一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料及其制备方法与应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510685202.9

申请日:

20151020

公开号:

CN105131741B

公开日:

20171121

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

C09D127/12,C09D5/32,C09D7/12

主分类号:

C09D127/12,C09D5/32,C09D7/12

申请人:

广州慧谷工程材料有限公司

发明人:

冯志德,冀伟强,曾小杭

地址:

511365 广东省广州市增城中新镇恒创工业园

优先权:

CN201510685202A

专利代理机构:

广州市华学知识产权代理有限公司

代理人:

杨燕瑞;裘晖

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内容摘要

本发明属于节能涂料技术领域,公开了一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料及其制备方法与应用。该涂料具有太阳光选择吸收性,光热转化率高、防护性能好、耐候性佳。该涂料由以下质量分数的组分组成:吸收剂25~33%;填料0~5%;氟碳树脂15~20%;分散剂2~3%;交联剂3~5%;催化剂0.1~0.3%;附着力促进剂0.5~1%;消泡剂0.2~0.5%;流平剂0.2~0.5%;有机溶剂40~50%。本发明的涂料得到的涂层为金属氧化物‑树脂复合吸热涂层,其太阳能吸收率大于93%,辐射率小于5%,同时具有优良的耐冲击性、耐弯曲性、耐蚀性、耐老化性和耐盐雾性,可应用于太阳能集热器中。

权利要求书

1.一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料,其特征在于由以下质量分数的组分组成:吸收剂25~33%;填料0~5%;氟碳树脂15~20%;分散剂2~3%;交联剂3~5%;催化剂0.1~0.3%;附着力促进剂0.5~1%;消泡剂0.2~0.5%;流平剂0.2~0.5%;有机溶剂40~50%;所述的吸收剂包括铁锰黑颜料,及氧化铜粉料和炭黑中的至少一种;所述的氟碳树脂为带有羟基基团的氟碳树脂,羟值为50~55mgKOH/g,酸值不超过3mgKOH/g;所述的交联剂为全甲醚化的氨基树脂或部分甲醚化的氨基树脂。 2.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料,其特征在于:所述的铁锰黑颜料的粒径≤100nm;所述的氧化铜粉料粒径为300~400nm;所述的炭黑为德固赛degussa4#炭黑和卡博特330R的至少一种。 3.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料,其特征在于:所述的填料包括钛白粉和消光粉中的至少一种。 4.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料,其特征在于:所述的附着力促进剂为含羧基聚酯附着力促进剂。 5.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料,其特征在于:所述的氟碳树脂为帝斯曼树脂URACRONCR204CM40和万博WF-J313的至少一种;所述的附着力促进剂为联洁YX-909-B-72、润昌RHEPOL9999和长兴YX-909的至少一种。 6.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料,其特征在于:所述的分散剂为丙烯酸酯树脂;所述的催化剂为酸性催化剂;所述的消泡剂为有机硅类消泡剂;所述的流平剂为改性丙烯酸酯类树脂;所述的有机溶剂为酯类和酮类中的至少一种。 7.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料,其特征在于:所述的分散剂为BYK-161;所述的催化剂为对甲苯磺酸、甲烷磺酸和环烷酸锰液中的至少一种;所述的消泡剂为BYK-066N;所述的流平剂为HENSICH-143和BYK-340中的至少一种;所述的有机溶剂为乙酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸正丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、甲基丁酮、甲基异丁酮和环己酮中的至少两种。 8.一种根据权利要求1~7任一项所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料的制备方法,其特征在于具体包括以下步骤:将分散剂加入到部分有机溶剂中,搅拌均匀使其溶解,再加入吸收剂,研磨分散2~3h至涂料细度为10μm以下;加入氟碳树脂、交联剂、催化剂、附着力促进剂和剩余有机溶剂,高速分散1~2h,加入流平剂、消泡剂,高速分散0.5~1h后得到涂料。 9.根据权利要求1~7任一项所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料在太阳能集热器中的应用。

说明书

技术领域

本发明属于节能涂料技术领域,特别涉及一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料及其制备方法与应用。该涂料具有太阳光选择吸收性,光热转化率高、防护性能好、耐候性佳。

背景技术

随着能源形式的变化,常规能源的贮量日益下降,尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源,是能源建设应该遵循的原则。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭约占商品能源消费结构的76%,是我国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。

太阳能选择性吸收涂层设想是在上世纪五十年代提出的。当太阳光入射到涂层表面的时候,涂层对太阳光将产生反射、吸收、透射三种现象。一般来说,太阳光所含波长范围在可见光区和近红外区域,如果涂层中物质的跃迁能级恰好与一定波长所对应的能量匹配,涂层中物质将对相应波长的光产生吸收。选择性吸热涂层的原理是:涂层对于太阳光中长波段的波吸收尽可能多,同时对太阳光的反射和透射尽可能低,吸收的能量转化成热能,之后通过适当的技术转化成不同的应用,如太阳能热水器、光伏产业中的热电材料等。

