超疏水自清洁涂层、其制备方法及太阳能光伏板保护层与流程

本发明涉及疏水材料，具体而言，涉及一种超疏水自清洁涂层、其制备方法及太阳能光伏板保护层。

背景技术：

1、在日常生活中，自清洁涂层具有重要且广泛的应用。其通过在基材表面涂覆自清洁涂层，与传统的清洁方法相比，能够降低清洁频率、减少用水量，节省清洗成本。尤其是，在太阳能光伏板的应用领域，因灰尘在光伏组件上的沉积会造成光伏电站发电量的巨大损失，并降低电池板的使用寿命，目前采用的解决方式不论是人工清洗还是机械清洗，一是耗费人力物力，二是容易因水质问题而对盖板玻璃表面造成二次污染。

2、而针对于光伏发电领域，太阳能光伏疏水自清洁涂层可有效提高清洁效率，降低清洗成本，提升发电量。而疏水性自清洁涂层需要构造具有高粗糙度的表面，但这会导致光散射，进而减少光的透射；涂层与基材之间连接力较弱则会大大降低涂层的使用寿命；制备过程过于复杂、温度条件过于严苛以及对设备要求较高则会影响超疏水自清洁涂层的实际发展应用。

3、基于此，如何开发一种简单且对设备以及工艺流程要求低的超疏水自清洁涂料的制备方法，使得所得涂层同时具备高的力学性能、高的基底附着力、高的透光率以及良好的疏水性能，是本领域亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种超疏水自清洁涂层、其制备方法及太阳能光伏板保护层，以解决现有技术中超疏水自清洁涂层的制备方法复杂且对工艺条件与设备的要求高，所得涂层无法同时具备高的力学性能、高的基底附着力、高的透光率以及良好的疏水性能的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一个方面提供了一种超疏水自清洁涂层的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将第一纳米二氧化硅颗粒分散至第一醇溶液中，得到第一分散液，第一纳米二氧化硅颗粒的粒径为7～40nm；步骤s2，将硅源与催化剂加入第一分散液中，反应并老化得到第二分散液，第二分散液中还包括第二纳米二氧化硅颗粒，第二纳米二氧化硅颗粒的粒径为50～90nm；步骤s3，将六甲基二硅氮烷加入第二分散液中，反应得到第三分散液；步骤s4，将醇溶性树脂预聚物与固化剂加入第二醇溶液中，得到醇溶性树脂预聚物溶液；步骤s5，将醇溶性树脂预聚物溶液与第三分散液混合，得到超疏水自清洁涂料，超疏水自清洁涂料经涂覆、固化后得到超疏水自清洁涂层；其中所述醇溶性树脂预聚物溶液与所述第三分散液的体积比为1：(5～60)。

3、进一步地，第一纳米二氧化硅颗粒的d10到d90的粒径跨距为15～33nm；第二纳米二氧化硅颗粒的d10到d90的粒径跨距为1～5nm。

4、进一步地，第二分散液中，第一纳米二氧化硅颗粒与第二纳米二氧化硅颗粒的重量比为1：(0.5～2.0)。

5、进一步地，第一分散液中第一纳米二氧化硅颗粒的浓度为5.5～12.5g/l；第一醇溶液和第二醇溶液各自独立地选自甲醇、乙醇和丁醇中的一种或多种。

6、进一步地，硅源与催化剂的体积比为(1.5～3.0)：1；硅源与六甲基二硅氮烷的体积比为(0.1～0.5)：1；硅源选自正硅酸四乙酯、十六烷基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种；催化剂为中性溶液、酸性溶液或碱性溶液中的一种；中性溶液为去离子水；酸性溶液为盐酸和/或冰醋酸；碱性溶液为氨水和/或氢氧化钠溶液。

