一种太阳能吸热涂料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及吸热材料，尤其涉及一种太阳能吸热涂料。
【背景技术】
[0002] 能源利用在人类社会发展中占有举足轻重的地位，但过度的开发资源和低效率的 资源利用，使人类面临着严峻的考验。众所周知，太阳能是一种来源最丰富和可广泛获取的 可再生能源，对解决能源危机和环境问题具有重大的作用，且太阳能以独具的储量无限性、 存在的普遍性、开发利用的清洁性，使其成为了各国竞相研究的热点。我国蕴藏着丰富的太 阳能资源，太阳能利用前景广阔，目前已是世界上太阳能热水器的第一使用国和生产国。
[0003] 太阳能光热应用是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的方法之一，但由于太 阳能到达地球后能量密度较小又不连续，因此，为大规模的开发利用带来了困难。长期以 来，如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能，并对太阳能进行富集，以便最大限度地利 用太阳能，成为研究的热门话题。在现有的光热应用技术当中，选择性吸收涂层技术被公认 为是其中较为核心的技术，它对提高太阳能热转换效率，大规模推广太阳能光热应用起着 至关重要的作用。
[0004] 众所周知，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，用它制成的膜将太阳辐射能转化为热能，膜在室外条件下工作，必须具有良好的耐候 性和防水性。
[0005] 现在的太阳能吸热涂料，专门针对太阳能涂料的耐候性和防水性的研究比比皆 是，现今利用纳米材料作为吸热材料的原料，能提高涂层的耐候性和吸热效率，例如中国专 利CN 102286243 A，但是成本极高；也有利用改变颜料的配方来改善制备成的涂料的耐候 性能，例如中国专利CN 102134428 B，但其制备的工艺流程复杂，要求较高。
【发明内容】
[0006] 本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种太阳能涂料，通过将对成 膜剂进行改性后作为制备本申请涂料的重要原料，不仅能使得制成的涂料在室外条件下具 有良好的耐候性和防水性，且制备的工艺简单易懂，并且能保证吸热涂料的吸热效率，具有 极大的推广价值。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种太阳能吸热涂料，包括成膜剂、吸光剂、成膜助剂、溶剂和助剂，将吸光剂与成膜 剂、溶剂和助剂利用球磨的方法分散均匀后，再加入成膜助剂混合均匀，即可得到太阳能吸 热涂料;所述成膜剂、吸光剂、成膜助剂、溶剂和助剂按照重量份数比计为：成膜剂50-100 份;成膜助剂10-30份;吸光剂35-55份;溶剂20-50份;助剂10-30份;所述成膜剂为改性酪 素-明胶。
[0008]在本发明中，进一步地，所述成膜剂的制备方法为:将酪素与明胶按照重量比为酪 素：明胶为5-10:2-3进行混合，然后加入水，在温度为15°c-22°c条件下浸泡一段时间后，移 至常温后再加入甲基丙烯酸丁酯和有机硅氧烷按照重量份比为1-2:1-3的混合液，反应一 段时间后，冷却至常温，再搅拌后通过紫外光照射10-15 min后，得到改性酪素-明胶。
[0009]在本发明中，进一步地，所述紫外光照射的波长为200 nm -400nm。
[0010] 在本发明中，进一步地，所述成膜剂的制备方法为:所述搅拌的速度为50-100r/ min;所述搅拌的时间为1-5 min。
[0011] 在本发明中，进一步地，所述加入水的重量为酪素与明胶总重量的1/10-1/5。
[0012] 在本发明中，进一步地，所述浸泡的时间为l〇-15min;所述反应的时间为5-15min， 反应的温度为70°C_80°C。
[0013] 在本发明中，进一步地，所述吸光剂为钴蓝粉、钴锰铜氧化物、搪瓷黑调配成黑色； 或者使用氧化铬绿粉、硒硫化镉粉、氧化铁红粉调配成红色;或者使用硫化铅与钴蓝粉调配 成蓝色。
[0014] 在本发明中，进一步地，所述成膜助剂为乙二醇丁醚、丙二醇苯醚、十二碳醇酯和 邻苯二甲酸二丁酯中一种或几种。
[0015] 在本发明中，进一步地，所述溶剂为乙酸、无水醋酸丁酯、丙三醇、四氢呋喃-氧化 丙烯共聚二醇和聚氨酯聚醚多元醇中的一种或几种。
[0016] 在本发明中，进一步地，所述助剂为增塑剂、偶联剂、流平剂、润湿剂和消泡剂，增 塑剂、偶联剂、流平剂、润湿剂和消泡剂的重量比为2-3:3-5:3-5:2-5:1-3。
[0017] 进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
[0018] 进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶 联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者至少两种的混合物。