为了提高选择性吸热涂层的效率,唯一有效的办法是在保持最大限度地采集太阳能的同时尽可能减小其对流和辐射热损。根据吸收原理和结构的不同,可以把选择性吸收涂层分为以下几种:①干涉型吸收涂层:采用制备多层具有不同折射率的膜制备成复合膜,膜之间形成干涉效应从而获得选择性吸收;②表面结构型吸收涂层:构造微米-纳米级别的表面粗糙结构,对太阳光形成选择性吸收;③金属-半导体复合结构:半导体具有较窄的禁带宽度,刚好能够对太阳光形成吸收;④体吸收型涂层:利用纳米金属/金属氧化物-高分子树脂复合材料形成选择性吸收层。

中国专利CN101284958A描述了一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层制备方法。通过选择不同粒径和不同种类的镍合金,可制备出热吸收率达96%的吸热涂层,但是热辐射率仍维持在10%以上。

美国专利US20150015960A1公开了一种双层膜结构太阳能吸热涂层的制备方法。采用真空溅射的方式制备一层纳米金属氧化物吸热层,与减反膜复合制备得到太阳能吸热涂层。

美国专利US20140261390描述了一种基于多层结构复合膜的选择性吸热涂层的制备方法。涂层由四层膜组成:保护膜、减反膜、金属基红外反射膜以及太阳能吸收膜。通过多种不同结构膜的搭配,可制备出热吸收率达96%、热辐射率达7%的选择性吸热涂层。

但是,上述多种现有的技术或是存在热辐射率高,或是存在附着力不足,或是存在技术成本高等问题,因此本领域迫切需要研发一种具备高热吸收率、低热辐射率、经济可行的选择性吸热涂层。

发明内容

为了克服上述现有选择性吸热涂层存在热辐射率高的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料。该涂料具有突出的热吸收率,较低的热辐射率,从而保证了高的太阳能利用率;涂料技术成本远低于真空溅射等方法;涂层本身具有优良的耐冲击性、耐弯曲性、耐蚀性、耐老化性和耐盐雾性,太阳能吸收率大于93%,辐射率小于5%,可作为太阳能集热器吸热部件的选择性吸热涂层。

本发明另一目的在于提供一种上述体吸收型太阳能选择性吸热涂料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述体吸收型太阳能选择性吸热涂料在太阳能集热器中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现:

一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料,由以下质量分数的组分组成:吸收剂25~33%;填料0~5%;氟碳树脂15~20%;分散剂2~3%;交联剂3~5%;催化剂0.1~0.3%;附着力促进剂0.5~1%;消泡剂0.2~0.5%;流平剂0.2~0.5%;有机溶剂40~50%。

所述的吸收剂包括铁锰黑颜料、氧化铜粉料和炭黑中的至少一种。本发明选用的吸收剂对太阳光有明显的吸收。所述的铁锰黑颜料是一种具有优异着色力的无机锰铁黑色颜料,具有极好的热稳定性;优选其粒径≤100nm;所述的氧化铜粉料优选粒径为300~400nm;所述的炭黑优选为德固赛degussa 4#炭黑和卡博特330R的至少一种。

所述的填料包括钛白粉和消光粉中的至少一种。所述的消光粉优选为慧谷化学RD304-C和德固赛OK520的至少一种;所述的钛白粉优选为和盟CR-57和杜邦R-902的至少一种。

所述的氟碳树脂优选为带有羟基基团的氟碳树脂,羟值为50~55mgKOH/g,酸值不超过3mgKOH/g。更优选为帝斯曼树脂URACRON CR204C M40和万博WF-J313的至少一种。

所述的分散剂为丙烯酸酯树脂,分子量优选为6000~8000,所述的分散剂更优选为BYK-161。

所述的交联剂为氨基树脂,优选为全甲醚化的氨基树脂或部分甲醚化的氨基树脂。

所述的催化剂为本领域常用酸性催化剂,优选为对甲苯磺酸、甲烷磺酸和环烷酸锰液中的至少一种。

所述的附着力促进剂优选为含羧基聚酯附着力促进剂,如改性聚酯树脂,优选为联洁YX-909-B-72、润昌RHEPOL9999和长兴YX-909的至少一种。

所述的消泡剂为有机硅类消泡剂,优选为BYK-066N。

所述的流平剂优选为改性丙烯酸酯类树脂。丙烯酸酯类树脂与大部份树脂具有良好的相溶性,对流平有优异效果,并能有效防止缩孔,对层间附着力无任何影响。所述的流平剂更优选为HENSIC H-143和BYK-340中的至少一种。

所述的有机溶剂为酯类和酮类中的至少一种;优选地,所述的有机溶剂为乙酸乙酯、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸正丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、甲基丁酮、甲基异丁酮和环己酮中的至少两种。

