本發(fā)明屬于吸熱涂料領(lǐng)域，具體涉及一種納米基體太陽能吸熱涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前市面上普遍采用的是在平板集熱器的吸熱板芯上噴涂黑色有機(jī)涂層，如黑色氟碳樹脂、黑色環(huán)氧樹脂、黑色聚氨酯樹脂等，因為采用了普通的樹脂材料作為粘合劑及以碳黑或者黑色顏料作為發(fā)色體，因此會造成：1、涂層不耐候，過早粉化和退色，2、由于采用的是普通碳黑或者黑色顏料作為發(fā)色體，無光譜選擇性，因此它的涂層發(fā)射率很高，這樣就造成了太陽能平板集熱器的熱效率低。
選擇性吸收層是光吸收體系中用于吸收光能的核心功能部分，通常用于太陽能集熱元件或太陽能選擇性吸收涂層體系中。目前應(yīng)用于太陽能熱利用行業(yè)的太陽能選擇性吸收涂層的結(jié)構(gòu)為從內(nèi)到外依次為紅外高反射金屬底層、高金屬體積比吸收層、低金屬體積比吸收層、減反射層。
制備一種優(yōu)良的選擇性吸收涂層關(guān)鍵在于選擇具有較佳的太陽光譜選擇性的材料和制備工藝，現(xiàn)行涂層多選擇鋁作為濺射陰極，與氮?dú)膺M(jìn)行反應(yīng)生成漸變膜形式的薄膜，這種薄膜適宜于低溫真空使用，抗烘烤性差；采用干涉膜制備的薄膜的抗烘烤性優(yōu)于漸變膜制備的薄膜，但制備時要求對各層的光學(xué)常數(shù)、厚度等進(jìn)行精確控制，制備工藝復(fù)雜并且所涉及的材料相對昂貴。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種納米基體太陽能吸熱涂層及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種納米基體太陽能吸熱涂層，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性復(fù)合乳液25~35份、納米級粉體顏料2~8份、聚乙烯醇7~12份、乙二醇苯醚3~15份、鎳鹽2~6份、乙二醇苯醚4~10份、醋酸丁酯2~6份、超細(xì)石墨粉4~8份、成膜助劑5~10份、三乙醇胺3~7份、分散劑0.2~0.4份、增稠劑0.5~0.7份、納米二氧化硅0.3~3.5份。
進(jìn)一步地，丙烯酸酯改性復(fù)合乳液25份、納米級粉體顏料2份、聚乙烯醇7份、乙二醇苯醚3份、鎳鹽2份、乙二醇苯醚4份、醋酸丁酯2份、超細(xì)石墨粉4份、成膜助劑5份、三乙醇胺3份、分散劑0.2份、增稠劑0.5份、納米二氧化硅0.3份。
進(jìn)一步地，所述丙烯酸酯改性復(fù)合乳液選自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、環(huán)氧樹脂改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液中的一種或者它們的混合物。
進(jìn)一步地，所述納米級粉體顏料由納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體組成，其中，所述納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體的重量比為1~1.2：1~1.2：2~2.6：2~2.6。
進(jìn)一步地，所述分散劑為乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子離聚物中的一種或者多種。
一種納米基體太陽能吸熱涂層的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：按照配比稱取丙烯酸酯改性復(fù)合乳液、納米級粉體顏料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反應(yīng)釜中，加入適量水，升溫至80~90℃，混合攪拌均勻后加入鎳鹽、乙二醇苯醚，混合反應(yīng)2~3h，得混合物a；
步驟2：按照配比稱取醋酸丁酯、超細(xì)石墨粉加入球磨機(jī)中研磨，過200目篩，然后在再加入成膜助劑混合得到混合物b；
步驟3：將混合物b加入到混合物a中，混合攪拌均勻后再加入三乙醇胺、分散劑，攪拌反應(yīng)0.5~1h，升溫至50~80℃，然后加入增稠劑、納米二氧化硅，混合攪拌均勻，然后將混合物轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)速為1000~2000r/min的攪拌機(jī)中攪拌分散20~30min，得到涂料；
步驟4：利用噴涂設(shè)備將步驟3制備得到的涂料均勻噴涂至太陽能電板的表面形成涂層，即得。
進(jìn)一步地，所述步驟4中的涂層厚度為1~5μm。
進(jìn)一步地，所述步驟2中的球磨機(jī)為棒式球磨機(jī)或者臥式球磨機(jī)。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供一種納米基體太陽能吸熱涂層及其制備方法，采用納米級粉體顏料作為原料，使得該涂層材料具有光譜選擇性和可見光吸收率高及發(fā)射率低的良好性能、熱效率高，發(fā)電效率提升2.5~5%。
采用本發(fā)明涂層材料制備太陽能吸熱涂層時工藝簡單，研磨形成分散體系的涂料直接利用噴涂設(shè)備噴涂于太陽能吸熱板芯向陽面即可，無需特別設(shè)備，制備成本低廉，涂層表面硬度高、耐高溫，保證了較高的熱電轉(zhuǎn)換效率及高的使用強(qiáng)度。
本發(fā)明加入丙烯酸酯改性復(fù)合乳液，其中聚氨酯改性丙烯酸酯乳液具有良好的柔韌性、耐低溫性、耐水性、耐老化性、貯存穩(wěn)定性等特點(diǎn)，使涂層的綜合性能顯著地提高；吸熱涂層加入了超細(xì)石墨粉，從而提高納米基體太陽能吸熱成分在涂層中的穩(wěn)定性，增大表面積，有利于太陽能熱量的選擇性吸收。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種納米基體太陽能吸熱涂層，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性復(fù)合乳液25份、納米級粉體顏料2份、聚乙烯醇7份、乙二醇苯醚3份、鎳鹽2份、乙二醇苯醚4份、醋酸丁酯2份、超細(xì)石墨粉4份、成膜助劑5份、三乙醇胺3份、分散劑0.2份、增稠劑0.5份、納米二氧化硅0.3份。
所述丙烯酸酯改性復(fù)合乳液選自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、環(huán)氧樹脂改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液中的一種或者它們的混合物。
