一种温室大棚专用聚能纳米浆料的制作方法

1.本发明属于吸热蓄能材料制备技术领域，具体涉及一种温室大棚专用聚能纳米浆料。


背景技术：

2.日光温室产业作为我国设施农业产业中的主体，近年来已成为农业种植中效益最高的产业。日光温室是一个以太阳辐射为热源的封闭的生态小环境，温室主要依靠太阳辐射来维持作物正常生长所需要的温度。众所周知，阳光是自然资源，随着天气变化而变幻无常，白天有，晚上没有，晴天有，阴天没有，而作物的生长需要有持续稳定的温度环境，这就必须有能人为控制的辅助增温设施。
3.提高和保证日光温室的温度，保证日光温室反季节生产蔬菜的安全生长和高产增效，是长期以来世界各国农业科研机构的主要研究内容，主要途径有两个，一个是优化日光温室结构设计和改造日光温室围护结构，最大限度地提高采光能力和蓄热性能，减少热量散失。另一个就是研究开发高效清洁的聚能增热和科学合理的加热设施，保证在夜间低温和持续寒潮气候条件下，持续、稳定、简捷地增加室内温度，以保障作物不受冻害威胁，并做 到增产高效。
4.申请号为201820745899 .3的实用新型专利，公开了一种日光温室生物质颗粒增温防冻系统，包括燃料给料机、燃烧机、热交换装置，所述燃料给料机、燃烧机、热交换装置一体成型。本发明给料和鼓风、引风设备可进行调节，能够满足在较少耗能条件下热量的充分收集和扩散，实现了小负荷燃烧、大面积换热、多点位收集、全覆盖循环的热风收集循环，使燃烧、交换、循环装置散发的热量，能全部被收集进入循环系统，并迅速扩散温室的各个方位，有效提高了热量的利用率，减少了热量的流失量，开辟了生物质颗粒燃料在日光温室增温防冻措施中标准化、常规化应用的先河，实现了现代设施农业的生态性、环保性和循环性的有机结合，先进性居于国内领先水平。
5.申请号为202022796958 .x的实用新型专利，公开了一种基于风光互补的日光温室增温系统，包括温室本体、太阳能储热装置、风力发电装置及温室增温装置，太阳能储热装置包括太阳能支架、集热器、集热管路及第一水泵；风力发电装置包括风力支架、风力发电机、风轮、风向标、电加热棒及蓄电池；温室增温装置包括供暖回路，供暖回路上安装第二水泵。该增温系统将太阳能转化为热能储存于热水中，在夜间温室气温较低的时候，利用热水通过温室增温装置对温室进行增温。同时，将风能转化为电能再转化为热能，有效利用风能，随时补充热水并为散热风机供电，辅助供暖回路温度迅速扩散。减少因天气原因导致的温室温度较低的情况，保证温室内温度在较为恒定的水平，为作物生长提供适宜的条件。
6.申请号为202022969786 .1的实用新型公开了一种温室保温后墙，包括第一立柱、底支撑和斜支撑组成的三角钢结构主体和墙体，第一立柱顶端通过横立面连接，横立面上设置排气管，斜支撑外侧还有弧形支撑，斜支撑与弧形支撑之间有第一保温层，弧形支撑外设有第二保温层，三角钢结构主体内部设有发酵堆，发酵堆下方有储液池；墙体包括支撑立
柱及沿支撑立柱长度方向间隔设置的第三保温层和储水箱，保温层与储水箱之间有横向支撑架；墙体位于三角钢结构主体的第一立柱一侧，二者之间无缝隙。采用钢质材料，占地面积小，结构简单，组装方便，三角钢结构主体内发酵蔬菜废弃物，为温室增温蓄热，利用发酵后产生的肥水、肥料进行作物种植灌溉，减少蔬菜废弃物的堆积浪费，达到循环使用目的。
7.目前日光温室增温均是通过设置保温层，或者提供一种电热循环系统，外界给予供热并且减少热量流失的系统，但是并没有一种能够直接利用太阳能，将太阳辐射热能存储的方式增温的材料。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种温室大棚专用聚能纳米浆料，解决了现有温室无法将太阳辐射热能存储且有效释放使得大棚增温的问题。
