專利名稱：一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法，將該涂料均勻 涂覆在基材表面做為太陽能選擇性吸熱涂層使用。
背景技術(shù)：
太陽能集熱系統(tǒng)中的核心部分是集熱器。它是一種特殊的熱交換器，可將太陽輻射能轉(zhuǎn)換 為工作介質(zhì)(液體或氣體)的熱能。為了提高太陽能集熱器的效率，最為有效的辦法是在保 持最大限度地采集太陽能的同時(shí)盡可能減小其對流和輻射熱損。采用優(yōu)質(zhì)選擇性吸收涂層材 料和高透過率蓋板材料是滿足上述要求的重要途徑。
選擇性吸收涂層，如黑鎳、黑鉻、鋁陽極化涂層等，可以用多種方法來制備，如噴涂法、 化學(xué)法、電化學(xué)法、真空蒸發(fā)法、磁控濺射法等。從性能角度出發(fā)，這幾種方法的優(yōu)劣排列 順序是磁控濺射法、真空蒸發(fā)法、電化學(xué)方法、化學(xué)方法、噴涂方法。其中，電化學(xué)方法 是目前國際上使用最多生產(chǎn)太陽能吸熱黑鎳涂層的方法。但該方法得到的黑鎳涂層吸熱性能 還有進(jìn)一步提升的空間；且由于方法自身的局限性，如果工藝控制不當(dāng)，會造成一定的污染， 不符合當(dāng)今的環(huán)保需求。近年來新興的真空鍍膜制備選擇性涂層的生產(chǎn)工藝不存在污染，涂 層集熱性能和光學(xué)性能優(yōu)良，但連續(xù)化生產(chǎn)線投資較大，涂層生產(chǎn)成本較高，有些真空鍍膜 涂層耐候性能不很理想，也限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。中國專利"空心或包覆型鎳合金球形粉
末的制備方法"(ZL200510024798.4.)將鎳和鎳合金空心球做為吸熱材料添加到太陽能吸熱 涂層中，雖然得到了較好的太陽能吸收率，但還有待于進(jìn)一步改進(jìn)，太陽能吸收率還有上升 空間。納米材料具有的許多特殊性質(zhì)，如大比表面積、優(yōu)良的活性等，如果將分散性良好的 納米鎳添加到涂料中得到以納米鎳為吸熱劑的太陽能選擇性吸熱涂料，將更有效地提高太陽 能集熱器吸熱效率。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)采用電化學(xué)方法生產(chǎn)的太陽能吸熱黑鎳涂層，吸熱性能差，工藝不當(dāng)易造成污 染；采用真空鍍膜法制備的選擇性吸熱涂層，生產(chǎn)線投資大，成本高，涂層耐候性能不理想; 選擇鎳和鎳合金空心球做為吸熱材料制備的吸熱涂層，太陽能吸收率還有待于進(jìn)一步提高。 為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明公開一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法，在添加不同分散劑的情況下，采用化學(xué)還原法制備得到分散均勻、穩(wěn)定的納米鎳粉。然后將 納米鎳粉同丙烯酸樹脂、乙醇按照一定比例組合成太陽能選擇性吸熱涂料，可應(yīng)用在太陽能 真空管式集熱器或平板集熱器等需要對太陽能進(jìn)行選擇性吸熱的場合。
一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法，其特征在于，按照如下步 驟進(jìn)行
A) 將0.01 0.1mol鎳鹽和O.5 5mmol分散劑在50 80°C下放入100 1000ml溶劑中， 充分?jǐn)嚢枞芙夂?，?0滴/每分鐘的速度滴入60 500ml堿液(濃度1M);滴加完畢后溶液 在50 80°C下繼續(xù)攪拌30 60分鐘，得到均勻穩(wěn)定的膠體溶液；
B) 將配制好的還原劑溶液以20滴/每分的速度滴入由步驟A)制備的膠體溶液中，還原 劑溶液的滴入方法為攪拌和/或超聲振蕩，溶液中不斷產(chǎn)生氣泡并有黑色沉淀析出；
C) 當(dāng)氣泡消失后，將所得黑色沉淀用氨水、去離子水和乙醇按順序清洗，最后在80°C 烘干箱中恒溫干燥12小時(shí)，得到納米鎳粉；
D) 將10 20質(zhì)量份的納米鎳粉同30 50質(zhì)量份的乙醇混合后強(qiáng)力攪拌并超聲振蕩20 分鐘，然后同30 60質(zhì)量份的丙烯酸樹脂混合，攪拌30分鐘后得到含納米鎳粉太陽能選擇 性吸熱涂料。
