一种具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，属于太阳能吸收涂料【技术领域】。包括如下步骤：在去离子水中加入氯化铝、硝酸锰，搅拌至溶解，边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，将沉淀过滤出后，用去离子清洗，再烘干，烧结，球磨，得到基材粉体；将基材粉体配成悬浮液，用硅酸钠水溶液把悬浮液的pH值调节到8.0～10.0，向悬浮液中并流滴加硅酸钠水溶液和稀硫酸，进行反应，过滤，用去离子水洗涤，煅烧，即得到氧化硅表面包覆的纳米粉体；置于加入至KOH溶液中，加热，保温，过滤后，将固体物烘干，置于硅烷偶联剂的乙醇溶液中，反应后，滤出固体物，得到改性粉体后与树脂基材制备成涂料。涂层表面的疏水性好、附着力高。
【专利说明】一种具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002] 本发明公开一种具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，属于太阳能 吸收涂料【技术领域】。
[0003]
【背景技术】
[0004] 有关统计显示，全球的石油大约能够再供应人类45年，天然气也只能供应61年， 煤炭稍长，但也只有大约230年。中国的能源形势更加严峻，根据目前的统计，中国石油储 量仅够开采15年，天然气约可开采30年，而煤炭也不过80年，与此同时，由于经济的高速 增长，国内能源需求仍在高速增加。现在进口原油已占总消费量的40%-50%。
[0005] 根据国际新能源发展趋势，太阳能热利用在替代化石燃料发电和终端利用中大有 用武之地。太阳能热利用具有广阔的应用领域，但目前最主要的是太阳能热发电和建筑用 能(包括采暖、空调和热水)。在我国，技术成熟、并已形成产业的只有太阳能热水系统。
[0006] 太阳能的利用主要有光一电转换，光一化学转换(光催化和制氢）和光热转换。太 阳能集热器是将太阳能直接转换为热能的装置，太阳能集热器根据用途可分为中低温、中 高温集热器两大类。中低温集热器技术广泛用于太阳能热水器及单效制冷机空调上，中高 温集热器的主要用途是双效制冷剂空调和太阳能热电站。太阳能集热技术不消耗矿物燃 料，无污染，适用面广，已成为太阳能利用领域的的主要方向。
[0007] 性能良好的太阳能集热器是太阳能热水器的关键技术设备之一。目前成熟的太阳 能集热器主要有平板集热器、全玻璃真空管集热器、热管式真空管集热器和CPC型热管式 集热器。
[0008] 集热器中最核心的部分是太阳能吸收涂层，无数次实验证明，涂层的选择性吸收 是光热转化最有效的设计。这种涂层吸收太阳能紫外到近红外范围内的大部分光波，而在 红外波段则是强反射。这样设计的目的是尽可能避免因涂层吸收红外线而带来的高的热发 射率，造成热能损失，尤其随涂层工作温度的升高，这部分热损失就越严重。因此，设计高温 太阳能吸收涂层不仅要解决材料本身耐高温的问题，还要有效的抑制热发射率。
[0009] CN 103866231A公开一种太阳能选择性吸收涂层的制备方法。本发明使用刻蚀 技术，采用石英玻璃作为基底，利用刻蚀技术，在基底上刻出宽度为500nm-600nm、深度为 100-150nm的沟槽。在带沟槽式基底上，采用真空镀膜的方法，沉积六层不同组分的金属/ 陶瓷多层渐变薄膜。最后在金属/陶瓷多层渐变薄膜上，使用真空蒸发镀法，沉积一层Al 2O3 减反射层。CN 103866233A公开一种含钛中高温太阳能吸收涂层的制备方法，其包括以下 步骤：SI.选择基体，在基体上制备一层铝膜作为金属红外反射层；S2.以纯钛为靶材，以氩 气和氮气的混合气体作为溅射气体，采用磁控溅射在金属红外反射层上制备第一吸收层； S3.保持步骤S2中的靶材和溅射气体种类不变，减小溅射电流，同时减少氮气流量，在第一 吸收层上制备第二吸收层；S4.制备光学减反射层。但是，上述的涂层都存在着涂料对于玻 璃基材的附着力不高、不具有自清洁功能的问题。
[0010]
【发明内容】
[0011] 本发明所要解决的技术问题是：太阳能吸收涂料对于玻璃基材的附着力不高、不 具有自清洁功能，对其制备方法进行了改进，提出一种具有自洁性能的太阳能选择性吸收 涂料的制备方法。
