含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，是在氬氣保護下，將含噻唑環(huán)二胺化合物溶解于有機溶劑中，再向其中加入二酐單體或其衍生物，使其發(fā)生聚合反應，得到含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹脂；再將含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹脂與顏料、溶劑混合，再通過球磨分散均勻即得。測試結果表明，以本發(fā)明太陽能吸熱涂料制備的涂層，附著力為4B～5B，太陽能吸收率為0.80～0.85，發(fā)射率為0.11～0.39，因此，具有較高的太陽能吸收率和較低的發(fā)射率，可以有效提高太陽能集熱器的光熱轉換效率；而且該涂層具備良好的機械性能和較強的耐候性能，可在太陽能的中低溫利用領域得到廣泛應用。
【專利說明】含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含噻唑環(huán)二胺化合物的應用，尤其涉及一種含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，屬于太陽能【技術領域】。
【背景技術】
[0002]人類生存環(huán)境的惡化和能源的日益短缺是當今世界面臨的兩個重大問題，作為最清潔能源，太陽能的轉化利用業(yè)已得到國內外的廣泛重視，其中太陽能熱利用是太陽能利用眾多途徑中，實用化程度最高，與工農業(yè)生產結合最為緊密的形式。在太陽能熱利用過程中，最為核心的技術組件就是選擇性光熱轉換涂層。在選擇性光熱轉換涂層的多種制備方法中，采用電化學方法制得的黑鎳和黑鉻涂層雖然具有良好的光學性能，但因環(huán)境污染問題而逐漸為眾多國家所淘汰。真空鍍膜法制備的光熱轉換涂層在太陽能的中高溫利用中占有主導地位，該方法的生產工藝不會對環(huán)境造成污染，且可以通過控制工藝條件而得到熱性能和光學性能優(yōu)良的吸收涂層。但連續(xù)化生產線投資較大，工藝條件苛刻，生產成本較高，涂層耐候性能不理想，限制了其大規(guī)模應用。而作為易于大規(guī)模使用的噴涂法、浸涂法制備的光熱轉換涂層，又常常因為在涂料型涂層中作為粘結劑使用的常規(guī)有機基體樹脂都存在的耐高溫性能較差，在平均使用溫度下長期使用易于氧化、老化和發(fā)生碳化，從而影響使用壽命的問題而大大限制了實際應用范圍。這方面的例子有:
中國專利ZL201010196174.1利用由乙丙乳液改性的乳化浙青為粘結劑，納米級的硫化鉛(PbS)為顏料，環(huán)氧基硅烷偶聯劑為分散劑制備了一種水性納米高效太陽能集熱涂料。由于光熱轉換涂料的工作循環(huán)介于高溫和低溫之間，乙丙乳液改性乳化浙青的使用，會造成該類涂料、涂層的老化性能不佳，光學性能急劇衰減。中國專利ZL 201310277614.X使用活性硅酸復合水玻璃的異聚態(tài)改性硅溶膠作為粘結劑制備了太陽能吸熱涂料，由于硅溶膠處于準穩(wěn)態(tài)，易于轉變成凝膠而使光熱轉換涂料懸浮性變差，進一步引起吸光顏料的大范圍團聚，從而急劇影響了光熱轉換涂料的應用前景。中國專利ZL 201310371039.X以單組份聚氨酯樹脂和熱固性丙烯酸酯樹脂為粘結劑，制備了一種太陽能金屬內膽吸熱涂料。聚氨酯和丙烯酸樹脂均存在耐溫性一般，在光熱轉換涂料、涂層的平均使用溫度及以上了老化嚴重，光熱轉換效率變差的問題，所以該類涂料的實際應用也存在很大難度。
[0003]聚酰亞胺作為一類性能優(yōu)異的樹脂，在眾多領域得到了廣泛重視，特別是其優(yōu)異的耐高低溫性能和耐候性能是其區(qū)別于其他樹脂的顯著優(yōu)勢。但據我們所知，其作為光熱轉換涂層、涂料用粘結劑使用的例子卻十分少見。中國專利ZL201010570075.5雖然公開了利用改性聚酰亞胺樹脂作為有機成膜劑制備中高溫太陽能選擇性吸收涂料、涂層，但卻未指明所用聚酰亞胺樹脂的具體分子結構，而為專業(yè)技術人員所熟知的，分子主鏈結構對聚酰亞胺的性能影響是十分顯著的。并且，長期以來，通過聚合單體分子結構設計合成達到賦予所制備聚酰亞胺優(yōu)異性能的研發(fā)路徑一直是開發(fā)此類材料滿足諸多特定領域應用的重要手段。例如，以往的聚酰亞胺由于剛性的分子結構而導致溶解性較差，為了提高聚酰亞胺的溶解性能，周知的方法是通過在聚合單體分子結構中引入柔性基團或不對稱結構，從而增加聚合物分子鏈的柔性達到提高其溶解性的目的，此類基團有-O-，-S-等。