本發(fā)明屬于新材料，具體涉及一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、光伏發(fā)電作為一種新型清潔能源，與傳統(tǒng)發(fā)電相比具有環(huán)保、無(wú)污染、無(wú)噪聲等諸多優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)近些年來(lái)大力發(fā)展的可持續(xù)新能源。在“雙碳”目標(biāo)的積極推動(dòng)下，近年來(lái)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)取得了跨越式的發(fā)展。2024年一季度，分布式光伏的累計(jì)并網(wǎng)容量已攀升至28000萬(wàn)千瓦，充分顯示了其在我國(guó)光伏發(fā)電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和重要地位。我國(guó)西北地區(qū)陽(yáng)光充足，尤其是青海、甘肅、新疆等地，年均輻射量達(dá)到1600kwh/m2以上，同時(shí)西北地區(qū)地廣人稀，擁有大量未利用的荒漠和戈壁，非常適合光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)。然而，在我國(guó)西北的沙漠戈壁地帶，光伏面板極易受到風(fēng)沙的影響。沙塵暴會(huì)導(dǎo)致光伏陣列產(chǎn)量100％損失，即使是局部覆蓋灰塵或沙子也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)。風(fēng)沙帶來(lái)的物理磨損會(huì)影響光伏組件的封裝結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致功率過(guò)度衰減或加速老化，進(jìn)而影響組件使用壽命和電站發(fā)電量。因此，研發(fā)一種能夠超耐磨耐風(fēng)沙的自清潔光伏面板涂層顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料，本發(fā)明涂料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有穩(wěn)定的自清潔和耐磨性能。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料，其由包括以下重量份的組分混合反應(yīng)制備得到：納米金剛石18～22份，納米氧化錫銻0.5～1.5份，1h,1h-全氟-1-十二烷醇2.5～3份，八甲基丙烯酸酯基籠形倍半硅氧烷32～36份、丙烯酸二環(huán)戊基酯20～30份、丙烯酸異冰片酯10～16份、(三環(huán)[3.3.1.13,7]癸-1-基氧基)甲基丙烯酸甲酯20～25份、1,6－二(丙烯酰氧基)-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟己烷14～18份、丙烯酸1h,1h,2h,2h－十三氟正辛酯16～22份、甲基丙烯酸甲酯40～50份，甲基丙烯酸羥乙酯34～40份，引發(fā)劑2.5～3份、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮3.5～4.1份。所述引發(fā)劑可選擇偶氮類引發(fā)劑中偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯中的任意一種。

4、一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其包括以下步驟：

5、s1、將納米金剛石18～22份和納米氧化錫銻0.5～1.5份混合成納米填料，對(duì)混合后的納米填料進(jìn)行等離子體羥基化處理；

6、s2、將步驟s1得到的納米填料進(jìn)行表面疏水化處理；

7、s3、將32～36份八甲基丙烯酸酯基籠形倍半硅氧烷、20～30份丙烯酸二環(huán)戊基酯、10～16份丙烯酸異冰片酯、20～25份(三環(huán)[3.3.1.13,7]癸-1-基氧基)甲基丙烯酸甲酯、14～18份1,6－二(丙烯酰氧基)-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟己烷、16～22份丙烯酸1h,1h,2h,2h－十三氟正辛酯、40～50份甲基丙烯酸甲酯，34～40份甲基丙烯酸羥乙酯混合，然后加入適量有機(jī)溶劑攪拌至溶解充分，在溫度t1下，緩慢加入引發(fā)劑2.5～3份，反應(yīng)完全，制得氟硅化改性聚丙烯酸樹(shù)脂主體；

8、s4、向步驟s3制得的氟硅化改性聚丙烯酸樹(shù)脂主體中加入步驟s2制備的疏水化填料，分散均勻，加入2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮3.5～4.1份，攪拌一段時(shí)間，得到超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料。若氟硅化改性聚丙烯酸樹(shù)脂主體粘度過(guò)高，可加入適量有機(jī)溶劑(與步驟s3有機(jī)溶劑相同)稀釋至氟硅化改性聚丙烯酸樹(shù)脂不掛壁即可。

9、八甲基丙烯酸酯基籠形倍半硅氧烷為剛性的硅基分子物質(zhì)，主要充當(dāng)涂料中的強(qiáng)度提升劑、交聯(lián)劑，同時(shí)其中的硅元素還有一定的疏水作用。丙烯酸異冰片酯主要是促進(jìn)了涂料的流平，改善施工性能

10、所述等離子羥基化處理即通過(guò)等離子體處理在材料表面引入羥基的過(guò)程。

11、進(jìn)一步，本發(fā)明中所述等離子羥基化處理包括以下步驟：將納米填料置于等離子體清洗機(jī)中，以氧氣和過(guò)氧化氫為工作氣體，處理納米材料，得到表面羥基化處理的納米填料。

12、所述表面疏水化處理是指通過(guò)化學(xué)手段將原本親水性的材料表面轉(zhuǎn)化為疏水性的表面，使其具有抗水性或防油性的特性，從而達(dá)到抗污、抗水的目的。常用的表面疏水化處理方式包括化學(xué)氟化處理、化學(xué)硅化處理和機(jī)械加工。

