一種高硬度太陽能吸收劑及其製備方法與流程
2023-05-22 17:19:01
本發明涉及高硬度太陽能吸收劑材料技術領域，尤其涉及一種高硬度太陽能吸收劑及其製備方法。
背景技術：
反射太陽能塗料主要用於建築隔熱，吸收則用於建築保溫和太陽能的收集和應用。
反射太陽能塗料是通過塗層的吸收輻射比的調節來達到降溫目的。吸收輻射比是指物質吸收太陽能的吸收係數α與其熱發射係數ε之比，α/ε比值越小，降溫程度越大，研究反射太陽能塗料就是要通過對顏料和成膜物的選擇來調節α/ε值。
反射太陽能塗料所用樹脂除了應具備外牆塗料基料標準性能外，還應選擇耐紫外線照射性能好的樹脂，丙烯酸酯樹脂有很好的耐候性、耐紫外線降解性和保光性，是目前外牆塗料中選用較多的一種樹脂，因為它具有很好的物理性能，塗裝後表面光滑堅韌、耐苯二甲酸酐洗，具有優良的光澤保持性，不退色、不粉化、附著力強、耐化學腐蝕，但是，其塗層耐熱性不好，受熱後易發粘，導致塗層耐沾汙性下降，做為反射太陽能塗料的基料還不夠理想，故選用改性的丙烯酸酯樹脂。
有機矽樹脂具有良好的耐熱性、耐候性、保光性、抗顏料粉化性和耐紫外線降解性，正好用於丙烯酸樹脂的改性。
適用於丙烯酸樹脂改性的有機矽樹脂為乙氧基（或甲氧基）的有機矽低分子聚合物，此種含有活性官能基團的有機矽低分子聚合物，可與含羥基的丙烯酸酯樹脂用溶劑法進行熱縮聚反應，製成有機矽改性丙烯酸樹脂，以這種改性樹脂做為反射太陽能塗料的基料效果好。
反射太陽能塗料中的顏填料的作用是增加對光線及輻射源的反射作用。
對於顏料來說，其反射作用是指顏料散射入射光的能力。由於顏色是影響反射的一個重要因素，所以一般高反射塗層均為白色。光在白色顏料中的反射可高達99%以上。入射光進入顏料顆粒的界面之後，經多次的反射，總反射率可達99%。但是顏料被分散到漆基中，則部分光線被漆基吸收。被吸收的這部分光線取決於顏料與漆基的折射指數的差值，差值越大則被吸收的光線越少也就是顏料與漆基的折射指數的差值越大則反射光線越強。顏料的折射指數比漆基的折射指數大而引起的反射屬於菲涅型反射，圖2-14-2表示用於折射指數為1.5的樹脂中菲涅耳反射率隨顏料折射指數變化的情況。反射能力是隨顏料折射指數的增加而急劇地增加。在白色顏料中，金紅石型二氧化鈦折射指數最高。
當顏料顆粒的直徑與入射光波的比例(d/λ)為0.1-10時，則顏料表現為菲涅耳型反射，將這種反射調節好對製造反射太陽能塗料是有益的。
選定原材料後，再依據需要確定顏填料的體積濃度，當顏填料體積濃度為25%或更小時，漆膜呈現高光澤表面屬鏡面反射。若顏料的體積濃度較高，反向則接近漫反射。當顏料的體積濃度為臨界體積濃度時，即表示有足夠的樹脂固定顏料粒子。臨界體積濃度的值隨著顏粒形狀的大小、粒子分布、樹脂對其的潤溼能力大小而變。試驗當超臨界體積濃度時，雖有利於抗紫外線輻射但塗膜機械性能下降，增加施工困難。通過試驗擬定，如以氧化鋅為顏料，矽丙樹脂液為基料，配製反射太陽能塗料的顏基比為3:1或4:1為好。
塗料屬於有機化工高分子材料，所形成的塗膜屬於高分子化合物類型。按照現代通行的化工產品的分類，塗料屬於精細化工產品。現代的塗料正在逐步成為一類多功能性的工程材料，是化學工業中的一個重要行業。
塗料的使用壽命根據不同的產品而定的，液態理石質感產品採用改性有機矽樹脂乳液為基料，運用特殊包覆技術，將各色色漆包覆成膠狀水性彩色顆粒，均勻穩定地懸浮在特定的水性分散體中，各種著色粒子色相保持不變，著色顏料不會在水中析出。那麼這種外牆塗料的使用壽命大概為15年。
技術實現要素：
本發明提供一種硬度高、強度高、伸長率高和吸熱好的高硬度太陽能吸收劑及其製備方法，解決現有高硬度太陽能吸收劑材料硬度低和強度低等技術問題。
本發明採用以下技術方案：一種高硬度太陽能吸收劑，其原料按質量份數配比如下：熱固性丙烯酸酯樹脂100份，四氟乙烯20-30份，正丁醇50-70份，氧化銅2-6份，壬二酸20-30份，苯二甲酸酐為15-25份，二甲基乙醇胺0.8-1.2份，二甲苯15-35份，去離子水5-15份，甲基丙烯酸縮水甘油酯10-30份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述高硬度太陽能吸收劑的原料按質量份數配比如下：熱固性丙烯酸酯樹脂100份，四氟乙烯20份，正丁醇50份，氧化銅2份，壬二酸20份，苯二甲酸酐為15份，二甲基乙醇胺0.8份，二甲苯15份，去離子水5份，甲基丙烯酸縮水甘油酯10份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述高硬度太陽能吸收劑的原料按質量份數配比如下：熱固性丙烯酸酯樹脂100份，四氟乙烯30份，正丁醇70份，氧化銅6份，壬二酸30份，苯二甲酸酐為25份，二甲基乙醇胺1.2份，二甲苯35份，去離子水15份，甲基丙烯酸縮水甘油酯30份。