9.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种温室大棚专用聚能纳米浆料，由如下重量份的原料制备而成：膨润土分散悬浮剂0.05-0.1份、成膜剂sbr丁苯乳胶2-4份、水溶性炭黑1-2份、特导电炭黑0.1-0.3份、水100份。
10.优选，由如下重量份的原料制备而成：膨润土分散悬浮剂0.05份、成膜剂sbr丁苯乳胶3份、水溶性炭黑1份、特导电炭黑0.2份、水100份。
11.所述水溶性炭黑和特导电炭黑粒径为800目。
12.所述膨润土分散悬浮剂为钠基膨润土。
13.制备所述温室大棚专用聚能纳米浆料的方法，具体方法为：（1）制备成膜剂悬液：成膜剂sbr丁苯乳胶中加入40-45℃的水，搅拌至无团块，然后加入膨润土分散悬浮剂；（2）导电材料的准备：水溶性炭黑与特导电炭黑混合均匀；（3）浆料的制备：将成膜剂悬液缓慢均匀倒入导电材料中，边搅拌至混合均匀。
14.水温优选为45℃。
15.所述的温室大棚专用聚能纳米浆料在温室大棚增温中的应用方法，将所述温室大棚用增温纳米浆料混合均匀后静置24h，然后进行施工，具体施工方法为：均匀喷涂在温室背墙或者夯土墙体表面，喷涂厚度为0.5-1mm。
16.sbr丁苯乳胶液为水溶性憎水性乳胶，胶状成膜剂，在浆料中起到了关键的作用，成膜后受潮易剥离，因此加入膨润土分散悬浮剂提高浆料的粘结性，使得浆料与夯土层有机结合；水溶性炭黑与特导电炭黑渗入成膜剂中，且混合均匀；当喷涂后直接成膜，形成不溶于水的薄膜，且加入膨润土后，使得成膜后在大棚的高湿环境下仍能够长期牢固的粘结于墙体表面不脱落。
17.由于sbr丁苯乳胶属于粘性极强的固化剂，喷涂固化成膜后不易脱落，另外由于导电炭黑的加入，使得墙体能够极大的吸收光能，同时可以存储大量的热能。
18.sbr丁苯乳胶可以使得最终成膜后，能够在潮湿环境中仍然保持持久耐用，同时可以加固土夯墙体表层。本发明使用40-45℃温水进行对乳液进行稀释，利于乳液的稀释，也能够进一步使得导电炭黑易于均匀分散。冬季为放置结团，使用45℃温水进行混合稀释。
19.本发明所述温室大棚用增温纳米浆料具有吸热储能的作用，浆料中加入特导电炭黑微粉，使得浆料在吸收光能的同时，也可以将光能转换成热功效，使得浆料蓄能且释放热
量的时间延长。
20.膨润土的加入，更加利于导电炭黑的均匀分散，将浆料整体不产生团块及龟裂，不分层，主料导电炭黑和特导电炭黑也并不会城将于底部，使得涂层不匀，同时膨润土还可以增加涂料的黏合度。钠基鹏润体为无机悬浮剂，同时也是一种无机粘合剂，能够很好的与夯土层牢固粘结。
21.本发明所述温室大棚专用聚能纳米浆料的具体原理为：太阳光照射在浆料制备的涂层上，光能使得涂层产生一定量的微粒离子，微粒离子与涂覆墙体形成了导电性能，从而进一步储能，使得热能渗入墙体更深处；夜晚或者阴天时，渗入墙体的热能缓慢释放至大棚中，从而进一步减缓了温室内温度的下降，有效的实现了增温效果。
22.一般导电炭黑很难在液体中混合均匀，容易产生团块现象，本发明中采用水溶性炭黑微粉，可以均匀的混合于浆液中，且不会发生沉降现象。
23.本发明中：水溶性炭黑吸光最好且用不褪色；特导电炭黑可以将光能叠加于蓄能能中，使得热量能够更加深入至夯土层中。这两种材料在涂层中能够吸收可将光且不会发生反射。大大增加了蓄能。
