[发明专利]一种光热转换涂料组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光热转换利用领域，涉及一种新型光热转换材料，具体来说，涉及一种光热转换涂料组合物及其制备方法。

背景技术

由于人类对能源需求的日益增长，常规能源的日益短缺，石油价格不断上涨，全球气候变暖以及环境的压力，世界各国为寻求能源安全和人类社会的可持续发展，将战略目光转向可再生能源的开发。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，具有清洁、无污染、辐射总功率巨大且取之不尽的优点，开发和利用太阳能是人类社会可持续发展的重要举措。人类利用太阳能的历史非常悠久，太阳能技术也最为成熟。太阳能利用的基本方式是利用光热转换材料将太阳辐射转换为热能。

光热转换材料是一种能吸收近红外光，通过等离子体共振或者能量跃迁带产生的热，从而实现光热转换的新型功能材料。二十世纪五十年代，太阳能光热转换利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研究出了6%的实用型单晶硅电池；二是1955年以色列的Tabor提出了选择性吸收表面概念和理论基础，并成功研制了实用的黑镍光热转换材料。我国在传统光热转换材料的研究与运用方面做了很多工作，利用太阳能光热转换材料制备出了太阳能电池、太阳能热水器、太阳能光热转换蓄热纤维等，但其光热转换效率低，蓄热持久性差成为了难以攻克的技术难题。而新型的光热转换材料，例如：贵金属纳米材料、碳纳米材料、半导体纳米材料在光热转换方面的运用也有报道。厦门大学制备出一种蓝色的新型纳米钯材料，实现光致发热，直接应用于肿瘤的近红外光热疗。Advanced Materials期刊报道：纳米金壳材料可将近红外激光光能转化为热能，高效低毒杀死肿瘤细胞。

总之，我国研制的传统光热转换材料存在着光热转换效率低，蓄热持久性差等技术缺陷。而国内外对于新型的光热转换材料的报道，大多是侧重于在光热治疗等生物医学方面运用，其成本高昂，且在实践生产中未见应用。

发明内容

本发明的目的是克服以上现有的技术缺陷，采用了一种具有超级纳米显微结构的CuS半导体纳米颗粒，从而制备出一种光热转换材料有机涂料组合物。该涂料用作涂层具有光热转换效率高，蓄热保温性好等优点，且原料来源广泛、易于制备、绿色环保。 

为达到上述目的，本发明提供了一种光热转换涂料组合物，该涂料组合物由以下按重量份数计的原料组成：

丙烯酸树脂           50 份；

二甲苯               25-35份；

光热转换纳米材料     1-4份；  

分散剂               3-5份；

消泡剂               0.5-1份；

流平剂               0.5-1份；

附着力促进剂         1-3份；

所述的光热转换纳米材料为CuS半导体纳米颗粒或CuS半导体纳米颗粒与红外吸收材料的混合物；其中红外吸收材料为纳米碳化锆、纳米碳化硅、纳米γ氧化铝的一种或几种。

上述的光热转换涂料组合物，其中，所述的CuS半导体纳米颗粒具有超级纳米显微结构。

上述的光热转换涂料组合物，其中，所述丙烯酸树脂为快干型油性丙烯酸树脂，颜色透明，玻璃化温度为58℃，固体含量50%。

上述的光热转换涂料组合物，其中，所述的分散剂为水性分散剂，所述的消泡剂为有机硅消泡剂，所述的流平剂为有机硅酮流平剂，所述的附着力促进剂为无色高性能附着力促进剂，密度为1.02g/cm³。

本发明还提供了一种上述的光热转换涂料组合物的制备方法，该方法为：将50 份丙烯酸树脂、25-35份二甲苯、1-4份光热转换纳米材料、3-5份分散剂、0.5-1份消泡剂、0.5-1份流平剂及1-3份附着力促进剂一起混合，机械搅拌均匀得到光热转换涂料组合物；

其中，所述的光热转换纳米材料为CuS半导体纳米颗粒或CuS半导体纳米颗粒与红外吸收材料的混合物；其中红外吸收材料为纳米碳化锆、纳米碳化硅、纳米γ氧化铝的一种或几种。

上述的光热转换涂料组合物的制备方法，其中，所述的CuS半导体纳米颗粒需进行预处理，其具体步骤为：将CuS半导体纳米颗粒放入40℃烘箱内干燥半小时，随后将其取出倒入研钵，再加入二甲苯分散研磨以备用。

进一步地，所述的光热转换纳米材料复合工艺是将红外吸收材料与超级纳米显微结构CuS半导体颗粒按1:1的比例添加至玛瑙研钵，再加入二甲苯分散研磨，得到光热转换纳米材料。