含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，是在氬氣保護(hù)下，將含噻唑環(huán)二胺化合物溶解于有機(jī)溶劑中，再向其中加入二酐單體或其衍生物，使其發(fā)生聚合反應(yīng)，得到含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹(shù)脂；再將含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹(shù)脂與顏料、溶劑混合，再通過(guò)球磨分散均勻即得。測(cè)試結(jié)果表明，以本發(fā)明太陽(yáng)能吸熱涂料制備的涂層，附著力為4B～5B，太陽(yáng)能吸收率為0.80～0.85，發(fā)射率為0.11～0.39，因此，具有較高的太陽(yáng)能吸收率和較低的發(fā)射率，可以有效提高太陽(yáng)能集熱器的光熱轉(zhuǎn)換效率；而且該涂層具備良好的機(jī)械性能和較強(qiáng)的耐候性能，可在太陽(yáng)能的中低溫利用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含噻唑環(huán)二胺化合物的應(yīng)用，尤其涉及一種含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，屬于太陽(yáng)能【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]人類(lèi)生存環(huán)境的惡化和能源的日益短缺是當(dāng)今世界面臨的兩個(gè)重大問(wèn)題，作為最清潔能源，太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化利用業(yè)已得到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視，其中太陽(yáng)能熱利用是太陽(yáng)能利用眾多途徑中，實(shí)用化程度最高，與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合最為緊密的形式。在太陽(yáng)能熱利用過(guò)程中，最為核心的技術(shù)組件就是選擇性光熱轉(zhuǎn)換涂層。在選擇性光熱轉(zhuǎn)換涂層的多種制備方法中，采用電化學(xué)方法制得的黑鎳和黑鉻涂層雖然具有良好的光學(xué)性能，但因環(huán)境污染問(wèn)題而逐漸為眾多國(guó)家所淘汰。真空鍍膜法制備的光熱轉(zhuǎn)換涂層在太陽(yáng)能的中高溫利用中占有主導(dǎo)地位，該方法的生產(chǎn)工藝不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，且可以通過(guò)控制工藝條件而得到熱性能和光學(xué)性能優(yōu)良的吸收涂層。但連續(xù)化生產(chǎn)線(xiàn)投資較大，工藝條件苛刻，生產(chǎn)成本較高，涂層耐候性能不理想，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。而作為易于大規(guī)模使用的噴涂法、浸涂法制備的光熱轉(zhuǎn)換涂層，又常常因?yàn)樵谕苛闲屯繉又凶鳛檎辰Y(jié)劑使用的常規(guī)有機(jī)基體樹(shù)脂都存在的耐高溫性能較差，在平均使用溫度下長(zhǎng)期使用易于氧化、老化和發(fā)生碳化，從而影響使用壽命的問(wèn)題而大大限制了實(shí)際應(yīng)用范圍。這方面的例子有:
中國(guó)專(zhuān)利ZL201010196174.1利用由乙丙乳液改性的乳化浙青為粘結(jié)劑，納米級(jí)的硫化鉛(PbS)為顏料，環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑為分散劑制備了一種水性納米高效太陽(yáng)能集熱涂料。由于光熱轉(zhuǎn)換涂料的工作循環(huán)介于高溫和低溫之間，乙丙乳液改性乳化浙青的使用，會(huì)造成該類(lèi)涂料、涂層的老化性能不佳，光學(xué)性能急劇衰減。中國(guó)專(zhuān)利ZL 201310277614.X使用活性硅酸復(fù)合水玻璃的異聚態(tài)改性硅溶膠作為粘結(jié)劑制備了太陽(yáng)能吸熱涂料，由于硅溶膠處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，易于轉(zhuǎn)變成凝膠而使光熱轉(zhuǎn)換涂料懸浮性變差，進(jìn)一步引起吸光顏料的大范圍團(tuán)聚，從而急劇影響了光熱轉(zhuǎn)換涂料的應(yīng)用前景。中國(guó)專(zhuān)利ZL 201310371039.X以單組份聚氨酯樹(shù)脂和熱固性丙烯酸酯樹(shù)脂為粘結(jié)劑，制備了一種太陽(yáng)能金屬內(nèi)膽吸熱涂料。聚氨酯和丙烯酸樹(shù)脂均存在耐溫性一般，在光熱轉(zhuǎn)換涂料、涂層的平均使用溫度及以上了老化嚴(yán)重，光熱轉(zhuǎn)換效率變差的問(wèn)題，所以該類(lèi)涂料的實(shí)際應(yīng)用也存在很大難度。
[0003]聚酰亞胺作為一類(lèi)性能優(yōu)異的樹(shù)脂，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛重視，特別是其優(yōu)異的耐高低溫性能和耐候性能是其區(qū)別于其他樹(shù)脂的顯著優(yōu)勢(shì)。但據(jù)我們所知，其作為光熱轉(zhuǎn)換涂層、涂料用粘結(jié)劑使用的例子卻十分少見(jiàn)。中國(guó)專(zhuān)利ZL201010570075.5雖然公開(kāi)了利用改性聚酰亞胺樹(shù)脂作為有機(jī)成膜劑制備中高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂料、涂層，但卻未指明所用聚酰亞胺樹(shù)脂的具體分子結(jié)構(gòu)，而為專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員所熟知的，分子主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)聚酰亞胺的性能影響是十分顯著的。