24.本发明最终形成的涂层为黑色，黑色物体可吸收可见光，且不反射光。本发明利用炭黑均匀混合于涂层中吸收光能，然后通过光电耦合作用将光能存储到涂层以及墙体中，在温室内温度降低时又将能量转换为热能释放出来，从而保持温室内的温度。提髙大棚产量，节能降耗，安全可靠。
附图说明
25.图1为实验例1所得结果图；图2为实验例2所述实验图；图3为实验例3所述实验结果图；图4为实验例1中所述夯土层随着深入深度，检测到的温度结果。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.除非另有定义，所有在此使用的技术和科学术语，和本发明所属领域内的技术人员所通常理解的意思相同，在此公开引用及他们引用的材料都将以引用的方式被并入。
28.本领域技术人员意识到的通过常规实验就能了解到的描述的特定实施方案的等同技术，都将包含在本技术中。
29.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的仪器设备，如无特殊说明，均为实验室常规仪器设备；下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均为由常规生化试剂商店购买得到的。
30.本发明所述水溶性炭黑为济南卡松化工有限公司生产的水溶性炭黑，所使用的特导电炭黑为济南中恒化工有限公司生产的800目特导电炭黑；所述膨润土为钠基膨润土，是
河北灵寿县五矿厂生产的钠基膨润土；本发明所使用的sbr憎水性丁苯乳胶为申请号为201510636060.7的发明专利中所述sbr憎水性丁苯乳胶。
31.实施例1：一种温室大棚专用聚能纳米浆料，由如下重量的原料制备而成：膨润土分散悬浮剂0.07kg、成膜剂sbr丁苯乳胶微粉2kg、水溶性炭黑1.5kg、特导电炭黑0.1kg、水100kg。根据大棚内的温度及湿度，可适当加入水稀释。
32.制备所述温室大棚专用聚能纳米浆料的方法，具体方法为：（1）制备成膜剂悬液：成膜剂sbr丁苯乳胶中加入40℃的水，搅拌至无团块，然后加入膨润土分散悬浮剂；（2）导电材料的准备：水溶性炭黑与特导电炭黑混合均匀；（3）浆料的制备：将成膜剂悬液缓慢均匀倒入导电材料中，边搅拌至混合均匀。
33.所述的温室大棚专用聚能纳米浆料在温室大棚增温中的应用方法，将所述温室大棚用增温纳米浆料混合均匀后静置24h，然后进行施工，具体施工方法为：均匀喷涂在温室背墙或者夯土墙体表面，喷涂厚度为1.0mm。
34.实施例2：一种温室大棚专用聚能纳米浆料，由如下重量的原料制备而成：膨润土分散悬浮剂0.05kg、成膜剂sbr丁苯乳胶微粉3kg、水溶性炭黑1kg、特导电炭黑0.2kg、水100kg。制备所述温室大棚专用聚能纳米浆料的方法，成膜剂sbr丁苯乳胶中加入45℃的水，其余方法同实施例1所述方法。所述的温室大棚专用聚能纳米浆料在温室大棚增温中的应用方法，喷涂厚度为0.5mm。其余方法同实施例1所述方法。
35.实施例3：一种温室大棚专用聚能纳米浆料，由如下重量的原料制备而成：膨润土分散悬浮剂0.1kg、成膜剂sbr丁苯乳胶4kg、水溶性炭黑2kg、特导电炭黑0.3kg、水100kg。制备所述温室大棚专用聚能纳米浆料的方法，成膜剂sbr丁苯乳胶中加入43℃的水，其余方法同实施例1所述方法。所述的温室大棚专用聚能纳米浆料在温室大棚增温中的应用方法，喷涂厚度为0.8mm。其余方法同实施例1所述方法。
