一種太陽能選擇性吸熱涂料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及吸熱材料，尤其設及一種太陽能選擇性吸熱涂料。
【背景技術】
[0002] 能源利用在人類社會發展中占有舉足輕重的地位，但過度的開發資源和低效率的 資源利用，使人類面臨著嚴峻的考驗。眾所周知，太陽能是一種來源最豐富和可廣泛獲取的 可再生能源，對解決能源危機和環境問題具有重大的作用，且太陽能W獨具的儲量無限性、 存在的普遍性、開發利用的清潔性，使其成為了各國競相研究的熱點。我國蘊藏著豐富的太 陽能資源，太陽能利用前景廣闊，目前已是世界上太陽能熱水器的第一使用國和生產國。
[0003] 太陽能光熱應用是人類利用太陽能最簡單、最直接、最有效的方法之一，但由于太 陽能到達地球后能量密度較小又不連續，因此，為大規模的開發利用帶來了困難。長期W 來，如何將低品位的太陽能轉換成高品位的熱能，并對太陽能進行富集，W便最大限度地利 用太陽能，成為研究的熱口話題。在現有的光熱應用技術當中，選擇性吸收涂層技術被公認 為是其中較為核屯、的技術，它對提高太陽能熱轉換效率，大規模推廣太陽能光熱應用起著 至關重要的作用。
[0004] 眾所周知，太陽能吸收涂層主要分為光譜選擇性吸收涂層和高吸收率吸收涂層， 光譜選擇性吸熱涂層是一種具有對可見-近紅外光高吸收，對紅外光高反射的特種涂層， 即它能有效地吸收太陽能，而受熱后自身長波造成的熱損失很小，廣泛應用于太陽能光熱 轉換，如太陽能熱水器、太陽能發電等。太陽能吸熱涂層擔負著接收并吸收太陽能量的重要 作用，影響著整個太陽能吸熱系統的穩定性及效率的高低。太陽能吸熱涂料是一種功能性 涂料，用它制成的膜將太陽福射能轉化為熱能，膜在室外條件下工作，必須具有良好的耐候 性和防水性。
[0005] 現在的太陽能吸熱涂料，專口針對太陽能涂料的耐候性和防水性的研究比比皆 是，現今利用納米材料作為吸熱材料的原料，能提高涂層的耐候性和吸熱效率，例如中國專 利CN 102286243 A，但是成本極高；也有利用改變顏料的配方來改善制備成的涂料的耐候 性能，例如中國專利CN 102134428 B，但其制備的工藝流程復雜，要求較高。
【發明內容】
[0006] 本發明的發明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種太陽能涂料，通過將對成 膜劑進行改性后作為制備本申請涂料的重要原料，不僅能使得制成的涂料在室外條件下具 有良好的耐候性和防水性，且制備的工藝簡單易懂，并且能保證吸熱涂料的吸熱效率，具有 極大的推廣價值。
[0007] 本發明是通過W下技術方案實現的： 一種太陽能選擇性吸熱涂料，包括成膜劑、吸光劑、成膜助劑、溶劑和助劑，將吸光劑與 成膜劑、溶劑和助劑利用球磨的方法分散均勻后，再加入成膜助劑混合均勻，即可得到太陽 能選擇性吸熱涂料;所述成膜劑、吸光劑、成膜助劑、溶劑和助劑按照重量份數比計為:成膜 劑50-100份;成膜助劑10-30份;吸光劑35-55份;溶劑20-50份;助劑10-30份;所述成膜助劑 為丙二醇下酸、丙二醇甲酸醋酸醋、丙二醇苯酸、苯甲醇中的一種或幾種;所述成膜劑為改 性酪素-明膠;所述成膜劑的制備方法為:將按照重量比酪素：明膠為5-10:2-3進行混合，然 后加入水，在溫度為15°C-22°C條件下浸泡一段時間后，移至常溫后再加入丙締酸甲醋和六 甲基二硅氧烷按照重量份比為1-2:1-3的混合液，反應一段時間后，冷卻至常溫，再攬拌后 經過紫外光照射10-15 min后，得到改性酪素-明膠。
