[发明专利]一种纳米陶瓷黑色涂料、涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米陶瓷黑色涂料，是由以下原料制成的：25％～30％粘结剂，35％～40％黑色着色剂，3％～5％消光剂，20％～25％有机溶剂，5％～10％水。其制备方法为：(1)将粘结剂和消光剂混合，混匀；(2)加入有机溶剂，充分混合反应，得水性树酯涂料；(3)将黑色着色剂加入水性树脂涂料中，常温常压下搅拌5～10分钟均质化，加入水，即得。本发明还公开了一种纳米陶瓷黑色涂层，是由纳米陶瓷黑色涂料喷涂于基材上，经250～400℃高温固化后形成的纳米黑瓷吸热涂层。本发明的黑色涂层，阳光吸收率高达0.95，反射率不高于0.1，具有高阳光吸收率和低反射率的优点，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、工艺简单和成本低廉等特点。

技术领域

本发明涉及一种纳米陶瓷黑色涂料、涂层及其制备方法，属于太阳能吸收涂层用水性涂料技术领域。

背景技术

黑色涂层由于具有良好的光热转化性能和遮光作用等，在封装材料、太阳能等领域得到了广泛的应用。国内外常见黑色涂层的制造方法主要是由磁控溅射的真空镀膜技术和微弧氧化的化学镀膜技术等。

目前，通过微弧氧化技术在基材表面制备黑色涂层的文献及专利报道较多，例如：(1)中国发明专利申请CN 103834978A公开了一种铝合金黑色微弧氧化膜的制备方法，其在铝合金表面制备了黑色涂层，其工艺是在磷酸钠、硼酸钠和硅酸钠组成的碱性电解液中，添加乙酸钴等着色盐，在一定的电参数范围内采用微弧氧化技术制备了铝合金黑色微弧氧化膜；(2)中国发明专利CN 101748468A公开了一种镁合金表面高太阳吸收率高发射率热控涂层的制备方法，其采用微弧氧化的方法在镁合金表面制备了黑色涂层，具体工艺为磷酸盐或硅酸盐为主要成膜剂，辅助成膜剂为硼砂或氟铝酸钠，着色盐为可溶性含钴的无机盐或有机盐以及可溶性含锰的无机盐或有机盐，结合剂为乙二胺或乙二酸四乙酸，氢氧化钾为pH调节剂，采用恒电流模式在镁合金表面得到黑色涂层。上述微弧氧化的化学镀膜技术都是采用基础电解液填加着色盐添加剂的工艺，通过调控电参数在特定的基材表面得到微弧氧化黑色陶瓷层。由于微弧氧化工艺只能在特定的基材表面得到黑色陶瓷层，因此这种技术存在制备工艺适应范围窄的问题，并且形成的涂层结合力不高，耐磨性不够，涂层厚度难以控制，同时对环境能够产生污染。

磁控溅射的真空镀膜技术在制备工艺过程中，基材一般需要加温到600℃以上，并且需在真空状态下形成黑色涂层，涂层还需在真空中使用，真空一旦泄露，涂层就会老化脱落。这无疑将该技术的制备工艺复杂化，并且在工业生产中增加成本。

上述两种技术制成的涂层均存在结构不稳定性，与基材结合力弱，空间耐候性较差，使用寿命短等缺陷。因此，如何使得黑色涂层的制备工艺简单，成本低，寿命长，成为目前研究的重要课题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种普适性好、稳定性高的纳米陶瓷黑色涂料，及涂层，及其制备方法。本发明的黑色涂层，阳光吸收率高达0.95，反射率不高于0.1，具有高阳光吸收率和低反射率的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米陶瓷黑色涂料，是由以下重量百分数的原料制成的：25％～30％粘结剂，35％～40％黑色着色剂，3％～5％消光剂，20％～25％有机溶剂，5％～10％水；其中，

所述粘结剂，选自酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等热固性树脂中的任意一种或两种以上的组合；

所述黑色着色剂，选自二氧化锰、氧化铁、黑钴黑色剂、石墨烯、钒钛黑渣等各种无机黑色颜料中的任意一种或两种以上的组合；

所述消光剂，选自超细二氧化硅、滑石粉、硬脂酸铝、硬脂酸钙、炭黑、带有环氧基的聚丙烯酸脂等中的任意一种或两种以上的组合；

所述有机溶剂，选自丙酮、甲乙酮、环己酮、苯、甲苯、二甲苯、正丁醇、苯乙烯等有机溶剂中的任意一种或两种以上的组合。