CN109181442A - 一种光伏设备用水性防腐涂料 - Google Patents

一种光伏设备用水性防腐涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防护涂料技术领域，具体涉及一种光伏设备用水性防腐涂料。防腐涂料的组分包括：纯丙乳液、氟硅乳液、复合增粘剂、填料、α‑氧化铝、三聚磷酸铝、聚二甲基硅氧烷季铵盐、防闪锈剂、消泡剂、壳聚糖、防腐剂、流平剂和去离子水。其中，复合增粘剂是一种由粘多糖、改性纤维素和变性淀粉等物质复合制备而成的特殊组合物；填料为钛白粉、滑石粉和氧化铁红的混合物；消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；这种防腐涂料具有附着力高，初粘性强，涂料的耐腐蚀、抗老化性能突出，低温和高温稳定性较好的优点。

Description

一种光伏设备用水性防腐涂料
技术领域
本发明涉及防护涂料技术领域，具体涉及一种光伏设备用水性防腐涂料。
背景技术
电力是现代工业使用的最重要的能源形式，为了提高电力能源的环保性和经济性，世界各国都在探索新型清洁能源的开发和应用。清洁能源的定义包括以下三点：第一、清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二、清洁能源不但强调清洁性，同时也强调经济性；第三、清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。目前人类已经开发利用的清洁能源的形式包括太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。其中太阳能、风能由于开发过程对环境产生的危害最小，受到所有能源高科技企业青睐，正飞速发展。
太阳能的开发主要包括光伏技术和光热技术两种技术路线，这其中，光伏发电技术的发展最为迅猛。为了推进清洁能源的应用，中国的光伏发电装机容量很大，也是很多光伏科技企业的发源地。光伏发电最重要的组件是太阳能电池，太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
光伏发电组件长期处于室外，因此设备的防护要求非常高；常规的设备防护处理由防腐涂料进行涂布；经过防腐处理后的组件，使用寿命可以得到大大增强；光伏面板背面以及支架等结构均需要通过防腐涂料进行防护处理，使用的防腐涂料一般由水性树脂和功能填料构成，这种涂料的密封性好，耐腐蚀抗老化性能较好，可以对内部的基材进行防护，避免基材老化或锈蚀。
但是常规的水性防腐涂料具有附着力强度较差的问题，尤其是涂料初粘性不足，涂料涂布后容易流滴，造成涂布后基层的膜面不够均匀光滑，各处的涂层厚度不一，部分区域的涂层耐腐蚀、抗老化性能不足。另外，水性防腐涂料还存在耐高温性能和防冻性能较差的缺点，受到高温氧化或低温冷冻后，涂层附着力较差，容易脱落。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光伏设备用水性防腐涂料，这种防腐涂料具有附着力高，初粘性强，涂料的耐腐蚀、抗老化性能突出，低温和高温稳定性较好的优点。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种光伏设备用水性防腐涂料，按照质量份数，防腐涂料的组分包括：纯丙乳液80-90份，氟硅乳液10-25份，复合增粘剂12-17份，填料20-30份，α-氧化铝6-9份，三聚磷酸铝2-6份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1-1.5份，防闪锈剂1-3份，消泡剂0.5-1.3份，壳聚糖1.3-1.7份，防腐剂1-2份，流平剂0.2-0.8份，去离子水20-25份。
优选地，按照质量份数，所述防腐涂料的组分包括：纯丙乳液82-87份，氟硅乳液13-16份，复合增粘剂14-15份，填料24-27份，α-氧化铝7-8份，三聚磷酸铝3-5份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1.2-1.4份，防闪锈剂1.7-2.4份，消泡剂0.8-1.1份，壳聚糖1.4-1.6份，防腐剂1.3-1.8份，流平剂0.4-0.7份，去离子水22-24份。