[0012] 技术方案： 一种具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、按重量份计，在100份的去离子水中加入3?5份氯化铝、硝酸锰0. 5?1份， 搅拌至溶解，边搅拌边滴加质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，直至无沉淀生成，将沉淀过滤 出后，用去离子清洗，再于120?130°C下烘干5?8h，再将干燥后的粉体在马弗炉中烧结， 烧结物料再在球磨机上研磨1?3h，得到基材粉体； 第2步、将基材粉体配成50g/L的悬浮液，用lmol/L的硅酸钠水溶液把悬浮液的pH值 调节到8. 0?10. 0,向悬浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸钠水溶液和lmol/L的稀硫酸，进行 反应，滴完后，放冷，熟化30min，用lmol/L的稀硫酸调节pH=7. 0,继续搅拌30min，过滤，用 去离子水洗涤，将滤饼置于马弗炉中，煅烧，即得到氧化硅表面包覆的纳米粉体； 第3步、将氧化硅表面包覆的纳米粉体置于加入至KOH溶液中，加热，保温，过滤后， 将固体物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，反应后，滤出固体物，用乙醇清 洗，得到改性粉体； 第4步、将改性粉体、乙酸乙酯3?5份、有机硅树脂2?4份、抗紫外剂0. 01?0. 03 份、抗氧剂〇. 01?〇. 03份，混合均匀后，即可。
[0013] 所述的第2步中，反应温度为80?90°C。
[0014] 所述的第2步中，硅酸钠水溶液的重量与基材粉体的重量比是50?80 :1。
[0015] 所述的第2步中，煅烧时间1?3h。
[0016] 所述的第2步中，煅烧温度600?800°C。
[0017] 所述的第3步中，反应时间7?10小时。
[0018] 所述的第3步中，反应温度40?50°C。
[0019] 所述的第3步中，KOH溶液的浓度20wt%。
[0020] 所述的第4步中，抗紫外剂是UV-326、UV-327或UV-531。
[0021] 所述的第4步中，抗氧剂是受阻酚类抗氧剂，例如：抗氧剂264、抗氧剂1076。
[0022] 有益效果 本发明通过对煅烧形成的氧化铝粉体的表面进行氧化硅的包覆，并且将氧化硅的表面 进行偶联剂的改性，可以提1?涂层表面的疏水性，而且能够提1?涂层的附着力。
[0023]
【具体实施方式】
[0024] 实施例I 太阳能选择性吸收涂料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、在IOOKg的去离子水中加入3Kg氯化铝、硝酸锰0. 5Kg，搅拌至溶解，边搅拌边 滴加质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，直至无沉淀生成，将沉淀过滤出后，用去离子清洗，再 于120°C下烘干5h，再将干燥后的粉体在马弗炉中烧结，烧结温度900°C，烧结物料再在球 磨机上研磨lh，得到基材粉体； 第2步、将基材粉体配成50g/L的悬浮液，用lmol/L的硅酸钠水溶液把悬浮液的pH 值调节到8. 0,向悬浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸钠水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸钠水 溶液的重量与基材粉体的重量比是50 :1，进行反应，反应温度为80°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸调节pH=7. 0,继续搅拌30min，过滤，用去离子水洗漆，将滤饼置 于马弗炉中，600°C下煅烧lh，即得到氧化硅表面包覆的纳米粉体； 第3步、将氧化硅表面包覆的纳米粉体置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的浓度20wt%， 加热至80°C，保温2h，过滤后，将固体物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶联剂KH570的乙醇溶 液中，反应时间7小时，反应温度40°C，反应后，滤出固体物，用乙醇清洗，得到改性粉体； 第4步、将改性粉体、乙酸乙酯3Kg、有机硅树脂2Kg、抗紫外剂(抗紫外剂UV-326 ) 0. OlKg、抗氧剂（抗氧剂264)0. OlKg,混合均勻后，即可。
[0025] 实施例2 太阳能选择性吸收涂料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、在IOOKg的去离子水中加入5Kg氯化铝、硝酸锰lKg，搅拌至溶解，边搅拌边滴 加质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，直至无沉淀生成，将沉淀过滤出后，用去离子清洗，再于 130°C下烘干8h，再将干燥后的粉体在马弗炉中烧结，烧结物料再在球磨机上研磨3h，得到 基材粉体； 第2步、将基材粉体配成50g/L的悬浮液，用lmol/L的硅酸钠水溶液把悬浮液的pH值 调节到10. 