一种太阳能高效吸热涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能高效吸热涂料及其制备方法，属于光热太阳能技术领域。本发明专利技术对吸热材料利用支化结构对吸热的石墨烯添加剂进行缠绕包裹，从而提高了涂料中吸热材料的留存，并引入苯基提高涂料的耐热性能，使得吸热过程中涂料能保持较好的性能。加入蓝莓、绿茶叶、紫薯、葡萄籽等含有花青素和茶多酚活性物的物质为原料，打开了石墨烯的吸热通道，而使得导热效果得到增强。通过对近红外光的感应吸收，使得吸热涂料的吸热效率提高，加入抗紫外活性剂形成较好的抗紫外光、耐老化的保护涂层。最后加入具有较好防水、力学性能的聚氨酯涂料基料，增加涂层的耐久性能。本发明专利技术解决了目前吸热材料石墨烯的还原含有有毒试剂，涂料吸热效果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能高效吸热涂料及其制备方法
本专利技术属于光热太阳能
，具体涉及一种太阳能高效吸热涂料及其制备方法。
技术介绍
能源利用在人类社会发展中占有举足轻重的地位，但过度的开发资源和低效率的资源利用，使人类面临着严峻的考验。众所周知，太阳能是一种来源最丰富和可广泛获取的可再生能源，对解决能源危机和环境问题具有重大的作用，且太阳能以独具的储量无限性、存在的普遍性、开发利用的清洁性，使其成为了各国竞相研究的热点。太阳能光热应用是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的方法之一，但由于太阳能到达地球后能量密度较小又不连续，因此，为大规模的开发利用带来了困难。长期以来，如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能，并对太阳能进行富集，以便最大限度地利用太阳能，成为研究的热门话题。在现有的光热应用技术当中，选择性吸收涂层技术被公认为是其中较为核心的技术，它对提高太阳能热转换效率，大规模推广太阳能光热应用起着至关重要的作用。太阳能吸热涂料对提高太阳能吸收有很好的效果，通过在低辐射材质铝、铜、不锈钢上涂装吸热涂层，根据所涂涂层厚度，辐射系数可达28%~49%，对太阳能的吸收率可达到90%，吸热效应优异。太阳能光热应用是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的方法之一，但由于太阳能到达地球后能量密度较小又不连续，因此，为大规模的开发利用带来了困难。长期以来，如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能，并对太阳能进行富集，以便最大限度地利用太阳能，成为研究的热门话题。太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污。二十世纪初人们就研究如何收集利用太阳能，从最早的太阳能动力装置研究到太阳能平板集热器的研究，为解决能源短缺问题都是重大的进步。为了充分有效地利用太阳能，人们发展了多种太阳能材料，并且加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了太阳选择性涂层技术上的重大突破。太阳能吸收涂层主要分为光谱选择性吸收涂层和高吸收率吸收涂层，光谱选择性吸热涂层是一种具有对可见-近红外光高吸收，对红外光高反射的特种涂层，即它能有效地吸收太阳能，而受热后自身长波造成的热损失很小，广泛应用于太阳能光热转换，如太阳能热水器、太阳能发电等。太阳能吸热涂层担负着接收并吸收太阳能量的重要作用，影响着整个太阳能吸热系统的稳定性及效率的高低。太阳能吸热涂料是一种功能性涂料，其中良好的吸热性能和防水性能是必要的条件。其中石墨烯，尤其是磺化石墨烯有着优异的导热性，碳材料的磺化处理对提高其性能与应用范围有着重要作用，但是传统方法过程复杂，大部分需要在特殊条件下或者采用有毒还原试剂，难以实现产业化并对环境造成了极大的污染，所以如何简单、低廉环保的制备高质量磺化石墨烯是当前所需克服的难点之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前吸热材料石墨烯的还原含有有毒试剂，涂料吸热效果差的问题，提供一种太阳能高效吸热涂料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种太阳能高效吸热涂料，包括导热负载剂、石墨烯添加剂、抗紫外活性剂；所述导热负载剂的制备方法为：取丙烯酸甲酯按质量比10~15：3~7加入甲醇搅拌混合，加入丙烯酸甲酯质量10~15%的乙二胺搅拌混合，旋转蒸发，收集旋转蒸发剩余物，取4,4'-二氨基联苯按质量比2~5：5~10加入甲醇，通入氮气保护，搅拌混合，滴加4,4'-二氨基联苯质量25~30%的旋转蒸发剩余物搅拌混合，再于20~25℃搅拌混合18~24h，减压蒸馏，即得导热负载剂。所述石墨烯添加剂的制备方法为：取还原活性剂按质量比2~5：2~7：10~20加入氧化石墨烯、去离子水，再加入还原活性剂质量30~40%的吸光活性剂搅拌混合，超声，离心，取沉淀经洗涤，干燥，即得石墨烯活性剂。所述还原活性剂的制备方法为：取还原原料匀浆，将匀浆液按质量比1~5：60~70加入乙醇，调节pH至3~3.5，超声，搅拌混合，抽滤，取抽滤渣经洗涤，干燥，粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，按质量份数计，取2~5份酸添加剂、10~20份吡啶、1~3份过筛颗粒、50~80份乙醇搅拌混合，减压蒸馏，冷冻干燥，即得还原活性剂。所述还原原料：取蓝莓、蔓越莓、黑枸杞、绿茶叶、紫薯、葡萄籽中的任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。所述酸添加剂为：按质量份数计，取3~8份苹果酸、1~5份柠檬酸、2~5份酒石酸、2~6份月桂酸混合，即得。