CN115893861A

CN115893861A - 自清洁涂层的制备方法

Info

Publication number: CN115893861A
Application number: CN202211561095.5A
Authority: CN
Inventors: 何佳佳; 韦良; 秦易锦; 朱水莲; 韦志赢
Original assignee: Nanning Normal University
Current assignee: Nanning Normal University
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本发明公开了自清洁涂层的制备方法，包括：S1：制备改性伊蒙黏土；S2：将正硅酸乙酯、水、乙醇混合，搅拌，制得二氧化硅溶胶；S3：将钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸混合，搅拌，制得二氧化钛溶胶；S4：将所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、碳酸氢铵溶液、所述改性伊蒙黏土混合，加热，得到复合溶胶；S5：取所述复合溶胶，混入硝酸银溶液，热处理，涂覆至基底，得到自清洁涂层。本申请得到的自清洁涂层不易积灰，具有有机物分解和抗菌能力。

Description

自清洁涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及涂层相关技术领域。更具体地说，本发明涉及自清洁涂层的制备方法。

背景技术

在室外长期使用的光伏玻璃板表面容易造成表面积灰，形成水痕或沾染不易清洗的油污等，影响透光率，降低太阳能板的效用。自清洁涂层指材料表面在化学、物理方法的作用下形成结构，通过清水或气流冲刷作用达到自清洁的效果。如果将自清洁涂层用于光伏玻璃板，将可能克服上述缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种自清洁涂层的制备方法，得到的自清洁涂层不易积灰，具有有机物分解和抗菌能力。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了自清洁涂层的制备方法，包括：S1：制备改性伊蒙黏土；S2：将正硅酸乙酯、水、乙醇混合，搅拌，制得二氧化硅溶胶；S3：将钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸混合，搅拌，制得二氧化钛溶胶；S4：将所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、碳酸氢铵溶液、所述改性伊蒙黏土混合，加热，得到复合溶胶；S5：取所述复合溶胶，混入硝酸银溶液，热处理，涂覆至基底，得到自清洁涂层。

进一步地，在S1中，正硅酸乙酯溶液、水、乙醇体积比为1:(4～7):(2～3)。

进一步地，在S2中，钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸体积比为1:(3～5):(2～3):(0.2～0.5)。

进一步地，在S3中，所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、所述碳酸氢铵溶液、所述改性伊蒙黏土的质量比为1:(3～4):(0.01～0.03):(0.005～0.01)，所述碳酸氢铵溶液的浓度为0.5～0.8mol/L。

进一步地，所述改性伊蒙黏土的制备方法包括：取伊蒙黏土，加水，制得伊蒙黏土悬浮液；取氢氧化钠溶液，滴加氯化铝溶液，制得铝柱化剂溶液；将铝柱化剂溶液滴入伊蒙黏土悬浮液中，老化、干燥、煅烧，得到改性伊蒙黏土。

进一步地，在S3中，在真空度500Pa以下，加热至50～100℃保温0.1～0.2h，继续加热至100～150℃保温0.1～0.2h，继续升温至150～200℃保温0.1～0.2h，冷却。

进一步地，在S5中，在真空度500Pa以下，温度为450～500℃下进行热处理。

进一步地，所述硝酸银溶液的浓度为0.5～0.8mol/L。

进一步地，所述复合溶胶与所述硝酸银溶液的质量比为1:0.1～0.2。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明利用正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、碳酸氢铵、铝改性伊蒙黏土、硝酸银作为原料，制得自清洁涂层，利用碳酸氢铵遇热分解的特性，利用多温度段加热处理，在二氧化硅溶胶和二氧化钛溶胶内部形成空隙，促进两者相互作用以及与铝改性伊蒙黏土相互作用，再进行低压高温热处理，促进银离子的结合，使得到的自清洁涂层不易积灰，具有较强的降解有机物性能，用于光伏玻璃板，能够提升光伏发电系统的发电功率，从而降低了光伏组件户外清洗、维护的费用。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本申请的流程图；

图2为本申请试验的降解率曲线；

图3为本申请试验的菌落图像(上面三图为实施例1，下面三图为对照组)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1：

自清洁涂层的制备方法，包括：S1：制备改性伊蒙黏土；取伊蒙黏土，加水，制得伊蒙黏土悬浮液，伊蒙黏土和水的质量比1:100；取氢氧化钠溶液，滴加氯化铝溶液，制得铝柱化剂溶液，氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的浓度分为0.2mol/L和0.1mol/L，滴加完成后，在60℃下老化24h，制得铝柱化剂溶液；将铝柱化剂溶液滴入伊蒙黏土悬浮液中，按照铝与与伊蒙黏土2mmol/g的比例滴入，80℃老化24h，60℃干燥12h，500℃煅烧1h，得到改性伊蒙黏土；