0,向悬浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸钠水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸钠水 溶液的重量与基材粉体的重量比是80 : 1，进行反应，反应温度为90°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸调节pH=7. 0,继续搅拌30min，过滤，用去离子水洗漆，将滤饼置 于马弗炉中，800°C下煅烧3h，即得到氧化硅表面包覆的纳米粉体； 第3步、将氧化硅表面包覆的纳米粉体置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的浓度20wt%， 加热至80°C，保温2h，过滤后，将固体物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶联剂KH570的乙醇溶 液中，反应时间1 〇小时，反应温度50°C，反应后，滤出固体物，用乙醇清洗，得到改性粉体； 第4步、将改性粉体、乙酸乙酯5Kg、有机硅树脂4Kg、抗紫外剂(抗紫外剂UV-326 ) 0. 03Kg、抗氧剂（抗氧剂264) 0. 03Kg，混合均匀后，即可。
[0026] 实施例3 太阳能选择性吸收涂料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、在IOOKg的去离子水中加入4Kg氯化铝、硝酸锰0. 8Kg，搅拌至溶解，边搅拌边 滴加质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，直至无沉淀生成，将沉淀过滤出后，用去离子清洗，再 于125°C下烘干6h，再将干燥后的粉体在马弗炉中烧结，烧结物料再在球磨机上研磨2h，得 到基材粉体； 第2步、将基材粉体配成50g/L的悬浮液，用lmol/L的硅酸钠水溶液把悬浮液的pH 值调节到9. 0,向悬浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸钠水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸钠水 溶液的重量与基材粉体的重量比是70 :1，进行反应，反应温度为85°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸调节pH=7. 0,继续搅拌30min，过滤，用去离子水洗漆，将滤饼置 于马弗炉中，700°C下煅烧2h，即得到氧化硅表面包覆的纳米粉体； 第3步、将氧化硅表面包覆的纳米粉体置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的浓度20wt%， 加热至80°C，保温2h，过滤后，将固体物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶联剂KH570的乙醇溶 液中，反应时间8小时，反应温度45 °C，反应后，滤出固体物，用乙醇清洗，得到改性粉体； 第4步、将改性粉体、乙酸乙酯4Kg、有机硅树脂3Kg、抗紫外剂(抗紫外剂UV-326 ) 0· 02Kg、抗氧剂（抗氧剂264) 0· 02Kg，混合均匀后，即可。
[0027] 对照例1 与实施例3的区别在于：未对氧化铝粉体的表面进行氧化硅层的包覆。
[0028] 太阳能选择性吸收涂料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、在IOOKg的去离子水中加入4Kg氯化铝、硝酸锰0. 8Kg，搅拌至溶解，边搅拌边 滴加质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，直至无沉淀生成，将沉淀过滤出后，用去离子清洗，再 于125°C下烘干6h，再将干燥后的粉体在马弗炉中烧结，烧结物料再在球磨机上研磨2h，得 到基材粉体； 第2步、基材粉体置于含有5wt%的硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中，反应时间8小时， 反应温度45°C，反应后，滤出固体物，用乙醇清洗，得到改性粉体； 第3步、将改性粉体、乙酸乙酯4Kg、有机硅树脂3Kg、抗紫外剂(抗紫外剂UV-326) 0· 02Kg、抗氧剂（抗氧剂264) 0· 02Kg，混合均匀后，即可。
[0029] 对照例2 与实施例3的区别在于：未对氧化硅粉体的表面进行偶联剂的改性。
