉水溶液把懸浮液的pH 值調節到8. 0,向懸浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸鈉水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸鈉水 溶液的重量與基材粉體的重量比是50 :1，進行反應，反應溫度為80°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸調節pH=7. 0,繼續攪拌30min，過濾，用去離子水洗漆，將濾餅置 于馬弗爐中，600°C下煅燒lh，即得到氧化硅表面包覆的納米粉體； 第3步、將氧化硅表面包覆的納米粉體置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的濃度20wt%， 加熱至80°C，保溫2h，過濾后，將固體物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶聯劑KH570的乙醇溶 液中，反應時間7小時，反應溫度40°C，反應后，濾出固體物，用乙醇清洗，得到改性粉體； 第4步、將改性粉體、乙酸乙酯3Kg、有機硅樹脂2Kg、抗紫外劑(抗紫外劑UV-326 ) 0. OlKg、抗氧劑（抗氧劑264)0. OlKg,混合均勻后，即可。
[0025] 實施例2 太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、在IOOKg的去離子水中加入5Kg氯化鋁、硝酸錳lKg，攪拌至溶解，邊攪拌邊滴 加質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液，直至無沉淀生成，將沉淀過濾出后，用去離子清洗，再于 130°C下烘干8h，再將干燥后的粉體在馬弗爐中燒結，燒結物料再在球磨機上研磨3h，得到 基材粉體； 第2步、將基材粉體配成50g/L的懸浮液，用lmol/L的硅酸鈉水溶液把懸浮液的pH值 調節到10. 0,向懸浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸鈉水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸鈉水 溶液的重量與基材粉體的重量比是80 : 1，進行反應，反應溫度為90°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸調節pH=7. 0,繼續攪拌30min，過濾，用去離子水洗漆，將濾餅置 于馬弗爐中，800°C下煅燒3h，即得到氧化硅表面包覆的納米粉體； 第3步、將氧化硅表面包覆的納米粉體置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的濃度20wt%， 加熱至80°C，保溫2h，過濾后，將固體物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶聯劑KH570的乙醇溶 液中，反應時間1 〇小時，反應溫度50°C，反應后，濾出固體物，用乙醇清洗，得到改性粉體； 第4步、將改性粉體、乙酸乙酯5Kg、有機硅樹脂4Kg、抗紫外劑(抗紫外劑UV-326 ) 0. 03Kg、抗氧劑（抗氧劑264) 0. 03Kg，混合均勻后，即可。
[0026] 實施例3 太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、在IOOKg的去離子水中加入4Kg氯化鋁、硝酸錳0. 8Kg，攪拌至溶解，邊攪拌邊 滴加質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液，直至無沉淀生成，將沉淀過濾出后，用去離子清洗，再 于125°C下烘干6h，再將干燥后的粉體在馬弗爐中燒結，燒結物料再在球磨機上研磨2h，得 到基材粉體； 第2步、將基材粉體配成50g/L的懸浮液，用lmol/L的硅酸鈉水溶液把懸浮液的pH 值調節到9. 0,向懸浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸鈉水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸鈉水 溶液的重量與基材粉體的重量比是70 :1，進行反應，反應溫度為85°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸調節pH=7. 0,繼續攪拌30min，過濾，用去離子水洗漆，將濾餅置 于馬弗爐中，700°C下煅燒2h，即得到氧化硅表面包覆的納米粉體； 第3步、將氧化硅表面包覆的納米粉體置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的濃度20wt%， 加熱至80°C，保溫2h，過濾后，將固體物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶聯劑KH570的乙醇溶 液中，反應時間8小時，反應溫度45 °C，反應后，濾出固體物，用乙醇清洗，得到改性粉體； 第4步、將改性粉體、乙酸乙酯4Kg、有機硅樹脂3Kg、抗紫外劑(抗紫外劑UV-326 ) 0· 02Kg、抗氧劑（抗氧劑264) 0· 02Kg，混合均勻后，即可。
[0027] 對照例1 與實施例3的區別在于：未對氧化鋁粉體的表面進行氧化硅層的包覆。
[0028] 太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、在IOOKg的去離子水中加入4Kg氯化鋁、硝酸錳0. 8Kg，攪拌至溶解，邊攪拌邊 滴加質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液，直至無沉淀生成，將沉淀過濾出后，用去離子清洗，再 于125°C下烘干6h，再將干燥后的粉體在馬弗爐中燒結，燒結物料再在球磨機上研磨2h，得 到基材粉體； 第2步、基材粉體置于含有5wt%的硅烷偶聯劑KH570的乙醇溶液中，反應時間8小時， 反應溫度45°C，反應后，濾出固體物，用乙醇清洗，得到改性粉體； 第3步、將改性粉體、乙酸乙酯4Kg、有機硅樹脂3Kg、抗紫外劑(抗紫外劑UV-326) 0· 02Kg、抗氧劑（抗氧劑264) 0· 02Kg，混合均勻后，即可。