进一步优选地，按照质量份数，所述防腐涂料的组分包括：纯丙乳液85份，氟硅乳液14份，复合增粘剂15份，填料26份，α-氧化铝7.5份，三聚磷酸铝4份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1.3份，防闪锈剂2.2份，消泡剂0.9份，壳聚糖1.5份，防腐剂1.6份，流平剂0.5份，去离子水23份。
本发明中，复合增粘剂的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，将90份15wt％的氢氧化钠溶液加入到反应釜中，将50份木质素加入到溶液中均匀搅拌，并将分散液加热至45-48℃，然后将6.4份对苯二酚和3.6份叔丁基邻苯二酚加入到反应釜内，继续搅拌均匀后加入10份25％的甲醛水溶液，加热反应釜内的温度至65-70℃，再将2.4份鞣酸加入，搅拌均匀后，将反应釜内物料煮制成粘度为180-200cp的混合物A，备用；
(2)将100份生物淀粉加入到160份去离子水中，搅拌均匀，然后向分散液中加入2份含有中温α-淀粉酶的磷酸缓冲液，缓冲液中的中温α-淀粉酶的效价为10000U/g，将分散液的温度升高至65-70℃，保温酶解反应2-3h，然后由向酶解液中加入盐酸，调节酶解液的PH值至4-4.3，再加入30份葡萄糖酸钙和7份碳酸镁，分散均匀后用氢氧化钠调节分散液的PH值为5.3-5.5，将分散液用活性炭吸附后过滤，得到滤液，滤液经过100-110℃的喷雾干燥处理后得到微粉B；
(3)向反应釜内加入200份去离子水，加热至55-60℃，然后将80份微粉B加入到反应釜中；将6.8份聚乙二醇，3.7份二甘醇丁基醚和12.5份烯基琥珀酸酐加入到30份异丙醇溶剂中充分溶解，溶液加入到反应釜内中，在氮气气氛保护下，以95-100℃的温度保温反应40-60min，反应结束后，将产物用活性炭吸附后过滤，然后将滤液喷雾干燥后得到微粉C；
(4)将75份微粉C，30份粘多糖，13份环氧丙烷和4份乙烯基磺酸，加入到反应釜中，再加入500份去离子水，以30-35℃的温度搅拌8-10min，将25份混合物A加入到反应釜内，均匀搅拌至混合物A完全分散，继续加热反应1.5-2h，最后将产物以100-105℃的温度烘干并粉碎，得到所需复合增粘剂。
其中，步骤(2)中的生物淀粉选用木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉和糯米淀粉中的一种。
步骤(4)中的粘多糖选用瓜尔胶或黄原胶。
优选地，填料为钛白粉、滑石粉和氧化铁红的混合物，三者的质量比为5:2:1。
优选地，防闪锈剂中含有烷基咪唑啉酰胺、烷基苯并三氮唑、亚硝酸钠和乙二胺四乙酸二钠，四者的含量比为4:1:3:3。
优选的，消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；流平剂为聚醚改质聚硅氧烷或聚丙烯酸丁酯。
本发明提供的防腐涂料的制备方法为：
按照质量份数，将纯丙乳液和氟硅乳液加入到分散釜中，加热至70-75℃分散处理10-15min，得到复合乳液，将复合增粘剂加入到50-55℃的去离子水中搅拌得到糊状料浆，将糊状料浆、壳聚糖和三聚磷酸铝加入到分散釜中，与复合乳液混合，继续搅拌5-10min至物料分散均匀，然后将填料、α-氧化铝、聚二甲基硅氧烷季铵盐、防闪锈剂、消泡剂、防腐剂和流平剂加入到分散釜中，以650-800r/min的转速继续分散处理25-30min，分散结束后将物料冷却至室温，密封包装，得到所需防腐涂料。
本发明具有如下的有益效果：
该型防腐涂料以纯丙乳液和氟硅乳液的复合物作为乳液体系，该型复合乳液具有分散性好，耐候性优异，耐老化性和保色保光性较强的优点。为了增强水性涂料对金属基材的附着力强度，乳液中特意添加了一种特殊的复合增粘剂。该复合增粘剂是一种由粘多糖、改性纤维素和变性淀粉等物质复合制备而成的特殊组合物；该物质具有良好的增粘效果，可以提高树脂乳液的初粘强度和附着力作用，而且该型组合物还具由良好的相容性和分散性，在乳液体系中分散后，不会发生凝聚或自粘产生“疙瘩团”，这使得防腐涂料的性质更加均匀稳定；成膜效果更加优秀。
此外，复合增粘剂、三聚磷酸铝、α-氧化铝和聚二甲基硅氧烷季铵盐，四者在乳液体系中分散反应后，可以产生协同作用，从而显著提高防腐涂料的稳定性，使得防腐涂料在极端高温和低温状态下，依然可以保持良好的粘结强度和附着作用，避免膜层开裂或脱落，失去防护作用。
