本發(fā)明涉及一種太陽能集熱板涂覆材料及其制備工藝。

背景技術：

太陽能集熱板是太陽能-空氣能熱泵系統的蒸發(fā)器，低溫制冷劑從其內部流道吸熱蒸發(fā)。當空氣中的水蒸汽遇到太陽能集熱板會液化產生冷凝水附著在集熱板表面，環(huán)境溫度較低時，太陽能集熱板甚至會結霜。這嚴重影響了太陽能-空氣能熱泵系統在低溫環(huán)境下的制熱效率。原因是，當有水或者霜附著在太陽能表面時，相當于給其表面增加了一層熱阻大的材料，阻礙了太陽能集熱板吸收空氣熱量和水蒸氣液化放出的潛熱。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種太陽能集熱板涂覆材料及其制備工藝。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下的技術方案：

本發(fā)明一方面公開了一種太陽能集熱板涂覆材料，其包括親水層和憎水層；所述的親水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂E44 3~6份、聚酰胺651 3~6份；所述的憎水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂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、去離子水15~20份。

進一步地，所述的親水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂E44 3份、聚酰胺651 3份；所述的憎水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂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、去離子水20份。

進一步地，所述的親水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂E44 6份、聚酰胺651 6份；所述的憎水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂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、去離子水 15份。

進一步地，所述的親水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂E44 4份、聚酰胺651 4份；所述的憎水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂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、去離子水18份。

一種太陽能集熱板涂覆材料的制備工藝，其包括以下步驟：

（1）親水層的制備

將環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺以質量比為1:1混合后均勻地涂在已清洗過的太陽能集熱板鋁合金基材表面，用刮膜機輕輕掠過，從而在鋁合金板表面留下薄薄的一層，再將其放入干燥箱中在50°C下干燥，干燥時間為2h；

（2）憎水層的制備

①憎水材料溶膠的制備

將乙醇作為溶劑加入到容器中，并放入磁力攪拌子，開啟攪拌，再加入正硅酸乙酯，攪拌10min后再加入六甲基二硅胺烷，過30min后加入去離子水，過2h后停止攪拌，密封靜置兩天制得憎水材料溶膠；

②環(huán)氧樹脂改性憎水溶膠制備憎水層

環(huán)氧樹脂E44，固化劑聚酰胺651，再加入步驟①制得的憎水材料溶膠，放入攪拌子，密封攪拌20min，使環(huán)氧樹脂與固化劑完全溶解，加熱，溶解完全后靜置反應，溶液與憎水材料溶膠以體積比1:3混合；

（3）親水-憎水涂層的制備

將制備的憎水材料溶液均勻地涂覆在已制備好的太陽能集熱板親水層表面，靜置干燥后即制備出憎水性能優(yōu)異的太陽能集熱板。

本發(fā)明所達到的有益效果是：

（1）、環(huán)境友好。所選的憎水材料為水基有機硅憎水劑。有機硅主要是硅烷試劑，是含有碳硅鍵的有機化合物。有機硅產品是以硅-氧（Si-O）鍵為主鏈結構的，所以有機硅產品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學鍵不斷裂、不分解、無毒無味。

（2）、性能穩(wěn)定、持久。有機硅不但可耐高溫，也耐低溫，可在一個很寬的溫度范圍內使用。無論是化學性能還是物理機械性能，隨溫度的變化都很小，其具有耐腐蝕、以及生理惰性等優(yōu)異特性，在自然環(huán)境下使用壽命可達幾十年。

（3）、節(jié)能性能提高。所選憎水劑表面張力低、憎水。噴涂憎水材料的太陽能集熱板其表面不易附著水滴，能使表面與空氣充分接觸，吸收更多的空氣中的熱量和水蒸汽液化放出的熱量，制冷劑在集熱板內能吸收更多的熱量，提高了蒸發(fā)溫度，從而提高了整個太陽能熱泵系統的能效比，更加發(fā)揮了節(jié)能的作用。

（4）、經濟性好。所選憎水劑為已上市的高性能憎水劑，價格實惠，噴涂工藝簡單易于實現。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1 是水滴附著普通太陽能集熱板表面示意圖；

圖1中，11為太陽能集熱板，12為水滴，角A為水滴與太陽能集熱板表面接觸角；

圖2 是水滴附著噴涂憎水材料太陽能集熱板表面示意圖；

圖2中，21為太陽能集熱板，22為水滴，角B為水滴與太陽能集熱板表面接觸角。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

一種太陽能集熱板涂覆材料，其包括親水層和憎水層；所述的親水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂E44 3份、聚酰胺651 3份；所述的憎水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂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、去離子水20份。

實施例2

一種太陽能集熱板涂覆材料，其包括親水層和憎水層；所述的親水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂E44 6份、聚酰胺651 6份；所述的憎水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂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、去離子水 15份。

實施例3

一種太陽能集熱板涂覆材料，其包括親水層和憎水層；所述的親水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂E44 4份、聚酰胺651 4份；所述的憎水層包括以下質量份數的各組分：環(huán)氧樹脂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、去離子水18份。

上述實施例1~3太陽能集熱板涂覆材料的制備工藝，其包括以下步驟：

（1）親水層的制備

將環(huán)氧樹脂與固化劑聚酰胺以質量比為1:1混合后均勻地涂在已清洗過的太陽能集熱板鋁合金基材表面，用刮膜機輕輕掠過，從而在鋁合金板表面留下薄薄的一層，再將其放入干燥箱中在50°C下干燥，干燥時間為2h；

（2）憎水層的制備

①憎水材料溶膠的制備

將乙醇作為溶劑加入到容器中，并放入磁力攪拌子，開啟攪拌，再加入正硅酸乙酯，攪拌10min后再加入六甲基二硅胺烷，過30min后加入去離子水，過2h后停止攪拌，密封靜置兩天制得憎水材料溶膠；

②環(huán)氧樹脂改性憎水溶膠制備憎水層

環(huán)氧樹脂E44，固化劑聚酰胺651，再加入步驟①制得的憎水材料溶膠，放入攪拌子，密封攪拌20min，使環(huán)氧樹脂與固化劑完全溶解，加熱至80攝氏度，溶解完全后靜置反應，溶液與憎水材料溶膠以體積比1:3混合；

（3）親水-憎水涂層的制備

將制備的憎水材料溶液均勻地涂覆在已制備好的太陽能集熱板親水層表面，靜置干燥后即制備出憎水性能優(yōu)異的太陽能集熱板。

普通太陽能集熱板，水滴附著在其表面的細微尺寸結構的示意圖如圖1所示，水滴浸潤表面的細微間隙，與太陽能集熱板表面產生很大的吸力，水滴與其表面的接觸角小于60度，水滴難以從其表面流走，富集在集熱板表面形成一層水膜，水膜甚至會結霜。

太陽能集熱板噴涂憎水材料后，其表面的細微結構如圖2所示，在細微尺寸的范圍內，其表面粗超度會加強，水滴其表面的附著情況如圖中所示，水滴與憎水材料表面的接觸角B會大于110度，水滴的滾動角小于15度。

最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。