13、進(jìn)一步，本發(fā)明中所述表面疏水化處理是將納米材料進(jìn)行氟化處理，包括以下步驟：在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器的兩端分別放置步驟s1制備的表面羥基化處理的納米填料以及2.5～3份1h,1h-全氟-1-十二烷醇，將反應(yīng)器密封后抽真空，從放有1h,1h-全氟-1-十二烷醇的一端持續(xù)通入惰性氣體后再次密封反應(yīng)器，然后將放有1h,1h-全氟-1-十二烷醇的一端加熱至溫度t2使1h,1h-全氟-1-十二烷醇充分氣化，制得疏水化處理的納米填料。氟元素引入在一定程度上會(huì)降低涂層的表面自由能，改善疏水疏油性能。如果1h,1h-全氟-1-十二烷醇的添加量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致含氟物質(zhì)在納米粒子表面的過(guò)飽和，一方面過(guò)多的氟元素會(huì)影響其在溶劑中的分散性以及和樹(shù)脂的相容性，另一方面長(zhǎng)鏈的堆疊會(huì)導(dǎo)致粒子二次粒徑變大，影響涂層的透過(guò)率。因此，為了保證涂層的透光率，1h,1h-全氟-1-十二烷醇的添加量不宜過(guò)多。

14、優(yōu)選的，步驟s3和步驟s4中的有機(jī)溶劑為乙酸丁酯溶劑、乙酸乙酯、丙酮中的任意一種。

15、優(yōu)選的，t2大于224℃。加熱的目的是使1h,1h-全氟-1-十二(烷)醇汽化后附著在納米填料上。

16、優(yōu)選的，t1為60～80℃。加熱是為了加快聚合反應(yīng)速率，溫服過(guò)高會(huì)導(dǎo)致溶劑過(guò)度蒸發(fā)。

17、優(yōu)選的，步驟s3中的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯中的任意一種。

18、優(yōu)選的，所述惰性氣體為氮?dú)狻?/p>

19、本發(fā)明提供的涂料形成的涂層，具有以下有益效果：

20、1、本發(fā)明涂料涂層具有優(yōu)異的疏水疏油性能，涂料以含氟聚丙烯酸酯為主體，制得的涂層具有優(yōu)異的表面特性，能夠排斥包含水、油以內(nèi)的大部分液體，涂覆在光伏面板表面后能夠防止水漬油漬在表面的粘附，維持表面的潔凈；

21、2、具有優(yōu)異的自清潔性能，當(dāng)固體污染物如沙塵、泥土等附著到表面后，能夠憑借自然降雨或在風(fēng)吹的作用力下輕易地從表面去除，減少了人工清潔維護(hù)的成本；

22、3、具有耐風(fēng)沙附著的性能，涂料中添加的抗靜電涂料能夠在一定程度上減少沙塵的附著，使涂層表面保持長(zhǎng)時(shí)間的潔凈；

23、4、具有超高的耐磨損性能，能夠在沙塵環(huán)境下抵御砂礫對(duì)涂層表面造成的磨損以及其余的外界應(yīng)力損傷。

1.一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料，其特征在于，其由包括以下重量份的組分混合反應(yīng)制備得到：納米金剛石18～22份，納米氧化錫銻0.5～1.5份，1h,1h-全氟-1-十二烷醇2.5～3份，八甲基丙烯酸酯基籠形倍半硅氧烷32～36份、丙烯酸二環(huán)戊基酯20～30份、丙烯酸異冰片酯10～16份、(三環(huán)[3.3.1.13,7]癸-1-基氧基)甲基丙烯酸甲酯20～25份、1,6－二(丙烯酰氧基)-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟己烷14～18份、丙烯酸1h,1h,2h,2h－十三氟正辛酯16～22份、甲基丙烯酸甲酯40～50份，甲基丙烯酸羥乙酯34～40份，引發(fā)劑2.5～3份、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮3.5～4.1份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料，其特征在于，所述引發(fā)劑為為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯中的任意一種。

3.一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料制備方法，其特征在于，所述等離子羥基化處理包括以下步驟：將納米填料置于等離子體清洗機(jī)中，以氧氣和過(guò)氧化氫為工作氣體，處理納米材料，得到表面羥基化處理的納米填料。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其特征在于，所述表面疏水化處理是將納米材料進(jìn)行氟化處理，包括以下步驟：在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器的兩端分別放置步驟s1制備的表面羥基化處理的納米填料以及2.5～3份1h,1h-全氟-1-十二烷醇，將反應(yīng)器密封后抽真空，從放有1h,1h-全氟-1-十二烷醇的一端持續(xù)通入惰性氣體后再次密封反應(yīng)器，然后將放有1h,1h-全氟-1-十二烷醇的一端加熱至溫度t2使1h,1h-全氟-1-十二烷醇充分氣化，制得疏水化處理的納米填料。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其特征在于，步驟s3和步驟s4中的有機(jī)溶劑為乙酸丁酯溶劑、乙酸乙酯、丙酮中的任意一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其特征在于：t2大于224℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其特征在于：t1為60～80℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其特征在于：步驟s3中的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯中的任意一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料的制備方法，其特征在于：所述惰性氣體為氮?dú)狻?/p>
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種超耐磨耐風(fēng)沙自清潔的光伏組件涂料及其制備方法，其由包括以下重量份的組分混合反應(yīng)制備得到：納米金剛石18～22份，納米氧化錫銻0.5～1.5份，1H,1H?全氟?1?十二烷醇2.5～3份，八甲基丙烯酸酯基籠形倍半硅氧烷32～36份、丙烯酸二環(huán)戊基酯20～30份、丙烯酸異冰片酯10～16份、(三環(huán)[3.3.1.13,7]癸?1?基氧基)甲基丙烯酸甲酯20～25份、1,6－二(丙烯酰氧基)?2,2,3,3,4,4,5,5?八氟己烷14～18份、丙烯酸1H,1H,2H,2H－十三氟正辛酯16～22份、甲基丙烯酸甲酯40～50份，甲基丙烯酸羥乙酯34～40份，引發(fā)劑2.5～3份、2?羥基?2?甲基?1?苯基?1?丙酮3.5～4.1份。本發(fā)明涂料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有穩(wěn)定的自清潔和耐磨性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張玉海,張笑菲,劉宜倫,劉翠華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州新意新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9