作為本發明的一種優選技術方案：所述高硬度太陽能吸收劑的原料按質量份數配比如下：熱固性丙烯酸酯樹脂100份，四氟乙烯25份，正丁醇60份，氧化銅4份，壬二酸25份，苯二甲酸酐為20份，二甲基乙醇胺1份，二甲苯25份，去離子水10份，甲基丙烯酸縮水甘油酯20份。
一種製備所述的高硬度太陽能吸收劑的方法，步驟為：
第一步：按照質量份數配比稱取熱固性丙烯酸酯樹脂、四氟乙烯、正丁醇、氧化銅、壬二酸、苯二甲酸酐、二甲基乙醇胺、二甲苯、去離子水和甲基丙烯酸縮水甘油酯；
第二步：將熱固性丙烯酸酯樹脂投入高速混合機中，升溫至50-60℃，加入剩餘原料，升溫至70-80℃，混合速度250-350r/min，混合60-70min；
第三步：混合後的原料升溫至80-100℃，攪拌速度95-105r/min，攪拌40-50min冷卻至室溫後放入研磨機中研磨即可。
有益效果
本發明所述一種高硬度太陽能吸收劑及其製備方法採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：1、耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，肖氏硬度55-65，彈性伸長率650-850%；2、抗張強度30-40MPa，附著力高、耐油性好，耐磨性高、耐熱和彈性優良；3、原料資源豐富，可重複利用，衝擊強度20-30N/cm；4、彎曲模量2-3GPa，可以在各種極端環境下廣泛使用，在高溫環境下長期工作不易老化，符合環保要求，可以廣泛生產並不斷代替現有材料。
具體實施方式
以下結合實例對本發明作進一步的描述，實施例僅用於對本發明進行說明，並不構成對權利要求範圍的限制，本領域技術人員可以想到的其他替代手段，均在本發明權利要求範圍內。
實施例1：
第一步：按照質量份數配比稱取熱固性丙烯酸酯樹脂100份，四氟乙烯20份，正丁醇50份，氧化銅2份，壬二酸20份，苯二甲酸酐為15份，二甲基乙醇胺0.8份，二甲苯15份，去離子水5份，甲基丙烯酸縮水甘油酯10份。
第二步：將熱固性丙烯酸酯樹脂投入高速混合機中，升溫至50℃，加入剩餘原料，升溫至70℃，混合速度250r/min，混合60min。
第三步：混合後的原料升溫至80℃，攪拌速度95r/min，攪拌40min冷卻至室溫後放入研磨機中研磨即可。
耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，肖氏硬度55，彈性伸長率650%；抗張強度30MPa，附著力高、耐油性好，耐磨性高、耐熱和彈性優良；原料資源豐富，可重複利用，衝擊強度20N/cm；彎曲模量2GPa，可以在各種極端環境下廣泛使用，在高溫環境下長期工作不易老化。
實施例2：
第一步：按照質量份數配比稱取熱固性丙烯酸酯樹脂100份，四氟乙烯30份，正丁醇70份，氧化銅6份，壬二酸30份，苯二甲酸酐為25份，二甲基乙醇胺1.2份，二甲苯35份，去離子水15份，甲基丙烯酸縮水甘油酯30份。
第二步：將熱固性丙烯酸酯樹脂投入高速混合機中，升溫至60℃，加入剩餘原料，升溫至80℃，混合速度350r/min，混合70min。
第三步：混合後的原料升溫至100℃，攪拌速度105r/min，攪拌50min冷卻至室溫後放入研磨機中研磨即可。
耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，肖氏硬度55，彈性伸長率750%；抗張強度35MPa，附著力高、耐油性好，耐磨性高、耐熱和彈性優良；原料資源豐富，可重複利用，衝擊強度25N/cm；彎曲模量2.5GPa，可以在各種極端環境下廣泛使用，在高溫環境下長期工作不易老化。
實施例3：
第一步：按照質量份數配比稱取熱固性丙烯酸酯樹脂100份，四氟乙烯25份，正丁醇60份，氧化銅4份，壬二酸25份，苯二甲酸酐為20份，二甲基乙醇胺1份，二甲苯25份，去離子水10份，甲基丙烯酸縮水甘油酯20份。
第二步：將熱固性丙烯酸酯樹脂投入高速混合機中，升溫至55℃，加入剩餘原料，升溫至75℃，混合速度300r/min，混合65min。
第三步：混合後的原料升溫至90℃，攪拌速度100r/min，攪拌45min冷卻至室溫後放入研磨機中研磨即可。
耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，肖氏硬度55-65，彈性伸長率850%；抗張強度40MPa，附著力高、耐油性好，耐磨性高、耐熱和彈性優良；原料資源豐富，可重複利用，衝擊強度30N/cm；彎曲模量3GPa，可以在各種極端環境下廣泛使用，在高溫環境下長期工作不易老化。