含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，是在氩气保护下，将含噻唑环二胺化合物溶解于有机溶剂中，再向其中加入二酐单体或其衍生物，使其发生聚合反应，得到含噻唑环的聚酰亚胺树脂；再将含噻唑环的聚酰亚胺树脂与颜料、溶剂混合，再通过球磨分散均匀即得。测试结果表明，以本发明太阳能吸热涂料制备的涂层，附着力为4B～5B，太阳能吸收率为0.80～0.85，发射率为0.11～0.39，因此，具有较高的太阳能吸收率和较低的发射率，可以有效提高太阳能集热器的光热转换效率；而且该涂层具备良好的机械性能和较强的耐候性能，可在太阳能的中低温利用领域得到广泛应用。
【专利说明】含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含噻唑环二胺化合物的应用，尤其涉及一种含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，属于太阳能【技术领域】。
【背景技术】
[0002]人类生存环境的恶化和能源的日益短缺是当今世界面临的两个重大问题，作为最清洁能源，太阳能的转化利用业已得到国内外的广泛重视，其中太阳能热利用是太阳能利用众多途径中，实用化程度最高，与工农业生产结合最为紧密的形式。在太阳能热利用过程中，最为核心的技术组件就是选择性光热转换涂层。在选择性光热转换涂层的多种制备方法中，采用电化学方法制得的黑镍和黑铬涂层虽然具有良好的光学性能，但因环境污染问题而逐渐为众多国家所淘汰。真空镀膜法制备的光热转换涂层在太阳能的中高温利用中占有主导地位，该方法的生产工艺不会对环境造成污染，且可以通过控制工艺条件而得到热性能和光学性能优良的吸收涂层。但连续化生产线投资较大，工艺条件苛刻，生产成本较高，涂层耐候性能不理想，限制了其大规模应用。而作为易于大规模使用的喷涂法、浸涂法制备的光热转换涂层，又常常因为在涂料型涂层中作为粘结剂使用的常规有机基体树脂都存在的耐高温性能较差，在平均使用温度下长期使用易于氧化、老化和发生碳化，从而影响使用寿命的问题而大大限制了实际应用范围。这方面的例子有:
中国专利ZL201010196174.1利用由乙丙乳液改性的乳化浙青为粘结剂，纳米级的硫化铅(PbS)为颜料，环氧基硅烷偶联剂为分散剂制备了一种水性纳米高效太阳能集热涂料。由于光热转换涂料的工作循环介于高温和低温之间，乙丙乳液改性乳化浙青的使用，会造成该类涂料、涂层的老化性能不佳，光学性能急剧衰减。中国专利ZL 201310277614.X使用活性硅酸复合水玻璃的异聚态改性硅溶胶作为粘结剂制备了太阳能吸热涂料，由于硅溶胶处于准稳态，易于转变成凝胶而使光热转换涂料悬浮性变差，进一步引起吸光颜料的大范围团聚，从而急剧影响了光热转换涂料的应用前景。中国专利ZL 201310371039.X以单组份聚氨酯树脂和热固性丙烯酸酯树脂为粘结剂，制备了一种太阳能金属内胆吸热涂料。聚氨酯和丙烯酸树脂均存在耐温性一般，在光热转换涂料、涂层的平均使用温度及以上了老化严重，光热转换效率变差的问题，所以该类涂料的实际应用也存在很大难度。
[0003]聚酰亚胺作为一类性能优异的树脂，在众多领域得到了广泛重视，特别是其优异的耐高低温性能和耐候性能是其区别于其他树脂的显著优势。但据我们所知，其作为光热转换涂层、涂料用粘结剂使用的例子却十分少见。中国专利ZL201010570075.5虽然公开了利用改性聚酰亚胺树脂作为有机成膜剂制备中高温太阳能选择性吸收涂料、涂层，但却未指明所用聚酰亚胺树脂的具体分子结构，而为专业技术人员所熟知的，分子主链结构对聚酰亚胺的性能影响是十分显著的。并且，长期以来，通过聚合单体分子结构设计合成达到赋予所制备聚酰亚胺优异性能的研发路径一直是开发此类材料满足诸多特定领域应用的重要手段。例如，以往的聚酰亚胺由于刚性的分子结构而导致溶解性较差，为了提高聚酰亚胺的溶解性能，周知的方法是通过在聚合单体分子结构中引入柔性基团或不对称结构，从而增加聚合物分子链的柔性达到提高其溶解性的目的，此类基团有-O-，-S-等。同样的，为了提高聚酰亚胺材料的机械性能和低热膨胀系数等性能，研发人员也会将非共面基团引入聚酰亚胺的分子链结构中，例如苯并杂环结构。值得注意的是，这类杂环结构的引入不但可以提高聚合物的溶解性能，还能赋予聚酰亚胺一系列其他优异性能，例如耐热氧化稳定性等。同时，杂环结构中的杂原子与基底的相互作用更能提高聚酰亚胺的粘结性能。不难发现，集合柔性基团，非共面杂环结构和不对称结构的聚酰亚胺可以在众多领域的应用领域中显示独特的优势。
[0004]含噻唑环二胺化合物，其结构式如下:
【权利要求】
1.含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，是在氩气保护下，将含噻唑环二胺化合物和二酐单体溶解于有机溶剂中，使反应体系的固含量在10~15%，于室温聚合反应2~24h，得到含噻唑环的聚酰胺酸溶液；再加入乙酸酐和吡啶作为脱水剂和催化剂，先于室温搅拌0.5~lh，后于50~150°C反应I~IOh ;将反应溶液用甲醇沉淀，洗涤，真空干燥，得到含噻唑环的聚酰亚胺树脂；最后将含噻唑环的聚酰亚胺树脂与颜料、有机溶剂混合，再通过球磨分散均匀，制得太阳能选择性吸热涂料。
2.如权利要求1所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:所述含噻唑环二胺化合物的结构式如下:
3.如权利要求1所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:所述二酐单体为2，3，3' Λ'-联苯四酸二酐“3?04)、3，3'，4，4'-联苯四酸二酐(BPDA)、3，3' ,4,4/ -二苯醚四酸二酐(ODPA)、2，3，3' ,4' -二苯醚四酸二酐(a-ODPA)、均苯四酸二酐(PMDA)、3，3'，4，4' -二苯酮四酸二酐(BTDA)和 4，4’-(六氟异丙基)双邻苯四酸二酐中的一种。
4.如权利要求1或2所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:含噻唑环二胺化合物与二酐单体的摩尔比为1:0.95~1:1.05。
5.如权利要求1或2所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:所述脱水剂乙酸酐的加入量为含噻唑环二胺化合物摩尔量的0.5~2倍。
6.如权利要求1或2所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:所述催化剂吡啶的加入量为含噻唑环二胺化合物摩尔量的0.5~2倍。
7.如权利要求1所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:所述颜料为硫化铅、活性炭、亚铬酸铜、亚铬酸铁、亚锰酸铁、钴锰铜氧化物或铜铬锰氧化物中的至少一种。
8.如权利要求1所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:所述溶剂为:N，N’ - 二甲基乙酰胺、N，N’ - 二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、间甲酚、Y-丁内酯或二甲基亚砜中的至少一种。
9.如权利要求1所述含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用，其特征在于:所述含噻唑环的聚酰亚胺树脂、颜料、有机溶剂的质量份数如下: 含噻唑环的聚酰亚胺树脂5~10%，颜料15~40%，有机溶剂50~80%。
【文档编号】C08G73/10GK103788371SQ201410041807
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】赵鑫, 刘刚, 耿庆芬 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所