CN106189591A - 一种太阳能光电转换涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能光电转换涂料，以重量为单位，包括以下原料：基体树脂55‑110份、石墨35‑55份、颜填料20‑40份、砷化镓30‑60份、氧化钴5‑10份、氧化镍5‑10份、氧化钛4‑8份、氧化铝4‑8份、氧化锌3‑6份、丙三醇60‑100份、加成剂10‑20份、固化剂6‑10份、脱气剂1‑3份、分散剂1‑2份、润湿剂0.5‑1.2份、乳化剂0.4‑1份、防腐剂0.2‑0.5份、抗氧剂0.2‑0.4份。本发明的太阳能光电转换涂料性能优，输出功率大，光电转化率高，生产成本低廉，环保，易于运输和贮存，易于工业化生产，具有巨大市场应用价值，特别是应用于太阳能建筑一体化领域。

Description

一种太阳能光电转换涂料
技术领域
本发明属于新能源技术领域和涂料制备技术领，具体涉及一种太阳能光电转换涂料。
背景技术
油漆，是古代的叫法；涂料，是现代文明称呼，包含更多的科技成分，在现代科技和工业领域应用广泛。但是油漆有一些顺口习惯性称呼还是保留下来，如乳胶漆、底漆、面漆等。一般而言，涂料就是能够涂覆在被涂物件表面并能形成牢固附着的连续薄膜的材料。它既可以是无机的，如电镀铜，电镀镍，电镀锌等。也可以是有机的，如大多数的有机高分子材料，有机高分子材料构成了当今涂料市场主要部分。在现代随着涂料工业的不断发展，出现了太阳能用光电转化涂料，其可以帮助太阳能电板更好的将太阳能转变为所需能源。
但是目前，现有的太阳能用光电涂料仍存在以下不足：如申请号为201410343126.9的中国专利公开了一种建筑太阳能光电转换涂料及其制备方法，该涂料存在耐候性较差和光电转化率低（14%-18%）等问题；如申请号为 201410316134.4 的中国专利公开了一种太阳能光电转换涂料及其制备方法，存在耐候性较差和力学性能不佳的缺点。
因此如何克服现有太阳能光电转换涂料耐候性较差、力学性能不佳和光电转化率低等缺陷，已成为本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提供一种太阳能光电转换涂料，以解决现有太阳能光电转换涂料耐候性较差、力学性能不佳和光电转化率低等问题。本发明的太阳能光电转换涂料性能优，输出功率大，光电转化率高，生产成本低廉，环保，易于运输和贮存，易于工业化生产，具有巨大市场应用价值，特别是应用于太阳能建筑一体化领域。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能光电转换涂料，以重量为单位，包括以下原料：基体树脂55-110份、石墨35-55份、颜填料20-40份、砷化镓30-60份、氧化钴5-10份、氧化镍5-10份、氧化钛4-8份、氧化铝4-8份、氧化锌3-6份、丙三醇60-100份、加成剂10-20份、固化剂6-10份、脱气剂1-3份、分散剂1-2份、润湿剂0.5-1.2份、乳化剂0.4-1份、防腐剂0.2-0.5份、抗氧剂0.2-0.4份；
所述颜填料为金属颜料和体质颜料；
所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂2-3份、偶联剂2-4份、相容剂1-2份、安定剂1-2份、架桥剂0.8-2份、调节剂0.6-1.8份、强化剂0.4-1份、聚凝剂0.4-1份、增韧剂0.4-0.8份、增塑剂0.4-0.8份、增稠剂0.4-0.6份、稳定剂0.3-0.5份、终止剂0.3-0.5份；
所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂；所述强化剂为701粉强化剂；所述聚凝剂为聚合氯化铝；所述增韧剂为碳化硅晶须；所述增塑剂为己二酸二辛酯；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为肪酸类稳定剂；所述终止剂为苯乙烯；
所述固化剂为丙烯酸乙酯；所述脱气剂为硬脂酸；所述分散剂为分散剂nc；所述润湿剂为润湿剂CF-10；
所述太阳能光电转换涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基体树脂、石墨、颜填料、砷化镓、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌混合并进行研磨处理，使混合粉碎物的粒径为2-8μm；
