[发明专利]一种纳米级金属陶瓷太阳能吸热涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米级金属陶瓷太阳能吸热涂层材料及其制备方法，涂层材料由包括以下重量份含量的组分制备而成：有机硅树脂40‑50份、固化剂2‑7份、吸收剂11‑12份、吸收增强剂2‑4份、助剂33‑45份、金属陶瓷材料13‑17份及导热材料7‑13份，吸收剂为掺杂改性纳米二氧化钛；制备时，依次经恒温加压反应、回流反应及减压蒸馏反应即可。与现有技术相比，本发明采用掺杂改性纳米二氧化钛作为吸收剂，与吸收增强剂相配合，使涂层材料具有优异的太阳能吸收性能，并采用具有光催化迁移性能的金属陶瓷材料及导热材料，不仅能够增大太阳能吸收范围，同时也能增强涂层材料的导热性能，使涂层材料具有较高的使用寿命，且反应工艺条件温和，生产成本低，易于进行工业化生产。

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，涉及一种纳米级金属陶瓷太阳能吸热涂层材料及其制备方法。

背景技术

太阳能热利用是太阳能利用的一种重要形式，是指用太阳能集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用的过程。随着能源短缺的问题日益严重，国家对节能减排措施的投入越来越大，使得人们对太阳能热利用的研究越来越广泛和深入，太阳能热利用将会有更加广阔的发展前景。

太阳能吸热涂层是太阳光吸收体系中用于吸收光能的核心功能部分，通常用于太阳能集热元件或太阳能选择性吸收涂层体系中。良好的吸热效率是太阳能吸热涂层的基本要求。目前，市面上普遍采用的是在平板集热器的吸热板芯上喷涂黑色有机涂层，如黑色氟碳树脂、黑色环氧树脂、黑色聚氨酯树脂等，由于此类涂层采用普通树脂材料作为粘合剂，并以普通碳黑或者黑色颜料作为发色体，因此存在以下问题：1.涂层不耐候，容易过早粉化和退色；2.无光谱选择性，使得其涂层发射率很高，造成太阳能平板集热器的热效率较低。

此外，现有的太阳能吸热涂层材料制备时，多选择铝作为溅射阴极，与氮气进行反应生成渐变膜形式的薄膜，这种薄膜仅适合在低温真空环境下使用，而抗烘烤性差；采用干涉膜制备的薄膜抗烘烤性优于渐变膜制备的薄膜，但制备时要求对各层的光学常数、厚度等进行精确控制，因而制备工艺复杂且原材料价格昂贵。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种吸热性能好且易于制备的纳米级金属陶瓷太阳能吸热涂层材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种纳米级金属陶瓷太阳能吸热涂层材料，该涂层材料由包括以下重量份含量的组分制备而成：有机硅树脂40-50份、固化剂2-7份、吸收剂11-12份、吸收增强剂2-4份、助剂33-45份、金属陶瓷材料13-17份及导热材料7-13份，所述的吸收剂为掺杂改性纳米二氧化钛。

作为优选的技术方案，该涂层材料包括以下组分及重量份含量：有机硅树脂42-48份、固化剂4-5份、吸收剂11-12份、吸收增强剂2-4份、助剂35-40份、金属陶瓷材料14-16份及导热材料9-11份。

所述的有机硅树脂包括环氧改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂或高光有机硅树脂中的一种或多种。有机硅树脂属于热固性材料，具有优异的热氧化稳定性和电绝缘性能，并在耐候性与防水性能方面具有突出优势；另外，当发生热氧化时，有机硅树脂进一步缩聚，形成高度交联的立体网络结构，耐候性会得到进一步提高。

所述的固化剂包括间苯二甲胺、二乙胺或二氨基二苯基甲烷中的一种或多种。

所述的掺杂改性纳米二氧化钛为掺杂二氧化硅和碳酸钙的纳米二氧化钛。二氧化钛对太阳光具有良好的吸收效果，但其吸收范围较窄，通过二氧化硅和碳酸钙的改性能够将其吸收范围增大，同时向可见光偏移。

所述的掺杂改性纳米二氧化钛中，二氧化硅的质量百分含量为5-11％，碳酸钙的质量百分含量为1-3％。

作为优选的技术方案，所述的纳米二氧化钛的粒径为50-500nm，所述的二氧化硅为纳米二氧化硅，所述的碳酸钙为纳米碳酸钙。