一种自清洁减反射涂层及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能应用领域，尤其涉及一种自清洁减反射涂层及其制备方法。

背景技术：

传统能源的日渐枯竭，迫使人类不断寻求新的可替代能源，尤其近年的环境破坏和空气污染，导致新能源尤其清洁能源的显得尤为重要，人类对新能源的渴望也日渐迫切。太阳能是目前人类发现的最清洁的、最安全的也是取之不尽用之不竭的新能源。太阳能光热应用已有百年的历史，但中高温应用，是近30年的事情，国内起步较晚，落后于欧美发达国家约20年。

透射率，是太阳能集热管的主要光学性能之一，也是太阳能集热器反射镜的主要光学性能之一，减反射涂层可以提高集热管和反射镜玻璃的透射率，从而提高集热器的光学效率。通常情况下，光热集热器和光伏组件一般应用在太阳光照强、沙漠、多雨等环境较恶劣地区，然而常规光热集热器和光伏组件所使用的减反射涂层亲水性较强，抗水、油、灰尘侵蚀的能力较差，导致玻璃表面很容易被污染，从而降低了系统效率，同时也大大提高了运行维护的成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种强减反射性能、超疏水、超疏油、疏尘的自清洁减反射涂层。

本发明的再一个目的在于提供自清洁减反射涂层的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一种自清洁减反射涂层，其成分由多种前驱体反应而成，所述前驱体包括试剂a，试剂a为正硅酸酯、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

优选的，所述前驱体还包括试剂b，试剂b为甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。

一种自清洁减反射涂层的制备方法，制备步骤如下：

（1）将根据权利要求2所述的前驱体试剂a和试剂b，在ph=0.4~3.5条件下搅拌10~30h，随后静置陈化5~7天，形成溶胶c；

（2）将前驱体试剂a和试剂b，在ph=0.4~3.5条件下搅拌10~30h，另静置陈化1~30天，形成溶胶d；

（3）将溶胶c和溶胶d以（0.1~3）：（5~9）比例混合，形成溶胶e；

（4）随后采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，太阳能集热管的玻璃管的下降速度为0.3~3mm/s，静置3~10min，静置后开始提拉，提拉速度为0.3~2mm/s；

（5）浸镀完成后，在空气中静置30min，形成凝胶后在300℃~550℃条件下烘干1~3小时，得到太阳能集热管的玻璃管内外壁上的自清洁减反射涂层。

一种自清洁减反射涂层的制备方法，制备步骤如下：

（1）将根据权利要求2所述的前驱体试剂a和试剂b，在ph=0.4~3.5条件下搅拌10~30h，随后静置陈化5~7天，形成溶胶c；

（2）将前驱体试剂a和试剂b，在ph=0.4~3.5条件下搅拌10~30h，另静置陈化1~30天，形成溶胶d；

（3）将溶胶c和溶胶d以（0.1~3）：（5~9）比例混合，形成溶胶e；

（4）随后采用旋涂法将溶胶e被镀在太阳能集热器的反射镜和光伏电池表面，旋涂速度为0.1~12r/min；

（5）被镀完成后，在空气中静置30min，形成凝胶后在300℃~550℃条件下烘干1~3小时，得到太阳能集热管反射镜和光伏电池表面的自清洁减反射涂层。

一种自清洁减反射涂层的制备方法，制备步骤如下：

（1）将根据权利要求2所述的前驱体试剂a和试剂b，在ph=0.4~3.5条件下搅拌10~30h，随后静置陈化5~7天，形成溶胶c；

（2）将前驱体试剂a和试剂b，在ph=0.4~3.5条件下搅拌10~30h，另静置陈化1~30天，形成溶胶d；

（3）将溶胶c和溶胶d以（0.1~3）：（5~9）比例混合，形成溶胶e；

（4）随后采用喷涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池表面，喷涂枪出口压力为0.1~2mpa，喷涂枪口与太阳能集热管反射镜和光伏电池表面的间距为10~500mm，喷涂枪口移动速度为10~200mm/s；