S2：将步骤S1制得的混合粉碎物、丙三醇、加成剂、固化剂、脱气剂、分散剂、润湿剂、乳化剂、防腐剂、抗氧剂放到微波反应釜中，在功率为100-300W，温度为45-65℃，搅拌转速为100-200r/min下处理10-20min后放到均质机中，进行分散处理，得到涂料乳液；
步骤S2中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：
S21：将发生剂、偶联剂、相容剂、安定剂、架桥剂混合升温至110-120℃，在转速为200-300r/min下反应40-50min，制得物料Ⅰ；
S22：向步骤S21制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至140-145℃，在转速为300-400r/min下反应120-150min，制得物料Ⅱ；
S23：向步骤S22制得的物料Ⅱ中加入稳定剂、终止剂混合后降温至115-118℃，在转速为200-300r/min下反应60-80min，制得加成剂；
S3：将步骤S2制得的涂料乳液进行喷雾干燥处理，制得含水量≤6%的粉末状太阳能光电转换涂料。
进一步地，所述基体树脂为丙烯酸树脂。
进一步地，所述金属颜料为银粉。
进一步地，所述体质颜料为石英粉。
进一步地，所述乳化剂为聚氧丙烯烷基酯。
进一步地，所述防腐剂为防腐剂N-369。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂AT-330。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的太阳能光电转换涂料耐水、酸碱、腐蚀、老化性能好，输出功率为188-196W/m2，光电转化率为55%-58%，可见本发明的太阳能光电转换涂料性能优，输出功率大，光电转化率高；
（2）本发明的太阳能光电转换涂料生产成本低廉，环保，易于运输和贮存，易于工业化生产，具有巨大市场应用价值，特别是应用于太阳能建筑一体化领域。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述太阳能光电转换涂料，以重量为单位，包括以下原料：基体树脂55-110份、石墨35-55份、颜填料20-40份、砷化镓30-60份、氧化钴5-10份、氧化镍5-10份、氧化钛4-8份、氧化铝4-8份、氧化锌3-6份、丙三醇60-100份、加成剂10-20份、固化剂6-10份、脱气剂1-3份、分散剂1-2份、润湿剂0.5-1.2份、乳化剂0.4-1份、防腐剂0.2-0.5份、抗氧剂0.2-0.4份；
所述基体树脂为丙烯酸树脂；所述颜填料为金属颜料和体质颜料，所述基体树脂为丙烯酸树脂，所述金属颜料为银粉；
所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂2-3份、偶联剂2-4份、相容剂1-2份、安定剂1-2份、架桥剂0.8-2份、调节剂0.6-1.8份、强化剂0.4-1份、聚凝剂0.4-1份、增韧剂0.4-0.8份、增塑剂0.4-0.8份、增稠剂0.4-0.6份、稳定剂0.3-0.5份、终止剂0.3-0.5份；
所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂；所述强化剂为701粉强化剂；所述聚凝剂为聚合氯化铝；所述增韧剂为碳化硅晶须；所述增塑剂为己二酸二辛酯；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为肪酸类稳定剂；所述终止剂为苯乙烯；
所述固化剂为丙烯酸乙酯；所述脱气剂为硬脂酸；所述分散剂为分散剂nc；所述润湿剂为润湿剂CF-10；所述乳化剂为聚氧丙烯烷基酯；所述防腐剂为防腐剂N-369；所述抗氧剂为抗氧剂AT-330；
所述太阳能光电转换涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基体树脂、石墨、颜填料、砷化镓、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌混合并进行研磨处理，使混合粉碎物的粒径为2-8μm；
S2：将步骤S1制得的混合粉碎物、丙三醇、加成剂、固化剂、脱气剂、分散剂、润湿剂、乳化剂、防腐剂、抗氧剂放到微波反应釜中，在功率为100-300W，温度为45-65℃，搅拌转速为100-200r/min下处理10-20min后放到均质机中，进行分散处理，得到涂料乳液；
步骤S2中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：