7、进一步地，醇溶性树脂预聚物选自乙烯基树脂预聚物、聚氨酯预聚物、环氧树脂预聚物、醇酸树脂预聚物、丙烯酸树脂预聚物和热塑性酚醛树脂预聚物中的一种或多种；醇溶性树脂预聚物与固化剂的体积比为(3～15)：1，优选为(5～10)：1；醇溶性树脂预聚物与第二醇溶液的体积比为1：(1～10)。

8、进一步地，步骤s5中，醇溶性树脂预聚物溶液与第三分散液的体积比为1：(20～35)。

9、本发明的第二个方面提供了一种超疏水自清洁涂层，该超疏水自清洁涂层由上述制备方法制得。

10、本发明的第三个方面提供了一种太阳能光伏板保护层，该太阳能光伏板保护层包括依次层叠设置的硅烷偶联剂涂层和上述超疏水自清洁涂层；硅烷偶联剂涂层的厚度为20～50nm超疏水自清洁涂层的厚度为80～300nm。

11、进一步地，硅烷偶联剂涂层选自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷涂层、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷涂层、乙烯基三乙氧基硅烷涂层、异丁基三乙氧基硅烷涂层、乙烯基三甲氧基硅烷涂层和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷涂层中的一种或多种；优选为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷涂层。

12、应用本发明的技术方案，在易实现的工艺条件下通过简易的方式制备得到的超疏水自清洁涂层中，同时含有单分散与高分散的不同粒径范围的疏水性纳米二氧化硅颗粒，二者之间的混合可以构造高粗糙度的表面以提升疏水性，同时增加孔隙结构，所得超疏水自清洁涂层能够有效减少基体的光反射；在用于太阳能光伏板保护层时进一步地与硅烷偶联剂涂层进行复合，改善了与基体的结合性，耐久性提高。

技术特征：

1.一种超疏水自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一纳米二氧化硅颗粒的d10到d90的粒径跨距为15～33nm；所述第二纳米二氧化硅颗粒的d10到d90的粒径跨距为1～5nm。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第二分散液中，所述第一纳米二氧化硅颗粒与所述第二纳米二氧化硅颗粒的重量比为1：(0.5～2.0)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述醇溶性树脂预聚物溶液与所述第三分散液的体积比为1：(20～35)。

8.一种超疏水自清洁涂层，其特征在于，所述超疏水自清洁涂层由权利要求1至7中任一项所述的制备方法制得。

9.一种太阳能光伏板保护层，其特征在于，所述太阳能光伏板保护层包括依次层叠设置的硅烷偶联剂涂层和权利要求8所述的超疏水自清洁涂层；所述硅烷偶联剂涂层的厚度为20～50nm，所述超疏水自清洁涂层的厚度为80～300nm。

10.根据权利要求9所述的太阳能光伏板保护层，其特征在于，所述硅烷偶联剂涂层选自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷涂层、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷涂层、乙烯基三乙氧基硅烷涂层、异丁基三乙氧基硅烷涂层、乙烯基三甲氧基硅烷涂层和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷涂层中的一种或多种；

技术总结本发明提供了一种超疏水自清洁涂层、其制备方法及太阳能光伏板保护层，制备方法包括：将硅源与催化剂加入包括有第一纳米二氧化硅颗粒的第一分散液中，反应并老化得到包括第二纳米二氧化硅颗粒的第二分散液；将六甲基二硅氮烷加入第二分散液中，反应得到第三分散液；同时制备得到醇溶性树脂预聚物溶液，并将其与第三分散液混合，得到超疏水自清洁涂料，经涂覆、固化后得到超疏水自清洁涂层。本发明制备得到的超疏水自清洁涂层中同时含有不同粒径范围的疏水性纳米二氧化硅颗粒，二者混合构造高粗糙度的表面，提升疏水性，减少基体的光反射；应用时进一步地与硅烷偶联剂涂层进行复合，提升了基体结合力，提高耐久性。技术研发人员：黄茹玲,卢启辰,周天易,王晓龙,张雨家,李遥宇受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30