一種新型太陽能光電轉換塗料的製作方法
2023-09-14 16:40:45 1
本發明屬於新能源技術領域和塗料製備技術領，具體涉及一種新型太陽能光電轉換塗料。
背景技術：
油漆，是古代的叫法；塗料，是現代文明稱呼，包含更多的科技成分，在現代科技和工業領域應用廣泛。但是油漆有一些順口習慣性稱呼還是保留下來，如乳膠漆、底漆、面漆等。一般而言，塗料就是能夠塗覆在被塗物件表面並能形成牢固附著的連續薄膜的材料。它既可以是無機的，如電鍍銅，電鍍鎳，電鍍鋅等。也可以是有機的，如大多數的有機高分子材料，有機高分子材料構成了當今塗料市場主要部分。在現代隨著塗料工業的不斷發展，出現了太陽能用光電轉化塗料，其可以幫助太陽能電板更好的將太陽能轉變為所需能源。
但是目前，現有的太陽能用光電塗料仍存在以下不足：如申請號為201410343126.9的中國專利公開了一種建築太陽能光電轉換塗料及其製備方法，該塗料存在耐候性較差和光電轉化率低（14%-18%）等問題；如申請號為 201410316134.4 的中國專利公開了一種太陽能光電轉換塗料及其製備方法，存在耐候性較差和力學性能不佳的缺點。
因此如何克服現有太陽能光電轉換塗料耐候性較差、力學性能不佳和光電轉化率低等缺陷，已成為本領域亟待解決的技術難題。
技術實現要素：
本發明提供一種新型太陽能光電轉換塗料，以解決現有太陽能光電轉換塗料耐候性較差、力學性能不佳和光電轉化率低等問題。本發明的新型太陽能光電轉換塗料性能優，輸出功率大，光電轉化率高，生產成本低廉，環保，易於運輸和貯存，易於工業化生產，具有巨大市場應用價值，特別是應用於太陽能建築一體化領域。
為解決以上技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種新型太陽能光電轉換塗料，以重量為單位，包括以下原料：基體樹脂55-105份、石墨35-52份、顏填料20-38份、砷化鎵30-58份、氧化鈰5-10份、氧化鑭5-10份、氧化鈦4-8份、氧化鋁4-8份、氧化鋅3-6份、丙三醇60-100份、加成劑10-20份、固化劑6-10份、脫氣劑1-3份、分散劑1-2份、潤溼劑0.5-1.2份、乳化劑0.4-1份、防腐劑0.2-0.5份、抗氧劑0.2-0.4份；
所述顏填料為金屬顏料和體質顏料；
所述加成劑以重量份為單位，由以下原料製成：發生劑2-3份、偶聯劑2-4份、相容劑1-2份、安定劑1-2份、架橋劑0.8-2份、調節劑0.6-1.8份、強化劑0.4-1份、聚凝劑0.4-1份、增韌劑0.4-0.8份、增塑劑0.4-0.8份、增稠劑0.4-0.6份、穩定劑0.3-0.5份、終止劑0.3-0.5份；
所述發生劑為氣溶膠發生劑，所述偶聯劑為環氧矽烷類偶聯劑，所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑，所述安定劑組成成分為磷石膏、氟石膏、氧化鐵，所述架橋劑為丙烯酸型架橋劑；所述調節劑為丙烯酸酯類加工助劑；所述強化劑為701粉強化劑；所述聚凝劑為聚合氯化鋁；所述增韌劑為碳化矽晶須；所述增塑劑為己二酸二辛酯；所述增稠劑為纖維素醚類增稠劑；所述穩定劑為肪酸類穩定劑；所述終止劑為苯乙烯；
所述固化劑為丙烯酸丁酯；所述脫氣劑為硬脂酸；所述分散劑為分散劑POLYRON；所述潤溼劑為潤溼劑BYK；
所述新型太陽能光電轉換塗料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將基體樹脂、石墨、顏填料、砷化鎵、氧化鈰、氧化鑭、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅混合併進行研磨處理，使混合粉碎物的粒徑為2-8μm；
