CN108587255A - 一种太阳能光伏板的自清洁涂料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能光伏板的自清洁涂料及其制备方法和使用方法，涉及材料技术领域。一种太阳能光伏板的自清洁涂料，按重量份数计，包括：TiO2纳米颗粒0.1～1份，助剂1～5份，溶剂30～40份；助剂包括流平剂、分散剂和消泡剂。该涂料形成的自清洁涂料具有自清洁能力强、透光性高，附着力强和耐用性好。一种上述太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，包括：将TiO2纳米颗粒、助剂以及溶剂混合、搅拌。该方法操作简单，可控性强，可工业化生产。

Description

一种太阳能光伏板的自清洁涂料及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，且特别涉及一种太阳能光伏板的自清洁涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术
近年来，光伏电站受到越来越多的关注，装机量逐年增加，但光伏电站受到环境的影响很大，组件上的灰尘是影响光伏电站发电量的重要因素之一。组件清洗也就越来越受到重视。包括人工干洗、人工水洗、工程车辆清洗设备和智能组件清扫机器人在内的清洗方式存在成本高等问题。自清洁材料在光伏产业中的应用得到了广泛的关注，但由于目前基于溶胶凝胶法、化学沉积法等技术工艺复杂、产品成本过高，限制了自清洁材料的应用和推广。当前急需开发一种制备简单、成本有效和性能优良的自清洁材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能光伏板的自清洁涂料，该涂料形成的自清洁涂料具有自清洁能力强、透光性高，附着力强和耐用性好。
本发明的另一目的在于提供上述太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，该方法操作简单，可控性强，可工业化生产。
本发明的又一目的在于提供上述太阳能光伏板的自清洁涂料的使用方法，该方法操作简单，清洁效果好。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种太阳能光伏板的自清洁涂料，按重量份数计，包括：TiO2纳米颗粒0.1～1份，助剂1～5份，溶剂30～40份；助剂包括流平剂、分散剂和消泡剂。
进一步地，流平剂、分散剂和消泡剂的质量比为1:1～2:0.5～1。
进一步地，按重量份数计，TiO2纳米颗粒0.2～0.8份，助剂2～4份，溶剂32～38份。
进一步地，流平剂包括BYK-310、BYK-322、BYK-358N中的任意一种或至少两种；
分散剂可为BYK-110、BYK-163、BYK-180中的任意一种或至少两种；
消泡剂可为BYK-066N、BYK-052、BYK-141中的任意一种或至少两种。
一种上述太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，包括：将TiO2纳米颗粒、助剂以及溶剂混合、搅拌。
进一步地，TiO2纳米颗粒的制备方法包括：将原料与有机溶剂混合，剧烈搅拌后旋转蒸发，加入pH调节剂，加热进行反应。
进一步地，原料包括钛酸乙酯、钛酸正丙脂、钛酸异丙脂、钛酸丁脂、钛酸四乙脂中任意一种的任意一种或至少两种。
进一步地，加入pH调节剂调节混合溶液的pH值至2～6，优选地，pH值为3～5。
进一步地，加入pH调节剂后，混合溶液在70～90℃的条件下加热2～4小时，然后在150～170℃的条件下加热7～9小时。
一种上述太阳能光伏板的自清洁涂料的使用方法，包括：将太阳能光伏板的自清洁涂料喷涂在经过硅烷偶联剂处理过的玻璃板表面，干燥。
本发明的有益效果是：
本发明通过采用TiO2纳米颗粒作为原料，TiO2能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光，对各种有机污染物进行氧化分解，利用雨水对各种污染物进行冲洗，从而清除堆积在光伏玻璃板表面的污染物。纳米TiO2可以对油污、细菌等碳氢化合物进行氧化使其变成气体或容易被擦掉的物质，通过将TiO2纳米颗粒与助剂和溶剂混合反应，使得制备的太阳能光伏板的自清洁涂料具有较好的自清洁能力、透光性能、附着力和耐用性，可以对各种环境条件下的光伏板进行有效的清洁。还具有能耗低、易操作、除净度高等特点，而且没有二次污染，具有广泛的应用前景。太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法操作简单，可控性强，可工业化生产，具有较好的经济效益。
具体实施方式