36.本发明所制备的温室大棚专用聚能纳米浆料为全黑的可吸光涂层材料，且具有较强的遮盖率。将本发明所制备的浆料喷涂在大棚后墙上，效果极为明显。利于温室保温，利于温室中作物的生长加速。大棚内夜间温度可以提高7-11℃；同时夜间增温时长能够延长5-7h。
37.白天涂料吸收太阳光，后墙大量的储能，因此白天棚内增温不明显，而到了夜间，大棚后墙缓慢释放白天存储的热能，释放时间约5～8小时之多，有利于根系及果实的生长。
38.纯黑色可以吸收所有的可见光。对于蓄热来说，最显著作用的是红外线。并对其他频段的电磁波等有较大的热转换功能。在形成涂层内参入部分特导电炭黑微粉，具有了耦合叠加蓄热效果。
39.该涂料具有較强的吸收光能及巨大的蓄热特殊性，在冬季较寒冷的区域，可以使大棚节约电能30-45%之间。这样可以节约初期建立大棚的费用。冬季大棚内保温15度左右就行了。
40.经自然阳光测试，本发明所制备的温室大棚用增温纳米浆料涂层在无风壮态，温度可以髙达70℃，墙内入深15cm左右，该深度的墙体温度可以达到30℃左右。如果用电能加热这片（涂料喷涂面积）需要近千瓦时。因此节能非常可观。
41.夜间植物生长的温度需髙于15℃左右，而大棚内的涂层缓慢释放热量，晩8时至早
上8时大棚内能够保持在该温度区间，这一温区可以促使植物快速生长。
42.实验例1：使用本发明实施例2所述温室大棚专用聚能纳米浆料于1月份在山西长治市某大棚中进行检测本发明所述浆料的效果。大棚背墙夯土层涂覆0.5mm厚的涂层，经过一个白天的光照后，在墙体上打15cm深的孔，实施测量墙体深入15cm处的温度，实验过程中棚内静风测试。测试结果如图1所示。对比例为墙体不做任何处理，然后测试墙体深入15cm处温度。实验结果显示，本发明所述浆料涂层可以使得热量在夯土层入深15cm，且温度能够保持在25℃左右，而不经处理的夯土层进深15cm处温度最低能够降低至5℃。同一时间点检测大棚背墙夯土层涂覆涂层后，夯土墙随着深入深度检测温度以及不进行处理的夯土墙随着深入深度的温度变化如图4所示，由图4可以看出本发明所述涂层可以使得夯土墙深入至16cm都能够达到30℃的高温，而不经处理的话，夯土层深入至2cm处温度就降低至8℃，显然本发明涂层能够有效的蓄能储能。同时本发明涂层可以释放热量达到8小时，而不经处理释放热量仅能达到3-4小时。
43.实验例2：使用本发明实施例1所述温室大棚专用聚能纳米浆料涂覆于1cm厚的炉灰压合板下半部分替代大棚夯土层作室内实验，涂覆厚度为0.5cm，炉灰压合板上半部分不做处理，具体处理如图2所示。然后将处理好的炉灰压合板涂覆面放置于光照下，从早上9点到10点自然光照，光照完成后分别测试炉灰压合板涂覆背板处以及未处理的背板处的温度；经检测，涂覆本发明所述浆料后，背板表面温度可以达到65℃，而未做处理的背板表面温度仅仅为45℃。显然本发明所述涂层可以达到蓄热保温以及储能的功效。
44.实施例3：使用本发明实施例3所述温室大棚专用聚能纳米浆料于2月份在山西长治市某大棚中进行检测本发明所述浆料的效果。大棚背墙夯土层涂覆0.8mm厚的涂层，经过一个白天的光照后，在墙体上打15cm深的孔，实施测量墙体深入15cm处的温度，实验过程中棚内静风测试。测试结果如图3所示。对比例为墙体不做任何处理，然后测试墙体深入15cm处温度。实验结果显示，本发明所述浆料涂层可以使得热量在夯土层入深15cm，夜间11点钟，温度能够保持在30℃左右，而不经处理的夯土层进深15cm处温度最低能够降低至13℃。
45.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。