CN108017320A - 用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料及其应用 - Google Patents

用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料及其应用，所述混合料至少包括以下重量份的原料：环氧树脂 2~12份；玻璃颗粒84～97.4份；固化剂0.6～4份。本发明提供的混合料完全满足太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的需要。具有良好表面纹理和抗滑性能的太阳能光伏发电抗滑磨耗层，在世界范围内属首创。

Description

用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料及其 应用
技术领域
本发明涉及一种用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料及其应用。
背景技术
利用路面布设太阳能光伏电池，将入射太阳光能转化为电能是近年来的新兴热点。但是，光伏电池易碎、表面光滑的特性完全不能符合路面抗滑、耐压的要求。因此，在光伏电池表面或其保护层上铺筑透光抗滑磨耗层是解决交通与发电需求矛盾的最佳技术路线。由于太阳能光伏发电路面技术研究尚处起步阶段，世界范围内仅有3个相关案例，一是美国爱达荷州的一对科学家夫妇斯科特.布鲁索(Scott Brushaw)和朱莉(Julie)使用高韧性玻璃浇筑的具有凹凸表面的六边形太阳能中空厚板，将太阳能光伏电池封装其中。这种凹凸形状增加了车辆轮胎与路表的咬合，但是其表面缺乏细观纹理，在高速行车条件下，摩擦力严重不足，极易导致交通事故。所以，目前为止他们仅在美国爱达荷州桑德波因特市修建了一个15平米的露天停车场。第二种是荷兰Solaroad公司预制了2.4米×3.3米的水泥混凝土板，表面采用钢化玻璃处理，为了增加摩擦力，在玻璃上刻上了横向凹槽。但是，这种处理方法同样存在缺乏细观纹理的问题，不能提供高速行车下的抗滑摩擦力，因此仅在荷兰一个叫克罗默尼的城镇里修建了一条长230英尺(约70米)的太阳能自行车路面。第三种是法国COLAS公司在太阳能光伏电池板表面直接喷涂透明封装材料。但是其表面不仅缺乏必要的纹理深度，而且承压能力有限，容易在使用过程中出现大面积光伏板断裂，难以广泛应用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，用于铺设在太阳能光伏电池的表面，使得太阳能转化为电能成为可能。
为实现上述目的及其他相关目的，一方面，本发明提供一种用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于，所述混合料至少包括以下重量份的原料：
环氧树脂2～12份；
玻璃颗粒84～97.4份；
固化剂0.6～4份。
优选地，所述环氧树脂和固化剂为可透光的，所用颗粒粒度为8～30目(对应颗粒粒径分布于0.6～2.36mm之间)，更优选地，所述环氧树脂、固化剂和玻璃颗粒为无色透明状，其颜色测定采用加德纳色度法(GB/T12007.1)。
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物。
优选地，所述环氧树脂选自E型环氧树脂(HJ2-741-72)、双酚A型环氧树脂(GB/T13657)、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型环氧树脂、混合型环氧树脂或者聚氨酯改性环氧树脂中的任意一种或几种。
优选地，所述固化剂选自脂肪多元胺型固化剂、脂环多元胺型固化剂、芳香胺类型固化剂、酸酐类型固化剂、聚酰胺类型固化剂、改性胺类型固化剂、潜伏性固化剂或合成树脂类环氧固化剂中的任意一种或几种。固化剂应符合相关化学品规范或规格要求，优先选用无色液体固化剂。
优选地，所述脂肪多元胺型固化剂可以为乙二胺，脂环多元胺型固化剂可以为二氨甲基环已烷，芳香胺类型固化剂可以为间苯二胺，酸酐类型固化剂可以为苯酮四羧酸二酐，聚酰胺类型固化剂可以为芳胺及其改性物，改性胺类型固化剂可以为烷基醇胺，潜伏性固化剂可以为三氟化硼单乙胺，合成树脂类环氧固化剂苯胺甲醛树脂。