该型防腐涂料中乳液、α-氧化铝、填料和壳聚糖等物质相互分散和干燥固化后，能够形成致密的防护膜层，在多种功能助剂的作用下，涂料的分散性和稳定性非常好，得到膜层也非常均匀，可以达到突出的抗氧化、耐腐蚀的防护效果；而防闪锈剂的添加，则可以避免某些金属基材表面的微型锈点从防腐涂层内部对金属基材进行腐蚀；因此该型防腐涂料的防锈性能也非常突出。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
以下实施例中，复合增粘剂的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，将90份15wt％的氢氧化钠溶液加入到反应釜中，将50份木质素加入到溶液中均匀搅拌，并将分散液加热至47℃，然后将6.4份对苯二酚和3.6份叔丁基邻苯二酚加入到反应釜内，继续搅拌均匀后加入10份25％的甲醛水溶液，加热反应釜内的温度至68℃，再将2.4份鞣酸加入，搅拌均匀后，将反应釜内物料煮制成粘度为190cp的混合物A，备用；
(2)将100份生物淀粉加入到160份去离子水中，搅拌均匀，然后向分散液中加入2份含有中温α-淀粉酶的磷酸缓冲液，缓冲液中的中温α-淀粉酶的效价为10000U/g，将分散液的温度升高至67℃，保温酶解反应2.5h，然后由向酶解液中加入盐酸，调节酶解液的PH值至4.2，再加入30份葡萄糖酸钙和7份碳酸镁，分散均匀后用氢氧化钠调节分散液的PH值为5.4，将分散液用活性炭吸附后过滤，得到滤液，滤液经过105℃的喷雾干燥处理后得到微粉B；
(3)向反应釜内加入200份去离子水，加热至57℃，然后将80份微粉B加入到反应釜中；将6.8份聚乙二醇，3.7份二甘醇丁基醚和12.5份烯基琥珀酸酐加入到30份异丙醇溶剂中充分溶解，溶液加入到反应釜内中，在氮气气氛保护下，以98℃的温度保温反应50min，反应结束后，将产物用活性炭吸附后过滤，然后将滤液喷雾干燥后得到微粉C；
(4)将75份微粉C，30份粘多糖，13份环氧丙烷和4份乙烯基磺酸，加入到反应釜中，再加入500份去离子水，以33℃的温度搅拌9min，将25份混合物A加入到反应釜内，均匀搅拌至混合物A完全分散，继续加热反应1.7h，最后将产物以103℃的温度烘干并粉碎，得到所需复合增粘剂。
其中，步骤(2)中的生物淀粉选用木薯淀粉。
步骤(4)中的粘多糖选用黄原胶。
实施例1
一种光伏设备用水性防腐涂料，按照质量份数，防腐涂料的组分包括：纯丙乳液80份，氟硅乳液10份，复合增粘剂12-17份，填料20-30份，α-氧化铝6-9份，三聚磷酸铝2-6份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1-1.5份，防闪锈剂1-3份，消泡剂0.5-1.3份，壳聚糖1.3-1.7份，防腐剂1-2份，流平剂0.2-0.8份，去离子水20-25份。
其中，填料为钛白粉、滑石粉和氧化铁红的混合物，三者的质量比为5:2:1。
防闪锈剂中含有烷基咪唑啉酰胺、烷基苯并三氮唑、亚硝酸钠和乙二胺四乙酸二钠，四者的含量比为4:1:3:3。
消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚；流平剂为聚醚改质聚硅氧烷。
本实施例提供的防腐涂料的制备方法为：
按照质量份数，将纯丙乳液和氟硅乳液加入到分散釜中，加热至70℃分散处理10min，得到复合乳液，将复合增粘剂加入到50℃的去离子水中搅拌得到糊状料浆，将糊状料浆、壳聚糖和三聚磷酸铝加入到分散釜中，与复合乳液混合，继续搅拌5min至物料分散均匀，然后将填料、α-氧化铝、聚二甲基硅氧烷季铵盐、防闪锈剂、消泡剂、防腐剂和流平剂加入到分散釜中，以650r/min的转速继续分散处理25min，分散结束后将物料冷却至室温，密封包装，得到所需防腐涂料。
实施例2
一种光伏设备用水性防腐涂料，按照质量份数，防腐涂料的组分包括：纯丙乳液90份，氟硅乳液25份，复合增粘剂17份，填料30份，α-氧化铝9份，三聚磷酸铝6份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1.5份，防闪锈剂3份，消泡剂1.3份，壳聚糖1.7份，防腐剂2份，流平剂0.8份，去离子水25份。
其中，填料为钛白粉、滑石粉和氧化铁红的混合物，三者的质量比为5:2:1。