本发明还提供一种上述体吸收型太阳能选择性吸热涂料的制备方法,具体包括以下步骤:

将分散剂加入到部分有机溶剂中,搅拌均匀使其溶解,再加入吸收剂,研磨分散2~3h至涂料细度为10μm以下;加入氟碳树脂、交联剂、催化剂、附着力促进剂和剩余有机溶剂,高速分散1~2h,加入流平剂、消泡剂,高速分散0.5~1h后得到涂料。

所述的分散剂加入有机溶剂中后优选搅拌充分溶解后再加入吸收剂。

所述的研磨分散优选使用砂磨机进行。

本发明的涂料得到的涂层为金属氧化物-树脂复合吸热涂层,其具有突出的热吸收率,较低的热辐射率,从而保证了高的太阳能利用率;同时具有优良的耐冲击性、耐弯曲性、耐蚀性、耐老化性和耐盐雾性,太阳能吸收率大于93%,辐射率小于5%,可作为太阳能集热器吸热部件的选择性吸热涂层,应用于太阳能集热器中。

本发明相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:

(1)本发明所述的吸收剂采用砂磨机研磨的方式预先进行分散,从而制备得到高体积浓度的浆料,颜料粒子大部分以初级粒子的形式分散于浆料中,涂层对长波段的波的反射能力较弱,有利于降低涂层的热辐射率;

(2)本发明的吸热涂料具有极佳的耐候性,适合长期户外使用;

(3)本发明的吸热涂层的太阳能吸收率大于93%,热辐射率小于5%,可应用于太阳能集热器吸热部件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

实施例1:太阳能选择性吸热涂料的制备

基本配方如表1所示,具体制备方式如下:

将分散剂BYK-161加入到部分醋酸正丙酯和丁二酸二甲酯中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、全甲醚化的氨基树脂、对甲苯磺酸、联洁YX-909-B-72、剩余的醋酸正丙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂BYK-340、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

表1太阳能选择性吸热涂料的配方

实施例2:太阳能选择性吸热涂料的制备

基本配方如表2所示,具体制备方式如下:

将分散剂BYK-161加入到部分甲基异丁酮和醋酸乙酯中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、卡博特330R加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、部分甲醚化的氨基树脂、对甲苯磺酸、联洁YX-909-B-72、剩余的甲基异丁酮和醋酸乙酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂BYK-340、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

表2太阳能选择性吸热涂料的配方

实施例3:太阳能选择性吸热涂料的制备

基本配方如表3所示,具体制备方式如下:

将分散剂BYK-161加入到部分醋酸乙酯和甲基丁酮中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、卡博特330R加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、部分甲醚化的氨基树脂、对甲苯磺酸、联洁YX-909-B-72、剩余的醋酸乙酯和甲基丁酮加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂HENSIC H-143、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

表3太阳能选择性吸热涂料的配方

实施例4:太阳能选择性吸热涂料的制备

基本配方如表4所示,具体制备方式如下:

表4太阳能选择性吸热涂料的配方

将分散剂BYK-161加入到部分醋酸乙酯和环己酮中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将万博WF-J313、全甲醚化氨基树脂、对甲苯磺酸、联洁YX-909-B-72、剩余的醋酸乙酯和环己酮加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂HENSIC H-143、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

实施例5:太阳能选择性吸热涂料的制备

表5太阳能选择性吸热涂料的配方

基本配方如表5所示,具体制备方式如下:

将分散剂BYK-161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将万博WF-J313、全甲醚化氨基树脂、对甲苯磺酸、联洁YX-909-B-72、和盟CR-57、剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂BYK-340、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

实施例6:太阳能选择性吸热涂料的制备

表6太阳能选择性吸热涂料的配方

基本配方如表6所示,具体制备方式如下:

将分散剂BYK-161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、卡博特330R加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将万博WF-J313、全甲醚化氨基树脂、对甲苯磺酸、润昌RHEPOL9999、杜邦R-902、慧谷化学RD304-C、剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂HENSIC H-143、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

实施例7:对比例1-吸收剂用量较少

基本配方如表7所示,具体制备方式如下:

将分散剂BYK-161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、卡博特330R加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、全甲醚化氨基树脂、对甲苯磺酸、长兴YX-909、杜邦R-902、德固赛OK520、剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂BYK-340、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

表7吸热涂料的配方

实施例8:对比例2-氟碳树脂用量较少

基本配方如表8所示,具体制备方式如下:

将分散剂BYK-161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将万博WF-J313、全甲醚化氨基树脂、对甲苯磺酸、长兴YX-909、和盟CR-57、德固赛OK520、剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂BYK-340、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

表8吸热涂料的配方

实施例9:对比例3-附着力促进剂用量较少

基本配方如表9所示,具体制备方式如下:

将分散剂(BYK-161)加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中,搅拌均匀使其溶解。将铁锰黑粉料、氧化铜粉料、德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中,搅拌分散2h后,砂磨机研磨至指定细度,制备出炭黑-铁锰黑复合浆料;再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、全甲醚化氨基树脂、对甲苯磺酸、长兴YX-909、杜邦R-902、慧谷化学RD304-C、剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中,高速分散1h;之后加入流平剂HENSIC H-143、消泡剂BYK-066N,高速分散0.5h后得到涂料。

表9吸热涂料的配方

技术效果

采用线棒刮涂的方法,将涂料涂布在基材上,250℃烘烤60s后形成厚度为10μm左右的均匀涂层,上述实施例与对比例1、对比例2进行对比。

按照GB/T 2680-1994标准测试涂层的热吸收率、热发射率;

按照GB/T 1766-2008标准测试涂层的耐候性能,采用QUV紫外光加速老化试验机对涂层的耐候性能进行评估,涂层在老化箱中人工循环加速老化3000h,老化条件如下:

紫外灯管型号:UVA-351

光照强度:0.35W/m2@340nm

循环条件:120min光照/18min光照+喷淋/6h黑暗,95±4%RH

按照GB/T 9754-2007测试涂层的光泽度;

按照GB/T1720-1979(1989)标准测试涂层的附着力;

按照GB/T23989-2009标准测试涂层的耐溶剂性能(MEK);

采用红外灯照射烘烤加热样板后对比内外温差的方式测试样品的吸热效率,测试条件如下:

红外灯功率:250W;

样板与红外灯距离:25cm;

照射时间:60min;

测试环境:25℃;

测试结果如表10所示。

表10涂层的性能指标

由表10可见,本发明的太阳能选择性吸热涂层具有较好的热吸收效率,同时对金属基材有较好的附着力,涂层具备极佳的耐溶剂性、耐候性,但吸收剂、氟碳树脂、附着力促进剂等组分的用量超过本发明的数值范围都会导致涂层综合性能的下降。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510685202.9 (22)申请日 2015.10.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105131741 A (43)申请公布日 2015.12.09 (73)专利权人 广州慧谷工程材料有限公司 地址 511365 广东省广州市增城中新镇恒 创工业园 (72)发明人 冯志德冀伟强曾小杭 (74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人 杨燕瑞裘晖 (51)Int.Cl. C09D 127/12(2006.01) C09D 5。

2、/32(2006.01) C09D 7/12(2006.01) 审查员 孟渊 (54)发明名称 一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料及其 制备方法与应用 (57)摘要 本发明属于节能涂料技术领域, 公开了一种 体吸收型太阳能选择性吸热涂料及其制备方法 与应用。 该涂料具有太阳光选择吸收性, 光热转 化率高、 防护性能好、 耐候性佳。 该涂料由以下质 量分数的组分组成: 吸收剂2533; 填料0 5; 氟碳树脂1520; 分散剂23; 交联剂3 5; 催化剂0.10.3; 附着力促进剂0.5 1; 消泡剂0.20.5; 流平剂0.20.5; 有 机溶剂4050。 本发明的涂料得到的涂层为金 属氧化物。

3、-树脂复合吸热涂层, 其太阳能吸收率 大于93, 辐射率小于5, 同时具有优良的耐冲 击性、 耐弯曲性、 耐蚀性、 耐老化性和耐盐雾性, 可应用于太阳能集热器中。 权利要求书1页 说明书12页 CN 105131741 B 2017.11.21 CN 105131741 B 1.一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料, 其特征在于由以下质量分数的组分组成: 吸 收剂2533 %; 填料05 %; 氟碳树脂1520 %; 分散剂23 %; 交联剂35 %; 催化剂0.1 0.3 %; 附着力促进剂0.51 %; 消泡剂0.20.5 %; 流平剂0.20.5 %; 有机溶剂4050 %; 所述的吸收剂包。

4、括铁锰黑颜料, 及氧化铜粉料和炭黑中的至少一种; 所述的氟碳树脂为带有羟基基团的氟碳树脂, 羟值为5055 mgKOH/g, 酸值不超过3 mgKOH/g; 所述的交联剂为全甲醚化的氨基树脂或部分甲醚化的氨基树脂。 2.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料, 其特征在于: 所述的铁锰黑 颜料的粒径100 nm; 所述的氧化铜粉料粒径为300400 nm; 所述的炭黑为德固赛 degussa 4#炭黑和卡博特330R的至少一种。 3.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料, 其特征在于: 所述的填料包 括钛白粉和消光粉中的至少一种。 4.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选。

5、择性吸热涂料, 其特征在于: 所述的附着力 促进剂为含羧基聚酯附着力促进剂。 5.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料, 其特征在于: 所述的氟碳树 脂为帝斯曼树脂URACRON CR204C M40和万博WF-J313的至少一种; 所述的附着力促进剂为 联洁YX-909-B-72、 润昌RHEPOL9999和长兴YX-909的至少一种。 6.根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料, 其特征在于: 所述的分散剂 为丙烯酸酯树脂; 所述的催化剂为酸性催化剂; 所述的消泡剂为有机硅类消泡剂; 所述的流 平剂为改性丙烯酸酯类树脂; 所述的有机溶剂为酯类和酮类中的至少一种。 7.。