优选地，所述玻璃颗粒选自普通玻璃或者钢化玻璃中的任意一种或两种。
优选地，所述环氧树脂、玻璃颗粒以及固化剂采用最优比例的重量份，所述最优比例的确定方法包括以下步骤：
(1)按比例范围内选取多个不同质量比例的环氧树脂和固化剂的组合物进行试配，确定各组合物的凝胶时间，所述凝胶时间大于具体施工操作时间的组合物中环氧树脂和固化剂比例为预估的最优质量比例范围；在最优质量比例范围内任意选择一个比例作为本次使用的环氧树脂与固化剂的固定比例；
(2)将玻璃颗粒配置成集料；所述玻璃颗粒为不均一粒径或者均一粒径的玻璃颗粒，当所述玻璃颗粒为不均一粒径时可参考表1推荐的级配范围；
表1太阳能发电路面透光抗滑磨耗层级配范围和环氧树脂参考用量
(3)按比例将含固化剂的环氧树脂与集料配制至少5种不同比例的混合料试样，所述环氧树脂中固化剂的含量为步骤(1)中所确定的比例，优选地，所述环氧树脂和集料的比例按照固定步长分布于上述的比例范围的内；
若步骤(2)选用的均一的玻璃颗粒，则环氧树脂的用量可参考表2，当所述玻璃颗粒为不均一粒径时可参考表1。
表2太阳能发电路面透光抗滑磨耗层混合料的环氧树脂参考用量
颗粒粒径(mm) 标准目数(目) 环氧树脂推荐剂量
2.36 8 2-5％
2.00 10 2-5％
1.70 12 3-6％
1.40 14 3-6％
1.18 16 4-7％
1.00 18 5-8％
0.85 20 6-9％
0.71 25 7-10％
(4)对试样分别进行拉拔试验(美国ASTM D 4541，AASHTO TP-91)、表面构造深度试验(JTJ 059T0961)、抗滑试验(JTJ 059T0964)、透光率试验(GB/T 30983)，每种试样至少平行试验6次，并统计其平均值作为测量结果，确定每种试验中符合施工要求标准的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围；
(5)将同时满足步骤(4)所述的4种试验的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围作为最佳选择，在最佳质量比例范围内任意选择一个比例作为本次使用的环氧树脂与玻璃颗粒的固定比例。
所述施工要求标准包括以下特征中的任意一种或几种：
1)所述拉拔试验中试样的拉拔强度大于等于1MPa；
2)所述表面构造深度试验中试样构造深度为0.6～0.8mm；
3)所述抗滑试验中试样抗滑摆值大于等于42；
4)所述透光率试验中试样透光率大于等于80％。
另一方面，本发明提供了用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料应用于太阳能光伏发电路面的用途。
如上所述，本发明的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，具有以下有益效果：
1.透光抗滑磨耗层混合料铺设于太阳能光伏板发电层之上，具有良好的表面粗细纹理、优异的抗滑性能，完全达到了高速公路对行车安全国家标准。
2.透光抗滑磨耗层混合料具有很好的强度和粘结力，铺设于太阳能光伏板发电层之上，可靠地保护了光伏电池免遭行车荷载的破坏。
3.透光抗滑磨耗层混合料具有很好的透光性，保证了光伏电池能够得到日光的充分照射，进而保证了其发电能力，减少了能量耗损，同时与其他层结构相配合，实现了零PID(电势诱导衰减)，提高了发电效率。
4.透光抗滑磨耗层混合料具有很好的粘结力、密封能力和耐候性，保护了太阳能光伏电池及其电气系统免遭自然环境的侵蚀和破坏，解决了光伏电池隐裂及蜗牛纹的问题，保证了发电效率。
5.透光抗滑磨耗层混合料，采用国内外最先进可靠的试验方法，具有明确的国家标准和依据。
6.透光抗滑磨耗层混合料具有很好的流动性，充裕且可控的施工操作时间，因此方便了施工作业，具有很强的可操作性。
附图说明
图1显示为本发明实施例1中拉拔试验的实验结果示意图。
图2显示为本发明实施例1中表面构造深度试验的实验结果示意图。
图3显示为本发明实施例1中抗滑试验的实验结果示意图。
图4显示为本发明实施例1中透光率试验的实验结果示意图。
图5显示为本发明实施例1中各个试验的结果示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
