本申請涉及涂料配方技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料及制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能是人類取之不盡，用之不竭的可再生能源，也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污。二十世紀(jì)初人們就研究如何收集利用太陽能，從最早的太陽能動力裝置研究到太陽能平板集熱器的研究，為解決能源短缺問題都是重大的進(jìn)步。為了充分有效地利用太陽能，人們發(fā)展了多種太陽能材料，并且加強(qiáng)了太陽能基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)材料的研究，取得了太陽選擇性涂層技術(shù)上的重大突破。
太陽能熱水器是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們的生活，生產(chǎn)中的熱水使用。平板真空太陽能熱水器由于其平面結(jié)構(gòu)特性，在太陽能的建筑一體化應(yīng)用中，形態(tài)結(jié)構(gòu)靈活隨意，設(shè)計(jì)時(shí)不受形態(tài)或尺寸的約束，易于實(shí)現(xiàn)與建筑構(gòu)件的結(jié)合，逐漸成為太陽能熱水器的主流。平板真空太陽能熱水器其構(gòu)造主要有集熱器和蓄熱器兩大部分組成，其中集熱器是技術(shù)關(guān)鍵，它直接關(guān)系到太陽能熱水器的使用性能和正常運(yùn)行的環(huán)境溫度條件?，F(xiàn)有技術(shù)將涂層材料涂覆于集熱器的表面，以增加集熱器對太陽能的利用率。
70年代以后人們研制成許多新型選擇性涂層材料并進(jìn)行批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，目前已研制成上百種選擇性涂層。我國自70年代開始研制選擇性涂層，取得了許多成果，并在太陽集熱器上廣泛使用，效果十分顯著。但現(xiàn)有的涂層對太陽能的吸光率低，無法充分利用太陽能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本申請?zhí)峁┝艘挥糜谄桨逭婵詹Ａ柲軣崴鞯奈馔苛霞爸苽浞椒?，以解決現(xiàn)有的涂層材料對太陽能的吸光率低的問題。
第一方面本申請?zhí)峁┝艘环N用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料，所述吸光涂料包括：丙烯酸樹脂，水性環(huán)氧樹脂，二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉及硅烷偶聯(lián)劑。
可選的，所述二氧化鈦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：8％-12％；
所述二氧化硅粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：8％-12％；
所述三氧化二鐵粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：6％-10％。
可選的，所述吸光涂料還包括炭黑。
可選的，所述丙烯酸樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％、所述水性環(huán)氧樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％、所述二氧化鈦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％、所述二氧化硅粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％、所述三氧化二鐵粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％、硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％、所述炭黑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.9％。
可選的，炭黑的粒度為500目。
可選的，所述二氧化鈦粉的粒度為500目；
所述二氧化硅粉的粒度為500目；
所述三氧化二鐵粉的粒度為500目。
本申請第二方面示出一種用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料的制備方法于所述方法包括：
將丙烯酸樹脂，水性環(huán)氧樹脂加入球磨罐中，所述球磨罐內(nèi)裝陶瓷球，得到有機(jī)混合物；
在所述有機(jī)混合物中依次加入二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉，硅烷偶聯(lián)劑及炭黑得到涂料混合物；
濕法研磨所述涂料混合物，均勻混合得到吸光涂料。
可選的，所述濕法研磨的研磨時(shí)間為12小時(shí)。
由以上技術(shù)方案可以看出：本申請實(shí)施例示出一種用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料及制備方法，所述吸光涂料包括：丙烯酸樹脂，水性環(huán)氧樹脂，二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉及硅烷偶聯(lián)劑。配置方法為先稱量丙烯酸樹脂加水性環(huán)氧樹脂置于內(nèi)裝陶瓷球的球磨罐中，再稱量二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉置于罐中，然后將適量炭黑、硅烷偶聯(lián)劑加入罐中，將罐蓋密封后，置于球磨輥上濕磨12h后開罐取出即成為吸光涂料。本申請實(shí)施例采用二氧化鈦粉、二氧化硅粉和三氧化二鐵粉等物質(zhì)，制備的用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料較傳統(tǒng)的單一的吸光涂料制備的太陽能吸熱涂料性能更優(yōu)異，可以提高吸光率2～3個(gè)百分點(diǎn)，反射率下降10～15％。