（5）被镀完成后，在空气中静置30min，形成凝胶后在300℃~550℃条件下烘干1~3小时，得到太阳能集热管反射镜和光伏电池表面的自清洁减反射涂层。

本发明的有益效果：自清洁减反射涂层的微观结构为微米量级团簇上生长着纳米颗粒，该自清洁减反射涂层的接触角＞150°，滚动角＜10°，不仅具有高的减反射性能，还具有超疏水、疏油、疏尘的自清洁性能，可使太阳能集热管和反射镜以及光伏电池板具有自清洁性能，在大幅提高太阳能光热集热器及光伏电池板的系统效率的基础上，可大幅提高其环境适应性、耐候性及其使用寿命；同时也可以大幅降低电站的运行和维护成本，该自清洁减反射涂层的制备方法简单，对基底形状要求低，成本低，无毒无污染；该自清洁减反射涂层具备优异的耐高温性能，能耐400℃以上的高温，还具有耐酸碱腐蚀、耐冷热冲击、耐紫外辐射性能，其硬度和耐磨性能均较高；该自清洁减反射涂层可用于中高温槽式太阳能集热器中的集热管及反射镜、线性菲涅尔式集热器中的集热管和反射镜、塔式太阳能集热器的反射镜、常温太阳能集热器中的集热管及防护玻璃以及光伏电池板表面。

附图说明

附图1为本发明的自清洁减反射涂层的微观结构示意图；

附图2为本发明的自清洁减反射涂层的制备方法路线示意图；

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。

参照附图1-附图2，本发明提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用试剂a、试剂b为前驱体，在ph=0.4~3.5条件下搅拌10~30h，随后静置陈化5~7天，形成溶胶c；另静置陈化1~30天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以（0.1~3）：（5~9）比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为0.3~3.0mm/s，静置3~10min，将被镀件向上提拉，提拉速度为0.3~2.0mm/s；采用旋涂法或喷涂法被镀在太阳能集热器的反射镜和光伏电池板表面，旋涂速度为0.1~12r/min，喷涂枪出口压力为0.1~2mpa，枪口与基片间距为10~500mm，枪口移动速度为10~200mm/s；镀膜完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在300℃~550℃条件下烘干1~3h，得到所述的自清洁减反射涂层。

本发明中，所述试剂a为正硅酸酯：正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯等、聚二甲基硅氧烷中的至少一种，试剂a的分子量为88~20000。

本发明中，所述试剂b为甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。

实施例1

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和乙醇为前驱体，在ph=0.4条件下搅拌10小时，随后静置陈化7天，形成溶胶c；另静置陈化30天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以1:5比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的比例管内外壁上，进度是，被镀件下降速度为0.5mm/s，静置5min，提拉速度为0.3mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在400℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用旋涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池板表面，旋涂速度为0.1r/min，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在400℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例2

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用聚二甲基硅氧烷和甲醇为前驱体，在ph=2条件下搅拌15h，随后静置陈化5天，形成溶胶c；另静置陈化1天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以0.7:8比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为0.3mm/s，静置10min，提拉速度为1.5mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在500℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用旋涂法将溶胶e被镀在太阳能能集热管的反射镜和光伏电池板表面，旋涂速度为2r/min，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在500℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例3

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和乙醇为前驱体，在ph=0.9条件下搅拌20h，随后静置陈化6天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和乙醇为前驱体，在ph=0.9条件下搅拌15h，随后静置陈化5天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以0.1:6比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为1mm/s，静置3min，提拉速度为2mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在550℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用旋涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池板表面，旋涂速度为5r/min，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在550℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例4

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和甲醇为前驱体，在ph=3条件下搅拌20h，随后静置陈化7天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和甲醇为前驱体，在ph=3条件下搅拌30h，随后静置陈化10天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以2:9比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为2mm/s，静置8min，提拉速度为1.8mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在300℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用旋涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池表面，旋涂速度为7r/min，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在300℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例5

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和乙醇为前驱体，在ph=3.5条件下搅拌30h，随后静置陈化5天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和甲醇为前驱体，在ph=3.5条件下搅拌10h，随后静置陈化15天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以3:7比例混合形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为1.5mm/s，静置9min，提拉速度为1mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在450℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用旋涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池表面，旋涂速度为9r/min，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在450℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例6

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和甲醇为前驱体，在ph=1.5条件下搅拌12h，随后静置陈化6天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和乙醇为前驱体，在ph=2.5条件下搅拌18h，随后静置陈化20天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以2.5:8的比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为1.8mm/s，静置6min，提拉速度为0.8mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在350℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用旋涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池表面，旋涂速度为12r/min，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在350℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例7

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和丙酮为前驱体，在ph=0.4条件下搅拌10小时，随后静置陈化7天，形成溶胶c；另静置陈化30天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以1:5比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的比例管内外壁上，进度是，被镀件下降速度为0.5mm/s，静置5min，提拉速度为0.3mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在400℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用喷涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池板表面，喷涂枪出口压力为0.1mpa，喷涂枪与反射镜和光伏电池表面的间距为10mm，喷涂枪移动速度为10mm/s，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在400℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例8