S21：将发生剂、偶联剂、相容剂、安定剂、架桥剂混合升温至110-120℃，在转速为200-300r/min下反应40-50min，制得物料Ⅰ；
S22：向步骤S21制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至140-145℃，在转速为300-400r/min下反应120-150min，制得物料Ⅱ；
S23：向步骤S22制得的物料Ⅱ中加入稳定剂、终止剂混合后降温至115-118℃，在转速为200-300r/min下反应60-80min，制得加成剂；
S3：将步骤S2制得的涂料乳液进行喷雾干燥处理，制得含水量≤6%的粉末状太阳能光电转换涂料。
实施例1
一种太阳能光电转换涂料，以重量为单位，包括以下原料：基体树脂80份、石墨45份、颜填料30份、砷化镓45份、氧化钴8份、氧化镍8份、氧化钛6份、氧化铝6份、氧化锌5份、丙三醇80份、加成剂15份、固化剂8份、脱气剂2份、分散剂1.5份、润湿剂0.9份、乳化剂0.8份、防腐剂0.4份、抗氧剂0.3份；
所述基体树脂为丙烯酸树脂；所述颜填料为金属颜料和体质颜料，所述基体树脂为丙烯酸树脂，所述金属颜料为银粉；
所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂1.5份、偶联剂3份、相容剂1.5份、安定剂1.5份、架桥剂1.4份、调节剂1.2份、强化剂0.7份、聚凝剂0.7份、增韧剂0.6份、增塑剂0.6份、增稠剂0.5份、稳定剂0.4份、终止剂0.4份；
所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂；所述强化剂为701粉强化剂；所述聚凝剂为聚合氯化铝；所述增韧剂为碳化硅晶须；所述增塑剂为己二酸二辛酯；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为肪酸类稳定剂；所述终止剂为苯乙烯；
所述固化剂为丙烯酸乙酯；所述脱气剂为硬脂酸；所述分散剂为分散剂nc；所述润湿剂为润湿剂CF-10；所述乳化剂为聚氧丙烯烷基酯；所述防腐剂为防腐剂N-369；所述抗氧剂为抗氧剂AT-330；
所述太阳能光电转换涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基体树脂、石墨、颜填料、砷化镓、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌混合并进行研磨处理，使混合粉碎物的粒径为2-8μm；
S2：将步骤S1制得的混合粉碎物、丙三醇、加成剂、固化剂、脱气剂、分散剂、润湿剂、乳化剂、防腐剂、抗氧剂放到微波反应釜中，在功率为200W，温度为55℃，搅拌转速为200r/min下处理15min后放到均质机中，进行分散处理，得到涂料乳液；
步骤S2中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：
S21：将发生剂、偶联剂、相容剂、安定剂、架桥剂混合升温至115℃，在转速为250r/min下反应45min，制得物料Ⅰ；
S22：向步骤S21制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至142℃，在转速为350r/min下反应135min，制得物料Ⅱ；
S23：向步骤S22制得的物料Ⅱ中加入稳定剂、终止剂混合后降温至116℃，在转速为250r/min下反应70min，制得加成剂；
S3：将步骤S2制得的涂料乳液进行喷雾干燥处理，制得含水量为6%的粉末状太阳能光电转换涂料。
实施例2
一种太阳能光电转换涂料，以重量为单位，包括以下原料：基体树脂55份、石墨35份、颜填料20份、砷化镓30份、氧化钴5份、氧化镍5份、氧化钛4份、氧化铝4份、氧化锌3份、丙三醇60份、加成剂10份、固化剂6份、脱气剂1份、分散剂1份、润湿剂0.5份、乳化剂0.4份、防腐剂0.2份、抗氧剂0.2份；
所述基体树脂为丙烯酸树脂；所述颜填料为金属颜料和体质颜料，所述基体树脂为丙烯酸树脂，所述金属颜料为银粉；
所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂2份、偶联剂2份、相容剂1份、安定剂1份、架桥剂0.8份、调节剂0.6份、强化剂0.4份、聚凝剂0.4份、增韧剂0.4份、增塑剂0.4份、增稠剂0.4份、稳定剂0.3份、终止剂0.3份；