6、根据权利要求1所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料, 其特征在于: 所述的分散剂 为BYK-161; 所述的催化剂为对甲苯磺酸、 甲烷磺酸和环烷酸锰液中的至少一种; 所述的消 泡剂为BYK-066N; 所述的流平剂为HENSIC H-143和BYK-340中的至少一种; 所述的有机溶剂 为乙酸乙酯、 醋酸正丙酯、 醋酸正丁酯、 丁二酸二甲酯、 戊二酸二甲酯、 甲基丁酮、 甲基异丁 酮和环己酮中的至少两种。 8.一种根据权利要求17任一项所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料的制备方法, 其特征在于具体包括以下步骤: 将分散剂加入到部分有机溶剂中, 搅拌均匀使其溶解, 再加入吸收剂, 研磨分散23 h。

7、 至涂料细度为10 m以下; 加入氟碳树脂、 交联剂、 催化剂、 附着力促进剂和剩余有机溶剂, 高速分散12 h, 加入流平剂、 消泡剂, 高速分散0.51 h后得到涂料。 9.根据权利要求17任一项所述的体吸收型太阳能选择性吸热涂料在太阳能集热器 中的应用。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105131741 B 2 一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料及其制备方法与应用 技术领域 0001 本发明属于节能涂料技术领域, 特别涉及一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料及 其制备方法与应用。 该涂料具有太阳光选择吸收性, 光热转化率高、 防护性能好、 耐候性佳。 背景技术 0002 随着能源形式的变化。

8、, 常规能源的贮量日益下降, 尽可能多地用洁净能源代替高 含碳量的矿物能源, 是能源建设应该遵循的原则。 我国是世界上最大的煤炭生产国和消费 国, 煤炭约占商品能源消费结构的76, 是我国大气污染的主要来源。 大力开发新能源和可 再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。 0003 太阳能选择性吸收涂层设想是在上世纪五十年代提出的。 当太阳光入射到涂层表 面的时候, 涂层对太阳光将产生反射、 吸收、 透射三种现象。 一般来说, 太阳光所含波长范围 在可见光区和近红外区域, 如果涂层中物质的跃迁能级恰好与一定波长所对应的能量匹 配, 涂层中物质将对相应波长的光产生吸收。 选择性吸热涂层的原。

9、理是: 涂层对于太阳光中 长波段的波吸收尽可能多, 同时对太阳光的反射和透射尽可能低, 吸收的能量转化成热能, 之后通过适当的技术转化成不同的应用, 如太阳能热水器、 光伏产业中的热电材料等。 0004 为了提高选择性吸热涂层的效率, 唯一有效的办法是在保持最大限度地采集太阳 能的同时尽可能减小其对流和辐射热损。 根据吸收原理和结构的不同, 可以把选择性吸收 涂层分为以下几种: 干涉型吸收涂层: 采用制备多层具有不同折射率的膜制备成复合膜, 膜之间形成干涉效应从而获得选择性吸收; 表面结构型吸收涂层: 构造微米-纳米级别的 表面粗糙结构, 对太阳光形成选择性吸收; 金属-半导体复合结构: 半导。

10、体具有较窄的禁 带宽度, 刚好能够对太阳光形成吸收; 体吸收型涂层: 利用纳米金属/金属氧化物-高分子 树脂复合材料形成选择性吸收层。 0005 中国专利CN101284958A描述了一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热 涂层制备方法。 通过选择不同粒径和不同种类的镍合金, 可制备出热吸收率达96的吸热 涂层, 但是热辐射率仍维持在10以上。 0006 美国专利US20150015960A1公开了一种双层膜结构太阳能吸热涂层的制备方法。 采用真空溅射的方式制备一层纳米金属氧化物吸热层, 与减反膜复合制备得到太阳能吸热 涂层。 0007 美国专利US20140261390描述了一种基于多层。

11、结构复合膜的选择性吸热涂层的制 备方法。 涂层由四层膜组成: 保护膜、 减反膜、 金属基红外反射膜以及太阳能吸收膜。 通过多 种不同结构膜的搭配, 可制备出热吸收率达96、 热辐射率达7的选择性吸热涂层。 0008 但是, 上述多种现有的技术或是存在热辐射率高, 或是存在附着力不足, 或是存在 技术成本高等问题, 因此本领域迫切需要研发一种具备高热吸收率、 低热辐射率、 经济可行 的选择性吸热涂层。 发明内容 说明书 1/12 页 3 CN 105131741 B 3 0009 为了克服上述现有选择性吸热涂层存在热辐射率高的缺点与不足, 本发明的首要 目的在于提供一种体吸收型太阳能选择性吸热涂。

