一种太阳能涂覆背板用硅铝化合物的制备方法与流程

本发明属于硅铝化合物新材料制备的，具体涉及一种太阳能涂覆背板用硅铝化合物的制备方法。

背景技术：

1、随着中国国民经济的不断发展，人们生活质量的不断提升，在日常生活中对于电量的需求也不断增加，而能源短缺和环境问题的日益严重，可再生能源的开发和利用逐渐成为全球关注的焦点。光伏发电作为一种清洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景。光伏发电系统可以将太阳能转化为电能，从而降低对传统电网电力的依赖，减少电费支出。光伏组件背板是一种用于太阳能电池组件的封装材料，位于太阳能光伏组件的背面。光伏组件背面盖板材料主要是玻璃与有机高分子材料，主要作用是阻隔空气、阻隔水汽、阻隔紫外线、提供电学绝缘性能、提供力学支撑性能、耐沙磨、与封装材料保证粘接强度等，从而使得太阳能组件寿命达到25年以上的质保要求。

2、氟碳面漆被广泛用于太阳能背板材料上，主要作用是防止金属表面生锈和腐蚀，还可以提高涂层的耐久性和美观性，降低维护成本。氟碳漆是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料，在各种涂料之中，氟树脂涂料由于引入的氟元素电负性大，碳氟键能强，具有特别优越的各项性能。太阳能涂覆背板用氟碳漆是以pvdf为主的热熔型氟树脂涂料，具有耐防腐性、耐磨性、耐污染性、耐久性良好的特点，氟碳涂料由于其低表面能的特性，对其进行消光处理制备哑光、半光乃至无光涂料层有其特殊的要求。氟碳涂料中加入一定量的消光剂后，其在成膜过程中随着溶剂挥发时形成的上下对流，使消光剂被夹带至涂料的表层。因为涂料在干燥过程中表层粘度较大，所以消光剂就滞留在表层，从而提高了涂料表层的颜料体积浓度，形成了微细粗糙度表面。当入射光到达涂料表面时发生散射，就产生消光的外观。因此这对涂层的孔体积和吸收性能有很高的要求，而二氧化硅具有比表面积大、孔容孔径大、及热力学稳定等特点，将二氧化硅应用在氟碳漆中，粒子本体和粒子间都存在间隙，总的孔隙性大大增加，不易流挂，耐候性能相应增强，且二氧化硅的合成相对简单，生产成本较低，对氟碳涂料的物理化学性能基本没有影响，因此二氧化硅被广泛添加到氟碳涂料中。

3、专利cn201610975184公开了一种钨掺杂纳米二氧化硅的制备方法，其方案是将p123和盐酸溶于适量的去离子水中，搅拌溶解，滴加入硅酸乙酯使其充分水解，得到含硅的前驱溶液，将硅钨酸加入到含硅的前驱溶液中，搅拌均匀，然后将混合溶液移入聚四氟乙烯为衬底的不锈钢反应釜中，于50～200℃水热反应10～48个小时，待其进一步反应品化，取出反应产物洗涤，干燥后即得钨掺杂纳米二氧化硅。该方法合成的钨掺杂纳米二氧化硅加入到氟碳漆体系中，虽然可以提高涂料耐洗刷性、漆膜硬度及隔热效果，但是该二氧化硅孔容过小在氟碳漆体系中应用会导致消光性不足，无表面处理剂处理导致耐丁酮擦拭不足，且该方案产品是否能够在双面氟涂层应用并没进行详细的阐述。

技术实现思路

1、针对现有技术的中存在的问题，本发明提供了一种太阳能涂覆背板用硅铝化合物的制备方法，本发明制备的硅铝化合物吸油值高，易分散，在太阳能涂覆背板体系中不仅具有较好的消光性，且拥有优于普通二氧化硅的耐酸碱及耐丁酮擦拭的性能，已成功应用于太阳能领域。

2、本发明的首要目的在于提供一种太阳能涂覆背板用硅铝化合物的制备方法；

3、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

4、一种太阳能涂覆背板用硅铝化合物的制备方法，包括如下步骤：

5、s1、在温度为120℃～150℃，压力为0.4mpa～0.8mpa条件下，将水玻璃溶液和硫酸同时加入到反应釜中，同时加入铝盐溶液，保持ph为10～12，形成硅铝化合物原级粒子；