A)中所述鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳或醋酸鎳。
A)中所述分散劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。 A)中所述溶劑為乙醇、丙二醇或乙二醇。
A) 中所述堿液為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
B) 中所述還原劑為硼氫化鈉或水合肼。
本發(fā)明制備了一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料。納米鎳粉在涂料中分 散均勻穩(wěn)定，表面積大，活性高，有利于太陽能熱量的選擇性吸收，從而提高了太陽能真空 管式集熱器或平板集熱器的太陽能選擇性吸熱性能。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是成本低、制備工藝簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備。得到的納米 鎳粉分散均勻、穩(wěn)定；在涂料中具備良好的分散性，可應(yīng)用在太陽能真空管式集熱器或平板 集熱器等需要對太陽能進(jìn)行選擇性吸熱的場合。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明加以詳細(xì)說明，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本 發(fā)明的相似方法及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。將O.Olmol氯化鎳和0.5mmol十二烷基硫酸鈉在50°C下放入100ml乙醇中，充分?jǐn)嚢枞?解后，以30滴/每分的速度滴入60ml氫氧化鈉溶液(濃度1M)。滴加完畢后溶液在50°C下 繼續(xù)攪拌30分鐘，得到均勻穩(wěn)定的膠體溶液。將配制好的硼氫化鈉溶液以20滴/每分的速度 滴入膠體溶液并保持?jǐn)嚢?，溶液中不斷產(chǎn)生氣泡并有黑色沉淀析出。當(dāng)氣泡消失后，將所得 黑色沉淀用氨水、去離子水和乙醇按順序清洗，最后在80°C烘干箱中恒溫干燥12小時(shí)，得 到納米鎳粉。
將10質(zhì)量份的納米鎳粉同30質(zhì)量份的乙醇混合后強(qiáng)力攪拌并超聲振蕩20分鐘，然后同 60質(zhì)量份的丙烯酸樹脂混合，攪拌30分鐘后得到含納米鎳粉太陽能選擇性吸熱涂料，涂布后 涂層的平均吸收率約為0.965。 實(shí)施例2:
將O.lmol硫酸鎳和5mmo1聚乙二醇在80°C下放入1000ml丙二醇中，充分?jǐn)嚢枞芙夂螅?以30滴/每分的速度滴入500ml氫氧化鉀溶液(濃度1M)。滴加完畢后溶液在80°C下繼續(xù)攪 拌60分鐘，得到均勻穩(wěn)定的膠體溶液。將配制好的水合肼溶液以20滴/每分的速度滴入膠體 溶液并保持超聲振蕩，溶液中不斷產(chǎn)生氣泡并有黑色沉淀析出。當(dāng)氣泡消失后，將所得黑色 沉淀用氨水、去離子水和乙醇按順序清洗，最后在80°C烘干箱中恒溫干燥12小時(shí)，得到納 米鎳粉。
將10質(zhì)量份的納米鎳粉同50質(zhì)量份的乙醇混合后強(qiáng)力攪拌并超聲振蕩20分鐘，然后同 40質(zhì)量份的丙烯酸樹脂混合，攪拌30分鐘后得到含納米鎳粉太陽能選擇性吸熱涂料，涂布后 涂層的平均吸收率約為0.975。
實(shí)施例3:
將0.06mol醋酸鎳和3mmo1聚乙烯吡咯垸酮在60°C下放入600ml乙二醇中，充分?jǐn)嚢枞?解后，以30滴/每分的速度滴入300ml氫氧化鈉溶液(濃度1M)。滴加完畢后溶液在60°C下 繼續(xù)攪拌50分鐘，得到均勻穩(wěn)定的膠體溶液。將配制好的還原劑溶液以20滴/每分的速度滴 入膠體溶液并保持?jǐn)嚢?，溶液中不斷產(chǎn)生氣泡并有黑色沉淀析出。當(dāng)氣泡消失后，將所得黑 色沉淀用氨水、去離子水和乙醇按順序清洗，最后在80°C烘干箱中恒溫干燥12小時(shí)，得到 納米鎳粉。