12、料。 该涂料具有突出的热吸收率, 较低的 热辐射率, 从而保证了高的太阳能利用率; 涂料技术成本远低于真空溅射等方法; 涂层本身 具有优良的耐冲击性、 耐弯曲性、 耐蚀性、 耐老化性和耐盐雾性, 太阳能吸收率大于93, 辐 射率小于5, 可作为太阳能集热器吸热部件的选择性吸热涂层。 0010 本发明另一目的在于提供一种上述体吸收型太阳能选择性吸热涂料的制备方法。 0011 本发明再一目的在于提供上述体吸收型太阳能选择性吸热涂料在太阳能集热器 中的应用。 0012 本发明的目的通过下述方案实现: 0013 一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料, 由以下质量分数的组分组成: 吸收剂25 33; 填料0。

13、5; 氟碳树脂1520; 分散剂23; 交联剂35; 催化剂0.10.3; 附着力促进剂0.51; 消泡剂0.20.5; 流平剂0.20.5; 有机溶剂4050。 0014 所述的吸收剂包括铁锰黑颜料、 氧化铜粉料和炭黑中的至少一种。 本发明选用的 吸收剂对太阳光有明显的吸收。 所述的铁锰黑颜料是一种具有优异着色力的无机锰铁黑色 颜料, 具有极好的热稳定性; 优选其粒径100nm; 所述的氧化铜粉料优选粒径为300 400nm; 所述的炭黑优选为德固赛degussa 4#炭黑和卡博特330R的至少一种。 0015 所述的填料包括钛白粉和消光粉中的至少一种。 所述的消光粉优选为慧谷化学 RD30。

14、4-C和德固赛OK520的至少一种; 所述的钛白粉优选为和盟CR-57和杜邦R-902的至少一 种。 0016 所述的氟碳树脂优选为带有羟基基团的氟碳树脂, 羟值为5055mgKOH/g, 酸值不 超过3mgKOH/g。 更优选为帝斯曼树脂URACRON CR204C M40和万博WF-J313的至少一种。 0017 所述的分散剂为丙烯酸酯树脂, 分子量优选为60008000, 所述的分散剂更优选 为BYK-161。 0018 所述的交联剂为氨基树脂, 优选为全甲醚化的氨基树脂或部分甲醚化的氨基树 脂。 0019 所述的催化剂为本领域常用酸性催化剂, 优选为对甲苯磺酸、 甲烷磺酸和环烷酸 锰液。

15、中的至少一种。 0020 所述的附着力促进剂优选为含羧基聚酯附着力促进剂, 如改性聚酯树脂, 优选为 联洁YX-909-B-72、 润昌RHEPOL9999和长兴YX-909的至少一种。 0021 所述的消泡剂为有机硅类消泡剂, 优选为BYK-066N。 0022 所述的流平剂优选为改性丙烯酸酯类树脂。 丙烯酸酯类树脂与大部份树脂具有良 好的相溶性, 对流平有优异效果, 并能有效防止缩孔, 对层间附着力无任何影响。 所述的流 平剂更优选为HENSIC H-143和BYK-340中的至少一种。 0023 所述的有机溶剂为酯类和酮类中的至少一种; 优选地, 所述的有机溶剂为乙酸乙 酯、 醋酸乙酯、。

16、 醋酸正丙酯、 醋酸正丁酯、 丁二酸二甲酯、 戊二酸二甲酯、 甲基丁酮、 甲基异丁 酮和环己酮中的至少两种。 0024 本发明还提供一种上述体吸收型太阳能选择性吸热涂料的制备方法, 具体包括以 下步骤: 0025 将分散剂加入到部分有机溶剂中, 搅拌均匀使其溶解, 再加入吸收剂, 研磨分散2 说明书 2/12 页 4 CN 105131741 B 4 3h至涂料细度为10 m以下; 加入氟碳树脂、 交联剂、 催化剂、 附着力促进剂和剩余有机溶 剂, 高速分散12h, 加入流平剂、 消泡剂, 高速分散0.51h后得到涂料。 0026 所述的分散剂加入有机溶剂中后优选搅拌充分溶解后再加入吸收剂。 。

17、0027 所述的研磨分散优选使用砂磨机进行。 0028 本发明的涂料得到的涂层为金属氧化物-树脂复合吸热涂层, 其具有突出的热吸 收率, 较低的热辐射率, 从而保证了高的太阳能利用率; 同时具有优良的耐冲击性、 耐弯曲 性、 耐蚀性、 耐老化性和耐盐雾性, 太阳能吸收率大于93, 辐射率小于5, 可作为太阳能 集热器吸热部件的选择性吸热涂层, 应用于太阳能集热器中。 0029 本发明相对于现有技术, 具有如下的优点及有益效果: 0030 (1)本发明所述的吸收剂采用砂磨机研磨的方式预先进行分散, 从而制备得到高 体积浓度的浆料, 颜料粒子大部分以初级粒子的形式分散于浆料中, 涂层对长波段的波的。