附圖說明
為了更清楚地說明本申請的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本申請一種用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料的制備方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
本申請實(shí)施例示出一種用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料，所述吸光涂料包括：丙烯酸樹脂，水性環(huán)氧樹脂，二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉硅烷偶聯(lián)劑。
本實(shí)施例采用的丙烯酸樹脂為用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體共聚合成的丙烯酸樹脂，所述丙烯酸樹脂對光的主吸收峰處于太陽光譜范圍之外，所以制得的丙烯酸樹脂漆具有優(yōu)異的耐光性及戶外老化性能，進(jìn)而保證本實(shí)施例示出的吸光涂料具有優(yōu)異的抗老化性能，進(jìn)而延長吸光涂料的使用壽命。
本實(shí)施例采用的丙烯酸樹脂，具有良好的熱塑性，丙烯酸樹脂在成膜過程中不發(fā)生進(jìn)一步交聯(lián)，因此它的相對分子量較大，具有良好的保光保色性、耐水耐化學(xué)性、干燥快、施工方便，易于施工重涂和返工。
本實(shí)施例采用的丙烯酸樹脂，具有良好的物理、化學(xué)性能，它對該涂料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變形收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定，在此作為該涂料的基礎(chǔ)原料。
環(huán)氧樹脂具有硬度高、耐磨性好，附著力富和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異等特點(diǎn)，本申請實(shí)施例將環(huán)氧樹脂加入吸光涂料中，可以保證吸光涂料具涂覆后，就有一定的加些強(qiáng)度，增加涂料的耐磨性。
本實(shí)施例示出的吸光涂料加入水性環(huán)氧樹脂，水性環(huán)氧樹脂可以以水為溶劑進(jìn)行溶解，降低吸光涂料中有機(jī)物的含量，降低環(huán)境污染，降低火災(zāi)的隱患；吸光涂料操作性能良好，可直接用水清洗，操作方便安全；同時(shí)吸光涂料可以在室溫會潮濕環(huán)境中固化，縮短固化時(shí)間，并且保證較高的交聯(lián)密度。
本實(shí)施例示出的吸光涂料中加入二氧化鈦粉，用于吸附有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生的有害氣體。本實(shí)施例示出的吸光材料吸光涂料適用于應(yīng)用于平板真空玻璃太陽能熱水器的集熱器的表面，吸光材料吸光涂料在吸收太陽能的同時(shí)自身的溫度升高，吸光涂料中的有機(jī)添加物(如丙烯酸樹脂，水性環(huán)氧樹脂)釋放有害氣體，二氧化鈦粉不僅能吸收有害氣體強(qiáng)力分解和消除不僅還能將空氣中的有毒有害氣體分解消除,而且對細(xì)菌、霉菌、病毒具有很強(qiáng)的殺滅作用，免了有毒有害氣體對人體造成的危害。
本實(shí)施例示出的吸光涂料中加入二氧化硅粉，二氧化硅粉當(dāng)作為防沉降作用添加劑。起到防沉降，懸浮等作用，使得吸光涂料具有優(yōu)越的抗流掛性能和厚涂性能，提高施工性能。
二氧化硅粉分散在水溶性溶劑中，在不同顆粒表面的硅醇基團(tuán)通過氫鍵相互作用形成架橋，這種三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)成產(chǎn)生增稠的作用。
三氧化二鐵粉與二氧化硅粉的協(xié)同作用增強(qiáng)吸光涂料的吸光率。
已知，太陽表面溫度約6000K,到達(dá)地球大氣圈外的太陽輻射光譜,接近6000K黑體輻射波長分布；但倒達(dá)地面時(shí)，由于受大氣中水蒸氣、CO2、臭氧、灰塵等因素的吸收、分散，使實(shí)際降落到地表的太陽輻射光譜分布在0.3～2.5微米波長范圍。其中0.3～0.4微米是紫外光譜；0.4～0.7微米是可見光譜；0.7～2.5微米是紅外光譜。太陽能熱水器的集熱器的使用溫度一般是100℃左右。從集熱器放出的熱輻射線的波峰約7.7微米,幾乎分布在2.5微米以上的長波長紅外線范圍。由于太陽能的波長范圍(集熱體吸收的波長)和集熱體發(fā)出的熱輻射波長，范圍不吻合,所以存在吸收性差。為了充分利用太陽能，即要求選擇的涂層材料在太陽光波長范圍內(nèi)0.3～2.5微米吸收率大。在物體的熱輻射范圍2.5微米以上的輻射率小。
本申請經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三氧化二鐵粉在波長范圍內(nèi)0.3～2.5微米吸收率大。故將三氧化二鐵粉加入吸光涂料中。以增加吸光涂料對于太陽能的吸收率，提高太陽能的利用率。
不同材料對于不同波長的光的吸收與反射有很大的差別，由Hagen-Rabens關(guān)系式表示A(λ)＝3.60(ρ0/λ)1/2-666.7ρ0/λ，式中ρ0為電阻率,λ為波長(微米)，由上式可知當(dāng)波長為一恒定值時(shí)材料對光的吸收率取決于材料的電阻率，即材料的電阻率與吸光率成正比。
本申請經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三氧化二鐵粉在具有較高的電阻率，因此推斷三氧化二鐵粉的吸光率較大，故將三氧化二鐵粉加入吸光涂料中，可提高太陽能的利用率。
可選的，本申請實(shí)時(shí)在吸光涂料中加入炭黑，以提高吸光涂料的電阻率，進(jìn)而提高吸光涂料的吸光率，達(dá)到力高太陽能利用率的目的。