所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂；所述强化剂为701粉强化剂；所述聚凝剂为聚合氯化铝；所述增韧剂为碳化硅晶须；所述增塑剂为己二酸二辛酯；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为肪酸类稳定剂；所述终止剂为苯乙烯；
所述固化剂为丙烯酸乙酯；所述脱气剂为硬脂酸；所述分散剂为分散剂nc；所述润湿剂为润湿剂CF-10；所述乳化剂为聚氧丙烯烷基酯；所述防腐剂为防腐剂N-369；所述抗氧剂为抗氧剂AT-330；
所述太阳能光电转换涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基体树脂、石墨、颜填料、砷化镓、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌混合并进行研磨处理，使混合粉碎物的粒径为2-8μm；
S2：将步骤S1制得的混合粉碎物、丙三醇、加成剂、固化剂、脱气剂、分散剂、润湿剂、乳化剂、防腐剂、抗氧剂放到微波反应釜中，在功率为100W，温度为45℃，搅拌转速为100r/min下处理20min后放到均质机中，进行分散处理，得到涂料乳液；
步骤S2中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：
S21：将发生剂、偶联剂、相容剂、安定剂、架桥剂混合升温至110℃，在转速为200r/min下反应50min，制得物料Ⅰ；
S22：向步骤S21制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至140℃，在转速为300r/min下反应150min，制得物料Ⅱ；
S23：向步骤S22制得的物料Ⅱ中加入稳定剂、终止剂混合后降温至115℃，在转速为200r/min下反应80min，制得加成剂；
S3：将步骤S2制得的涂料乳液进行喷雾干燥处理，制得含水量为5%的粉末状太阳能光电转换涂料。
实施例3
一种太阳能光电转换涂料，以重量为单位，包括以下原料：基体树脂110份、石墨55份、颜填料40份、砷化镓60份、氧化钴10份、氧化镍10份、氧化钛8份、氧化铝8份、氧化锌6份、丙三醇100份、加成剂20份、固化剂10份、脱气剂3份、分散剂2份、润湿剂1.2份、乳化剂1份、防腐剂0.5份、抗氧剂0.4份；
所述基体树脂为丙烯酸树脂；所述颜填料为金属颜料和体质颜料，所述基体树脂为丙烯酸树脂，所述金属颜料为银粉；
所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂3份、偶联剂4份、相容剂2份、安定剂2份、架桥剂2份、调节剂1.8份、强化剂1份、聚凝剂1份、增韧剂0.8份、增塑剂0.8份、增稠剂0.6份、稳定剂0.5份、终止剂0.5份；
所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂；所述强化剂为701粉强化剂；所述聚凝剂为聚合氯化铝；所述增韧剂为碳化硅晶须；所述增塑剂为己二酸二辛酯；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为肪酸类稳定剂；所述终止剂为苯乙烯；
所述固化剂为丙烯酸乙酯；所述脱气剂为硬脂酸；所述分散剂为分散剂nc；所述润湿剂为润湿剂CF-10；所述乳化剂为聚氧丙烯烷基酯；所述防腐剂为防腐剂N-369；所述抗氧剂为抗氧剂AT-330；
所述太阳能光电转换涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基体树脂、石墨、颜填料、砷化镓、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌混合并进行研磨处理，使混合粉碎物的粒径为2-8μm；
S2：将步骤S1制得的混合粉碎物、丙三醇、加成剂、固化剂、脱气剂、分散剂、润湿剂、乳化剂、防腐剂、抗氧剂放到微波反应釜中，在功率为300W，温度为65℃，搅拌转速为200r/min下处理10min后放到均质机中，进行分散处理，得到涂料乳液；
步骤S2中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：
S21：将发生剂、偶联剂、相容剂、安定剂、架桥剂混合升温至120℃，在转速为300r/min下反应40min，制得物料Ⅰ；
S22：向步骤S21制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至145℃，在转速为400r/min下反应120min，制得物料Ⅱ；