S2：将正硅酸乙酯、水、乙醇混合，搅拌，制得二氧化硅溶胶；其中，正硅酸乙酯溶液、水、乙醇体积比为1:5:3；

S3：将钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸混合，搅拌，制得二氧化钛溶胶；其中，钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸体积比为1:4:3:0.3，盐酸浓度为1mol/L；

S4：将所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、碳酸氢铵溶液、改性伊蒙黏土混合，在真空度500Pa以下，加热至75℃保温0.2h，继续加热至120℃保温0.2h，继续升温至180℃保温0.2h，加热过程中持续搅拌，冷却，得到复合溶胶；所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、所述碳酸氢铵溶液和改性伊蒙黏土的质量比为1:4:0.01:0.005，所述碳酸氢铵溶液的浓度为0.5mol/L；

S5：取所述复合溶胶，混入硝酸银溶液，在真空度500Pa以下，温度为480℃下进行低压高温热处理1h，然后利用提拉法以1.5mm/s的速度垂直提拉，涂覆至玻璃板，得到自清洁涂层；所述硝酸银溶液的浓度为0.6mol/L；所述复合溶胶与所述硝酸银溶液的质量比为1:0.1。

实施例2：

自清洁涂层的制备方法，包括：S1：制备改性黏土；取伊蒙黏土，加水，制得伊蒙黏土悬浮液，伊蒙黏土和水的质量比1:100；取氢氧化钠溶液，滴加氯化铝溶液，制得铝柱化剂溶液，氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的浓度分为0.2mol/L和0.1mol/L，滴加完成后，在60℃下老化24h，制得铝柱化剂溶液；将铝柱化剂溶液滴入伊蒙黏土悬浮液中，按照铝与与伊蒙黏土2mmol/g的比例滴入，80℃老化24h，60℃干燥12h，500℃煅烧1h，得到改性伊蒙黏土；

S2：将正硅酸乙酯、水、乙醇混合，搅拌，制得二氧化硅溶胶；其中，正硅酸乙酯溶液、水、乙醇体积比为1:4:2；

S3：将钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸混合，搅拌，制得二氧化钛溶胶；其中，钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸体积比为1:3:3:0.2，盐酸浓度为1mol/L；

S4：将所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、碳酸氢铵溶液、所述改性伊蒙黏土混合，在真空度500Pa以下，加热至50℃保温0.2h，继续加热至100℃保温0.2h，继续升温至150℃保温0.2h，加热过程中持续搅拌，冷却，得到复合溶胶；所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、所述碳酸氢铵溶液和所述改性伊蒙黏土的质量比为1:3:0.01:0.008，所述碳酸氢铵溶液的浓度为0.5mol/L；

S5：取所述复合溶胶，混入硝酸银溶液，在真空度500Pa以下，温度为450℃下进行低压高温热处理1h，然后利用提拉法以1.5mm/s的速度垂直提拉，涂覆至玻璃板，得到自清洁涂层；所述硝酸银溶液的浓度为0.5mol/L；所述复合溶胶与所述硝酸银溶液的质量比为1:0.1。

实施例3：

自清洁涂层的制备方法，包括：

S1：制备改性伊蒙黏土；取伊蒙黏土，加水，制得伊蒙黏土悬浮液，伊蒙黏土和水的质量比1:100；取氢氧化钠溶液，滴加氯化铝溶液，制得铝柱化剂溶液，氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的浓度分为0.2mol/L和0.1mol/L，滴加完成后，在60℃下老化24h，制得铝柱化剂溶液；将铝柱化剂溶液滴入伊蒙黏土悬浮液中，按照铝与与伊蒙黏土2mmol/g的比例滴入，80℃老化24h，60℃干燥12h，500℃煅烧1h，得到改性伊蒙黏土；

S2：将正硅酸乙酯、水、乙醇混合，搅拌，制得二氧化硅溶胶；其中，正硅酸乙酯溶液、水、乙醇体积比为1:7:3；

S3：将钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸混合，搅拌，制得二氧化钛溶胶；其中，钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸体积比为1:5:3:0.5，盐酸浓度为1mol/L；

S4：将所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、碳酸氢铵溶液和所述改性伊蒙黏土混合，在真空度500Pa以下，加热至100℃保温0.1h，继续加热至150℃保温0.1h，继续升温至200℃保温0.1h，加热过程中持续搅拌，冷却，得到复合溶胶；所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、所述碳酸氢铵溶液和所述改性伊蒙黏土的质量比为1:4:0.01:0.006，所述碳酸氢铵溶液的浓度为0.8mol/L；