所述吸光活性剂的制备方法为：取混合原料按质量比2~5：10~30加入去离子水搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比3~6：10~20加入氢氧化钠溶液，静置，取沉淀经洗涤，干燥，研磨粉碎过200目筛，收集过筛颗粒a，煅烧，冷却至室温，即得吸光活性剂。所述混合原料为：取硝酸铜按质量比1~3：2~5：2~6加入硝酸铁、硝酸锰混合，即得。所述抗紫外活性剂为：取5-苯并三唑基4-羟基-3-异丁基苯磺酸、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基苯甲酮-5,5'-双磺酸钠中任意一种即得。该制备方法包括如下步骤：（1）取聚碳酸丙烯酯按质量比2~8：5~9：10~20加入二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、乙酸乙酯，通入氮气保护，加入乙酸乙酯质量2~5%的二月桂酸二丁基锡搅拌混合，得搅拌混合物a；（2）取三羟甲基丙烷按质量比1~3：10~15滴加至搅拌混合物a中搅拌混合，再加入搅拌混合物质量2~5%的1,4-丁二醇，于65~75℃保温，减压蒸馏，得基体物，按质量份数计，取2~5份平平加O-9、3~6份吐温-80、60~70份去离子水、40~60份基体物、15~20份导热负载剂、20~25份石墨烯添加剂、1~5份抗紫外活性剂搅拌混合，即得太阳能高效吸热涂料。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术制备的导热负载剂是以丙烯酸甲酯、乙二胺进行酰胺化反应，再与4,4'-二氨基联苯进行反应形成具有树枝状大分子结构，其具有固定、大量的表面官能团、分子内存在空腔，对吸热材料利用支化结构对吸热的石墨烯添加剂进行缠绕包裹，进行固定，从而提高了涂料中吸热材料的留存，并引入苯基提高涂料的耐热性能，使得吸热过程中涂料能保持较好的性能；（2）本专利技术制备的石墨烯添加剂是以还原活性剂为原料，加入蓝莓、绿茶叶、紫薯、葡萄籽等含有花青素和茶多酚活性物的物质为原料，经提取再经苹果酸进行酰化反应，酰基化活性物质具有的的光、热稳定性增加了还原剂的稳定性，加入氧化石墨烯中，利用抗氧性作用吸收自由基对其进行还原，过程中无污染物产生，并且打开了石墨烯的吸热通道，而使得导热效果得到增强，再加入硝酸铜、硝酸铁、硝酸锰等经溶胶凝胶得到纳米颗粒固定于吸热通道中，通过对近红外光的感应吸收，提高光反应作用，增大了吸热量而储存于吸热通道中，使得吸热涂料的吸热效率提高；（3）本专利技术以聚碳酸丙烯酯、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸等原料进行反应，形成聚氨酯基体涂料，利用聚氨酯较好的防水、抗撕裂和较好的力学性能等特性，引入太阳能吸热涂料中，在制备过程中加入抗紫外活性剂形成较好的抗紫外光、耐老化的保护涂层，具有较好的成膜性能，对基体形成长效保护；（4）本专利技术先利用导热负载剂对导热和吸热活性剂进行固载，增加涂料的耐热稳定性能，再以石墨烯添加剂经绿色还原物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能高效吸热涂料，其特征在于，包括导热负载剂、石墨烯添加剂、抗紫外活性剂；所述导热负载剂的制备方法为：取丙烯酸甲酯按质量比10~15：3~7加入甲醇搅拌混合，加入丙烯酸甲酯质量10~15%的乙二胺搅拌混合，旋转蒸发，收集旋转蒸发剩余物，取4,4'‑二氨基联苯按质量比2~5：5~10加入甲醇，通入氮气保护，搅拌混合，滴加4,4'‑二氨基联苯质量25~30%的旋转蒸发剩余物搅拌混合，再于20~25℃搅拌混合18~24h，减压蒸馏，即得导热负载剂。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能高效吸热涂料，其特征在于，包括导热负载剂、石墨烯添加剂、抗紫外活性剂；所述导热负载剂的制备方法为：取丙烯酸甲酯按质量比10~15：3~7加入甲醇搅拌混合，加入丙烯酸甲酯质量10~15%的乙二胺搅拌混合，旋转蒸发，收集旋转蒸发剩余物，取4,4'-二氨基联苯按质量比2~5：5~10加入甲醇，通入氮气保护，搅拌混合，滴加4,4'-二氨基联苯质量25~30%的旋转蒸发剩余物搅拌混合，再于20~25℃搅拌混合18~24h，减压蒸馏，即得导热负载剂。2.根据权利要求1所述的太阳能高效吸热涂料，其特征在于，所述石墨烯添加剂的制备方法为：取还原活性剂按质量比2~5：2~7：10~20加入氧化石墨烯、去离子水，再加入还原活性剂质量30~40%的吸光活性剂搅拌混合，超声，离心，取沉淀经洗涤，干燥，即得石墨烯活性剂。3.根据权利要求2所述的太阳能高效吸热涂料，其特征在于，所述还原活性剂的制备方法为：取还原原料匀浆，将匀浆液按质量比1~5：60~70加入乙醇，调节pH至3~3.5，超声，搅拌混合，抽滤，取抽滤渣经洗涤，干燥，粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，按质量份数计，取2~5份酸添加剂、10~20份吡啶、1~3份过筛颗粒、50~80份乙醇搅拌混合，减压蒸馏，冷冻干燥，即得还原活性剂。4.根据权利要求3所述的太阳能高效吸热涂料，其特征在于，所述还原原料：取蓝莓、蔓越莓、黑枸杞、绿茶叶、紫薯、葡萄籽中的任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。5.根据权利要求3所述的太阳能高效吸热涂料，其特征在于，所述酸添加剂为：按质量份数计，取3~8份苹果酸、1~5份柠檬酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冬梅，
申请(专利权)人：朱冬梅，
类型：发明
国别省市：江苏,32