一种太阳能集热板涂覆材料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种太阳能集热板涂覆材料及其制备工艺。

背景技术：

太阳能集热板是太阳能-空气能热泵系统的蒸发器，低温制冷剂从其内部流道吸热蒸发。当空气中的水蒸汽遇到太阳能集热板会液化产生冷凝水附着在集热板表面，环境温度较低时，太阳能集热板甚至会结霜。这严重影响了太阳能-空气能热泵系统在低温环境下的制热效率。原因是，当有水或者霜附着在太阳能表面时，相当于给其表面增加了一层热阻大的材料，阻碍了太阳能集热板吸收空气热量和水蒸气液化放出的潜热。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种太阳能集热板涂覆材料及其制备工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一方面公开了一种太阳能集热板涂覆材料，其包括亲水层和憎水层；所述的亲水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 3~6份、聚酰胺651 3~6份；所述的憎水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 3~6份、聚酰胺651 3~6份、乙醇2~7份、正硅酸乙酯 4~8份、六甲基二硅胺烷6~12份、去离子水15~20份。

进一步地，所述的亲水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 3份、聚酰胺651 3份；所述的憎水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 3份、聚酰胺651 3份、乙醇2份、正硅酸乙酯 8份、六甲基二硅胺烷6份、去离子水20份。

进一步地，所述的亲水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 6份、聚酰胺651 6份；所述的憎水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 6份、聚酰胺651 6份、乙醇7份、正硅酸乙酯 4份、六甲基二硅胺烷12份、去离子水 15份。

进一步地，所述的亲水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 4份、聚酰胺651 4份；所述的憎水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 4份、聚酰胺651 4份、乙醇4份、正硅酸乙酯 6份、六甲基二硅胺烷10份、去离子水18份。

一种太阳能集热板涂覆材料的制备工艺，其包括以下步骤：

（1）亲水层的制备

将环氧树脂与固化剂聚酰胺以质量比为1:1混合后均匀地涂在已清洗过的太阳能集热板铝合金基材表面，用刮膜机轻轻掠过，从而在铝合金板表面留下薄薄的一层，再将其放入干燥箱中在50°C下干燥，干燥时间为2h；

（2）憎水层的制备

①憎水材料溶胶的制备

将乙醇作为溶剂加入到容器中，并放入磁力搅拌子，开启搅拌，再加入正硅酸乙酯，搅拌10min后再加入六甲基二硅胺烷，过30min后加入去离子水，过2h后停止搅拌，密封静置两天制得憎水材料溶胶；

②环氧树脂改性憎水溶胶制备憎水层

环氧树脂E44，固化剂聚酰胺651，再加入步骤①制得的憎水材料溶胶，放入搅拌子，密封搅拌20min，使环氧树脂与固化剂完全溶解，加热，溶解完全后静置反应，溶液与憎水材料溶胶以体积比1:3混合；

（3）亲水-憎水涂层的制备

将制备的憎水材料溶液均匀地涂覆在已制备好的太阳能集热板亲水层表面，静置干燥后即制备出憎水性能优异的太阳能集热板。

本发明所达到的有益效果是：

（1）、环境友好。所选的憎水材料为水基有机硅憎水剂。有机硅主要是硅烷试剂，是含有碳硅键的有机化合物。有机硅产品是以硅-氧（Si-O）键为主链结构的，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解、无毒无味。

（2）、性能稳定、持久。有机硅不但可耐高温，也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小，其具有耐腐蚀、以及生理惰性等优异特性，在自然环境下使用寿命可达几十年。

（3）、节能性能提高。所选憎水剂表面张力低、憎水。喷涂憎水材料的太阳能集热板其表面不易附着水滴，能使表面与空气充分接触，吸收更多的空气中的热量和水蒸汽液化放出的热量，制冷剂在集热板内能吸收更多的热量，提高了蒸发温度，从而提高了整个太阳能热泵系统的能效比，更加发挥了节能的作用。

（4）、经济性好。所选憎水剂为已上市的高性能憎水剂，价格实惠，喷涂工艺简单易于实现。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1 是水滴附着普通太阳能集热板表面示意图；

图1中，11为太阳能集热板，12为水滴，角A为水滴与太阳能集热板表面接触角；

图2 是水滴附着喷涂憎水材料太阳能集热板表面示意图；

图2中，21为太阳能集热板，22为水滴，角B为水滴与太阳能集热板表面接触角。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种太阳能集热板涂覆材料，其包括亲水层和憎水层；所述的亲水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 3份、聚酰胺651 3份；所述的憎水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 3份、聚酰胺651 3份、乙醇2份、正硅酸乙酯 8份、六甲基二硅胺烷6份、去离子水20份。

实施例2

一种太阳能集热板涂覆材料，其包括亲水层和憎水层；所述的亲水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 6份、聚酰胺651 6份；所述的憎水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 6份、聚酰胺651 6份、乙醇7份、正硅酸乙酯 4份、六甲基二硅胺烷12份、去离子水 15份。

实施例3

一种太阳能集热板涂覆材料，其包括亲水层和憎水层；所述的亲水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 4份、聚酰胺651 4份；所述的憎水层包括以下质量份数的各组分：环氧树脂E44 4份、聚酰胺651 4份、乙醇4份、正硅酸乙酯 6份、六甲基二硅胺烷10份、去离子水18份。

上述实施例1~3太阳能集热板涂覆材料的制备工艺，其包括以下步骤：

（1）亲水层的制备

将环氧树脂与固化剂聚酰胺以质量比为1:1混合后均匀地涂在已清洗过的太阳能集热板铝合金基材表面，用刮膜机轻轻掠过，从而在铝合金板表面留下薄薄的一层，再将其放入干燥箱中在50°C下干燥，干燥时间为2h；

（2）憎水层的制备

①憎水材料溶胶的制备

将乙醇作为溶剂加入到容器中，并放入磁力搅拌子，开启搅拌，再加入正硅酸乙酯，搅拌10min后再加入六甲基二硅胺烷，过30min后加入去离子水，过2h后停止搅拌，密封静置两天制得憎水材料溶胶；

②环氧树脂改性憎水溶胶制备憎水层

环氧树脂E44，固化剂聚酰胺651，再加入步骤①制得的憎水材料溶胶，放入搅拌子，密封搅拌20min，使环氧树脂与固化剂完全溶解，加热至80摄氏度，溶解完全后静置反应，溶液与憎水材料溶胶以体积比1:3混合；

（3）亲水-憎水涂层的制备

将制备的憎水材料溶液均匀地涂覆在已制备好的太阳能集热板亲水层表面，静置干燥后即制备出憎水性能优异的太阳能集热板。

普通太阳能集热板，水滴附着在其表面的细微尺寸结构的示意图如图1所示，水滴浸润表面的细微间隙，与太阳能集热板表面产生很大的吸力，水滴与其表面的接触角小于60度，水滴难以从其表面流走，富集在集热板表面形成一层水膜，水膜甚至会结霜。

太阳能集热板喷涂憎水材料后，其表面的细微结构如图2所示，在细微尺寸的范围内，其表面粗超度会加强，水滴其表面的附着情况如图中所示，水滴与憎水材料表面的接触角B会大于110度，水滴的滚动角小于15度。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。