CN103773228A - 太阳能吸收专用黑色漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能吸收专用黑色漆，其原料包括乙基纤维素10～30份、有机硅树脂35～50份、氧化铁黑25～45份、铜粉2～15份、分散剂0.1～5份、有机溶剂5～20份。相应地，本发明还公开了一种上述太阳能吸收专用黑色漆的制备方法，包括：先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散20-50分钟；高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，然后加入有机溶剂，调节涂料粘度、过滤、包装，得到成品。采用本发明，所述黑色漆的太阳能吸收率高、耐热性好且综合性能高。

Description

太阳能吸收专用黑色漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种太阳能吸收专用黑色漆及其制备方法。

背景技术

能源的日益短缺是当今世界面临的重大问题，太阳能因其具有清洁、取之不尽用之不竭的优点，成为解决能源短缺问题的重要途径。太阳能涂层是太阳能利用中的关键技术，对提高太阳能吸收器的效率至关重要。

现有的太阳能吸收器一般包括钢管，钢管上喷有黑色漆，该太阳能吸收器利用黑色漆吸收利用太阳能。但是，现有的黑色漆一般采用普通碳黑为颜料，其太阳能吸收率不高、耐热性不好、综合性能差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种太阳能吸收率高、耐热性好、综合性能高的黑色漆。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种制备上述黑色漆的方法。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种太阳能吸收专用黑色漆，其主要由以下重量份的原料制备而得：

作为上述方案的改进，所述太阳能吸收专用黑色漆主要由以下重量份的原料制备而得：

作为上述方案的改进，所述有机硅树脂的固体质量含数为40-60%；所述乙基纤维素的固体质量含数为10-30%。

作为上述方案的改进，所述有机硅树脂的固体质量含数为50%；所述乙基纤维素的固体质量含数为20%。

作为上述方案的改进，所述有机溶剂为醋酸乙酯。

相应的，本发明还公开了一种太阳能吸收专用黑色漆的制备方法，包括：

先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散20-50分钟；

高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，然后加入有机溶剂，调节涂料粘度、过滤、包装，得到成品；

其中，所述太阳能吸收专用黑色漆主要由以下重量份的原料制备而得：

作为上述方案的改进，加入氧化铁黑时，分散的温度≤50℃。

作为上述方案的改进，所述砂磨机研磨时，研磨的温度≤80℃，研磨的细度为50um-60um。

作为上述方案的改进，加入所述有机溶剂时，所述涂料的粘度调到2500-3000Mpa.s。

作为上述方案的改进，所述太阳能吸收专用黑色漆主要由以下重量份的原料制备而得：

作为上述方案的改进，所述有机硅树脂的固体质量含数为40-60%；所述乙基纤维素的固体质量含数为10-30%。

作为上述方案的改进，所述有机硅树脂的固体质量含数为50%；所述乙基纤维素的固体质量含数为20%。

作为上述方案的改进，所述有机溶剂为醋酸乙酯。

实施本发明具有如下有益效果：

本发明提供的太阳能吸收专用黑色漆，采用乙基纤维素、有机硅树脂、氧化铁黑、铜粉、分散剂和有机溶剂为原料。其中，其以有机硅树脂、乙基纤维素为基料，氧化铁黑（四氧化三铁、化学式Fe₃O₄）为颜料，制得的黑色漆涂在基材上后，表面形成粗糙的凹凸感，增加了表面积，大大提高了太阳能的吸收率。同时，由于各原料的协同作用，本发明在提高太阳能吸收率的前提下，还提高了涂料的干速，并且具有良好的耐热性和附着力。尤其是当乙基纤维素：有机硅树脂：氧化铁黑=15～25：40～45：30～40时，各方面的性能都能达到较佳，综合性能好。

本发明在乙基纤维素、有机硅树脂、氧化铁黑的基础上辅以铜粉，用量2～15的铜粉在升温过程中可以与钢铁基材形成合金层，大大提高了综合性能。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。