[000引在本發明中，進一步地，所述浸泡的時間為10-15min;所述反應的時間為5-15min， 反應的溫度為70°C-8(rC。
[0009] 在本發明中，進一步地，所述紫外光照射的波長為200 nm -400nm。
[0010] 在本發明中，進一步地，所述成膜劑的制備方法為:所述攬拌的速度為50-100r/ min;所述攬拌的時間為1-5 min。
[0011] 在本發明中，進一步地，所述加入水的重量為酪素與明膠總重量的1/10-1/5。
[0012] 在本發明中，進一步地，所述吸光劑為鉆藍粉、氧化儘粉與搪瓷黑調配成黑色;或 者使用氧化銘綠粉、砸硫化儒粉、氧化鐵紅粉調配成紅色;或者使用氧化銘綠粉、鉛白粉與 鉆藍粉調配成綠色。
[0013] 在本發明中，進一步地，所述溶劑為乙酸、無水醋酸下醋、丙Ξ醇、四氨巧喃-氧化 丙締共聚二醇和聚氨醋聚酸多元醇中的一種或幾種。
[0014] 在本發明中，進一步地，所述助劑為增塑劑、偶聯劑、流平劑、潤濕劑和消泡劑，增 塑劑、偶聯劑、流平劑、潤濕劑和消泡劑的重量比為2-3:3-5:3-5:2-5:1-3。
[0015] 進一步地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二下醋。
[0016] 進一步地，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鐵酸醋偶聯劑、侶酸醋偶聯劑、金屬復合偶 聯劑、憐酸醋偶聯劑、棚酸醋偶聯劑中的一種或者至少兩種的混合物。
[0017] 進一步地，所述流平劑為EFKA3570、EFKA 3580、YCK-1360、BYK-333 和TEG0 Glide 100中一種或至少二種混配。
[0018] 進一步地，所述潤濕劑為聚硅氧烷、聚酸改性的聚二甲基聚硅氧烷和聚醋改性的 聚二甲基硅氧烷中的一種。
[0019] 進一步地，所述消泡劑為聚氧乙締氧丙締甘油、聚氧乙締聚氧丙締季戊四醇酸、聚 氧乙締聚氧丙醇胺酸、聚氧丙締甘油酸或聚氧丙締。
[0020] 在本申請中設及的原料與器材均能在市面上采購得到。
[0021] 本與現有技術相比較，本發明具有的有益效果為： 1、本發明通過將改性后的成膜劑，即為改性酪素-明膠與吸光劑、溶劑和助劑利用球磨 的方法分散均勻，再加上成膜助劑混合均勻后，得到太陽能選擇性吸熱涂料。該原料制備出 來的吸熱涂料利用球磨的方法能使得原料充分分散，無需再添加分散劑，進而降低制備成 本;先后利用化學改性、物理改性將酪素和明膠進行改性，得到的改性酪素-明膠作為吸熱 涂料原料中的成膜劑，能使得制備出來的吸熱涂料在-30°C下不斷裂，延伸性增強，耐寒性 能、耐熱性能顯著改善，且降低了著火的可能性，通過化學反應，控制反應的溫度，能使得改 性酪素-明膠在適合的溫度下反應，避免反應過慢，增加制備的時間或者反應過快，改性過 火出現結塊的問題，且在反應過程中將六甲基二硅氧烷段引入酪素、明膠結構中，同時封閉 了及性強對誰敏感的氨基，簇基和徑基等基團上，降低了改性后的酪素-明膠的親水性，提 高了成膜的防水性能。
[0022] 2、本發明選的吸光劑可W調配出多種顏色，可W使用鉆藍粉、氧化儘粉與搪瓷黑 調配成黑色；或者使用氧化銘綠粉、砸硫化儒粉、氧化鐵紅粉調配成紅色；或者使用氧化銘 綠粉、鉛白粉與鉆藍粉調配成綠色;增加了涂料的多色性，解決了色彩單一，裝飾性差的問 題，使得本申請制備出來的涂料適用于多種環境下，具有較大的推廣性;且調配成黑色、紅 色、藍色或者綠色都使用了短波區顏色與長波區顏色相結合，能夠顯著提高太陽光的吸收 率。
