CN104371509A - 一种自清洁太阳能涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自清洁太阳能涂料及其制备方法，涂料包括：环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、硅酸乙酯、脂肪酰二乙醇胺、磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素、磷酸二甲酚酯、丙烯酸二甲胺基乙酯、填料、颜料和去离子水。先将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加入去离子水，搅拌后加入二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯，搅拌后加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，再加入填料和颜料，即得。该涂料具有良好的亲水性、光催化活性和抗沾污性，能提高太阳能光伏电板的发电效率。

Description

一种自清洁太阳能涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能材料技术领域，具体涉及一种自清洁太阳能涂料及其制备方法。
背景技术
根据国家能源产业政策，到2015年，国内的光伏装机容量目标将达到10GW(1000万kW)，到2020年，目标至少要到50GW(5000万kW)，太阳能大发展的时机已经来到。但同时，出现了太阳能电池板表面积尘和其他污染物影响透光率现象，尤其在北方地区，影响发电效率平均达6％以上。并且灰尘难以清洗或需要频繁清洗，导致管理成本上升、工作难度加大、设计性能难以充分发挥、发电效率下降等实际问题。
目前市场上自洁涂料数不胜数，总体上可以分为3类：疏水自洁涂料、TiO2自洁涂料、亲水自洁涂料。疏水自洁涂料的设计思路是：使用该涂料后在玻璃或陶瓷表面会出现一种荷叶效应(也叫做疏水效应)，表现为水在物体表面呈水珠状，并向低处滑动，水珠会把灰尘等细小杂物裹走，从而达到清洁的效果。由于疏水产品一般为亲油的有机高分子材料，因静电吸附作用易粘灰，污染物沉积后难以用水冲洗干净，尤其不适于在北方雨水较少的地区使用。纳米TiO2自洁涂料实际使用效果良好，但对涂膜的破坏严重，难以修补，该产品也难以形成市场化的应用。亲水自洁涂料主要有两种：一是无机亲水自洁涂料，二是有机亲水自洁涂料。无机亲水自洁涂料是以纳米氧化物为主要原料，通过一种喷涂在玻璃表面的亲水涂层，在涂布面和脏污之间迅速形成一层亲水水膜，使脏污剥离涂布面，利用自然雨水的冲刷，使脏污随水膜在重力的作用下被冲洗下来，达到自洁的目的。这种涂料也容易吸附油性污染物，难以清洗，并且本身在玻璃上的附着力不好。有机亲水自洁涂料通过添加合适的亲水化剂可以使涂膜形成亲水化表面，赋予涂层自洁性，但形成的涂层接触角较大，自洁效果不是很明显。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种自清洁太阳能涂料及其制备方法，该涂料具有良好的亲水性能、光催化活性和抗沾污性能，能有效提高太阳能光伏电板的发电效率。
一种自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯3～10份，聚氨酯丙烯酸酯1～7份，二苯甲酮2～8份，2-异丙基硫杂蒽酮3～9份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯2～10份，1，6-己二醇二丙烯酸酯4～9份，硅酸乙酯1～7份，脂肪酰二乙醇胺2～8份，磷酸三丁酯3～10份，醋酸丁酸纤维素1～8份，磷酸二甲酚酯2～9份，丙烯酸二甲胺基乙酯1～7份，填料3～10份，颜料2～9份，去离子水12～25份。
作为上述发明的进一步改进，所述自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯6～9份，聚氨酯丙烯酸酯3～6份，二苯甲酮4～7份，2-异丙基硫杂蒽酮5～8份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯4～9份，1，6-己二醇二丙烯酸酯5～8份，硅酸乙酯3～6份，脂肪酰二乙醇胺3～7份，磷酸三丁酯5～8份，醋酸丁酸纤维素3～7份，磷酸二甲酚酯4～8份，丙烯酸二甲胺基乙酯3～6份，填料5～9份，颜料4～7份，去离子水16～22份。
作为上述发明的进一步改进，所述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯。
作为上述发明的进一步改进，所述颜料为氧化锌、酸性偏硼酸钡或硫酸钡中的一种。
作为上述发明的进一步改进，所述填料为碳酸钙、瓷土、云母粉或石英粉中的一种。
上述自清洁太阳能涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加至去离子水中，升温至70～90℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于70～90℃保温1～3h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在搅拌下于70～90℃保温1～3h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至50～70℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中升温过程为程序升温，每半小时升温10℃。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中真空条件的真空度为0.08～0.1MPa。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中保温过程在氨气氛围中进行。
本发明的自清洁太阳能涂料具有良好的亲水性能、光催化活性和抗沾污性能，能有效提高太阳能光伏电板的发电效率。
具体实施方式
实施例1
一种自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯3份，聚氨酯丙烯酸酯1份，二苯甲酮2份，2-异丙基硫杂蒽酮3份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯2份，1，6-己二醇二丙烯酸酯4份，硅酸乙酯1份，脂肪酰二乙醇胺2份，磷酸三丁酯3份，醋酸丁酸纤维素1份，磷酸二甲酚酯2份，丙烯酸二甲胺基乙酯1份，填料3份，颜料2份，去离子水12份。
上述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯；颜料为氧化锌；填料为碳酸钙。
上述自清洁太阳能涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加至去离子水中，程序升温(每半小时升温10℃)至70℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空度在0.08～0.1MPa的条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于70℃保温3h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在氨气氛围中于70℃保温3h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至50℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
实施例2
一种自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯6份，聚氨酯丙烯酸酯3份，二苯甲酮4份，2-异丙基硫杂蒽酮5份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯4份，1，6-己二醇二丙烯酸酯5份，硅酸乙酯3份，脂肪酰二乙醇胺3份，磷酸三丁酯5份，醋酸丁酸纤维素3份，磷酸二甲酚酯4份，丙烯酸二甲胺基乙酯3份，填料5份，颜料4份，去离子水16份。
