[發明專利]高溫真空集熱管表面耐磨、自潔減反膜制備方法

有效

• 申請號: 201210149248.5
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102674705A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 陳若愚;俞科
• 申請（專利權）人: 常州龍騰太陽能熱電設備有限公司
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及槽式太陽能熱發電用高溫真空集熱管表面耐磨、自潔減反膜的制備方法，屬于膜制備技術領域。

背景技術

在太陽能的光熱利用中，目前只有槽式聚光太陽能熱發電系統和技術在美國、歐洲和中東等地區實現了商業化運行，持續運行時間已有20多年，槽式聚光太陽能熱發電的核心部件是高溫真空集熱管，研究表明，用表面鍍制減反膜的玻璃管代替普通玻璃管使玻璃表面反射減少4%，當集熱管中流體溫度為100℃時，太陽能集熱器的年平均熱力效能將會提高20%，因此。在用于槽式太陽能熱發電的高溫真空集熱管的表面鍍制減反膜，可以大幅提高集熱管的效率和整個太陽能熱力系統的熱力性能，考慮到實際應用，減反膜除了具有較高的太陽光透過率，為能夠在惡劣的野外工作環境下工作，還應具備良好耐磨性能和一定的疏水自潔功能。

溶膠-凝膠法憑借其操作簡易，成本低廉的優點已成應用最廣的鍍膜方法，尤其在像高溫真空集熱管表面這樣的非平面器件上雙面制膜的應用上占據獨特的優勢。利用酸或堿催化硅酸乙酯制得的硅溶膠在玻璃表面提拉多孔SiO₂薄膜是獲得表面減反效果的常用方法，利用堿催化得到的硅溶膠，溶膠中氧化硅主要以粒子形式存在，利用提拉法在折射率約為1.52的玻璃表面雙層鍍膜后，粒子在玻璃表面堆積形成孔隙，薄膜折光率在1.23左右，可以達到透光率最高99%以上的優異的減反效果。專利?98106504.X就是利用該法制備了適用于激光領域的減反膜。然而，溶膠中的氧化硅粒子與玻璃基底很難形成較強的化學鍵，機械強度差，無法在室外環境下使用。酸催化硅酸乙酯硅溶膠中的氧化硅呈線性鏈狀結構，鍍膜后在玻璃表面進一步交聯縮合形成網狀結構，膜層致密，與玻璃基底結合強，具有良好的耐磨性能，但其折光率較高，減反效果較差，專利ZL200920005801.1就是利用酸催化對硅酸乙脂水解旋轉鍍膜，其透光率僅能達到94%。在溶膠中加入諸如P123，pF127，CTAB、吐溫等模版劑，高溫煅燒除去模版劑后可以在薄膜形成2~8?nm孔，使薄膜的折射率下降到1.23附近，獲得較佳的減反效果（Haiping?Ye,?Bo?Jiang,?Solar?Energy?Materials?and?Solar?Cells,?95?(2011)，2347-2351.）。由于兼顧了減反效果、與基體結合緊密和較好耐磨性的優點，使基于酸催化硅酸乙酯，通過模版劑造孔，制備的多孔氧化硅薄膜的方法已經成為適合于實際應用的玻璃表面減反膜的重要制備技術。

盡管多孔氧化硅薄膜具備上述優點，但多孔SiO₂減反膜比表面積大，具有豐富的親水基團Si-OH，在實際使用中，易于吸附空氣中的水分和周圍環境中的懸浮物，堵塞孔結構，致使折射率上升，使用一段時間，減反膜的減反性能下降甚至喪失，為了進一步提高減反膜的實用性，減反膜表面應具備一定的疏水能力。薄膜表面的疏水性能一般與兩個因素有關，一是薄膜表面具有較低的表面能，通常可以通過在表面鍍制低表面能的硅氧烷類物質實現另一個因素是薄膜表面的粗糙度。當薄膜表面的粗糙度增加，尤其是形成類荷葉的微納雙突結構時并鍍制氟硅氧烷時，薄膜表現出良好的疏水性甚至達到疏水角大于150°的超疏水狀態但是，為改善疏水處理性能，在減反膜上進行粗糙化處理將會增加薄膜的光散射，會嚴重影響透射效果，因此，從實際應用的角度，減反膜不僅需要在與玻璃基體的牢固結合程度上，耐磨性上有較高的要求，還需要在粗糙度和透光率上需要找到一個平衡點，達到既保證有較佳的與玻璃基體結合力，又有較好的耐磨性能，還需要有一定的疏水性能。

本發明就是從減反膜與玻璃基體結合力，耐磨性能和一定的疏水性能三方面考慮，利用酸催化得到的溶膠具有良好的基體結合力和耐磨性能，加入十六烷基三甲基溴化胺模版劑保證減反膜有良好的減反性能，而通過調整溶膠濃度和模版劑用量可以控制膜厚，雙層鍍膜后在減反膜的表面構造一定的粗糙度，使減反膜表面的疏水性能得到了大幅提高。

發明內容

本發明目的是提供一種槽式太陽能熱發電用高溫真空集熱管表面耐磨、自潔減反膜的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種槽式太陽能熱發電用高溫真空集熱管表面耐磨、自潔減反膜的制備方法，按照下述步驟進行：

（1）采取酸催化硅酸乙酯水解并加入了不同濃度的模版劑十六烷基三甲基溴化胺得到的兩層膜的鍍膜溶膠，按上述兩層鍍膜膠在室溫下水解3~5天后，放入到溶膠槽中，分別記為鍍膜膠A,?鍍膜膠B，備用。