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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种太阳能光伏板的自清洁涂料及其制备方法和使用方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种太阳能光伏板的自清洁涂料，按重量份数计，制备太阳能光伏板的自清洁涂料的主要原料包括：TiO2纳米颗粒0.1～1份，助剂1～5份，溶剂30～40份；助剂包括流平剂、分散剂和消泡剂。
本发明采用的TiO2纳米颗粒为自行制备得到的。TiO2纳米颗粒能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光，清除堆积在光伏玻璃板表面的污染物。
流平剂作为助剂，能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。能有效降低涂料表面张力，提高其流平性和均匀性。可改善涂料的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。在本发明实施例中，流平剂包括BYK-310、BYK-322、BYK-358N中的任意一种或至少两种。
分散剂可均一分散那些难于溶解于液体的无机、有机颜料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚，增强涂料的稳定性。在本发明实施例中，分散剂包括BYK-110、BYK-163、BYK-180中的任意一种或至少两种。
在涂料的制备过程中，泡沫不利于涂料的均匀分布，进而影响涂料的自清洁效果。添加消泡剂抑制泡沫的产生和消除已经产生的泡沫。在本发明实施例中，消泡剂包括BYK-066N、BYK-052、BYK-141中的任意一种或至少两种。
将TiO2纳米颗粒与助剂和溶剂混合反应，使得制备的太阳能光伏板的自清洁涂料具有较好的自清洁能力、透光性能、附着力和耐用性，可以对各种环境条件下的光伏板进行有效的清洁。还具有能耗低、易操作、除净度高等特点，而且没有二次污染，具有广泛的应用前景。
进一步地，在本发明较优实施例中，按重量百分比计，当TiO2纳米颗粒0.2～0.8份，助剂2～4份，溶剂32～38份时，制得的太阳能光伏板的自清洁涂料的自清洁能力、透光性能、附着力和耐用性更好。
本发明还提供了上述太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，包括：
制备TiO2纳米颗粒：将原料与有机溶剂混合，1900～2100r/min条件下剧烈搅拌50～70min。旋转蒸发后，加入pH调节剂，调节pH至2～6，优选地，pH值可以为3～5。在70～90℃的条件下加热2～4小时，然后在150～170℃的条件下加热7～9小时。在70～90℃干燥后获得TiO2纳米颗粒。
在本发明实施例中，制备TiO2纳米颗粒的原料包括钛酸乙酯、钛酸正丙脂、钛酸异丙脂、钛酸丁脂、钛酸四乙脂中任意一种的任意一种或至少两种。优选地，硅烷偶联剂包括KH550、KH560、KH570、KH792、DL60KH550中的任意一种。有机溶剂采用无水乙醇、丙酮以及乙醚等。pH值调节剂为盐酸和硝酸中的一种或两种。
将TiO2纳米颗粒与溶剂混合，然后在室温下，转速为400～600r/min条件下搅拌50～700min；在上述混合物中分别添加流平剂、分散剂和消泡剂，在室温下、转速为400～600r/min条件下搅拌50～700min，得到太阳能光伏板的自清洁涂料。
本发明提供了太阳能光伏板的自清洁涂料的使用方法，包括：采用5％～20％的硅烷偶联剂溶液通过喷涂或浸渍处理基材表面，将制得的太阳能光伏板的自清洁涂料喷涂在经过硅烷偶联剂处理的玻璃板表面，在室温条件下干燥。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种TiO2纳米颗粒，主要通过以下步骤制备而成：
将钛酸乙酯和无水乙醇混合，2000r/min条件下剧烈搅拌60min。旋转蒸发后，加入HCl和HNO3，调节pH至3.0，80℃加热3小时，然后160℃加热8h，80℃干燥后获得TiO2纳米颗粒
实施例2
本实施例提供了一种太阳能光伏板的自清洁涂料，主要通过以下步骤制备而成：
按重量百分比计，取实施例1提供的TiO2纳米颗粒0.4份、BYK-310流平剂1份、BYK-110分散剂1份、BYK-066N消泡剂1份、乙醇35份。
将TiO2纳米颗粒与乙醇混合，然后在室温下，转速为400r/min条件下搅拌300min；在上述混合物中分别添加流平剂、分散剂和消泡剂，在室温下、转速为450r/min条件下搅拌700min，得到太阳能光伏板的自清洁涂料。
实施例3
本实施例提供了一种太阳能光伏板的自清洁涂料，主要通过以下步骤制备而成：
按重量百分比计，取实施例1提供的TiO2纳米颗粒0.5份、BYK-310流平剂0.5份、BYK-110分散剂1份、BYK-066N消泡剂1份、乙醇40份。