S5：取所述复合溶胶，混入硝酸银溶液，在真空度500Pa以下，温度为500℃下进行低压高温热处理1h，然后利用提拉法以1.5mm/s的速度垂直提拉，涂覆至玻璃板，得到自清洁涂层；所述硝酸银溶液的浓度为0.8mol/L；所述复合溶胶与所述硝酸银溶液的质量比为1:0.1。

对比例1：

不添加碳酸氢铵溶液，其余参数与实施例1相同，工艺流程也完全相同。

对比例2：

不添加改性伊蒙黏土，其余参数与实施例1相同，工艺流程也完全相同。

对比例3：

不添加硝酸银，其余参数与实施例1相同，工艺流程也完全相同。

试验：

1、测试实施例1、对比例1、对比例2和对比例3得到的涂层的接触角，如表1所示。

表1实施例1、对比例1、对比例2和对比例3得到的涂层的接触角

	接触角(°)
		实施例1	2.5
对比例1	15.3
		对比例2	10.1
对比例3	3.3

2、在涂层表面沾染甲基橙，用太阳光照射120min，测试实施例1、对比例1、对比例2、对比例3得到的涂层的催化降解率，结果如表2和图2所示。

表2实施例1、对比例1、对比例2和对比例3得到的涂层对甲基橙的降解率

	降解率
		实施例1	39.1％
对比例1	20.7％
		对比例2	15.3％
对比例3	15.5％

3、将实施例1得到涂层涂覆于光伏玻璃板，记录60天后发电功率，并以未涂覆涂层的光伏玻璃板作为对照，如表3所示(多组试验取平均值)。

表3使用实施例1的涂层后光伏组件的发电功率

	发电功率/W
		无涂层光伏组件	253.5
有涂层光伏组件	266.8

4、将实施例1和对照组得到涂层进行大肠杆菌(革兰氏阴性)抗菌实验，大肠杆菌浓度为3×10⁵cfu/mL，测定30min、45min和60min的抗菌率，如表4和如图3所示，对照组采用光伏玻璃板。

表4实施例1、对比例1、对比例2和对比例3的涂层抗菌率

从表1可以看出，相比于对比例1、对比例2，实施例1添加碳酸氢铵溶液，进行热处理，改善了涂层的接触角，提升了涂层的自清洁性，而添加硝酸银则不会影响接触角；从表2和图2可以看出，相比于对比例1、对比例2、对比例3，实施例1的涂层对甲基橙的降解率明显更高，铝改性伊蒙黏土和银离子能够提升光催化效率，提升对甲基橙的降解率；从表3可以看出，使用实施例1的涂层后，发电功率提升5％以上，表明实施例1的涂层用于光伏玻璃板能够持续改善透光率，进而提升光伏发电系统的发电功率；从表4和图3可以看出，实施例1在30min已经有较高的抗菌率，在45min就能达到100％的抗菌率。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明自清洁涂层的制备方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括：

S1：制备改性伊蒙黏土；

S2：将正硅酸乙酯、水、乙醇混合，搅拌，制得二氧化硅溶胶；

S3：将钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸混合，搅拌，制得二氧化钛溶胶；

S4：将所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、碳酸氢铵溶液、所述改性伊蒙黏土混合，加热，得到复合溶胶；

S5：取所述复合溶胶，混入硝酸银溶液，热处理，涂覆至基底，得到自清洁涂层。

2.如权利要求1所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，在S1中，正硅酸乙酯溶液、水、乙醇体积比为1:(4～7):(2～3)。

3.如权利要求1所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，在S2中，钛酸四丁酯、水、乙醇、盐酸体积比为1:(3～5):(2～3):(0.2～0.5)。

4.如权利要求1所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，在S3中，所述二氧化硅溶胶、所述二氧化钛溶胶、所述碳酸氢铵溶液、所述改性伊蒙黏土的质量比为1:(3～4):(0.01～0.03):(0.005～0.01)，所述碳酸氢铵溶液的浓度为0.5～0.8mol/L。

5.如权利要求4所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述改性伊蒙黏土的制备方法包括：

取伊蒙黏土，加水，制得伊蒙黏土悬浮液；取氢氧化钠溶液，滴加氯化铝溶液，制得铝柱化剂溶液；将铝柱化剂溶液滴入伊蒙黏土悬浮液中，老化、干燥、煅烧，得到改性伊蒙黏土。

6.如权利要求4所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，在S3中，在真空度500Pa以下，加热至50～100℃保温0.1～0.2h，继续加热至100～150℃保温0.1～0.2h，继续升温至150～200℃保温0.1～0.2h，冷却。

7.如权利要求6所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，在S5中，在真空度500Pa以下，温度为450～500℃下进行热处理。

8.如权利要求6所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述硝酸银溶液的浓度为0.5～0.8mol/L。

9.如权利要求6所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述复合溶胶与所述硝酸银溶液的质量比为1:0.1～0.2。