[发明专利]含噻唑环二胺化合物在制备太阳能吸热涂料中的应用

说明书

技术领域

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

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沥青为粘结剂，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，乙丙乳液改性乳化沥青的使用，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。

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。

含噻唑环二胺化合物，其结构式如下：

该二胺化合物分子结构中有柔性的醚氧键，非共面基团和刚性比较大的噻唑杂环。其中，醚氧键可增加分子链的柔顺性从而提升相应聚合物溶解性能；非共面基团则对相应聚合物的机械性能有积极意义；而噻唑杂环的杂原子则可提供孤对电子与金属基底配位来增加相应聚合物的粘结性能。因此，该化合物用于制备兼具较佳的粘结性能、机械性能和溶解性能的主链含噻唑杂环的聚酰亚胺。含噻唑环二胺化合物的合成方法见2008年公布的兰州大学研究生毕业论文《新型主链含噻唑环聚酰亚胺的合成与性能研究》。 

发明内容

本发明的目的是在利用含噻唑环二胺化合物的特点，提供其在制备太阳能吸热涂料中的应用。