18、 反射能力较弱, 有利于降低涂层的热辐射率; 0031 (2)本发明的吸热涂料具有极佳的耐候性, 适合长期户外使用; 0032 (3)本发明的吸热涂层的太阳能吸收率大于93, 热辐射率小于5, 可应用于太 阳能集热器吸热部件。 具体实施方式 0033 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述, 但本发明的实施方式不限于此。 0034 实施例1: 太阳能选择性吸热涂料的制备 0035 基本配方如表1所示, 具体制备方式如下: 0036 将分散剂BYK-161加入到部分醋酸正丙酯和丁二酸二甲酯中, 搅拌均匀使其溶解。 将铁锰黑粉料、 氧化铜粉料、 德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h。

19、后, 砂磨机 研磨至指定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、 全甲醚化的氨基树脂、 对甲苯磺酸、 联洁YX-909-B-72、 剩余的醋酸正丙酯和丁二酸二 甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂BYK-340、 消泡剂 BYK-066N, 高速分散0.5h后得到涂料。 0037 表1太阳能选择性吸热涂料的配方 说明书 3/12 页 5 CN 105131741 B 5 0038 0039 实施例2: 太阳能选择性吸热涂料的制备 0040 基本配方如表2所示, 具体制备方式如下: 0041 将分散剂BYK-。

20、161加入到部分甲基异丁酮和醋酸乙酯中, 搅拌均匀使其溶解。 将铁 锰黑粉料、 氧化铜粉料、 卡博特330R加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h后, 砂磨机研磨至 指定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、 部分 甲醚化的氨基树脂、 对甲苯磺酸、 联洁YX-909-B-72、 剩余的甲基异丁酮和醋酸乙酯加入到 上述炭黑-铁锰黑复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂BYK-340、 消泡剂BYK-066N, 高 速分散0.5h后得到涂料。 0042 表2太阳能选择性吸热涂料的配方 说明书 4/12 页 6 CN 105131741 B。

21、 6 0043 0044 实施例3: 太阳能选择性吸热涂料的制备 0045 基本配方如表3所示, 具体制备方式如下: 0046 将分散剂BYK-161加入到部分醋酸乙酯和甲基丁酮中, 搅拌均匀使其溶解。 将铁锰 黑粉料、 氧化铜粉料、 卡博特330R加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h后, 砂磨机研磨至指 定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、 部分甲 醚化的氨基树脂、 对甲苯磺酸、 联洁YX-909-B-72、 剩余的醋酸乙酯和甲基丁酮加入到上述 炭黑-铁锰黑复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂HENSIC H-143、 消泡。

22、剂BYK-066N, 高 速分散0.5h后得到涂料。 0047 表3太阳能选择性吸热涂料的配方 说明书 5/12 页 7 CN 105131741 B 7 0048 0049 实施例4: 太阳能选择性吸热涂料的制备 0050 基本配方如表4所示, 具体制备方式如下: 0051 表4太阳能选择性吸热涂料的配方 0052 说明书 6/12 页 8 CN 105131741 B 8 0053 0054 将分散剂BYK-161加入到部分醋酸乙酯和环己酮中, 搅拌均匀使其溶解。 将铁锰黑 粉料、 氧化铜粉料、 德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h后, 砂磨机研磨至指 定细度, 制备出炭黑-。

23、铁锰黑复合浆料; 再依次将万博WF-J313、 全甲醚化氨基树脂、 对甲苯 磺酸、 联洁YX-909-B-72、 剩余的醋酸乙酯和环己酮加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中, 高 速分散1h; 之后加入流平剂HENSIC H-143、 消泡剂BYK-066N, 高速分散0.5h后得到涂料。 0055 实施例5: 太阳能选择性吸热涂料的制备 0056 表5太阳能选择性吸热涂料的配方 0057 0058 基本配方如表5所示, 具体制备方式如下: 0059 将分散剂BYK-161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中, 搅拌均匀使其溶解。 将 铁锰黑粉料、 氧化铜粉料、 德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中,。

24、 搅拌分散2h后, 砂磨机研 磨至指定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将万博WF-J313、 全甲醚化氨基树脂、 对甲苯磺酸、 联洁YX-909-B-72、 和盟CR-57、 剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭 黑-铁锰黑复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂BYK-340、 消泡剂BYK-066N, 高速分散 0.5h后得到涂料。 0060 实施例6: 太阳能选择性吸热涂料的制备 0061 表6太阳能选择性吸热涂料的配方 说明书 7/12 页 9 CN 105131741 B 9 0062 0063 基本配方如表6所示, 具体制备方式如下: 0064 将分散剂BYK-。