[0030] 太阳能选择性吸收涂料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、在IOOKg的去离子水中加入4Kg氯化铝、硝酸锰0. 8Kg，搅拌至溶解，边搅拌边 滴加质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，直至无沉淀生成，将沉淀过滤出后，用去离子清洗，再 于125°C下烘干6h，再将干燥后的粉体在马弗炉中烧结，烧结物料再在球磨机上研磨2h，得 到基材粉体； 第2步、将基材粉体配成50g/L的悬浮液，用lmol/L的硅酸钠水溶液把悬浮液的pH 值调节到9. 0,向悬浮液中并流滴加 lmol/L的娃酸钠水溶液和lmol/L的稀硫酸，娃酸钠水 溶液的重量与基材粉体的重量比是70:1，进行反应，反应温度为85°C，滴完后，放冷，熟化 30min，用lmol/L的稀硫酸调节pH=7. 0,继续搅拌30min，过滤，用去离子水洗漆，将滤饼置 于马弗炉中，700°C下煅烧2h，即得到氧化硅表面包覆的纳米粉体； 第3步、将氧化硅表面包覆的纳米粉体置于加入至KOH溶液中，KOH溶液的浓度20wt%， 加热至80°C，保温2h，过滤后，将固体物烘干，得到包覆粉体； 第4步、将包覆粉体、乙酸乙酯4Kg、有机硅树脂3Kg、抗紫外剂(抗紫外剂UV-326) 0· 02Kg、抗氧剂（抗氧剂264) 0· 02Kg，混合均匀后，即可。
[0031] 性能试验 将上述涂料采用提拉法涂膜于K9玻璃上，提拉速率为10cm / min，涂膜的厚度(膜重 法）为0. 003 g/cm2,将上述涂层参300°C的烘箱中烧烤lh，即得到吸收涂层。
[0032] 划格法采用GB/T9286-1998试验， 测试数据如下：
【权利要求】
1. 一种具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤： 第1步、按重量份计，在100份的去离子水中加入3?5份氯化铝、硝酸锰0. 5?1份， 搅拌至溶解，边搅拌边滴加质量浓度为1%的氢氧化钠溶液，直至无沉淀生成，将沉淀过滤 出后，用去离子清洗，再于120?130°C下烘干5?8h，再将干燥后的粉体在马弗炉中烧结， 烧结物料再在球磨机上研磨1?3h，得到基材粉体； 第2步、将基材粉体配成50g/L的悬浮液，用lmol/L的硅酸钠水溶液把悬浮液的pH值 调节到8. 0?10. 0,向悬浮液中并流滴加lmol/L的娃酸钠水溶液和lmol/L的稀硫酸，进行 反应，滴完后，放冷，熟化30min，用lmol/L的稀硫酸调节pH=7. 0,继续搅拌30min，过滤，用 去离子水洗涤，将滤饼置于马弗炉中，煅烧，即得到氧化硅表面包覆的纳米粉体； 第3步、将氧化硅表面包覆的纳米粉体置于加入至K0H溶液中，加热，保温，过滤后， 将固体物烘干，置于含有5wt%的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，反应后，滤出固体物，用乙醇清 洗，得到改性粉体； 第4步、将改性粉体、乙酸乙酯3?5份、有机硅树脂2?4份、抗紫外剂0. 01?0. 03 份、抗氧剂〇. 01?〇. 03份，混合均匀后，即可。
2. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第2步中，反应温度优选为80?90°C。
3. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第2步中，硅酸钠水溶液的重量与基材粉体的重量比是50?80 :1。
4. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第2步中，煅烧时间1?3h。
5. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第2步中，煅烧温度600?800°C。
6. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第3步中，反应时间7?10小时。
7. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第3步中，反应温度40?50°C。
8. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第3步中，K0H溶液的浓度20wt%。
9. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特征 在于：所述的第4步中，抗紫外剂是UV-326、UV-327或UV-531。
10. 根据权利要求1所述的具有自洁性能的太阳能选择性吸收涂料的制备方法，其特 征在于：所述的第4步中，抗氧剂是受阻酚类抗氧剂。
【文档编号】C09D183/04GK104403558SQ201410647260
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】黄新东, 刘天人 申请人:无锡中洁能源技术有限公司