(1)将粒径为8～30目的E型环氧树脂(HJ2-741-72)2～12份(重量份)；脂肪多元胺型固化剂(乙二胺EDA)0.6～4份(重量份)，在上述重量比例范围内配制5个不同质量比例组合物，采用环氧树脂凝胶时间测定试验(GB/T12007.7)确定各组合物的凝胶时间，所述组合物的凝胶时间符合施工时间要求(大于4小时，同时小于8小时)为预估的最优质量比例范围，在最优质量比例范围内任意选择一个比例作为本次使用的比例，结果为：脂肪多元胺型固化剂1重量份：E型环氧树脂3重量份。
(2)将不均一粒径的普通玻璃颗粒配制成集料；可参考上述表1推荐的级配范围；
(3)将含固化剂的环氧树脂与集料配制5种不同比例的混合料试样，所述环氧树脂中固化剂的含量为步骤(1)中所确定的比例，所述环氧树脂和集料的比例按照固定步长分布于上述比例范围内；环氧树脂的用量也可参考表1；
(4)对试样分别进行拉拔试验(美国ASTM D 4541，AASHTO TP-91)、表面构造深度试验(JTJ 059T0961)、抗滑试验(JTJ 059T0964)、透光率试验(GB/T 30983)，每种试样至少平行试验6次，并统计其平均值作为测量结果，确定每种试验中符合施工要求的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围；结果如图1-4，每项试验应该满足以下技术标准，如表3。
表3太阳能发电路面透光抗滑磨耗层技术标准
(5)将同时满足步骤(4)所述的4种试验的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围作为最佳选择，结果如图5，同时满足四项技术指标的E型环氧树脂用量范围3.2-3.8％，在上述比例范围内任意选择一项比例作为本次使用的比例，所以最终确定结果为，玻璃颗粒97.4重量份，固化剂1.2重量份，环氧树脂3.6重量份。
实施例2
(1)环氧树脂为双酚A型环氧树脂(GB/T13657)，颗粒粒度为8～30目，固化剂为间苯二甲胺(MXDA)，颗粒粒为8～30目；具体施工操作时间要求为(大于3小时，同时小于6小时)，其他与实施例1相同，在预估最优质量比例范围内选择本次使用的比例为固化剂1重量份：环氧树脂3.33重量份；
(2)将均一粒径的钢化玻璃颗粒配制成集料；
(3)将含固化剂的环氧树脂与集料配制5种不同比例的混合料试样，所述环氧树脂中固化剂的含量为步骤(1)中所确定的比例，所述环氧树脂和集料的比例按照固定步长分布于上述比例范围内；环氧树脂的用量也可参考表2；
(4)与实施例1相同；
(5)将同时满足步骤(4)所述的4种试验的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围作为最佳选择，同时满足四项技术指标的E型环氧树脂用量范围2-2.8％，在上述比例范围内任意选择一项比例作为本次使用的比例，所以最终结果为，玻璃颗粒90重量份，固化剂0.6重量份，环氧树脂2重量份。
实施例3
(1)环氧树脂为双酚A型环氧树脂(GB/T13657)，颗粒粒度为8～30目，固定剂为二亚乙基三胺，颗粒粒为8～30目；具体施工操作时间要求(大约2小时，同时小于5小时)，其他与实施例1相同，在预估最优质量比例范围内选择本次使用的比例为固化剂1重量份：双酚A型环氧树脂3重量份；
(2)将均一粒径的钢化玻璃颗粒配制成集料；
(3)将含固化剂的环氧树脂与集料配制5种不同比例的混合料试样，所述环氧树脂中固化剂的含量为步骤(1)中所确定的比例，所述环氧树脂和集料的比例按照固定步长分布于上述比例范围内；环氧树脂的用量也可参考表2；
(4)与实施例1相同；
(5)将同时满足步骤(4)所述的4种试验的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围作为最佳选择，同时满足四项技术指标的E型环氧树脂用量范围6-12％，在上述比例范围内任意选择一项比例作为本次使用的比例，所以最终结果为，玻璃颗粒84重量份，固化剂4，环氧树脂12重量份。
实施例4
(1)环氧树脂为聚氨酯改性环氧树脂，颗粒粒度为8～30目，固定剂为酚醛改性脂肪胺环氧固化剂，颗粒粒为8～30目；具体施工操作时间(大于5小时，同时小于8小时)，其他与实施例1相同，在预估最优质量比例范围内选择本次使用的比例为固化剂1重量份：聚氨酯改性环氧树脂5重量份；