25、161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中, 搅拌均匀使其溶解。 将 铁锰黑粉料、 氧化铜粉料、 卡博特330R加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h后, 砂磨机研磨 至指定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将万博WF-J313、 全甲醚化氨基树脂、 对 甲苯磺酸、 润昌RHEPOL9999、 杜邦R-902、 慧谷化学RD304-C、 剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲 酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂HENSIC H-143、 消泡 剂BYK-066N, 高速分散0.5h后得到涂料。 0065 实施例7: 对比例1-吸收剂用量较少 0066 基本配方如表7。

26、所示, 具体制备方式如下: 0067 将分散剂BYK-161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中, 搅拌均匀使其溶解。 将 铁锰黑粉料、 氧化铜粉料、 卡博特330R加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h后, 砂磨机研磨 至指定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将帝斯曼树脂URACRON CR204C M40、 全 甲醚化氨基树脂、 对甲苯磺酸、 长兴YX-909、 杜邦R-902、 德固赛OK520、 剩余的乙酸乙酯和丁 二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂BYK-340、 消 泡剂BYK-066N, 高速分散0.5h后得到涂料。 0068 表7。

27、吸热涂料的配方 说明书 8/12 页 10 CN 105131741 B 10 0069 0070 实施例8: 对比例2-氟碳树脂用量较少 0071 基本配方如表8所示, 具体制备方式如下: 0072 将分散剂BYK-161加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中, 搅拌均匀使其溶解。 将 铁锰黑粉料、 氧化铜粉料、 德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h后, 砂磨机研 磨至指定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将万博WF-J313、 全甲醚化氨基树脂、 对甲苯磺酸、 长兴YX-909、 和盟CR-57、 德固赛OK520、 剩余的乙酸乙酯和丁二酸二甲酯加入 到上述炭黑-铁锰黑。

28、复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂BYK-340、 消泡剂BYK-066N, 高速分散0.5h后得到涂料。 0073 表8吸热涂料的配方 说明书 9/12 页 11 CN 105131741 B 11 0074 0075 实施例9: 对比例3-附着力促进剂用量较少 0076 基本配方如表9所示, 具体制备方式如下: 0077 将分散剂(BYK-161)加入到部分乙酸乙酯和丁二酸二甲酯中, 搅拌均匀使其溶解。 将铁锰黑粉料、 氧化铜粉料、 德固赛4#炭黑加入到上述混合溶液中, 搅拌分散2h后, 砂磨机 研磨至指定细度, 制备出炭黑-铁锰黑复合浆料; 再依次将帝斯曼树脂URACRON C。

29、R204C M40、 全甲醚化氨基树脂、 对甲苯磺酸、 长兴YX-909、 杜邦R-902、 慧谷化学RD304-C、 剩余的乙 酸乙酯和丁二酸二甲酯加入到上述炭黑-铁锰黑复合浆料中, 高速分散1h; 之后加入流平剂 HENSIC H-143、 消泡剂BYK-066N, 高速分散0.5h后得到涂料。 0078 表9吸热涂料的配方 说明书 10/12 页 12 CN 105131741 B 12 0079 0080 技术效果 0081 采用线棒刮涂的方法, 将涂料涂布在基材上, 250烘烤60s后形成厚度为10 m左 右的均匀涂层, 上述实施例与对比例1、 对比例2进行对比。 0082 按照GB。

30、/T 2680-1994标准测试涂层的热吸收率、 热发射率; 0083 按照GB/T 1766-2008标准测试涂层的耐候性能, 采用QUV紫外光加速老化试验机 对涂层的耐候性能进行评估, 涂层在老化箱中人工循环加速老化3000h, 老化条件如下: 0084 紫外灯管型号: UVA-351 0085 光照强度: 0.35W/m2340nm 0086 循环条件: 120min光照/18min光照+喷淋/6h黑暗, 954RH 0087 按照GB/T 9754-2007测试涂层的光泽度; 0088 按照GB/T1720-1979(1989)标准测试涂层的附着力; 0089 按照GB/T23989-。

31、2009标准测试涂层的耐溶剂性能(MEK); 0090 采用红外灯照射烘烤加热样板后对比内外温差的方式测试样品的吸热效率, 测试 条件如下: 0091 红外灯功率: 250W; 0092 样板与红外灯距离: 25cm; 0093 照射时间: 60min; 说明书 11/12 页 13 CN 105131741 B 13 0094 测试环境: 25; 0095 测试结果如表10所示。 0096 表10涂层的性能指标 0097 0098 由表10可见, 本发明的太阳能选择性吸热涂层具有较好的热吸收效率, 同时对金 属基材有较好的附着力, 涂层具备极佳的耐溶剂性、 耐候性, 但吸收剂、 氟碳树脂、 附着力促 进剂等组分的用量超过本发明的数值范围都会导致涂层综合性能的下降。 0099 上述实施例为本发明较佳的实施方式, 但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制, 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、 替代、 组合、 简化, 均应为等效的置换方式, 都包含在本发明的保护范围之内。 说明书 12/12 页 14 CN 105131741 B 14 。

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