用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层、镀膜设备及镀膜方法与流程

本发明涉及太阳能真空集热管领域，尤其涉及一种用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层、镀膜设备及其镀膜方法。

背景技术：

近年来，随着传统能源储备量的逐渐减少，太阳能市场需求越来越大，尤其作为热能被利用的越来越广泛。太阳能高温集热管是槽式太阳能光热发电的重要部件，起着重要的光热转换作用，而玻璃外管作为集热管的核心部分，其性能直接影响到整个集热管的最终使用效果。

目前，市场上的集热管玻璃外管膜层主要起到增加太阳光透过率的作用，但时间久了灰尘、雨水会附着玻璃壁上，使得透过率大大降低，需要利用专门清洁车进行定期清洁。不具有自清洁作用的玻璃外管不仅降低集热管整体效率还增加了清洁成本，亟需改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高透过率、疏水、疏尘的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层。

本发明的另一目的在于提供纳米薄膜层的镀膜设备。

本发明的再一个目的在于提供纳米薄膜层的镀膜方法

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的镀膜液包括下述质量百分比的材料：二氧化硅粉末，25~30%；n-异丙基丙烯酰胺，10~15%；三甲基氯硅烷，15~24%；牛血清蛋白，13~20%；去离子水，22~28%。

优选的，所述纳米薄膜层的镀膜液最优的质量百分比为：二氧化硅粉末，27%；n-异丙基丙烯酰胺，14%；三甲基氯硅烷，21%；牛血清蛋白，15%；去离子水，23%。

优选的，所述二氧化硅粉末粒径在125nm左右，纯度高于99%。

优选的，所述牛血清蛋白的分子量为68kda。

优选的，所述去离子水的电阻率为18.2mω。

一种用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层镀膜时的镀膜机，包括电机、支架、滚轮和镀膜液存储槽，所述电机与滚轮一端相连接，所述支架包括第一支架和第二支架，第一支架设置在滚轮的第一位置处，第二支架设置在滚轮的第二位置处，所述镀膜液存储槽设置在滚轮的第三位置的下方，镀膜液存储槽的长度略大于玻璃外管的长度。

一种用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法，所述镀膜步骤如下：

（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽，将玻璃外管架设在镀膜机中的滚轮上，启动电机，电机带动滚轮转动，玻璃外管随之转动，调节角速度到1~3^o/min，共转动三周；

（2）将镀膜后的玻璃外管从滚轮上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为480~520℃，时间为1.5~2.5h；

（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

优选的，用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法，所述镀膜步骤如下：

（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽，将玻璃外管架设在镀膜机中的滚轮上，启动电机，电机带动滚轮转动，玻璃外管随之转动，调节角速度到1.5^o/min，共转动三周；

（2）将镀膜后的玻璃外管从滚轮上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为500℃，时间为2h；

（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

本发明的有益效果：本发明的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的厚度小于1.5μm，经实测太阳能透过率大于97.8%，反射率低于2%；具有产品稳定性、耐候性、耐腐蚀性、耐高温性、疏水性和疏尘性；该发明同时具有生产工艺的环保性，是一种新型的高透过率疏水疏尘纳米薄膜层，具有较强的市场前景。

附图说明

附图1为本发明的纳米薄膜层镀膜时的设备镀膜机的结构示意图；

附图2为镀膜机的镀膜液存储槽的结构示意图；

标号说明：1-电机；2-支架；3-滚轮；4-镀膜液存储槽；5-玻璃外管。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、实现目标效果，以下结合实施方式详予说明。

实施例1

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的镀膜液包括下述质量百分比的材料：二氧化硅粉末，27%；n-异丙基丙烯酰胺，14%；三甲基氯硅烷，21%；牛血清蛋白，15%；去离子水，23%。

本实施例中，所述二氧化硅粉末粒径在125nm左右，纯度高于99%。

本实施例中，所述n-异丙基丙烯酰胺需先在丙酮与乙烷溶液中再结晶，在室温下真空干燥后，才能使用。

本实施例中，所述三甲基氯硅烷起到的是疏水化改性的作用。

本实施例中，所述牛血清蛋白的分子量为68kda，用于做模型蛋白。

本实施例中，所述去离子水的电阻率为18.2mω。

本实施例中用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层镀膜时所采用的设备为镀膜机，镀膜机包括电机1、支架2、滚轮3和镀膜液存储槽4，所述电机1与滚轮3一端相连接，所述支架2包括第一支架2和第二支架2，第一支架2设置在滚轮3的第一位置处，第二支架2设置在滚轮3的第二位置处，所述镀膜液存储槽4设置在滚轮3的第三位置的下方，镀膜液存储槽4的长度略大于玻璃外管5的长度。