[0023] 3、本發明中選用的溶劑是專口針對本申請中的成膜劑(改性酪素-明膠)設計的， 能夠快速將成膜劑溶解，然后與其他原料一起進行球磨，混合均勻分散，使得制備得到的吸 光涂料的成分分布均勻，密度相近，使用本申請制備的太陽光吸熱涂料對底材進行涂布后， 吸熱更加均勻。
[0024] 4、本申請使用的助劑能夠整體的完善本發明涂料的各種性能，針對本申請選用的 成膜劑與顏料類型，專口選用相配合的助劑，增強本發明涂料的各種性能，例如選用的偶聯 劑能提高涂料的延伸性，防止涂布后的底材爆裂;選用的濕潤劑能夠降低涂料的表面張力， 增加了涂料在涂布的時候濕潤底材的表面的能力;選用的流平劑能夠在進行底材涂布的時 候得到一個平整、光滑、均勻的涂膜;選用的消泡劑能夠抑制泡沫產生的物質，它與液體起 泡物質一同吸附于氣泡上，使表面張力降低，泡膜變薄，導致破損，可預防起泡現象。
[0025] 5.本發明的制備工藝簡單、易懂，可行性高，且經過試驗證明涂料進行涂布后吸 收可見光與紅外光性能高，導熱性高，防水性強，耐高溫，耐腐蝕，穩定性能高，發射率低，透 射率高，涂層附著力強，密度高，是理想的太陽能選擇性吸熱涂料，具有極大的推廣價值。
【具體實施方式】
[0026] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟W外，均可任何方式組合。
[0027] 本說明書(包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可 被其他等效或具有類似目的的替代特征加 W替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列 等效或類似特征中的一個例子而已。
[002引實施例1: 一種太陽能選擇性吸熱涂料，原料為： 成膜劑:改性酪素-明膠50kg; 成膜助劑:丙二醇下酸4kg、丙二醇甲酸醋酸醋化g; 吸光劑:將鉆藍粉15kg、氧化儘粉12kg與搪瓷黑8kg調配成黑色； 溶劑：乙酸化g、無水醋酸下醋8kg、丙Ξ醇化g; 助劑為增塑劑、偶聯劑、流平劑、潤濕劑和消泡劑，其中， 增塑劑:鄰苯二甲酸二下醋化g; 偶聯劑:硅烷偶聯劑化g、鐵酸醋偶聯劑化g; 流平劑:EFKA3570 2kg、EFKA 3580 1kg進行均勻混配； 潤濕劑:聚硅氧烷化g; 消泡劑:聚氧乙締氧丙締甘油化邑。
[0029] 依上述的原料制備太陽能選擇性吸熱涂料的步驟如下： (1) 將酪素與明膠按照重量比為5:2進行混合，即為酪素35.7 kg、明膠14.3 kg，然后加 入水25kg，在溫度為15°C條件下浸泡lOmin后，移至常溫后再加入丙締酸甲醋和六甲基二娃 氧燒按照重量份比為1:1的混合液，在溫度為70°C條件下反應5min后，冷卻至常溫，再W速 度為50r/min攬拌1 min后通過波長為200 nm紫外光照射10 min后，得到改性酪素-明膠； (2) 按照重量份數比，將吸光劑與成膜劑、溶劑和助劑投入球磨機內，啟動球磨機進行 球磨作業5min將各個原料球磨分散均勻后，再加入成膜助劑混合均勻后，即可得到太陽能 選擇性吸熱涂料。
[0030] 實施例2: 一種太陽能選擇性吸熱涂料，原料為： 成膜劑:改性酪素-明膠100kg; 成膜助劑:丙二醇下酸10kg、