S2：將步驟S1製得的混合粉碎物、丙三醇、加成劑、固化劑、脫氣劑、分散劑、潤溼劑、乳化劑、防腐劑、抗氧劑放到微波反應釜中，在功率為100-300W，溫度為45-65℃，攪拌轉速為100-200r/min下處理10-20min後放到均質機中，進行分散處理，得到塗料乳液；
步驟S2中所述加成劑的製備方法，包括以下步驟：
S21：將發生劑、偶聯劑、相容劑、安定劑、架橋劑混合升溫至110-120℃，在轉速為200-300r/min下反應40-50min，製得物料Ⅰ；
S22：向步驟S21製得的物料Ⅰ中加入調節劑、強化劑、聚凝劑、增韌劑、增塑劑、增稠劑混合後升溫至140-145℃，在轉速為300-400r/min下反應120-150min，製得物料Ⅱ；
S23：向步驟S22製得的物料Ⅱ中加入穩定劑、終止劑混合後降溫至115-118℃，在轉速為200-300r/min下反應60-80min，製得加成劑；
S3：將步驟S2製得的塗料乳液進行噴霧乾燥處理，製得含水量≤6%的粉末狀新型太陽能光電轉換塗料。
進一步地，所述基體樹脂為聚酯樹脂。
進一步地，所述金屬顏料為銀粉。
進一步地，所述體質顏料為石英粉。
進一步地，所述乳化劑為聚氧丙烯烷基酯。
進一步地，所述防腐劑為防腐劑N-369。
進一步地，所述抗氧劑為抗氧劑501。
本發明具有以下有益效果：
（1）本發明的新型太陽能光電轉換塗料耐水、酸鹼、腐蝕、老化性能好，輸出功率為184-191W/m2，光電轉化率為56%-59%，可見本發明的新型太陽能光電轉換塗料性能優，輸出功率大，光電轉化率高；
（2）本發明的新型太陽能光電轉換塗料生產成本低廉，環保，易於運輸和貯存，易於工業化生產，具有巨大市場應用價值，特別是應用於太陽能建築一體化領域。
具體實施方式
為便於更好地理解本發明，通過以下實施例加以說明，這些實施例屬於本發明的保護範圍，但不限制本發明的保護範圍。
在實施例中，所述新型太陽能光電轉換塗料，以重量為單位，包括以下原料：基體樹脂55-105份、石墨35-52份、顏填料20-38份、砷化鎵30-58份、氧化鈰5-10份、氧化鑭5-10份、氧化鈦4-8份、氧化鋁4-8份、氧化鋅3-6份、丙三醇60-100份、加成劑10-20份、固化劑6-10份、脫氣劑1-3份、分散劑1-2份、潤溼劑0.5-1.2份、乳化劑0.4-1份、防腐劑0.2-0.5份、抗氧劑0.2-0.4份；
所述基體樹脂為聚酯樹脂；所述顏填料為金屬顏料和體質顏料，所述金屬顏料為銀粉，所述體質顏料為石英粉；
所述加成劑以重量份為單位，由以下原料製成：發生劑2-3份、偶聯劑2-4份、相容劑1-2份、安定劑1-2份、架橋劑0.8-2份、調節劑0.6-1.8份、強化劑0.4-1份、聚凝劑0.4-1份、增韌劑0.4-0.8份、增塑劑0.4-0.8份、增稠劑0.4-0.6份、穩定劑0.3-0.5份、終止劑0.3-0.5份；
所述發生劑為氣溶膠發生劑，所述偶聯劑為環氧矽烷類偶聯劑，所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑，所述安定劑組成成分為磷石膏、氟石膏、氧化鐵，所述架橋劑為丙烯酸型架橋劑；所述調節劑為丙烯酸酯類加工助劑；所述強化劑為701粉強化劑；所述聚凝劑為聚合氯化鋁；所述增韌劑為碳化矽晶須；所述增塑劑為己二酸二辛酯；所述增稠劑為纖維素醚類增稠劑；所述穩定劑為肪酸類穩定劑；所述終止劑為苯乙烯；