同樣的，為了提高聚酰亞胺材料的機械性能和低熱膨脹系數等性能，研發(fā)人員也會將非共面基團引入聚酰亞胺的分子鏈結構中，例如苯并雜環(huán)結構。值得注意的是，這類雜環(huán)結構的引入不但可以提高聚合物的溶解性能，還能賦予聚酰亞胺一系列其他優(yōu)異性能，例如耐熱氧化穩(wěn)定性等。同時，雜環(huán)結構中的雜原子與基底的相互作用更能提高聚酰亞胺的粘結性能。不難發(fā)現，集合柔性基團，非共面雜環(huán)結構和不對稱結構的聚酰亞胺可以在眾多領域的應用領域中顯示獨特的優(yōu)勢。
[0004]含噻唑環(huán)二胺化合物，其結構式如下:
【權利要求】
1.含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，是在氬氣保護下，將含噻唑環(huán)二胺化合物和二酐單體溶解于有機溶劑中，使反應體系的固含量在10~15%，于室溫聚合反應2~24h，得到含噻唑環(huán)的聚酰胺酸溶液；再加入乙酸酐和吡啶作為脫水劑和催化劑，先于室溫攪拌0.5~lh，后于50~150°C反應I~IOh ;將反應溶液用甲醇沉淀，洗滌，真空干燥，得到含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹脂；最后將含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹脂與顏料、有機溶劑混合，再通過球磨分散均勻，制得太陽能選擇性吸熱涂料。
2.如權利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:所述含噻唑環(huán)二胺化合物的結構式如下:
3.如權利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:所述二酐單體為2，3，3' Λ'-聯苯四酸二酐“3?04)、3，3'，4，4'-聯苯四酸二酐(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’-(六氟異丙基)雙鄰苯四酸二酐中的一種。
4.如權利要求1或2所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:含噻唑環(huán)二胺化合物與二酐單體的摩爾比為1:0.95~1:1.05。
5.如權利要求1或2所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:所述脫水劑乙酸酐的加入量為含噻唑環(huán)二胺化合物摩爾量的0.5~2倍。
6.如權利要求1或2所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:所述催化劑吡啶的加入量為含噻唑環(huán)二胺化合物摩爾量的0.5~2倍。
7.如權利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:所述顏料為硫化鉛、活性炭、亞鉻酸銅、亞鉻酸鐵、亞錳酸鐵、鈷錳銅氧化物或銅鉻錳氧化物中的至少一種。
8.如權利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:所述溶劑為:N，N’ - 二甲基乙酰胺、N，N’ - 二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、間甲酚、Y-丁內酯或二甲基亞砜中的至少一種。
9.如權利要求1所述含噻唑環(huán)二胺化合物在制備太陽能吸熱涂料中的應用，其特征在于:所述含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹脂、顏料、有機溶劑的質量份數如下: 含噻唑環(huán)的聚酰亞胺樹脂5~10%，顏料15~40%，有機溶劑50~80%。
【文檔編號】C08G73/10GK103788371SQ201410041807
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權日:2014年1月28日
【發(fā)明者】趙鑫, 劉剛, 耿慶芬 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所