并且，長(zhǎng)期以來(lái)，通過(guò)聚合單體分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成達(dá)到賦予所制備聚酰亞胺優(yōu)異性能的研發(fā)路徑一直是開(kāi)發(fā)此類(lèi)材料滿(mǎn)足諸多特定領(lǐng)域應(yīng)用的重要手段。例如，以往的聚酰亞胺由于剛性的分子結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致溶解性較差，為了提高聚酰亞胺的溶解性能，周知的方法是通過(guò)在聚合單體分子結(jié)構(gòu)中引入柔性基團(tuán)或不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，從而增加聚合物分子鏈的柔性達(dá)到提高其溶解性的目的，此類(lèi)基團(tuán)有-O-，-S-等。同樣的，為了提高聚酰亞胺材料的機(jī)械性能和低熱膨脹系數(shù)等性能，研發(fā)人員也會(huì)將非共面基團(tuán)引入聚酰亞胺的分子鏈結(jié)構(gòu)中，例如苯并雜環(huán)結(jié)構(gòu)。值得注意的是，這類(lèi)雜環(huán)結(jié)構(gòu)的引入不但可以提高聚合物的溶解性能，還能賦予聚酰亞胺一系列其他優(yōu)異性能，例如耐熱氧化穩(wěn)定性等。同時(shí)，雜環(huán)結(jié)構(gòu)中的雜原子與基底的相互作用更能提高聚酰亞胺的粘結(jié)性能。不難發(fā)現(xiàn)，集合柔性基團(tuán)，非共面雜環(huán)結(jié)構(gòu)和不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺可以在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域中顯示獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
[0004]含噻唑環(huán)二胺化合物，其結(jié)構(gòu)式如下:
【權(quán)利要求】
1.含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，是在氬氣保護(hù)下，將含噻唑環(huán)二胺化合物和二酐單體溶解于有機(jī)溶劑中，使反應(yīng)體系的固含量在10~15%，于室溫聚合反應(yīng)2~24h，得到含噻唑環(huán)的聚酰胺酸溶液；再加入乙酸酐和吡啶作為脫水劑和催化劑，先于室溫?cái)嚢?.5~lh，后于50~150°C反應(yīng)I~IOh ;將反應(yīng)溶液用甲醇沉淀，洗滌，真空干燥，得到含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹(shù)脂；最后將含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹(shù)脂與顏料、有機(jī)溶劑混合，再通過(guò)球磨分散均勻，制得太陽(yáng)能選擇性吸熱涂料。
2.如權(quán)利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:所述含噻唑環(huán)二胺化合物的結(jié)構(gòu)式如下:

3.如權(quán)利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:所述二酐單體為2，3，3' Λ'-聯(lián)苯四酸二酐“3?04)、3，3'，4，4'-聯(lián)苯四酸二酐(BPDA)、3，3' ,4,4/ -二苯醚四酸二酐(ODPA)、2，3，3' ,4' -二苯醚四酸二酐(a-ODPA)、均苯四酸二酐(PMDA)、3，3'，4，4' -二苯酮四酸二酐(BTDA)和 4，4’-(六氟異丙基)雙鄰苯四酸二酐中的一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:含噻唑環(huán)二胺化合物與二酐單體的摩爾比為1:0.95~1:1.05。
5.如權(quán)利要求1或2所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:所述脫水劑乙酸酐的加入量為含噻唑環(huán)二胺化合物摩爾量的0.5~2倍。
6.如權(quán)利要求1或2所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:所述催化劑吡啶的加入量為含噻唑環(huán)二胺化合物摩爾量的0.5~2倍。
7.如權(quán)利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:所述顏料為硫化鉛、活性炭、亞鉻酸銅、亞鉻酸鐵、亞錳酸鐵、鈷錳銅氧化物或銅鉻錳氧化物中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:所述溶劑為:N，N’ - 二甲基乙酰胺、N，N’ - 二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、間甲酚、Y-丁內(nèi)酯或二甲基亞砜中的至少一種。
9.如權(quán)利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽(yáng)能吸熱涂料中的應(yīng)用，其特征在于:所述含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹(shù)脂、顏料、有機(jī)溶劑的質(zhì)量份數(shù)如下: 含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹(shù)脂5~10%，顏料15~40%，有機(jī)溶劑50~80%。
【文檔編號(hào)】C08G73/10GK103788371SQ201410041807
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】趙鑫, 劉剛, 耿慶芬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所