所述固化劑為丙烯酸丁酯；所述脫氣劑為硬脂酸；所述分散劑為分散劑POLYRON；所述潤溼劑為潤溼劑BYK；所述乳化劑為聚氧丙烯烷基酯；所述防腐劑為防腐劑N-369；所述抗氧劑為抗氧劑501；
所述新型太陽能光電轉換塗料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將基體樹脂、石墨、顏填料、砷化鎵、氧化鈰、氧化鑭、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅混合併進行研磨處理，使混合粉碎物的粒徑為2-8μm；
S2：將步驟S1製得的混合粉碎物、丙三醇、加成劑、固化劑、脫氣劑、分散劑、潤溼劑、乳化劑、防腐劑、抗氧劑放到微波反應釜中，在功率為100-300W，溫度為45-65℃，攪拌轉速為100-200r/min下處理10-20min後放到均質機中，進行分散處理，得到塗料乳液；
步驟S2中所述加成劑的製備方法，包括以下步驟：
S21：將發生劑、偶聯劑、相容劑、安定劑、架橋劑混合升溫至110-120℃，在轉速為200-300r/min下反應40-50min，製得物料Ⅰ；
S22：向步驟S21製得的物料Ⅰ中加入調節劑、強化劑、聚凝劑、增韌劑、增塑劑、增稠劑混合後升溫至140-145℃，在轉速為300-400r/min下反應120-150min，製得物料Ⅱ；
S23：向步驟S22製得的物料Ⅱ中加入穩定劑、終止劑混合後降溫至115-118℃，在轉速為200-300r/min下反應60-80min，製得加成劑；
S3：將步驟S2製得的塗料乳液進行噴霧乾燥處理，製得含水量≤6%的粉末狀新型太陽能光電轉換塗料。
實施例1
一種新型太陽能光電轉換塗料，以重量為單位，包括以下原料：基體樹脂80份、石墨45份、顏填料30份、砷化鎵45份、氧化鈰8份、氧化鑭8份、氧化鈦6份、氧化鋁6份、氧化鋅5份、丙三醇80份、加成劑15份、固化劑8份、脫氣劑2份、分散劑1.5份、潤溼劑0.9份、乳化劑0.8份、防腐劑0.4份、抗氧劑0.3份；
所述基體樹脂為聚酯樹脂；所述顏填料為金屬顏料和體質顏料，所述金屬顏料為銀粉，所述體質顏料為石英粉；
所述加成劑以重量份為單位，由以下原料製成：發生劑1.5份、偶聯劑3份、相容劑1.5份、安定劑1.5份、架橋劑1.4份、調節劑1.2份、強化劑0.7份、聚凝劑0.7份、增韌劑0.6份、增塑劑0.6份、增稠劑0.5份、穩定劑0.4份、終止劑0.4份；
所述發生劑為氣溶膠發生劑，所述偶聯劑為環氧矽烷類偶聯劑，所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑，所述安定劑組成成分為磷石膏、氟石膏、氧化鐵，所述架橋劑為丙烯酸型架橋劑；所述調節劑為丙烯酸酯類加工助劑；所述強化劑為701粉強化劑；所述聚凝劑為聚合氯化鋁；所述增韌劑為碳化矽晶須；所述增塑劑為己二酸二辛酯；所述增稠劑為纖維素醚類增稠劑；所述穩定劑為肪酸類穩定劑；所述終止劑為苯乙烯；
所述固化劑為丙烯酸丁酯；所述脫氣劑為硬脂酸；所述分散劑為分散劑POLYRON；所述潤溼劑為潤溼劑BYK；所述乳化劑為聚氧丙烯烷基酯；所述防腐劑為防腐劑N-369；所述抗氧劑為抗氧劑501；
所述新型太陽能光電轉換塗料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將基體樹脂、石墨、顏填料、砷化鎵、氧化鈰、氧化鑭、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅混合併進行研磨處理，使混合粉碎物的粒徑為2-8μm；