上述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯；颜料为酸性偏硼酸钡；填料为瓷土。
上述自清洁太阳能涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加至去离子水中，程序升温(每半小时升温10℃)至90℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空度在0.1MPa的条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于90℃保温1h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在氨气氛围中于790℃保温1h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至70℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
实施例3
一种自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯7份，聚氨酯丙烯酸酯5份，二苯甲酮6份，2-异丙基硫杂蒽酮7份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯8份，1，6-己二醇二丙烯酸酯6份，硅酸乙酯5份，脂肪酰二乙醇胺4份，磷酸三丁酯7份，醋酸丁酸纤维素6份，磷酸二甲酚酯5份，丙烯酸二甲胺基乙酯4份，填料8份，颜料5份，去离子水19份。
上述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯；颜料为硫酸钡；填料为云母粉。
上述自清洁太阳能涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加至去离子水中，程序升温(每半小时升温10℃)至70℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空度在0.08～0.1MPa的条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于90℃保温1h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在氨气氛围中于70℃保温3h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至70℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
实施例4
一种自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯9份，聚氨酯丙烯酸酯6份，二苯甲酮7份，2-异丙基硫杂蒽酮8份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯9份，1，6-己二醇二丙烯酸酯8份，硅酸乙酯6份，脂肪酰二乙醇胺7份，磷酸三丁酯8份，醋酸丁酸纤维素7份，磷酸二甲酚酯8份，丙烯酸二甲胺基乙酯6份，填料9份，颜料7份，去离子水22份。
上述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯；颜料为氧化锌；填料为石英粉。
上述自清洁太阳能涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加至去离子水中，程序升温(每半小时升温10℃)至90℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空度在0.08MPa的条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于70℃保温3h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在氨气氛围中于90℃保温1h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至50℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
实施例5
一种自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯10份，聚氨酯丙烯酸酯7份，二苯甲酮8份，2-异丙基硫杂蒽酮9份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯10份，1，6-己二醇二丙烯酸酯9份，硅酸乙酯7份，脂肪酰二乙醇胺8份，磷酸三丁酯10份，醋酸丁酸纤维素8份，磷酸二甲酚酯9份，丙烯酸二甲胺基乙酯7份，填料10份，颜料9份，去离子水25份。
上述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯；颜料为酸性偏硼酸钡；填料为云母粉。
上述自清洁太阳能涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加至去离子水中，程序升温(每半小时升温10℃)至80℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空度在0.09MPa的条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于80℃保温2h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在氨气氛围中于80℃保温2h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至60℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
对比例1
本实施例与实施例3的区别在于：本实施例中不含有丙烯酸二甲胺基乙酯，具体如下：
一种自清洁太阳能涂料，原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯7份，聚氨酯丙烯酸酯5份，二苯甲酮6份，2-异丙基硫杂蒽酮7份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯8份，1，6-己二醇二丙烯酸酯6份，硅酸乙酯5份，脂肪酰二乙醇胺4份，磷酸三丁酯7份，醋酸丁酸纤维素6份，磷酸二甲酚酯5份，填料8份，颜料5份，去离子水19份。
上述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯；颜料为硫酸钡；填料为云母粉。
上述自清洁太阳能涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮加至去离子水中，程序升温(每半小时升温10℃)至70℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空度在0.08～0.1MPa的条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于90℃保温1h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在氨气氛围中于70℃保温3h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至70℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
将实施例1所得涂料及对比例1所得涂料进行性能测试。
将实施例2至5所得涂料重复进行上述测试，结果同实施例1。
由上表可知，本发明的自清洁太阳能涂料具有良好的亲水性能、光催化活性和抗沾污性能，能有效提高太阳能光伏电板的发电效率。对比例1中由于不含有丙烯酸二甲胺基乙酯，导致其性能下降，这可能是因为丙烯酸二甲胺基乙酯影响了涂料中有效组分的光催化性和亲水性，从而导致其性能下降。

