[发明专利]一种异聚态太阳能改性硅溶胶选择性吸热涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸热涂料技术领域，尤其是一种异聚态太阳能改性硅溶胶选择性吸热涂料的制备方法。 

背景技术

目前对太阳能选择性吸收的涂料应用较为广泛，例如太阳能集热系统的集热器可将太阳辐射能转换为工作介质的热量。为了提高太阳能集热器的效率，最有效的办法是在保持最大限度地采集太阳能的同时尽可能减小其对流和辐射热损。采用优质选择性吸收涂层材料和高透过率盖板材料是满足上述要求的重要途径。目前所用的太阳能选择性涂层材料一般为黑镍、黑铬、铝阳极化涂料等，这种涂料制备环境污染大，成本较高，并且耐候性不好。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种异聚态太阳能改性硅溶胶选择性吸热涂料的制备方法，环保高效，制得的涂料在一定光谱范围内选择性吸收，并具有较好地耐候性和防水性。 

为了达到上述目的，本发明所设计的一种异聚态太阳能改性硅溶胶选择性吸热涂料的制备方法，其特征在于，取80-100ml水玻璃，加入80-100ml水在80-100℃下搅拌，分3-6次加入20%的活性硅酸180-200g，保温搅拌1-1.5h后制得硅溶胶，再加入40-60ml改性剂乳液，搅拌混合得成膜基料；用60-70%成膜基料与30-40%铁粉，研磨成均匀的分散体系，即得到吸热涂料。 

硅溶胶是聚硅酸盐的水性胶体，呈泛白色荧光的半透明状，胶粒直径约15nm，由胶核、坚密层和扩散层组成。硅溶胶的双电层N电势为-91mV(靠阳极)和-9.6mV(靠阴极)， 它是一个准稳态，受外界条件的影响很容易转变成凝胶，电解质对它的影响显著。引入少量的电解质就能使硅溶胶凝结。硅溶胶具有态的转变活性，活化能为44.8kJmol-1(pH=5)，因此胶粒上的Si-OH彼此之间容易脱水而交联，交联后的电荷分布相应集中而发生网络空洞。胶粒电荷的集中是推动聚沉的动力，必须加以有效的控制以阻止电荷的过分集中，当产生空洞时注入少量的改性剂乳液或其它高分子乳液分子链，它们就会按胶粒间离子的电荷分布定位，阻止电荷的进一步集中，阻止Si-O-Si、O-Si-O的进一步环化、网化的三维的发展，从而提高网络的强度，得到坚固的表面膜。得到的涂料的基料成膜性好，由于硅含量高，耐候性和防水性也好。固化干燥膜在水中浸渍1个月无脱落。 

涂料的光谱选择性是靠发色体来实现的，而发色体的选用应以固体物质的能带理论和分散粒子尺寸的束缚能级理论作指导。这是因为太阳光的吸收是一种光谱现象，发色体的键能隙和尺寸束缚能级如果与太阳光的光量子能量相匹配，发色体就会发生吸光，太阳光能量主要集中在0.4—0.8μm波段,对应的能量为1.543—3.085eV,与这种光量子匹配较好的是金属、合金、半导体等,宜在这三种材料中选用发色体。经过不断试验和推敲，本技术方案采用硅溶胶做成膜物，用铁粉作发色体制得一种廉价的具有较好耐候性、防水性和一定光谱选择性的太阳能吸热涂料。 

作为上述结构的进一步完善和补充，本发明还包含以下附加技术特征或这些特征的任意组合： 

所述的铁粉粒径为1μm。 

所述水玻璃的模数为2.2，制得的涂料性能最好。 

本发明所设计的一种异聚态太阳能改性硅溶胶选择性吸热涂料的制备方法，制备过程安全可靠，环保高效，制得的涂料具有一定光谱选择性，应用到集热器上时，吸热效果好且对流和辐射热损小，并且耐候性和防水性均较好。 

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。 

实施例1 

本实施例描述的一种异聚态太阳能改性硅溶胶选择性吸热涂料的制备方法，取100ml模数模数为2.2的水玻璃，加入100ml水在100℃下搅拌，分3次加入浓度为20%的活性硅酸200g，保温搅拌1.5h，得硅溶胶300ml，加入40ml改性剂乳液，搅拌混合得成膜基料。用60%成膜基料与40%1μm粒径铁粉，研磨成均匀的分散体系，即得到太阳能吸热涂料，将涂料涂布在石英板上，1小时完成固化。 

制得的石英膜在300nm、320nm、500nm和1000nm的紫外光和可见光下透视,透过率为0，在1000-2600nm的红外光下透视，透过率为5—40%，膜有选择性吸收。 

实施例2