[發(fā)明專利]一種太陽能熱水器用真空玻璃集熱管及其制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310456313.3
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN104515313A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳廷敏;王學(xué)峰;趙寶山;張孝德;李濤;楊德仁;馮光;丁亮;邢偉旦
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏銀晨太陽能科技有限公司
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46;F24J2/48
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能熱水器領(lǐng)域，特別是太陽能熱水器用真空玻璃集熱管及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽能熱水器可分為管式和平板式兩大類，因?yàn)榭陀^上它們各有其優(yōu)劣勢，所以二者將在消費(fèi)市場上共存將是不爭的事實(shí)。管式太陽能熱水器的核心部件在于集熱管。傳統(tǒng)的集熱管多為真空玻璃集熱管，其基本結(jié)構(gòu)包括內(nèi)管和外管，真空玻璃集熱管一端開口，內(nèi)外管作環(huán)狀熔封，另一端封閉成半球狀，內(nèi)外管之間被抽真空。

內(nèi)管表面一般具有涂層以實(shí)現(xiàn)光的選擇性吸收。涂層一般采用真空蒸鍍、磁控濺射等方法制備。隨著歷史的發(fā)展，涂層先后經(jīng)歷了硫化鉛/瀝青漆涂層、黑鉻涂層、紫金涂層等。但這些涂層需要特殊設(shè)備生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)成本。

真空玻璃集熱管由于其結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)工藝成熟，在市場中依然占據(jù)一席之地。但其缺點(diǎn)在于制備涂層需要真空設(shè)備、導(dǎo)致生產(chǎn)成本提升。且管材存在真空導(dǎo)致的應(yīng)力而易破損、耐沖擊性能差，也無法通過傳統(tǒng)的涂層加以改善。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中真空玻璃集熱管所存在的不足，本發(fā)明提出了一種新型真空玻璃集熱管的制備方法，其制備步驟包括：

（1）以硅硼玻璃制備內(nèi)管，并依次用鹽酸、蒸餾水進(jìn)行清洗；

（2）在內(nèi)管上通過電化學(xué)鍍形成一層金屬鍍層；

（3）在內(nèi)管金屬鍍層的表面均勻噴涂一層吸熱涂層液；

（4）對內(nèi)管吸熱涂層液照射紫外線以實(shí)現(xiàn)涂層的固化后，使溶劑揮發(fā)，得到吸熱涂層；

（5）以硅硼玻璃為外管，將步驟（4）制得的內(nèi)管放入外管之中，并將玻璃管的一端熔封；

（6）將玻璃管抽真空后，將玻璃管的另一端熔封；

所述吸熱涂層含有丙烯酸改性環(huán)氧樹脂、端氨基聚二甲基硅氧烷、紫外光引發(fā)劑、溶劑、硅烷偶聯(lián)劑和導(dǎo)熱填料，

所述導(dǎo)熱填料包括多壁碳納米管和納米級石墨粉。

步驟（3）中的鍍層金屬選自銀、銅、鋁、鉻、鎳。

所述吸熱涂層液各組分的重量份為：

丙烯酸改性環(huán)氧樹脂100份

端氨基聚二甲基硅氧烷80-100份

紫外光引發(fā)劑5-10份

有機(jī)溶劑150-200份

硅烷偶聯(lián)劑20-30份

導(dǎo)熱填料250-300份

所述硅烷偶聯(lián)劑為質(zhì)量比1:1的KH-550和KH-560的混合物。

所述導(dǎo)熱填料中多壁碳納米管和納米石墨的質(zhì)量比為1:1.5-2.0，多壁碳納米管的直徑為30-60nm，納米級石墨粉的粒徑為200-800nm。

所述吸熱涂層液是將各組分混合均勻后得到。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.環(huán)氧樹脂具有良好的熱穩(wěn)定性和韌性，可提高玻璃管壁抗沖擊性能。使用具有光聚合性的丙烯酸改性環(huán)氧樹脂，可以方便地實(shí)現(xiàn)涂層的固化，所需設(shè)備簡單但生產(chǎn)效率很高。

2.聚二甲基硅氧烷的柔性和流動性較佳，在涂層內(nèi)部其大分子鏈可以發(fā)生遷移，從而對玻璃管壁細(xì)微裂痕進(jìn)行填充。聚二甲基硅氧烷的端基胺基化后，可以作為環(huán)氧樹脂固化劑，熱光照射的高溫下逐漸固化環(huán)氧樹脂，提高對于裂紋的修補(bǔ)效果。

3.KH-550具有胺基，不僅可以充當(dāng)環(huán)氧樹脂固化劑，同時(shí)其胺基也能有效地同金屬鍍層表面官能團(tuán)反應(yīng)，以提高吸熱涂層的牢固性；KH-560具有環(huán)氧基、可融入環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)中，從而充當(dāng)了物理交聯(lián)點(diǎn)，以降低環(huán)氧樹脂基體在固化產(chǎn)生的收縮應(yīng)力。

4.多壁碳納米管形成了三維碳網(wǎng)絡(luò)，可同時(shí)提高涂層強(qiáng)度和導(dǎo)熱效果；而三維碳納米管網(wǎng)絡(luò)中分布有大量的納米級石墨粉，進(jìn)一步提高了真空玻璃集熱管的吸熱、導(dǎo)熱能力。

5.內(nèi)管采用金屬鍍層和吸熱涂層結(jié)合的方案，太陽光透過高分子涂層被金屬鍍層反射后再次被吸熱涂層吸收，進(jìn)一步提高了光吸收和熱轉(zhuǎn)化的效率。

6.金屬鍍層采用電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)，而不必使用任何真空設(shè)備，降低了真空玻璃集熱管的生產(chǎn)難度和生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作出進(jìn)一步說明。

丙烯酸改性環(huán)氧樹脂采用無錫樹脂廠生產(chǎn)的8205型。

端氨基聚二甲基硅氧烷采用廣州天賜高新材料股份有限公司生產(chǎn)的TCN-0350。

紫外光引發(fā)劑為UV-819。

有機(jī)溶劑采用乙酸乙酯和三氯乙烷按體積比1:1混合。

多壁碳納米管采用北京德科島金科技有限公司生產(chǎn)的CNT105型，納米級石墨粉采用南京冠業(yè)化工有限公司生產(chǎn)的GYC型。

實(shí)施例1

將原料按比例混合均勻得到涂層液。