现有的黑色漆不能同时满足太阳能吸收率高、耐热性好、综合性能高等要求。

为此，本发明提供了一种太阳能吸收专用黑色漆，其主要由以下重量份的原料制备而得：

优选的，所述太阳能吸收专用黑色漆主要由以下重量份的原料制备而得：

其中，（一）关于有机硅树脂：

在其他组分的种类用量都相同的情况下，有机硅树脂的基本性能对涂料耐热性有很大的影响，具体如下：

由上可知，有机硅树脂耐热性会随着量的增加而增加，即，有机硅树脂的用量越大，耐热性也越好，有机硅树脂适合做耐热涂料。

但是，在用于吸收太阳能的黑色漆中，当有机硅树脂的用量大于50%时，会影响太阳能的吸收率。因此，本发明选用35～50%的有机硅树脂。

进一步，所述有机硅树脂的固体质量含数优选为40-60%；更佳的，所述有机硅树脂的固体质量含数为50%。

（二）关于乙基纤维素

在其他组分的种类用量都相同的情况下，乙基纤维素的用量对速干性能有重要的影响，具体如下：

20%乙基纤维素	表干时间/min	空干时间/h
			10	25	20
15	18	15
			20	15	12

由上可知，乙基纤维素的用量影响涂料的干速，乙基纤维素的用量越多，干速越快。

但是，在用于吸收太阳能的黑色漆中，当乙基纤维素的用量大于30%时，所述黑色漆太快干、降低黑色漆与基材的附着力。因此，本发明选用10～30%的乙基纤维素。

进一步，所述乙基纤维素的固体质量含数优选为10-30%；所述乙基纤维素的固体质量含数为20%。

（三）关于氧化铁黑

在黑色漆的各组份中，颜料对涂层的太阳能吸收性影响非常大，在其他组分的种类用量都相同的情况下，分别研究了四种不同添加量的氧化铁黑以及目前采用的普通铁黑对太阳能吸收率的影响，具体如下：

颜料（质量/g）	太阳能吸收率%
		普通碳黑/20g	50.8
氧化铁黑/20g	93.5
		氧化铁黑/30g	95.57
氧化铁黑/35g	96.8
		氧化铁黑/40g	98.3
氧化铁黑/45g	99.5

由上可知，若涂料中采用普通碳黑为颜料，太阳能吸收率较低，仅为50%左右。而若涂料中采用氧化铁黑为颜料，太阳能吸收率明显增高，达90%以上。并且，随着氧化铁黑的用量的增加，太阳能吸收率升高。因此氧化铁黑适合用作太阳能高吸收率涂料。

综上所述，本发明提供的太阳能吸收专用黑色漆，采用乙基纤维素、有机硅树脂、氧化铁黑、铜粉、分散剂和有机溶剂为原料。其中，其以有机硅树脂、乙基纤维素为基料，氧化铁黑（四氧化三铁、化学式Fe3O4）为颜料，制得的黑色漆涂在基材上后，表面形成粗糙的凹凸感，增加了表面积，大大提高了太阳能的吸收率。同时，由于各原料的协同作用，本发明在提高太阳能吸收率的前提下，还提高了涂料的干速，并且具有良好的耐热性和附着力。尤其是当乙基纤维素：有机硅树脂：氧化铁黑=15～25：40～45：30～40时，各方面的性能都能达到较佳，综合性能好。

此外，本发明在乙基纤维素、有机硅树脂、氧化铁黑的基础上辅以铜粉，用量2～15的铜粉在升温过程中可以与钢铁基材形成合金层，大大提高了综合性能。

进一步，所述有机溶剂优选为醋酸乙酯。所述氧化铁黑、铜粉优选为工业级。

相应的，本发明还公开了一种太阳能吸收专用黑色漆的制备方法，包括：

一、先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散20-50分钟。

优选的，加入氧化铁黑时，高速分散的时间为30分钟，分散的温度≤50℃。

本发明要求分散的温度不超过50℃，这是因为当温度大于50℃时，容易发生絮凝反应，使组分（如有机硅树脂）失效，降低产品的质量。

二、高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，然后加入有机溶剂，调节涂料粘度、过滤、包装，得到成品。

优选的，所述砂磨机研磨时，研磨的温度≤80℃。本发明要求研磨的温度不超过80℃，这是因为当温度大于80℃时，漆的颜色容易发生改变，影响产品的外观。

优选的，所述砂磨机研磨时，研磨的细度为50um-60um。本发明研磨的细度优选为50um-60um，在此范围内，黑色漆成品的颗粒度刚好满足太阳能吸收的要求。若研磨的细度小于50um，会减少黑色漆形成涂层的粗糙程度，减少涂层的表面积，进而降低太阳能吸收率；若研磨的细度大于60um，则影响涂层的外观。

优选的，加入所述有机溶剂时，所述涂料的粘度调到2500-3000Mpa.s。本发明涂料的粘度优选调到2500-3000Mpa.s，能很好地满足产品的工艺需求。

需要说明的是，本太阳能吸收专用黑色漆制备方法所采用的原料配方与前述的一致，在此不再赘述。

下面以具体实施例进一步阐述本发明

实施例1

1、原料：乙基纤维素10g、有机硅树脂50g、氧化铁黑25g、铜粉5g、分散剂1g、醋酸乙脂9g。

2、制备方法：先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散30分钟，分散温度为40℃；高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，研磨温度为75℃，研磨至细度到50um，然后加入醋酸乙脂，把涂料粘度调到2500Mpa.s、过滤、包装，得到成品。