[0029] 對照例2 與實施例3的區別在于：未對氧化硅粉體的表面進行偶聯劑的改性。
[0030] 太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、在IOOKg的去離子水中加入4Kg氯化鋁、硝酸錳0. 8Kg，攪拌至溶解，邊攪拌邊 滴加質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液，直至無沉淀生成，將沉淀過濾出后，用去離子清洗，再 于125°C下烘干6h，再將干燥后的粉體在馬弗爐中燒結，燒結物料再在球磨機上研磨2h，得 到基材粉體； 第2步、將基材粉體配成50g/L的懸浮液，用lmol/L的硅酸鈉水溶液把懸浮液的pH 值調節到9. 0,向懸浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸鈉水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸鈉水 溶液的重量與基材粉體的重量比是70:1，進行反應，反應溫度為85°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸調節pH=7. 0,繼續攪拌30min，過濾，用去離子水洗漆，將濾餅置 于馬弗爐中，700°C下煅燒2h，即得到氧化硅表面包覆的納米粉體； 第3步、將氧化硅表面包覆的納米粉體置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的濃度20wt%， 加熱至80°C，保溫2h，過濾后，將固體物烘干，得到包覆粉體； 第4步、將包覆粉體、乙酸乙酯4Kg、有機硅樹脂3Kg、抗紫外劑(抗紫外劑UV-326) 0· 02Kg、抗氧劑（抗氧劑264) 0· 02Kg，混合均勻后，即可。
[0031] 性能試驗 將上述涂料采用提拉法涂膜于K9玻璃上，提拉速率為10cm / min，涂膜的厚度(膜重 法）為0. 003 g/cm2,將上述涂層參300°C的烘箱中燒烤lh，即得到吸收涂層。
[0032] 劃格法采用GB/T9286-1998試驗， 測試數據如下：
【權利要求】
1. 一種具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟： 第1步、按重量份計，在100份的去離子水中加入3?5份氯化鋁、硝酸錳0. 5?1份， 攪拌至溶解，邊攪拌邊滴加質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液，直至無沉淀生成，將沉淀過濾 出后，用去離子清洗，再于120?130°C下烘干5?8h，再將干燥后的粉體在馬弗爐中燒結， 燒結物料再在球磨機上研磨1?3h，得到基材粉體； 第2步、將基材粉體配成50g/L的懸浮液，用lmol/L的硅酸鈉水溶液把懸浮液的pH值 調節到8. 0?10. 0,向懸浮液中并流滴加lmol/L的娃酸鈉水溶液和lmol/L的稀硫酸，進行 反應，滴完后，放冷，熟化30min，用lmol/L的稀硫酸調節pH=7. 0,繼續攪拌30min，過濾，用 去離子水洗滌，將濾餅置于馬弗爐中，煅燒，即得到氧化硅表面包覆的納米粉體； 第3步、將氧化硅表面包覆的納米粉體置于加入至K0H溶液中，加熱，保溫，過濾后， 將固體物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶聯劑的乙醇溶液中，反應后，濾出固體物，用乙醇清 洗，得到改性粉體； 第4步、將改性粉體、乙酸乙酯3?5份、有機硅樹脂2?4份、抗紫外劑0. 01?0. 03 份、抗氧劑〇. 01?〇. 03份，混合均勻后，即可。
2. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第2步中，反應溫度優選為80?90°C。
3. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第2步中，硅酸鈉水溶液的重量與基材粉體的重量比是50?80 :1。
4. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第2步中，煅燒時間1?3h。
5. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第2步中，煅燒溫度600?800°C。
6. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第3步中，反應時間7?10小時。
7. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第3步中，反應溫度40?50°C。
8. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第3步中，K0H溶液的濃度20wt%。
9. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特征 在于：所述的第4步中，抗紫外劑是UV-326、UV-327或UV-531。
10. 根據權利要求1所述的具有自潔性能的太陽能選擇性吸收涂料的制備方法，其特 征在于：所述的第4步中，抗氧劑是受阻酚類抗氧劑。
【文檔編號】C09D183/04GK104403558SQ201410647260
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術有限公司