本发明属于吸热涂料领域，具体涉及一种纳米基体太阳能吸热涂层及其制备方法。
背景技术：
目前市面上普遍采用的是在平板集热器的吸热板芯上喷涂黑色有机涂层，如黑色氟碳树脂、黑色环氧树脂、黑色聚氨酯树脂等，因为采用了普通的树脂材料作为粘合剂及以碳黑或者黑色颜料作为发色体，因此会造成：1、涂层不耐候，过早粉化和退色，2、由于采用的是普通碳黑或者黑色颜料作为发色体，无光谱选择性，因此它的涂层发射率很高，这样就造成了太阳能平板集热器的热效率低。
选择性吸收层是光吸收体系中用于吸收光能的核心功能部分，通常用于太阳能集热元件或太阳能选择性吸收涂层体系中。目前应用于太阳能热利用行业的太阳能选择性吸收涂层的结构为从内到外依次为红外高反射金属底层、高金属体积比吸收层、低金属体积比吸收层、减反射层。
制备一种优良的选择性吸收涂层关键在于选择具有较佳的太阳光谱选择性的材料和制备工艺，现行涂层多选择铝作为溅射阴极，与氮气进行反应生成渐变膜形式的薄膜，这种薄膜适宜于低温真空使用，抗烘烤性差；采用干涉膜制备的薄膜的抗烘烤性优于渐变膜制备的薄膜，但制备时要求对各层的光学常数、厚度等进行精确控制，制备工艺复杂并且所涉及的材料相对昂贵。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种纳米基体太阳能吸热涂层及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种纳米基体太阳能吸热涂层，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性复合乳液25~35份、纳米级粉体颜料2~8份、聚乙烯醇7~12份、乙二醇苯醚3~15份、镍盐2~6份、乙二醇苯醚4~10份、醋酸丁酯2~6份、超细石墨粉4~8份、成膜助剂5~10份、三乙醇胺3~7份、分散剂0.2~0.4份、增稠剂0.5~0.7份、纳米二氧化硅0.3~3.5份。
进一步地，丙烯酸酯改性复合乳液25份、纳米级粉体颜料2份、聚乙烯醇7份、乙二醇苯醚3份、镍盐2份、乙二醇苯醚4份、醋酸丁酯2份、超细石墨粉4份、成膜助剂5份、三乙醇胺3份、分散剂0.2份、增稠剂0.5份、纳米二氧化硅0.3份。
进一步地，所述丙烯酸酯改性复合乳液选自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液和有机硅改性丙烯酸酯乳液中的一种或者它们的混合物。
进一步地，所述纳米级粉体颜料由纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体组成，其中，所述纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体的重量比为1~1.2：1~1.2：2~2.6：2~2.6。
进一步地，所述分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子离聚物中的一种或者多种。
一种纳米基体太阳能吸热涂层的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比称取丙烯酸酯改性复合乳液、纳米级粉体颜料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反应釜中，加入适量水，升温至80~90℃，混合搅拌均匀后加入镍盐、乙二醇苯醚，混合反应2~3h，得混合物a；
步骤2：按照配比称取醋酸丁酯、超细石墨粉加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在再加入成膜助剂混合得到混合物b；
步骤3：将混合物b加入到混合物a中，混合搅拌均匀后再加入三乙醇胺、分散剂，搅拌反应0.5~1h，升温至50~80℃，然后加入增稠剂、纳米二氧化硅，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为1000~2000r/min的搅拌机中搅拌分散20~30min，得到涂料；
步骤4：利用喷涂设备将步骤3制备得到的涂料均匀喷涂至太阳能电板的表面形成涂层，即得。
进一步地，所述步骤4中的涂层厚度为1~5μm。
进一步地，所述步骤2中的球磨机为棒式球磨机或者卧式球磨机。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种纳米基体太阳能吸热涂层及其制备方法，采用纳米级粉体颜料作为原料，使得该涂层材料具有光谱选择性和可见光吸收率高及发射率低的良好性能、热效率高，发电效率提升2.5~5%。
采用本发明涂层材料制备太阳能吸热涂层时工艺简单，研磨形成分散体系的涂料直接利用喷涂设备喷涂于太阳能吸热板芯向阳面即可，无需特别设备，制备成本低廉，涂层表面硬度高、耐高温，保证了较高的热电转换效率及高的使用强度。
本发明加入丙烯酸酯改性复合乳液，其中聚氨酯改性丙烯酸酯乳液具有良好的柔韧性、耐低温性、耐水性、耐老化性、贮存稳定性等特点，使涂层的综合性能显著地提高；吸热涂层加入了超细石墨粉，从而提高纳米基体太阳能吸热成分在涂层中的稳定性，增大表面积，有利于太阳能热量的选择性吸收。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例1
一种纳米基体太阳能吸热涂层，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性复合乳液25份、纳米级粉体颜料2份、聚乙烯醇7份、乙二醇苯醚3份、镍盐2份、乙二醇苯醚4份、醋酸丁酯2份、超细石墨粉4份、成膜助剂5份、三乙醇胺3份、分散剂0.2份、增稠剂0.5份、纳米二氧化硅0.3份。
所述丙烯酸酯改性复合乳液选自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液和有机硅改性丙烯酸酯乳液中的一种或者它们的混合物。
所述纳米级粉体颜料由纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体组成，其中，所述纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体的重量比为1：1：2：2。