S2：將步驟S1製得的混合粉碎物、丙三醇、加成劑、固化劑、脫氣劑、分散劑、潤溼劑、乳化劑、防腐劑、抗氧劑放到微波反應釜中，在功率為200W，溫度為55℃，攪拌轉速為200r/min下處理15min後放到均質機中，進行分散處理，得到塗料乳液；
步驟S2中所述加成劑的製備方法，包括以下步驟：
S21：將發生劑、偶聯劑、相容劑、安定劑、架橋劑混合升溫至115℃，在轉速為250r/min下反應45min，製得物料Ⅰ；
S22：向步驟S21製得的物料Ⅰ中加入調節劑、強化劑、聚凝劑、增韌劑、增塑劑、增稠劑混合後升溫至142℃，在轉速為350r/min下反應135min，製得物料Ⅱ；
S23：向步驟S22製得的物料Ⅱ中加入穩定劑、終止劑混合後降溫至116℃，在轉速為250r/min下反應70min，製得加成劑；
S3：將步驟S2製得的塗料乳液進行噴霧乾燥處理，製得含水量為6%的粉末狀新型太陽能光電轉換塗料。
實施例2
一種新型太陽能光電轉換塗料，以重量為單位，包括以下原料：基體樹脂55份、石墨35份、顏填料20份、砷化鎵30份、氧化鈰5份、氧化鑭5份、氧化鈦4份、氧化鋁4份、氧化鋅3份、丙三醇60份、加成劑10份、固化劑6份、脫氣劑1份、分散劑1份、潤溼劑0.5份、乳化劑0.4份、防腐劑0.2份、抗氧劑0.2份；
所述基體樹脂為聚酯樹脂；所述顏填料為金屬顏料和體質顏料，所述金屬顏料為銀粉，所述體質顏料為石英粉；
所述加成劑以重量份為單位，由以下原料製成：發生劑2份、偶聯劑2份、相容劑1份、安定劑1份、架橋劑0.8份、調節劑0.6份、強化劑0.4份、聚凝劑0.4份、增韌劑0.4份、增塑劑0.4份、增稠劑0.4份、穩定劑0.3份、終止劑0.3份；
所述發生劑為氣溶膠發生劑，所述偶聯劑為環氧矽烷類偶聯劑，所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑，所述安定劑組成成分為磷石膏、氟石膏、氧化鐵，所述架橋劑為丙烯酸型架橋劑；所述調節劑為丙烯酸酯類加工助劑；所述強化劑為701粉強化劑；所述聚凝劑為聚合氯化鋁；所述增韌劑為碳化矽晶須；所述增塑劑為己二酸二辛酯；所述增稠劑為纖維素醚類增稠劑；所述穩定劑為肪酸類穩定劑；所述終止劑為苯乙烯；
所述固化劑為丙烯酸丁酯；所述脫氣劑為硬脂酸；所述分散劑為分散劑POLYRON；所述潤溼劑為潤溼劑BYK；所述乳化劑為聚氧丙烯烷基酯；所述防腐劑為防腐劑N-369；所述抗氧劑為抗氧劑501；
所述新型太陽能光電轉換塗料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將基體樹脂、石墨、顏填料、砷化鎵、氧化鈰、氧化鑭、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅混合併進行研磨處理，使混合粉碎物的粒徑為2-8μm；
S2：將步驟S1製得的混合粉碎物、丙三醇、加成劑、固化劑、脫氣劑、分散劑、潤溼劑、乳化劑、防腐劑、抗氧劑放到微波反應釜中，在功率為100W，溫度為45℃，攪拌轉速為100r/min下處理20min後放到均質機中，進行分散處理，得到塗料乳液；
步驟S2中所述加成劑的製備方法，包括以下步驟：
S21：將發生劑、偶聯劑、相容劑、安定劑、架橋劑混合升溫至110℃，在轉速為200r/min下反應50min，製得物料Ⅰ；
S22：向步驟S21製得的物料Ⅰ中加入調節劑、強化劑、聚凝劑、增韌劑、增塑劑、增稠劑混合後升溫至140℃，在轉速為300r/min下反應150min，製得物料Ⅱ；