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法：（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽4，将玻璃外管5架设在镀膜机中的滚轮3上，启动电机1，电机1带动滚轮3转动，玻璃外管5随之转动，调节角速度到1.5^o/min，共转动三周；（2）将镀膜后的玻璃外管5从滚轮3上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为500℃，时间为2h；（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

实施例2

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的镀膜液包括下述质量百分比的材料：二氧化硅粉末，30%；n-异丙基丙烯酰胺，10%；三甲基氯硅烷，15%；牛血清蛋白，20%；去离子水，25%。

本实施例中，所述二氧化硅粉末粒径在125nm左右，纯度高于99%。

本实施例中，所述n-异丙基丙烯酰胺需先在丙酮与乙烷溶液中再结晶，在室温下真空干燥后，才能使用。

本实施例中，所述三甲基氯硅烷起到的是疏水化改性的作用。

本实施例中，所述牛血清蛋白的分子量为68kda，用于做模型蛋白。

本实施例中，所述去离子水的电阻率为18.2mω。

本实施例中用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层镀膜时所采用的设备为镀膜机，镀膜机包括电机1、支架2、滚轮3和镀膜液存储槽4，所述电机1与滚轮3一端相连接，所述支架2包括第一支架2和第二支架2，第一支架2设置在滚轮3的第一位置处，第二支架2设置在滚轮3的第二位置处，所述镀膜液存储槽4设置在滚轮3的第三位置的下方，镀膜液存储槽4的长度略大于玻璃外管5的长度。

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法：（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽4，将玻璃外管5架设在镀膜机中的滚轮3上，启动电机1，电机1带动滚轮3转动，玻璃外管5随之转动，调节角速度到1^o/min，共转动三周；（2）将镀膜后的玻璃外管5从滚轮3上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为480℃，时间为2.5h；（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

实施例3

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的镀膜液包括下述质量百分比的材料：二氧化硅粉末，28%；n-异丙基丙烯酰胺，12%；三甲基氯硅烷，18%；牛血清蛋白，18%；去离子水，24%。

本实施例中，所述二氧化硅粉末粒径在125nm左右，纯度高于99%。

本实施例中，所述n-异丙基丙烯酰胺需先在丙酮与乙烷溶液中再结晶，在室温下真空干燥后，才能使用。

本实施例中，所述三甲基氯硅烷起到的是疏水化改性的作用。

本实施例中，所述牛血清蛋白的分子量为68kda，用于做模型蛋白。

本实施例中，所述去离子水的电阻率为18.2mω。

本实施例中用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层镀膜时所采用的设备为镀膜机，镀膜机包括电机1、支架2、滚轮3和镀膜液存储槽4，所述电机1与滚轮3一端相连接，所述支架2包括第一支架2和第二支架2，第一支架2设置在滚轮3的第一位置处，第二支架2设置在滚轮3的第二位置处，所述镀膜液存储槽4设置在滚轮3的第三位置的下方，镀膜液存储槽4的长度略大于玻璃外管5的长度。

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法：（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽4，将玻璃外管5架设在镀膜机中的滚轮3上，启动电机1，电机1带动滚轮3转动，玻璃外管5随之转动，调节角速度到3^o/min，共转动三周；（2）将镀膜后的玻璃外管5从滚轮3上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为520℃，时间为1.5h；（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

实施例4

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的镀膜液包括下述质量百分比的材料：二氧化硅粉末，25%；n-异丙基丙烯酰胺，15%；三甲基氯硅烷，22%；牛血清蛋白，13%；去离子水，25%。

本实施例中，所述二氧化硅粉末粒径在125nm左右，纯度高于99%。

本实施例中，所述n-异丙基丙烯酰胺需先在丙酮与乙烷溶液中再结晶，在室温下真空干燥后，才能使用。

本实施例中，所述三甲基氯硅烷起到的是疏水化改性的作用。

本实施例中，所述牛血清蛋白的分子量为68kda，用于做模型蛋白。

本实施例中，所述去离子水的电阻率为18.2mω。

本实施例中用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层镀膜时所采用的设备为镀膜机，镀膜机包括电机1、支架2、滚轮3和镀膜液存储槽4，所述电机1与滚轮3一端相连接，所述支架2包括第一支架2和第二支架2，第一支架2设置在滚轮3的第一位置处，第二支架2设置在滚轮3的第二位置处，所述镀膜液存储槽4设置在滚轮3的第三位置的下方，镀膜液存储槽4的长度略大于玻璃外管5的长度。