将TiO2纳米颗粒与乙醇混合，然后在室温下，转速为400r/min条件下搅拌400min；在上述混合物中分别添加流平剂、分散剂和消泡剂，在室温下、转速为550r/min条件下搅拌400min，得到太阳能光伏板的自清洁涂料。
实施例4
本实施例提供了一种太阳能光伏板的自清洁涂料，主要通过以下步骤制备而成：
按重量百分比计，取实施例1提供的TiO2纳米颗粒0.3份、BYK-310流平剂2份、BYK-110分散剂0.5份、BYK-066N消泡剂0.5份、乙醇30份。
将TiO2纳米颗粒与乙醇混合，然后在室温下，转速为400r/min条件下搅拌600min；在上述混合物中分别添加流平剂、分散剂和消泡剂，在室温下、转速为600r/min条件下搅拌200min，得到太阳能光伏板的自清洁涂料。
实施例5
本实施例提供了一种太阳能光伏板的自清洁涂料，主要通过以下步骤制备而成：
按重量百分比计，取实施例1提供的TiO2纳米颗粒0.1份、BYK-310流平剂1份、BYK-110分散剂0.5份、BYK-066N消泡剂0.5份、乙醇40份。
将TiO2纳米颗粒与乙醇混合，然后在室温下，转速为500r/min条件下搅拌500min；在上述混合物中分别添加流平剂、分散剂和消泡剂，在室温下、转速为500r/min条件下搅拌400min，得到太阳能光伏板的自清洁涂料。
对比例1
本对比例提供了一种自清洁涂料，主要通过以下步骤制备而成：
按重量百分比计，取实施例1提供的TiO2纳米颗粒0.1份，乙醇40份。
将TiO2纳米颗粒与乙醇混合，然后在室温下，转速为400r/min条件下搅拌100min；在室温下、转速为4000r/min条件下搅拌150min，得到太阳能光伏板的自清洁涂料。
选取实施例2～5和对比例1提供的自清洁涂料进行性能测试，测试结果如表1。
表1性能测试结果
由表1可知，实施例2～5提供的自清洁涂料相比对比例1提供的自清洁涂料的性能较好，说明实施例2～5提供的太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法较为科学合理。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (10)

1.一种太阳能光伏板的自清洁涂料，其特征在于，按重量份数计，包括：TiO2纳米颗粒0.1～1份，助剂1～5份，溶剂30～40份；所述助剂包括流平剂、分散剂和消泡剂。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的自清洁涂料，其特征在于，所述流平剂、所述分散剂和所述消泡剂的质量比为1:1～2:0.5～1。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的自清洁涂料，其特征在于，按重量份数计，所述TiO2纳米颗粒0.2～0.8份，所述助剂2～4份，所述溶剂32～38份。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的自清洁涂料，其特征在于，所述流平剂包括BYK-310、BYK-322、BYK-358N中的任意一种或至少两种；
所述分散剂可为BYK-110、BYK-163、BYK-180中的任意一种或至少两种；
所述消泡剂可为BYK-066N、BYK-052、BYK-141中的任意一种或至少两种。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括：将所述TiO2纳米颗粒、所述助剂以及所述溶剂混合、搅拌。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，所述TiO2纳米颗粒的制备方法包括：将原料与有机溶剂混合，剧烈搅拌后旋转蒸发，加入pH调节剂，加热进行反应。
7.根据权利要求6所述的太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，所述原料包括钛酸乙酯、钛酸正丙脂、钛酸异丙脂、钛酸丁脂、钛酸四乙脂中任意一种的任意一种或至少两种。
8.根据权利要求6所述的太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，加入所述pH调节剂调节混合溶液的pH值至2～6，优选地，所述pH值为3～5。
9.根据权利要求8所述的太阳能光伏板的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，加入所述pH调节剂后，所述混合溶液在80℃的条件下加热2～4小时，然后在160℃的条件下加热7～9小时。
10.一种如权利要求1至4任一项所述的太阳能光伏板的自清洁涂料的使用方法，其特征在于，包括：将所述太阳能光伏板的自清洁涂料喷涂在经过硅烷偶联剂处理过的玻璃板表面，干燥。
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