所述分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子离聚物中的一种或者多种。
一种纳米基体太阳能吸热涂层的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比称取丙烯酸酯改性复合乳液、纳米级粉体颜料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反应釜中，加入适量水，升温至80℃，混合搅拌均匀后加入镍盐、乙二醇苯醚，混合反应2h，得混合物a；
步骤2：按照配比称取醋酸丁酯、超细石墨粉加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在再加入成膜助剂混合得到混合物b；
步骤3：将混合物b加入到混合物a中，混合搅拌均匀后再加入三乙醇胺、分散剂，搅拌反应0.5h，升温至50℃，然后加入增稠剂、纳米二氧化硅，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为1000r/min的搅拌机中搅拌分散20min，得到涂料；
步骤4：利用喷涂设备将步骤3制备得到的涂料均匀喷涂至太阳能电板的表面形成涂层，即得。
所述步骤4中的涂层厚度为1μm。
所述步骤2中的球磨机为棒式球磨机或者卧式球磨机。
实施例2
一种纳米基体太阳能吸热涂层，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性复合乳液30份、纳米级粉体颜料5份、聚乙烯醇10份、乙二醇苯醚10份、镍盐4份、乙二醇苯醚7份、醋酸丁酯4份、超细石墨粉6份、成膜助剂7份、三乙醇胺5份、分散剂0.3份、增稠剂0.6份、纳米二氧化硅2.5份。
所述丙烯酸酯改性复合乳液选自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液和有机硅改性丙烯酸酯乳液中的一种或者它们的混合物。
所述纳米级粉体颜料由纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体组成，其中，所述纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体的重量比为1：1：2：2。
所述分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子离聚物中的一种或者多种。
一种纳米基体太阳能吸热涂层的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比称取丙烯酸酯改性复合乳液、纳米级粉体颜料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反应釜中，加入适量水，升温至85℃，混合搅拌均匀后加入镍盐、乙二醇苯醚，混合反应2h，得混合物a；
步骤2：按照配比称取醋酸丁酯、超细石墨粉加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在再加入成膜助剂混合得到混合物b；
步骤3：将混合物b加入到混合物a中，混合搅拌均匀后再加入三乙醇胺、分散剂，搅拌反应0.5h，升温至70℃，然后加入增稠剂、纳米二氧化硅，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为1500r/min的搅拌机中搅拌分散25min，得到涂料；
步骤4：利用喷涂设备将步骤3制备得到的涂料均匀喷涂至太阳能电板的表面形成涂层，即得。所述步骤4中的涂层厚度为3μm。
所述步骤2中的球磨机为棒式球磨机或者卧式球磨机。
实施例3
一种纳米基体太阳能吸热涂层，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性复合乳液35份、纳米级粉体颜料8份、聚乙烯醇12份、乙二醇苯醚15份、镍盐6份、乙二醇苯醚10份、醋酸丁酯6份、超细石墨粉8份、成膜助剂10份、三乙醇胺7份、分散剂0.4份、增稠剂0.7份、纳米二氧化硅3.5份。
所述丙烯酸酯改性复合乳液选自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、环氧树脂改性丙烯酸酯乳液和有机硅改性丙烯酸酯乳液中的一种或者它们的混合物。
所述纳米级粉体颜料由纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体组成，其中，所述纳米级钛、纳米级镍、纳米级氧化铜和纳米级氧化锰粉体的重量比为1.2：1.2：2.6：2.6。
所述分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子离聚物中的一种或者多种。
一种纳米基体太阳能吸热涂层的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：按照配比称取丙烯酸酯改性复合乳液、纳米级粉体颜料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反应釜中，加入适量水，升温至90℃，混合搅拌均匀后加入镍盐、乙二醇苯醚，混合反应3h，得混合物a；
步骤2：按照配比称取醋酸丁酯、超细石墨粉加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在再加入成膜助剂混合得到混合物b；
步骤3：将混合物b加入到混合物a中，混合搅拌均匀后再加入三乙醇胺、分散剂，搅拌反应1h，升温至80℃，然后加入增稠剂、纳米二氧化硅，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为2000r/min的搅拌机中搅拌分散30min，得到涂料；
步骤4：利用喷涂设备将步骤3制备得到的涂料均匀喷涂至太阳能电板的表面形成涂层，即得。
所述步骤4中的涂层厚度为5μm。
所述步骤2中的球磨机为棒式球磨机或者卧式球磨机。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。