[發明專利]一種自清潔涂料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111297809.1
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114163907B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 余龍飛;賈康樂;鄭小珊;吳海福;李歡玲;黃淋佳
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院化工研究所
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C08G18/61;C08G18/44
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明涉及功能涂料領域，具體涉及一種自清潔涂料及其制備方法和應用。所述自清潔涂料的原料包括碳醇封端含氟聚硅氧烷、聚酯多元醇。本發明采用的碳醇封端含氟聚硅氧烷兼具氟碳樹脂和聚二甲基硅氧烷的雙重優點，使得涂層具有低表面能、防塵、高耐候和自清潔功能。涂膜固化過程中由于碳醇封端含氟聚硅氧烷與聚酯多元醇的表面能差異較大，聚酯多元醇底層富集與基材相結合，提供高附著力和力學性能，碳醇封端含氟聚硅氧烷遷移到涂層表面，形成微相分離的自分層涂層。碳醇封端含氟聚硅氧烷、聚酯多元醇為非結晶性多元醇，在固化過程中盡可能地降低了涂層結晶的可能，制備的涂層具有高透光性。

技術領域

本發明涉及功能涂料領域，具體涉及一種自清潔涂料及其制備方法和應用。

背景技術

由于不可再生、環境污染和碳排放等原因，以煤炭、石油和天然氣為代表的化石能源的使用受到限制，水能、核能、風能、可燃冰、氫能源等各種新能源得到迅速的發展。其中，太陽能因其具有清潔、用之不竭、低成本、開發利用方便等優點，使其成為清潔能源發展的重點。據歐洲JRC預測，到2050年，太陽能發電將占全球發電量的25％，到2100年達到64％，太陽能將成為未來能源的主導。

太陽能電池玻璃板的防塵自清潔問題也是亟待解決的問題。光伏電池的光電轉換效率與太陽輻射強度有關，傳統太陽能光伏組件表面會積存大量灰塵及各類污染物，使得前蓋玻璃透光率下降，透光率下降會導致電池的輸出性能下降。表面灰塵或污染物的沉積濃度越大，前蓋玻璃的透光率越低，面板吸收的輻射量越低，輸出性能下降越大。西班牙Ciudad大學的教授M.C.Alonson和J.M.Ruiz等人針對灰塵對發電的影響做了實驗研究，并提出了電池板匹配系數，當電池板被灰塵遮擋50％時，最理想的情況下會損失19％的功率，全部被灰塵遮擋時，功率損失將達到79％。國內華北電力大學的張利教授對50W的多晶硅光伏電池在不同灰塵下運行情況做了研究，實驗表明當面板被遮擋的面積超過一半的時候，開路電壓和短路電流都降到原來數值的3％，輸出功率的數值僅僅為原來的0.1％。

隨著以光伏發電為代表的高比例的可再生能源的推廣應用，如何盡可能提升光伏組件的發電效率逐漸受到了人們的重視。空氣中的灰塵或顆粒在光伏面板表面堆積形成積塵，不僅會阻礙光伏面板接收太陽輻照進行光電轉換，而且可能會形成“熱斑”現象，對光伏組件造成不可逆的損害。與此同時，光伏電站設備清潔難度較大，存在的問題較多，清潔過程中存在安全隱患，操作困難。清潔維護工作效率低，周期長，所需費用較高，清潔后保持干凈的時間短，還會給組件造成損壞。故而，如何降低灰塵影響、提高玻璃本身自清潔能力是目前亟需解決的問題。

光伏面板積灰主要來源于大氣灰塵。大氣灰塵是一種懸浮在大氣中的顆粒物，來源于大氣沉降，城市交通、建筑、工業、表土等所產生的地表顆粒，包括自然來源和人為來源。灰塵顆粒直徑一般在百分之一毫米到幾百分之一毫米之間，為人眼所不可見，其化學成分主要是氧化物，如SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Na₂O、CaO、MgO、TiO₂、K₂O等，其中SiO₂、Al₂O₃含量最高，分別為68％～76％和10％～15％。而且大氣灰塵的來源和組成會因為所處的地理位置，氣候條件，季節和人類活動等的不同而差異較大，但總體來說，大部分灰塵都是親水性的。

目前，對光伏面板的除塵方法主要有如下四種：

1、人工清洗。一些小型光伏電站會采用人工清洗的方法，一般是用拖把、橡膠刮條或柔軟的抹布進行清洗，該方法缺點是在清洗過程中不可避免地會對玻璃面板產生劃痕，磨傷玻璃表面，部分工作需兩人配合作業，工作效率較低，優點是簡單，費用低。

2、機械清洗。大中型光伏電站會用機械清洗，采用高壓水槍清洗，水經過加壓后形成水汽混合物，將光伏面板表面的塵土沖洗干凈，該方法清潔效果較好，缺點是對水電需求較大，會形成大量污水，污染環境。