防闪锈剂中含有烷基咪唑啉酰胺、烷基苯并三氮唑、亚硝酸钠和乙二胺四乙酸二钠，四者的含量比为4:1:3:3。
消泡剂为聚二甲基硅氧烷；流平剂为聚丙烯酸丁酯。
本实施例提供的防腐涂料的制备方法为：
按照质量份数，将纯丙乳液和氟硅乳液加入到分散釜中，加热至75℃分散处理15min，得到复合乳液，将复合增粘剂加入到55℃的去离子水中搅拌得到糊状料浆，将糊状料浆、壳聚糖和三聚磷酸铝加入到分散釜中，与复合乳液混合，继续搅拌10min至物料分散均匀，然后将填料、α-氧化铝、聚二甲基硅氧烷季铵盐、防闪锈剂、消泡剂、防腐剂和流平剂加入到分散釜中，以800r/min的转速继续分散处理30min，分散结束后将物料冷却至室温，密封包装，得到所需防腐涂料。
实施例3
一种光伏设备用水性防腐涂料，按照质量份数，所述防腐涂料的组分包括：纯丙乳液85份，氟硅乳液14份，复合增粘剂15份，填料26份，α-氧化铝7.5份，三聚磷酸铝4份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1.3份，防闪锈剂2.2份，消泡剂0.9份，壳聚糖1.5份，防腐剂1.6份，流平剂0.5份，去离子水23份。
其中，填料为钛白粉、滑石粉和氧化铁红的混合物，三者的质量比为5:2:1。
防闪锈剂中含有烷基咪唑啉酰胺、烷基苯并三氮唑、亚硝酸钠和乙二胺四乙酸二钠，四者的含量比为4:1:3:3。
消泡剂为聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；流平剂为聚醚改质聚硅氧烷。
本实施例提供的防腐涂料的制备方法为：
按照质量份数，将纯丙乳液和氟硅乳液加入到分散釜中，加热至73℃分散处理12min，得到复合乳液，将复合增粘剂加入到53℃的去离子水中搅拌得到糊状料浆，将糊状料浆、壳聚糖和三聚磷酸铝加入到分散釜中，与复合乳液混合，继续搅拌8min至物料分散均匀，然后将填料、α-氧化铝、聚二甲基硅氧烷季铵盐、防闪锈剂、消泡剂、防腐剂和流平剂加入到分散釜中，以750r/min的转速继续分散处理27min，分散结束后将物料冷却至室温，密封包装，得到所需防腐涂料。
性能测试
根据相关强制性国家标准中的测试方法，对本实施例中防腐涂料的性能进行测试，并设置广东德丽雅新材料有限公司销售的“德丽雅”牌水性环氧富锌底漆作为对照组，进行性能测试对比，得到如下测试结果：
表1：本实施例中防腐涂料与对照组的性能测试结果
分析以上试验数据发现，本发明提供的防腐涂料，涂料的初粘性能较强，涂料的附着力强度也高于对照组，因此该型防腐漆的粘结效果更好，不容易脱落。从而涂料的表干时间和实干时间来看，本实施例中涂料的时间较短，因此该型涂料的快干特性也更加明显，在实际应用中更便于涂布。此外，该型防腐涂料还具有更好的耐盐雾性能、耐水性能和耐高温和耐寒性能，因此该型防腐涂料非常适合用于应用条件非常严苛的光伏组件材料的防腐防锈处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于，按照质量份数，所述防腐涂料的组分包括：纯丙乳液80-90份，氟硅乳液10-25份，复合增粘剂12-17份，填料20-30份，α-氧化铝6-9份，三聚磷酸铝2-6份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1-1.5份，防闪锈剂1-3份，消泡剂0.5-1.3份，壳聚糖1.3-1.7份，防腐剂1-2份，流平剂0.2-0.8份，去离子水20-25份。
2.根据权利要求1所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：按照质量份数，所述防腐涂料的组分包括：纯丙乳液82-87份，氟硅乳液13-16份，复合增粘剂14-15份，填料24-27份，α-氧化铝7-8份，三聚磷酸铝3-5份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1.2-1.4份，防闪锈剂1.7-2.4份，消泡剂0.8-1.1份，壳聚糖1.4-1.6份，防腐剂1.3-1.8份，流平剂0.4-0.7份，去离子水22-24份。