实施例2

1、原料：乙基纤维素30g、有机硅树脂35g、氧化铁黑25g、铜粉3g、分散剂1g、醋酸乙脂6g。

2、制备方法：先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散35分钟，分散温度为40℃；高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，研磨温度为75℃，研磨至细度到60um，然后加入醋酸乙脂，把涂料粘度调到3000Mpa.s、过滤、包装，得到成品。

实施例3

1、原料：乙基纤维素15g、有机硅树脂40g、氧化铁黑35g、铜粉2.5g、分散剂0.5g、醋酸乙脂7g。

2、制备方法：先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散28分钟，分散温度为40℃；高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，研磨温度为75℃，研磨至细度到55um，然后加入醋酸乙脂，把涂料粘度调到2800Mpa.s、过滤、包装，得到成品。

实施例4

1、原料：乙基纤维素20g、有机硅树脂35g、氧化铁黑30g、铜粉4.5g、分散剂0.5g、醋酸乙脂10g。

2、制备方法：先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散30分钟，分散温度为40℃；高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，研磨温度为75℃，研磨至细度到50umum，然后加入醋酸乙脂，把涂料粘度调到2500Mpa.s、过滤、包装，得到成品。

实施例5

1、原料：乙基纤维素10g、有机硅树脂35g、氧化铁黑40g、铜粉9.5g、分散剂0.5g、醋酸乙脂5g。

2、制备方法：先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散40分钟，分散温度为40℃；高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，研磨温度为75℃，研磨至细度到60um，然后加入醋酸乙脂，把涂料粘度调到2600Mpa.s、过滤、包装，得到成品。

对比例1

1、原料：乙基纤维素20g、有机硅树脂40g、普通碳黑30g、分散剂1g、醋酸乙脂9g。

2、制备方法：先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，最后加入普通碳黑，高速分散30分钟，分散温度为40℃；高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，研磨温度为75℃，研磨至细度到50um，然后加入醋酸乙脂，把涂料粘度调到2500Mpa.s、过滤、包装，得到成品。

将实施例1-5和对比例1所得的黑色漆进行技术检测，结果如下：

由上可知，在氧化铁黑之外的其他原料的促进作用下，本发明比单一的添加氧化铁黑的太阳能吸收率还要高。例如，前述的加入45g氧化铁黑时，太阳能吸收率为99.5%。而在实施例1-4中，其添加25-35g的氧化铁黑，其太阳能吸收率即可达到99.5%。

因此，在原料乙基纤维素、有机硅树脂、氧化铁黑、铜粉、分散剂和有机溶剂的协同作用下，本发明大大提高了太阳能的吸收率，并且具有良好的耐热性、附着力和外观，干速也较快。

需要说明的是，上述实施例1-5中，所述乙基纤维素选用EK-70、固体质量分数20%；所述有机硅树脂选用S-2262A、固体质量含数为50%；所述分散剂选用汽巴公司4010分散剂。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能吸收专用黑色漆，其特征在于，其主要由以下重量份的原料制备而得：

2.如权利要求1所述的太阳能吸收专用黑色漆，其特征在于，其主要由以下重量份的原料制备而得：

3.如权利要求1所述的太阳能吸收专用黑色漆，其特征在于，所述有机硅树脂的固体质量含数为40-60%；

所述乙基纤维素的固体质量含数为10-30%。

4.如权利要求3所述的太阳能吸收专用黑色漆，其特征在于，所述有机硅树脂的固体质量含数为50%；

所述乙基纤维素的固体质量含数为20%。

5.如权利要求1所述的太阳能吸收专用黑色漆，其特征在于，所述有机溶剂为醋酸乙酯。

6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的太阳能吸收专用黑色漆的方法，其特征在于，包括：

先将有机硅树脂与乙基纤维素投入反应缸中，然后加入分散剂搅拌均匀，再加入铜粉，最后加入氧化铁黑，高速分散20-50分钟；

高速分散之后投入砂磨机进行研磨处理，然后加入有机溶剂，调节涂料粘度、过滤、包装，得到成品；

其中，所述太阳能吸收专用黑色漆主要由以下重量份的原料制备而得：

7.如权利要求6所述的太阳能吸收专用黑色漆的制备方法，其特征在于，加入所述氧化铁黑时，分散的温度≤50℃。

8.如权利要求6所述的太阳能吸收专用黑色漆的制备方法，其特征在于，所述砂磨机研磨时，研磨的温度≤80℃，研磨的细度为50um-60um。

9.如权利要求6所述的太阳能吸收专用黑色漆的制备方法，其特征在于，加入所述有机溶剂时，所述涂料的粘度调到2500-3000Mpa.s。

10.如权利要求6所述的太阳能吸收专用黑色漆的制备方法，其特征在于，所述有机硅树脂的固体质量含数为40-60%；

所述乙基纤维素的固体质量含数为10-30%；

所述有机溶剂为醋酸乙酯。