Claims (9)

1.一种自清洁太阳能涂料，其特征在于：原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯3～10份，聚氨酯丙烯酸酯1～7份，二苯甲酮2～8份，2-异丙基硫杂蒽酮3～9份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯2～10份，1，6-己二醇二丙烯酸酯4～9份，硅酸乙酯1～7份，脂肪酰二乙醇胺2～8份，磷酸三丁酯3～10份，醋酸丁酸纤维素1～8份，磷酸二甲酚酯2～9份，丙烯酸二甲胺基乙酯1～7份，填料3～10份，颜料2～9份，去离子水12～25份。
2.根据权利要求1所述的自清洁太阳能涂料，其特征在于：原料以重量份计包括：环氧丙烯酸酯6～9份，聚氨酯丙烯酸酯3～6份，二苯甲酮4～7份，2-异丙基硫杂蒽酮5～8份，2，4-二甲基苯甲酸乙酯4～9份，1，6-己二醇二丙烯酸酯5～8份，硅酸乙酯3～6份，脂肪酰二乙醇胺3～7份，磷酸三丁酯5～8份，醋酸丁酸纤维素3～7份，磷酸二甲酚酯4～8份，丙烯酸二甲胺基乙酯3～6份，填料5～9份，颜料4～7份，去离子水16～22份。
3.根据权利要求1或2所述的自清洁太阳能涂料，其特征在于：所述环氧丙烯酸酯为双酚A型环氧丙烯酸酯。
4.根据权利要求1或2所述的自清洁太阳能涂料，其特征在于：所述颜料为氧化锌、酸性偏硼酸钡或硫酸钡中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的自清洁太阳能涂料，其特征在于：所述填料为碳酸钙、瓷土、云母粉或石英粉中的一种。
6.权利要求1或2所述的自清洁太阳能涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、二苯甲酮和丙烯酸二甲胺基乙酯加至去离子水中，升温至70～90℃，搅拌均匀，放冷后，得到混合物Ⅰ；
步骤2，在真空条件下，将二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基苯甲酸乙酯和1，6-己二醇二丙烯酸酯加至步骤1所得混合物Ⅰ中，边加边搅拌，在搅拌下于70～90℃保温1～3h，放冷后，得到混合物Ⅱ；
步骤3，在步骤2所得混合物Ⅱ中加入磷酸三丁酯、醋酸丁酸纤维素和磷酸二甲酚酯，边加边搅拌，在搅拌下于70～90℃保温1～3h，放冷后，得到混合物Ⅲ；
步骤4，在步骤3所得混合物Ⅲ中加入填料和颜料，升温至50～70℃，搅拌均匀，放冷后，即得。
7.根据权利要求6所述的自清洁太阳能涂料的制备方法，其特征在于：步骤1中升温过程为程序升温，每半小时升温10℃。
8.根据权利要求6所述的自清洁太阳能涂料的制备方法，其特征在于：步骤2中真空条件的真空度为0.08～0.1MPa。
9.根据权利要求6所述的自清洁太阳能涂料的制备方法，其特征在于：步骤3中保温过程在氨气氛围中进行。
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CN107236335A (zh) * 2017-07-25 2017-10-10 合肥嘉仕诚能源科技有限公司 一种太阳能电板自清洁及其制备方法

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