3.根据权利要求1所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：按照质量份数，所述防腐涂料的组分包括：纯丙乳液85份，氟硅乳液14份，复合增粘剂15份，填料26份，α-氧化铝7.5份，三聚磷酸铝4份，聚二甲基硅氧烷季铵盐1.3份，防闪锈剂2.2份，消泡剂0.9份，壳聚糖1.5份，防腐剂1.6份，流平剂0.5份，去离子水23份。
4.根据权利要求1所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：所述复合增粘剂的制备方法包括如下步骤：
（1）按照质量份数，将90份15wt%的氢氧化钠溶液加入到反应釜中，将50份木质素加入到溶液中均匀搅拌，并将分散液加热至45-48℃，然后将6.4份对苯二酚和3.6份叔丁基邻苯二酚加入到反应釜内，继续搅拌均匀后加入10份25%的甲醛水溶液，加热反应釜内的温度至65-70℃，再将2.4份鞣酸加入，搅拌均匀后，将反应釜内物料煮制成粘度为180-200cp的混合物A，备用；
（2）将100份生物淀粉加入到160份去离子水中，搅拌均匀，然后向分散液中加入2份含有中温α-淀粉酶的磷酸缓冲液，缓冲液中的中温α-淀粉酶的效价为10000U/g，将分散液的温度升高至65-70℃，保温酶解反应2-3h，然后由向酶解液中加入盐酸，调节酶解液的PH值至4-4.3，再加入30份葡萄糖酸钙和7份碳酸镁，分散均匀后用氢氧化钠调节分散液的PH值为5.3-5.5，将分散液用活性炭吸附后过滤，得到滤液，滤液经过100-110℃的喷雾干燥处理后得到微粉B；
（3）向反应釜内加入200份去离子水，加热至55-60℃，然后将80份微粉B加入到反应釜中；将6.8份聚乙二醇，3.7份二甘醇丁基醚和12.5份烯基琥珀酸酐加入到30份异丙醇溶剂中充分溶解，溶液加入到反应釜内中，在氮气气氛保护下，以95-100℃的温度保温反应40-60min，反应结束后，将产物用活性炭吸附后过滤，然后将滤液喷雾干燥后得到微粉C；
（4）将75份微粉C，30份粘多糖，13份环氧丙烷和4份乙烯基磺酸，加入到反应釜中，再加入500份去离子水，以30-35℃的温度搅拌8-10min，将25份混合物A 加入到反应釜内，均匀搅拌至混合物A 完全分散，继续加热反应1.5-2h，最后将产物以100-105℃的温度烘干并粉碎，得到所需复合增粘剂。
5.根据权利要求4所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：所述步骤（2）中的生物淀粉选用木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉和糯米淀粉中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：所述步骤（4）中的粘多糖选用瓜尔胶或黄原胶。
7.根据权利要求1所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：所述填料为钛白粉、滑石粉和氧化铁红的混合物，三者的质量比为5:2:1。
8.根据权利要求1所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：所述防闪锈剂中含有烷基咪唑啉酰胺、烷基苯并三氮唑、亚硝酸钠和乙二胺四乙酸二钠，四者的含量比为4:1:3:3。
9.根据权利要求1所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；流平剂为聚醚改质聚硅氧烷或聚丙烯酸丁酯。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种光伏设备用水性防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料的制备方法为：
按照质量份数，将纯丙乳液和氟硅乳液加入到分散釜中，加热至70-75℃分散处理10-15min，得到复合乳液，将复合增粘剂加入到50-55℃的去离子水中搅拌得到糊状料浆，将糊状料浆、壳聚糖和三聚磷酸铝加入到分散釜中，与复合乳液混合，继续搅拌5-10min至物料分散均匀，然后将填料、α-氧化铝、聚二甲基硅氧烷季铵盐、防闪锈剂、消泡剂、防腐剂和流平剂加入到分散釜中，以650-800r/min的转速继续分散处理25-30min，分散结束后将物料冷却至室温，密封包装，得到所需防腐涂料。
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