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法：（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽4，将玻璃外管5架设在镀膜机中的滚轮3上，启动电机1，电机1带动滚轮3转动，玻璃外管5随之转动，调节角速度到1.5^o/min，共转动三周；（2）将镀膜后的玻璃外管5从滚轮3上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为510℃，时间为1.8h；（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

实施例5

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的镀膜液包括下述质量百分比的材料：二氧化硅粉末，26%；n-异丙基丙烯酰胺，13%；三甲基氯硅烷，17%；牛血清蛋白，16%；去离子水，28%。

本实施例中，所述二氧化硅粉末粒径在125nm左右，纯度高于99%。

本实施例中，所述n-异丙基丙烯酰胺需先在丙酮与乙烷溶液中再结晶，在室温下真空干燥后，才能使用。

本实施例中，所述三甲基氯硅烷起到的是疏水化改性的作用。

本实施例中，所述牛血清蛋白的分子量为68kda，用于做模型蛋白。

本实施例中，所述去离子水的电阻率为18.2mω。

本实施例中用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层镀膜时所采用的设备为镀膜机，镀膜机包括电机1、支架2、滚轮3和镀膜液存储槽4，所述电机1与滚轮3一端相连接，所述支架2包括第一支架2和第二支架2，第一支架2设置在滚轮3的第一位置处，第二支架2设置在滚轮3的第二位置处，所述镀膜液存储槽4设置在滚轮3的第三位置的下方，镀膜液存储槽4的长度略大于玻璃外管5的长度。

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法：（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽4，将玻璃外管5架设在镀膜机中的滚轮3上，启动电机1，电机1带动滚轮3转动，玻璃外管5随之转动，调节角速度到1.8^o/min，共转动三周；（2）将镀膜后的玻璃外管5从滚轮3上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为490℃，时间为2h；（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

实施例6

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的镀膜液包括下述质量百分比的材料：二氧化硅粉末，29%；n-异丙基丙烯酰胺，11%；三甲基氯硅烷，24%；牛血清蛋白，14%；去离子水，22%。

本实施例中，所述二氧化硅粉末粒径在125nm左右，纯度高于99%。

本实施例中，所述n-异丙基丙烯酰胺需先在丙酮与乙烷溶液中再结晶，在室温下真空干燥后，才能使用。

本实施例中，所述三甲基氯硅烷起到的是疏水化改性的作用。

本实施例中，所述牛血清蛋白的分子量为68kda，用于做模型蛋白。

本实施例中，所述去离子水的电阻率为18.2mω。

本实施例中用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层镀膜时所采用的设备为镀膜机，镀膜机包括电机1、支架2、滚轮3和镀膜液存储槽4，所述电机1与滚轮3一端相连接，所述支架2包括第一支架2和第二支架2，第一支架2设置在滚轮3的第一位置处，第二支架2设置在滚轮3的第二位置处，所述镀膜液存储槽4设置在滚轮3的第三位置的下方，镀膜液存储槽4的长度略大于玻璃外管5的长度。

本实施例的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的镀膜方法：（1）将所述纳米薄膜层的镀膜液加入镀膜机中的镀膜液存储槽4，将玻璃外管5架设在镀膜机中的滚轮3上，启动电机1，电机1带动滚轮3转动，玻璃外管5随之转动，调节角速度到1.5^o/min，共转动三周；（2）将镀膜后的玻璃外管5从滚轮3上取下，静置晾干后，置于烘箱中，进行加热固化，加热温度为500℃，时间为2h；（3）薄膜层加热固化后，进行空冷处理，待温度降为常温后，纳米薄膜层制备完毕。

本发明的用于集热管玻璃外管的纳米薄膜层的厚度小于1.5μm，经实测太阳能透过率大于97.8%，反射率低于2%；具有产品稳定性、耐候性、耐腐蚀性、耐高温性、疏水性和疏尘性；该发明同时具有生产工艺的环保性，是一种新型的高透过率疏水疏尘纳米薄膜层，具有较强的市场前景。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。