S23：向步骤S22制得的物料Ⅱ中加入稳定剂、终止剂混合后降温至118℃，在转速为300r/min下反应60min，制得加成剂；
S3：将步骤S2制得的涂料乳液进行喷雾干燥处理，制得含水量为4%的粉末状太阳能光电转换涂料。
本发明实施例1-3的太阳能光电转换涂料相关性能参数如下表所示。
由上表可知：本发明的太阳能光电转换涂料耐水、酸碱、腐蚀、老化性能好，输出功率为188-196W/m2，光电转化率为55%-58%，可见本发明的太阳能光电转换涂料性能优，输出功率大，光电转化率高。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能光电转换涂料，其特征在于，以重量为单位，包括以下原料：基体树脂55-110份、石墨35-55份、颜填料20-40份、砷化镓30-60份、氧化钴5-10份、氧化镍5-10份、氧化钛4-8份、氧化铝4-8份、氧化锌3-6份、丙三醇60-100份、加成剂10-20份、固化剂6-10份、脱气剂1-3份、分散剂1-2份、润湿剂0.5-1.2份、乳化剂0.4-1份、防腐剂0.2-0.5份、抗氧剂0.2-0.4份；
所述颜填料为金属颜料和体质颜料；
所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂2-3份、偶联剂2-4份、相容剂1-2份、安定剂1-2份、架桥剂0.8-2份、调节剂0.6-1.8份、强化剂0.4-1份、聚凝剂0.4-1份、增韧剂0.4-0.8份、增塑剂0.4-0.8份、增稠剂0.4-0.6份、稳定剂0.3-0.5份、终止剂0.3-0.5份；
所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂；所述强化剂为701粉强化剂；所述聚凝剂为聚合氯化铝；所述增韧剂为碳化硅晶须；所述增塑剂为己二酸二辛酯；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为肪酸类稳定剂；所述终止剂为苯乙烯；
所述固化剂为丙烯酸乙酯；所述脱气剂为硬脂酸；所述分散剂为分散剂nc；所述润湿剂为润湿剂CF-10；
所述太阳能光电转换涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基体树脂、石墨、颜填料、砷化镓、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌混合并进行研磨处理，使混合粉碎物的粒径为2-8μm；
S2：将步骤S1制得的混合粉碎物、丙三醇、加成剂、固化剂、脱气剂、分散剂、润湿剂、乳化剂、防腐剂、抗氧剂放到微波反应釜中，在功率为100-300W，温度为45-65℃，搅拌转速为100-200r/min下处理10-20min后放到均质机中，进行分散处理，得到涂料乳液；
步骤S2中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：
S21：将发生剂、偶联剂、相容剂、安定剂、架桥剂混合升温至110-120℃，在转速为200-300r/min下反应40-50min，制得物料Ⅰ；
S22：向步骤S21制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至140-145℃，在转速为300-400r/min下反应120-150min，制得物料Ⅱ；
S23：向步骤S22制得的物料Ⅱ中加入稳定剂、终止剂混合后降温至115-118℃，在转速为200-300r/min下反应60-80min，制得加成剂；
S3：将步骤S2制得的涂料乳液进行喷雾干燥处理，制得含水量≤6%的粉末状太阳能光电转换涂料。
2.根据权利要求1所述的太阳能光电转换涂料，其特征在于，所述基体树脂为丙烯酸树脂。
3.根据权利要求1所述的太阳能光电转换涂料，其特征在于，所述金属颜料为银粉。
4.根据权利要求1所述的太阳能光电转换涂料，其特征在于，所述体质颜料为石英粉。
5.根据权利要求1所述的太阳能光电转换涂料，其特征在于，所述乳化剂为聚氧丙烯烷基酯。
6.根据权利要求1所述的太阳能光电转换涂料，其特征在于，所述防腐剂为防腐剂N-369。
7.根据权利要求1所述的太阳能光电转换涂料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂AT-330。
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