[0019] 进一步地，所述流平剂为EFKA3570、EFKA 3580、YCK-1360、BYK-333 和TEGO Glide 100中一种或至少二种混配。
[0020] 进一步地，所述润湿剂为聚硅氧烷、聚醚改性的聚二甲基聚硅氧烷和聚酯改性的 聚二甲基硅氧烷中的一种。
[0021] 进一步地，所述消泡剂为聚氧乙烯氧丙烯甘油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚 氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯。
[0022] 在本申请中涉及的原料与器材均能在市面上采购得到。
[0023] 本与现有技术相比较，本发明具有的有益效果为： 1、本发明通过将改性后的成膜剂，即为改性酪素-明胶与吸光剂、溶剂和助剂利用球磨 的方法分散均匀，再加上成膜助剂混合均匀后，得到太阳能吸热涂料。该原料制备出来的吸 热涂料利用球磨的方法能使得原料充分分散，无需再添加分散剂，进而降低制备成本;先后 利用化学改性、物理改性将酪素和明胶进行改性，得到的改性酪素-明胶作为吸热涂料原料 中的成膜剂，能使得制备出来的吸热涂料在_30°C下不断裂，延伸性增强，耐寒性能、耐热性 能显著改善，且降低了着火的可能性，通过化学反应，控制反应的温度，能使得改性酪素-明 胶在适合的温度下反应，避免反应过慢，增加制备的时间或者反应过快，改性过火出现结块 的问题，且在反应过程中将有机硅氧烷段引入酪素、明胶结构中，同时封闭了及性强对谁敏 感的氨基，羧基和羟基等基团上，降低了改性后的酪素-明胶的亲水性，提高了成膜的防水 性能。
[0024] 2、本发明选的吸光剂可以调配出多种颜色，可以使用钴蓝粉、钴锰铜氧化物、搪瓷 黑调配成黑色；或者使用氧化铬绿粉、硒硫化镉粉、氧化铁红粉调配成红色；或者使用硫化 铅与钴蓝粉调配成蓝色;增加了涂料的多色性，解决了色彩单一，装饰性差的问题，使得本 申请制备出来的涂料适用于多种环境下，具有较大的推广性;且调配成黑色、红色、蓝色或 者绿色都使用了短波区颜色与长波区颜色相结合，能够显著提高太阳光的吸收率。
[0025] 3、本发明中选用的溶剂是专门针对本申请中的成膜剂(改性酪素-明胶)设计的， 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光吸热涂料对底材进行涂布后， 吸热更加均匀。
[0026] 4、本申请使用的助剂能够整体的完善本发明涂料的各种性能，针对本申请选用的 成膜剂与颜料类型，专门选用相配合的助剂，增强本发明涂料的各种性能，例如选用的偶联 剂能提高涂料的延伸性，防止涂布后的底材爆裂;选用的湿润剂能够降低涂料的表面张力， 增加了涂料在涂布的时候湿润底材的表面的能力;选用的流平剂能够在进行底材涂布的时 候得到一个平整、光滑、均匀的涂膜;选用的消泡剂能够抑制泡沫产生的物质，它与液体起 泡物质一同吸附于气泡上，使表面张力降低，泡膜变薄，导致破损，可预防起泡现象。
[0027] 5 .本发明的制备工艺简单、易懂，可行性高，且经过试验证明涂料进行涂布后吸 收可见光与红外光性能高，导热性高，防水性强，耐高温，耐腐蚀，稳定性能高，发射率低，透 射率高，涂层附着力强，密度高，是理想的太阳能吸热涂料，具有极大的推广价值。
【具体实施方式】
[0028] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0029] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可 被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列 等效或类似特征中的一个例子而已。
[0030] 实施例1: 一种太阳能吸热涂料，原料为： 成膜剂:改性酪素-明胶50kg; 成膜助剂：乙二醇丁醚7kg、丙二醇苯醚3kg; 吸光剂:钴蓝粉8kg、钴锰铜氧化物12kg、搪瓷黑15kg调配成黑色； 溶剂：乙酸6kg、无水醋酸丁酯8kg、丙三醇6kg; 助剂为增塑剂、偶联剂、流平剂、润湿剂和消泡剂，其中， 增塑剂:邻苯二甲酸二丁酯2kg; 偶联剂:硅烷偶联剂1 kg、钦酸酯偶联剂2 kg; 流平剂:EFKA3570 2kg、EFKA 3580 lkg进行均匀混配； 润湿剂:聚硅氧烷2kg; 消泡剂:聚氧乙烯氧丙烯甘油lkg。
[0031]依上述的原料制备太阳能吸热涂料的步骤如下： (1) 将酪素与明胶按照重量比为5:2进行混合，即为酪素35.7 kg、明胶14.3 kg，然后加 入水25kg，在温度为15°C条件下浸泡lOmin后，移至常温后再加入甲基丙烯酸丁酯和有机硅 氧烷按照重量份比为1:1的混合液，在温度为70°C条件下反应5min后，冷却至常温，再以速 度为50r/min搅拌1 min后通过波长为200 nm紫外光照射10 min后，得到改性酪素-明胶； (2) 按照重量份数比，将吸光剂与成膜剂、溶剂和助剂投入球磨机内，启动球磨机进行 球磨作业5min将各个原料球磨分散均匀后，再加入成膜助剂混合均匀后，即可得到太阳能 吸热涂料。
[0032] 实施例2: 一种太阳能吸热涂料，原料为： 成膜剂:改性酪素-明胶l〇