將15質(zhì)量份的納米鎳粉同45質(zhì)量份的乙醇混合后強(qiáng)力攪拌并超聲振蕩20分鐘，然后同 40質(zhì)量份的丙烯酸樹脂混合，攪拌30分鐘后得到含納米鎳粉太陽能選擇性吸熱涂料，涂布后 涂層的平均吸收率約為0.958。
實(shí)施例4:
將0.08mol鎳鹽和4mmo1分散劑在70°C下放入800ml溶劑中，充分?jǐn)嚢枞芙夂?，?0 滴/每分的速度滴入400ml堿液(濃度1M)。滴加完畢后溶液在70。C下繼續(xù)攪拌40分鐘，得 到均勻穩(wěn)定的膠體溶液。將配制好的還原劑溶液以20滴/每分的速度滴入膠體溶液并保持?jǐn)嚢?并超聲振蕩，溶液中不斷產(chǎn)生氣泡并有黑色沉淀析出。當(dāng)氣泡消失后，將所得黑色沉淀用氨 水、去離子水和乙醇按順序清洗，最后在80。C烘干箱中恒溫干燥12小時(shí)，得到納米鎳粉。將15質(zhì)量份的納米鎳粉同30質(zhì)量份的乙醇混合后強(qiáng)力攪拌并超聲振蕩20分鐘，然后同55 質(zhì)量份的丙烯酸樹脂混合，攪拌30分鐘后得到含納米鎳粉太陽能選擇性吸熱涂料，涂布后涂 層的平均吸收率約為0.969。
權(quán)利要求
1.一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法，其特征在于，按照如下步驟進(jìn)行A)將0.01～0.1mol鎳鹽和0.5～5mmol分散劑在50～80℃下放入100～1000ml溶劑中，充分?jǐn)嚢枞芙夂?，?0滴/每分鐘的速度滴入60～500ml濃度為1M的堿液中；滴加完畢后溶液在50～80℃下繼續(xù)攪拌30～60分鐘，得到均勻穩(wěn)定的膠體溶液；B)將配制好的還原劑溶液以20滴/每分的速度滴入由步驟A)制備的膠體溶液中，還原劑溶液的滴入方法為攪拌和/或超聲振蕩，溶液中不斷產(chǎn)生氣泡并有黑色沉淀析出；C)當(dāng)氣泡消失后，將所得黑色沉淀依次用氨水、去離子水和乙醇清洗，最后在80℃烘干箱中恒溫干燥12小時(shí)，得到納米鎳粉；D)將10～20質(zhì)量份的納米鎳粉同30～50質(zhì)量份的乙醇混合后強(qiáng)力攪拌并超聲振蕩20分鐘，然后同30～60質(zhì)量份的丙烯酸樹脂混合，攪拌30分鐘后得到含納米鎳粉太陽能選擇性吸熱涂料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法， 其特征在于A)中所述鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳或醋酸鎳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法， 其特征在于A)中所述分散劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法， 其特征在于A)中所述溶劑為乙醇、丙二醇或乙二醇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法，其特征在于A)中所述堿液為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法，其特征在于B)中所述還原劑為硼氫化鈉或水合肼。
全文摘要
一種以納米鎳粉為吸收劑的太陽能選擇性吸熱涂料制備方法，先將鎳鹽和分散劑在50～80℃下放入溶劑中充分?jǐn)嚢?，?0滴/每分的速度滴入堿液中；該溶液在50～80℃下繼續(xù)攪拌30～60分鐘，得到均勻穩(wěn)定的膠體溶液；再將還原劑溶液以20滴/每分的速度滴入膠體溶液中，然后攪拌和/或超聲振蕩；當(dāng)氣泡消失后，將所得黑色沉淀依次用氨水、去離子水和乙醇清洗，最后在80℃烘干箱中恒溫干燥12小時(shí)，得到納米鎳粉；將納米鎳粉同乙醇混合強(qiáng)力攪拌并超聲振蕩20分鐘，然后同丙烯酸樹脂混合攪拌30分鐘，得到含納米鎳粉太陽能選擇性吸熱涂料。本發(fā)明成本低、制備工藝簡單，納米鎳粉分散均勻穩(wěn)定；可用于制備太陽能選擇性吸熱涂層。
文檔編號C09D133/02GK101555375SQ200910051160
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者謝華清, 陽 黎 申請人:上海第二工業(yè)大學(xué)