6、s2、将步骤s1所得硅铝化合物原级粒子进行陈化、搅拌后，再将反应釜升压至1mpa～2mpa、加热至180℃～280℃、并调节ph呈碱性，然后加入硅烷偶联剂进行老化表面改性，老化完成后，调节ph呈酸性，经陈化，形成二氧化硅沉淀；

7、s3、将步骤s2所得二氧化硅沉淀经过洗涤后在分散机条件下分散均匀，然后进行喷雾干燥，再经气流粉碎，即得。

8、优选地，步骤s1所述水玻璃溶液的模数为3.00～3.50，二氧化硅浓度为10wt％～30wt％，所述硫酸浓度为10wt％～30wt％。

9、优选地，步骤s1所述所述铝盐为氯化铝(alcl3)、硫酸铝(al2(so4)3)、硝酸铝(al(no3)3)、硅酸铝(al2(sio3)3)的其中一种。

10、优选地，步骤s1所述铝盐溶液的浓度为10wt％～30wt％，加入量为二氧化硅干重的1wt％～5wt％。

11、优选地，步骤s2中所述硅烷偶联剂为道康宁z-6040(环氧基三甲氧基硅烷偶联剂)、道康宁z-6020(氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷(双氨基)偶联剂)、道康宁z-6121偶联剂(氨基甲氧基硅烷偶联剂)、道康宁z-6011(氨基丙基三乙氧基硅烷)、道康宁z-6011(氨基丙基三乙氧基硅烷)、道康宁z-6130(γ-甲基丙烯酰氧基丙基氧基)中的其中一种。

12、优选地，步骤s2所述硅烷偶联剂总加入量为二氧化硅干重的0.10wt％-0.50wt％。其中，z-6040需要浓度5％的乙醇溶解。

13、优选地，步骤s2所述调节ph呈碱性的值为7～10，调节ph呈酸性的值为3～5。

14、优选地，步骤s3所述洗涤是指分别采用纯水、铵盐水溶液、纯水按照洗涤顺序时间间隔分别为3:1:6进行洗涤，直至二氧化硅沉淀的电导率为80us/cm以下；其中，纯水的电导率低于5us/cm，温度为50℃～80℃，铵盐为硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵及碳酸氢铵的一种，铵盐水溶液中铵盐与水的重量比为0.05～0.10：1。

15、优选地，步骤s3所述分散机分散频率为3000～5000r/min。

16、本发明还提供了采用上述方法制备得到的一种太阳能涂覆背板用硅铝化合物，所述太阳能涂覆背板用硅铝化合物的粒径为6.0～8.0μm、孔隙率为1.50～1.80m3/g、铝元素含量为1～5％、二氧化硅含量为94～99％、电导率小于80us/cm。本发明制备的硅铝化合物吸油值高，易分散，在太阳能涂覆背板体系中具有不仅具有较好的消光性，且拥有优于普通二氧化硅的耐酸碱、抗刮性及耐丁酮擦拭的性能。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、(1)本技术加入铝盐为二氧化硅干重的1wt％～5wt％，其中铝盐为氯化铝

19、(alcl3)、硫酸铝(al2(so4)3)、硝酸铝(al(no3)3)、硅酸铝(al2(sio3)3)的其中一种，加入铝盐的目的是为了让铝离子与硅酸根粒子反应生成硅酸铝化合物，而硅酸铝化合物的硬度和耐酸碱性能优于二氧化硅，加入量为二氧化硅干重的1wt％～5wt％，为了确保生成大量的沉淀二氧化硅，以保证硅酸铝化合物有较高的吸油值；

20、(2)本技术在压力为0.4～0.8mpa，反应釜的温度为120～150℃，反应ph为10～12的条件下进行反应，高温带压及高ph可提升二氧化硅形成速度，生成的二氧化硅及硅铝酸盐的原级粒子较大，孔容较大；加完硅烷偶联剂后的ph调整至7～10、压力升至1～2mpa，温度升至180～280℃，高温高压的条件下是为了使硅烷偶联剂对二氧化硅和硅酸铝更充分的表面处理；

21、(3)本技术使用所述的硅烷偶联剂对二氧化硅进行表面处理，其中该硅烷偶联剂可加强二氧化硅及硅酸铝与有机涂料的亲和程度及提升二氧化硅在太阳能涂覆背板的致密度，从而提升二氧化硅及硅酸铝在太阳能涂覆背板涂料中的分散性、附着力、耐酸碱性能，及耐丁酮等化学物质腐蚀等性能。