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用聚二甲基硅氧烷和丙酮为前驱体，在ph=2条件下搅拌15h，随后静置陈化5天，形成溶胶c；另静置陈化1天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以0.7:8比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为0.3mm/s，静置10min，提拉速度为1.5mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在500℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用喷涂法将溶胶e被镀在太阳能能集热管的反射镜和光伏电池板表面，喷涂枪出口压力为0.4mpa，喷涂枪与反射镜和光伏电池表面的间距为410mm，喷涂枪移动速度为70mm/s，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在500℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例9

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和乙醇为前驱体，在ph=0.9条件下搅拌20h，随后静置陈化6天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和丙酮为前驱体，在ph=0.9条件下搅拌15h，随后静置陈化5天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以0.1:6比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为1mm/s，静置3min，提拉速度为2mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在550℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用喷涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池板表面，喷涂枪出口压力为0.9mpa，喷涂枪与反射镜和光伏电池板表面间距为130mm，喷涂枪口移动速度为110mm/s，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在550℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例10

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和甲醇为前驱体，在ph=3条件下搅拌20h，随后静置陈化7天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和丙酮为前驱体，在ph=3条件下搅拌30h，随后静置陈化10天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以2:9比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为2mm/s，静置8min，提拉速度为1.8mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在300℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用喷涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池表面，喷涂枪出口压力为1.1mpa，喷涂枪口与反射镜和光伏电池表面的间距为270mm，喷涂枪口移动速度为150mm/s，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在300℃条件下烘干2h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例11

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和丙酮为前驱体，在ph=3.5条件下搅拌30h，随后静置陈化5天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和甲醇为前驱体，在ph=3.5条件下搅拌10h，随后静置陈化15天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以3:7比例混合形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为1.5mm/s，静置9min，提拉速度为1mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在450℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用喷涂法将溶胶e被镀在太阳能集热管的反射镜和光伏电池表面，喷涂枪出口压力为1.8mpa，喷涂枪口与反射镜和光伏电池表面的间距为320mm，喷涂枪口移动速度为170mm/s，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在450℃条件下烘干3h，得到所述的自清洁减反射涂层。

实施例12

本实施例提供一种自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层采用正硅酸乙酯和甲醇为前驱体，在ph=1.5条件下搅拌12h，随后静置陈化6天，形成溶胶c；另采用聚二甲基硅氧烷和丙酮为前驱体，在ph=2.5条件下搅拌18h，随后静置陈化20天，形成溶胶d；将溶胶c和溶胶d以2.5:8的比例混合，形成溶胶e；随后，采用提拉法将溶胶e浸镀在太阳能集热管的玻璃管内外壁上，浸镀时，被镀件下降速度为1.8mm/s，静置6min，提拉速度为0.8mm/s；浸镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在350℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层；最后，采用喷涂法将溶胶e被镀在太阳能集热器的反射镜和光伏电池表面，喷涂枪出口压力为2mpa，喷涂枪口与基片间距为500mm，喷涂枪口移动速度为200mm/s，被镀完成后，在空气中静置30min形成凝胶，随后在350℃条件下烘干1h，得到所述的自清洁减反射涂层。

本发明的自清洁减反射涂层的微观结构为微米量级团簇上生长着纳米颗粒，该自清洁减反射涂层的接触角＞150°，滚动角＜10°，不仅具有高的减反射性能，还具有超疏水、疏油、疏尘的自清洁性能，可使太阳能集热管和反射镜以及光伏电池板具有自清洁性能，在大幅提高太阳能光热集热器及光伏电池板的系统效率的基础上，可大幅提高其环境适应性、耐候性及其使用寿命；同时也可以大幅降低电站的运行和维护成本，该自清洁减反射涂层的制备方法简单，对基底形状要求低，成本低，无毒无污染；该自清洁减反射涂层具备优异的耐高温性能，能耐400℃以上的高温，还具有耐酸碱腐蚀、耐冷热冲击、耐紫外辐射性能，其硬度和耐磨性能均较高；该自清洁减反射涂层可用于中高温槽式太阳能集热器中的集热管及反射镜、线性菲涅尔式集热器中的集热管和反射镜、塔式太阳能集热器的反射镜、常温太阳能集热器中的集热管及防护玻璃以及光伏电池板表面。

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。