(2)将均一粒径的钢化玻璃颗粒配制成集料；
(3)将含固化剂的环氧树脂与集料配制5种不同比例的混合料试样，所述环氧树脂中固化剂的含量为步骤(1)中所确定的比例，所述环氧树脂和集料的比例按照固定步长分布于上述比例范围内；环氧树脂的用量也可参考表2；
(4)与实施例1相同；
(5)将同时满足步骤(4)所述的4种试验的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围作为最佳选择，同时满足四项技术指标的聚氨酯改性环氧树脂3-5％，在上述比例范围内任意选择一项比例作为本次使用的比例，所以最终结果为，玻璃颗粒90重量份，固化剂0.6重量份，环氧树脂3重量份。
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于，所述混合料至少包括以下重量份的原料：
环氧树脂 2～12份；
玻璃颗粒 84～97.4份；
固化剂 0.6～4份。
2.根据权利要求1所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于：所述环氧树脂、玻璃颗粒以及固化剂可透光且颗粒粒度为8～30目。
3.根据权利要求2所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于：所述环氧树脂、玻璃颗粒以及固化剂为无色透明的。
4.根据权利要求1所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于：所述环氧树脂选自E型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型环氧树脂、混合型环氧树脂或者聚氨酯改性环氧树脂中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于：所述固化剂选自脂肪多元胺型固化剂、脂环多元胺型固化剂、芳香胺类型固化剂、酸酐型固化剂、聚酰胺型固化剂、改性胺型固化剂、潜伏性固化剂或合成树脂类环氧固化剂中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于：所述玻璃颗粒选自普通玻璃或者钢化玻璃中的任意一种或两种。
7.根据权利要求1所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于，所述环氧树脂、玻璃颗粒以及固化剂采用最优比例的重量份，所述最优比例的确定方法包括以下步骤：
(1)按比例范围内选取多个不同质量比例的环氧树脂和固化剂的组合物进行试配，确定各组合物的凝胶时间，所述凝胶时间符合具体施工操作时间要求的组合物中环氧树脂和固化剂的比例为预估的最优质量比例范围；在最优质量比例范围内任意选择一个比例作为本次使用的环氧树脂与固化剂的固定比例；
(2)将玻璃颗粒配置成集料；
(3)按比例将含固化剂的环氧树脂与集料配制至少5种不同比例的混合料试样；所述环氧树脂中固化剂的含量为步骤(1)中所确定的比值；
(4)对试样分别进行拉拔试验、表面构造深度试验、抗滑试验、透光率试验，每种试样至少平行试验6次，并统计其平均值作为测量结果，确定每种试验中符合施工要求标准的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围；
(5)将同时满足步骤(4)所述的4种试验的玻璃颗粒和环氧树脂的质量比范围作为最佳选择范围，在最佳质量比例范围内任意选择一个比例作为本次使用的环氧树脂与玻璃颗粒的固定比例。
8.根据权利要求7所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料，其特征在于，所述施工要求标准包括以下特征中的任意一种或几种：
1)所述拉拔试验中试样的拉拔强度大于等于1MPa；
2)所述表面构造深度试验中试样构造深度为0.6～0.8mm；
3)所述抗滑试验中试样抗滑摆值大于等于42；
4)所述透光率试验中试样透光率大于等于80％。
9.如权利要求1所述的用于制备太阳能光伏发电路面透光抗滑磨耗层的混合料应用于太阳能光伏发电路面的用途。
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