所述納米級粉體顏料由納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體組成，其中，所述納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體的重量比為1：1：2：2。
所述分散劑為乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子離聚物中的一種或者多種。
一種納米基體太陽能吸熱涂層的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：按照配比稱取丙烯酸酯改性復(fù)合乳液、納米級粉體顏料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反應(yīng)釜中，加入適量水，升溫至80℃，混合攪拌均勻后加入鎳鹽、乙二醇苯醚，混合反應(yīng)2h，得混合物a；
步驟2：按照配比稱取醋酸丁酯、超細(xì)石墨粉加入球磨機(jī)中研磨，過200目篩，然后在再加入成膜助劑混合得到混合物b；
步驟3：將混合物b加入到混合物a中，混合攪拌均勻后再加入三乙醇胺、分散劑，攪拌反應(yīng)0.5h，升溫至50℃，然后加入增稠劑、納米二氧化硅，混合攪拌均勻，然后將混合物轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)速為1000r/min的攪拌機(jī)中攪拌分散20min，得到涂料；
步驟4：利用噴涂設(shè)備將步驟3制備得到的涂料均勻噴涂至太陽能電板的表面形成涂層，即得。
所述步驟4中的涂層厚度為1μm。
所述步驟2中的球磨機(jī)為棒式球磨機(jī)或者臥式球磨機(jī)。
實(shí)施例2
一種納米基體太陽能吸熱涂層，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性復(fù)合乳液30份、納米級粉體顏料5份、聚乙烯醇10份、乙二醇苯醚10份、鎳鹽4份、乙二醇苯醚7份、醋酸丁酯4份、超細(xì)石墨粉6份、成膜助劑7份、三乙醇胺5份、分散劑0.3份、增稠劑0.6份、納米二氧化硅2.5份。
所述丙烯酸酯改性復(fù)合乳液選自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、環(huán)氧樹脂改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液中的一種或者它們的混合物。
所述納米級粉體顏料由納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體組成，其中，所述納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體的重量比為1：1：2：2。
所述分散劑為乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子離聚物中的一種或者多種。
一種納米基體太陽能吸熱涂層的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：按照配比稱取丙烯酸酯改性復(fù)合乳液、納米級粉體顏料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反應(yīng)釜中，加入適量水，升溫至85℃，混合攪拌均勻后加入鎳鹽、乙二醇苯醚，混合反應(yīng)2h，得混合物a；
步驟2：按照配比稱取醋酸丁酯、超細(xì)石墨粉加入球磨機(jī)中研磨，過200目篩，然后在再加入成膜助劑混合得到混合物b；
步驟3：將混合物b加入到混合物a中，混合攪拌均勻后再加入三乙醇胺、分散劑，攪拌反應(yīng)0.5h，升溫至70℃，然后加入增稠劑、納米二氧化硅，混合攪拌均勻，然后將混合物轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)速為1500r/min的攪拌機(jī)中攪拌分散25min，得到涂料；
步驟4：利用噴涂設(shè)備將步驟3制備得到的涂料均勻噴涂至太陽能電板的表面形成涂層，即得。所述步驟4中的涂層厚度為3μm。
所述步驟2中的球磨機(jī)為棒式球磨機(jī)或者臥式球磨機(jī)。
實(shí)施例3
一種納米基體太陽能吸熱涂層，按照重量份包括以下原料：丙烯酸酯改性復(fù)合乳液35份、納米級粉體顏料8份、聚乙烯醇12份、乙二醇苯醚15份、鎳鹽6份、乙二醇苯醚10份、醋酸丁酯6份、超細(xì)石墨粉8份、成膜助劑10份、三乙醇胺7份、分散劑0.4份、增稠劑0.7份、納米二氧化硅3.5份。
所述丙烯酸酯改性復(fù)合乳液選自丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯乳液、環(huán)氧樹脂改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液中的一種或者它們的混合物。
所述納米級粉體顏料由納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體組成，其中，所述納米級鈦、納米級鎳、納米級氧化銅和納米級氧化錳粉體的重量比為1.2：1.2：2.6：2.6。
所述分散劑為乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子離聚物中的一種或者多種。
一種納米基體太陽能吸熱涂層的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：按照配比稱取丙烯酸酯改性復(fù)合乳液、納米級粉體顏料、聚乙烯醇、乙二醇苯醚加入到反應(yīng)釜中，加入適量水，升溫至90℃，混合攪拌均勻后加入鎳鹽、乙二醇苯醚，混合反應(yīng)3h，得混合物a；
步驟2：按照配比稱取醋酸丁酯、超細(xì)石墨粉加入球磨機(jī)中研磨，過200目篩，然后在再加入成膜助劑混合得到混合物b；
步驟3：將混合物b加入到混合物a中，混合攪拌均勻后再加入三乙醇胺、分散劑，攪拌反應(yīng)1h，升溫至80℃，然后加入增稠劑、納米二氧化硅，混合攪拌均勻，然后將混合物轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)速為2000r/min的攪拌機(jī)中攪拌分散30min，得到涂料；
步驟4：利用噴涂設(shè)備將步驟3制備得到的涂料均勻噴涂至太陽能電板的表面形成涂層，即得。
所述步驟4中的涂層厚度為5μm。
所述步驟2中的球磨機(jī)為棒式球磨機(jī)或者臥式球磨機(jī)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。