可選的，炭黑的粒度為500目；
所述二氧化鈦粉的粒度為500目；
所述二氧化硅粉的粒度為500目；
所述三氧化二鐵粉的粒度為500目。
采用超細(xì)(500目)二氧化鈦粉、二氧化硅粉和三氧化二鐵粉作為吸光涂層的主材，加適量的炭黑作輔助劑，以丙烯酸樹脂和水性環(huán)氧樹脂為粘合劑，加入少量硅烷偶聯(lián)劑作為表面活性劑和協(xié)同劑，經(jīng)球磨罐濕磨后制取。
該配方以丙烯酸樹脂加水性環(huán)氧樹脂為(100重量份)，炭黑、偶聯(lián)劑適量，對二氧化鈦粉、二氧化硅粉、三氧化二鐵粉配比加入量進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
正交試驗(yàn)表：
結(jié)果分析：
該配方以丙烯酸樹脂加水性環(huán)氧樹脂為(100重量份)，炭黑、偶聯(lián)劑適量，對二氧化鈦粉、二氧化硅粉。
綜上所述，最佳配方確定為二氧化鈦粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)12％，二氧化硅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％，三氧化二鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)6％。
通過正交實(shí)驗(yàn)確定的吸光涂料最佳配方在中試生產(chǎn)線上放大實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證配方可靠性和一致性，并確定了具體的生產(chǎn)工藝。
最優(yōu)配方：
本申請實(shí)施例第二方面示出一種用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料的制備方法，如圖1所示方法包括：
S101，將丙烯酸樹脂，水性環(huán)氧樹脂加入球磨罐中，所述球磨罐內(nèi)裝陶瓷球，得到有機(jī)混合物；
S102在所述有機(jī)混合物中依次加入二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉，硅烷偶聯(lián)劑及炭黑得到涂料混合物；
S103濕法研磨所述涂料混合物，均勻混合得到吸光涂料
可選的，所述濕法研磨的研磨時(shí)間為12小時(shí)。
先稱量丙烯酸樹脂60kg加水性環(huán)氧樹脂10kg置于內(nèi)裝陶瓷球的球磨罐中，再稱量超細(xì)(500目)二氧化鈦粉12kg，超細(xì)二氧化硅粉(500目)10kg，超細(xì)氧化鐵黑粉(500目)6kg置于罐中，然后將適量炭黑1.9kg、硅烷偶聯(lián)劑0.1kg加入罐中，將罐蓋密封后，置于球磨輥上濕磨12h后開罐取出即成為吸光涂料。
本實(shí)施例采用濕法球磨，在水的助磨作用，縮短物料的球磨時(shí)間，提高了球磨機(jī)球磨細(xì)碎效率。同時(shí)在制備過程中先加入液態(tài)物質(zhì)(丙烯酸樹脂和水性環(huán)氧樹脂)，使兩種物質(zhì)存在于球磨罐的底部，再加入粉末狀物質(zhì)(超細(xì)二氧化鈦粉(500目)，超細(xì)二氧化硅粉(500目)，超細(xì)氧化鐵黑粉(500目))，液態(tài)物質(zhì)對粉末狀物質(zhì)有吸附的作用，一方面可以防止粉塵污染，另一方面有助于準(zhǔn)確的控制各物質(zhì)含量的配比。
用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料的應(yīng)用：
將吸光涂料噴涂在磨砂玻璃面上待干燥后即成為真空玻璃的內(nèi)層玻璃吸光涂層。然后將表層玻璃與內(nèi)層玻璃制成真空玻璃，真空玻璃(其面積為1.2m2)與厚度為2mm不銹鋼水箱鑲嵌和密封后再用聚氨酯發(fā)泡作為水箱外保溫層，在水箱側(cè)面安裝上下水管和溢流管即成為一體式梯形真空太陽能熱水器。
本申請實(shí)施例采用超細(xì)二氧化鈦粉、二氧化硅粉和三氧化二鐵粉等物質(zhì)，制備的太陽能吸熱涂層較傳統(tǒng)的單一的吸光涂料制備的太陽能吸熱涂料性能更優(yōu)異，可以提高吸光率2～3個(gè)百分點(diǎn)，反射率下降10～15％。
由以上技術(shù)方案可以看出：本申請實(shí)施例示出一種用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料及制備方法，所述吸光涂料包括：丙烯酸樹脂，水性環(huán)氧樹脂，二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉及硅烷偶聯(lián)劑。配置方法為先稱量丙烯酸樹脂加水性環(huán)氧樹脂置于內(nèi)裝陶瓷球的球磨罐中，再稱量二氧化鈦粉，二氧化硅粉，三氧化二鐵粉置于罐中，然后將適量炭黑、硅烷偶聯(lián)劑加入罐中，將罐蓋密封后，置于球磨輥上濕磨12h后開罐取出即成為吸光涂料。本申請實(shí)施例采用二氧化鈦粉、二氧化硅粉和三氧化二鐵粉等物質(zhì)，制備的用于平板真空玻璃太陽能熱水器的吸光涂料較傳統(tǒng)的單一的吸光涂料制備的太陽能吸熱涂料性能更優(yōu)異，可以提高吸光率2～3個(gè)百分點(diǎn)，反射率下降10～15％。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本申請的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本申請的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本申請的一般性原理并包括本申請未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本申請的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本申請的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。