S23：向步驟S22製得的物料Ⅱ中加入穩定劑、終止劑混合後降溫至115℃，在轉速為200r/min下反應80min，製得加成劑；
S3：將步驟S2製得的塗料乳液進行噴霧乾燥處理，製得含水量為5%的粉末狀新型太陽能光電轉換塗料。
實施例3
一種新型太陽能光電轉換塗料，以重量為單位，包括以下原料：基體樹脂105份、石墨52份、顏填料38份、砷化鎵58份、氧化鈰10份、氧化鑭10份、氧化鈦8份、氧化鋁8份、氧化鋅6份、丙三醇100份、加成劑20份、固化劑10份、脫氣劑3份、分散劑2份、潤溼劑1.2份、乳化劑1份、防腐劑0.5份、抗氧劑0.4份；
所述基體樹脂為聚酯樹脂；所述顏填料為金屬顏料和體質顏料，所述金屬顏料為銀粉，所述體質顏料為石英粉；
所述加成劑以重量份為單位，由以下原料製成：發生劑3份、偶聯劑4份、相容劑2份、安定劑2份、架橋劑2份、調節劑1.8份、強化劑1份、聚凝劑1份、增韌劑0.8份、增塑劑0.8份、增稠劑0.6份、穩定劑0.5份、終止劑0.5份；
所述發生劑為氣溶膠發生劑，所述偶聯劑為環氧矽烷類偶聯劑，所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑，所述安定劑組成成分為磷石膏、氟石膏、氧化鐵，所述架橋劑為丙烯酸型架橋劑；所述調節劑為丙烯酸酯類加工助劑；所述強化劑為701粉強化劑；所述聚凝劑為聚合氯化鋁；所述增韌劑為碳化矽晶須；所述增塑劑為己二酸二辛酯；所述增稠劑為纖維素醚類增稠劑；所述穩定劑為肪酸類穩定劑；所述終止劑為苯乙烯；
所述固化劑為丙烯酸丁酯；所述脫氣劑為硬脂酸；所述分散劑為分散劑POLYRON；所述潤溼劑為潤溼劑BYK；所述乳化劑為聚氧丙烯烷基酯；所述防腐劑為防腐劑N-369；所述抗氧劑為抗氧劑501；
所述新型太陽能光電轉換塗料的製備方法，包括以下步驟：
S1：將基體樹脂、石墨、顏填料、砷化鎵、氧化鈰、氧化鑭、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅混合併進行研磨處理，使混合粉碎物的粒徑為2-8μm；
S2：將步驟S1製得的混合粉碎物、丙三醇、加成劑、固化劑、脫氣劑、分散劑、潤溼劑、乳化劑、防腐劑、抗氧劑放到微波反應釜中，在功率為300W，溫度為65℃，攪拌轉速為200r/min下處理10min後放到均質機中，進行分散處理，得到塗料乳液；
步驟S2中所述加成劑的製備方法，包括以下步驟：
S21：將發生劑、偶聯劑、相容劑、安定劑、架橋劑混合升溫至120℃，在轉速為300r/min下反應40min，製得物料Ⅰ；
S22：向步驟S21製得的物料Ⅰ中加入調節劑、強化劑、聚凝劑、增韌劑、增塑劑、增稠劑混合後升溫至145℃，在轉速為400r/min下反應120min，製得物料Ⅱ；
S23：向步驟S22製得的物料Ⅱ中加入穩定劑、終止劑混合後降溫至118℃，在轉速為300r/min下反應60min，製得加成劑；
S3：將步驟S2製得的塗料乳液進行噴霧乾燥處理，製得含水量為4%的粉末狀新型太陽能光電轉換塗料。
本發明實施例1-3的新型太陽能光電轉換塗料相關性能參數如下表所示。
由上表可知：本發明的新型太陽能光電轉換塗料耐水、酸鹼、腐蝕、老化性能好，輸出功率為184-191W/m2，光電轉化率為56%-59%，可見本發明的新型太陽能光電轉換塗料性能優，輸出功率大，光電轉化率高。
以上內容不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明，對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。