本发明涉及太阳能板
技术领域：
，具体地，涉及一种高效能太阳能板表面涂料的制备方法。
背景技术：
：能源利用在人类社会发展中占有举足轻重的地位，但过度的开发资源和低效率的资源利用，使人类面临着严峻的考验。众所周知，太阳能是一种来源最丰富和可广泛获取的可再生能源，对解决能源危机和环境问题具有重大的作用，且太阳能以独具的储量无限性、存在的普遍性、开发利用的清洁性，使其成为了各国竞相研究的热点。目前市面上普遍采用的是在太阳能平板集热器的吸热板芯上喷涂黑色有机涂层，如黑色氟碳树脂、黑色环氧树脂、黑色聚氨酯树脂等，因为采用了普通的树脂材料作为粘合剂及以碳黑或者黑色颜料作为发色体，因此会造成：1、涂层不耐候，过早粉化和退色；2、由于采用的是普通碳黑或者黑色颜料作为发色体，使用寿命较短。申请号为201410711240.2的中国发明专利申请公开了一种提高太阳能发电效率的表面漆，按质量比包括如下组成：清漆：40~50%；氧化铝：10~15%；氧化铁：20~25%。稀释剂：10~15%；调和剂：10~15%，通过在太阳能板上涂抹一层提高温度的清漆，虽然具有一定的提高温度，提高转化的优点，但是耐候性及使用耐久性有待提高。申请号为201711167660.9的中国发明专利申请公开了一种水性聚氨酯树脂吸热涂料及其制备方法，用于太阳能板的表面涂覆，它由以下质量份数的原料制备而成：环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂60~80份、硅树脂8~12份、石墨8~12份、二氧化锰6~8份、四氧化三铁2~4份、钛白粉1~3份、吸光剂4~8份、吸光促进剂2~4份、干性油醇酸树脂8~12份。所述涂料虽然具有一定的吸热效率高、光反射率低、粘结力强的特点，但其耐老化、耐高温性能及阻燃性能有待提高。因此，研究开发一种不仅具有高吸热效率、高粘结强度，还具有较好的耐老化、耐高温及阻燃性能的太阳能板表面涂料的制备方法具有重要意义，也是符合目前市场需要。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高效能太阳能板表面涂料的制备方法，工艺简单、安全无污染，制备得到的太阳能板表面涂料，不仅具有较高的吸热效率、较低的光反射率，还具有较好的耐环境性能、耐高温性能、耐老化性能及阻燃性，此外还具有优异的粘结牢固性，大大提高了涂料的使用寿命。本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明涉及一种高效能太阳能板表面涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照如下配比准备如下重量份的各组分：聚氨酯乳液25~30份、有机硅改性环氧树脂5~12份、石墨烯0.2~1.5份、纳米氢氧化镁3~8份、纳米氧化铝8~17份、纳米氧化铁7~15份、高粘凹凸棒石粘土13~18份、碳化硅5~10份、氮化硼3~7份、钙钛矿材料6~10份、增塑剂10~15份；（2）将配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至50~60℃，边搅拌边加入配比量的石墨烯，搅拌反应1.5~2h，得到产物a1；（3）称取配比量的纳米氢氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化铁、碳化硅、氮化硼加入到分散研磨机中研磨12~15h，并将研磨后的混合物过80目筛，得到产物a2；（4）称取配比量的高粘凹凸棒石粘土，加入适量水将其配置成悬浮液，加入钙钛矿材料，然后将混合物置于超声波条件下超声分散30~40min，得到混合物a3；（5）将产物a1与有机硅改性环氧树脂加入到高速搅拌机中，混合搅拌3~5min，然后再加入产物a2、增塑剂，继续搅拌混合5~10min，再加入混合物a3，继续搅拌混合5~10min，即得所述高效能太阳能板表面涂料。优选地，所述步骤（1）中包括如下重量份的各组分：聚氨酯乳液28份、有机硅改性环氧树脂10份、石墨烯0.6份、纳米氢氧化镁7份、纳米氧化铝15份、纳米氧化铁12份、高粘凹凸棒石粘土16份、碳化硅8份、氮化硼5份、钙钛矿材料9份、增塑剂12份。优选地，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却，研磨至粒径为100目，即得所述高粘凹凸棒石粘土。优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的任一种。优选地，所述步骤（2）中石墨烯的加入方法为将石墨烯配置成浓度为0.5~0.8mg/l的混合液，然后边搅拌边向反应釜中滴加石墨烯混合液，并控制在30~35min滴加完毕。优选地，所述步骤（4）中钙钛矿材料在加入悬浮液之前需对其进行粉碎研磨处理，研磨至粒径为100目。优选地，所述步骤（4）中水的加入量为高粘凹凸棒石粘土质量的3~5倍。优选地，所述步骤（4）中混合液超声分散的温度为40~45℃。优选地，所述步骤（5）中高速搅拌机的转速为3000~3500转/min。优选地，所述步骤（5）中最终得到的混合物需调整含水量为50~60%。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明所述的高效能太阳能板表面涂料的制备方法，工艺简单、安全无污染，制备得到的太阳能板表面涂料，不仅具有较高的吸热效率、较低的光反射率，还具有较好的耐环境性能、耐高温性能、耐老化性能及阻燃性，此外还具有优异的粘结牢固性，大大提高了涂料的使用寿命。（2）本发明所述的高效能太阳能板表面涂料的制备方法中采用石墨烯对聚氨酯乳液进行改性处理，由于石墨烯独特的片层共轭结构，层层叠加形成致密的防护层，具有较好的防水、防腐蚀性能，优异的耐磨性等力学性能及较好的化学稳定性，使得制备得到的表面涂料具有较好的防水、防腐蚀性能、耐磨性及较好的化学稳定性。（3）本发明所述的高效能太阳能板表面涂料的制备方法中添加有有机硅改性环氧树脂，使得涂料不仅具有较好的粘结性能，还具有较好的力学强度。（4）本发明所述的高效能太阳能板表面涂料的制备方法中添加有钙钛矿材料，大大提高了涂料的吸热效率。（5）本发明所述的高效能太阳能板表面涂料的制备方法中添加有高粘凹凸棒石粘土，提高了各组分之间的粘结牢固性及分散均匀性；由于凹凸棒石粘土特有的链层状结构及较大的比表面积，使其具有较好的吸附性能及吸热性能，将钙钛矿材料均匀分散在高粘凹凸棒石粘土的表面，提高了涂料的吸热均匀性。（6）本发明所述的高效能太阳能板表面涂料的制备方法中纳米氢氧化镁，使得涂料具有较好的阻燃效果，再加上碳化硅、氮化硼的协同作用，大大提高了涂料的耐高温性能。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例1：本实施例涉及一种高效能太阳能板表面涂料的制备方法；所述高效能太阳能板表面涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照如下配比准备如下重量份的各组分：聚氨酯乳液25份、有机硅改性环氧树脂5份、石墨烯0.2份、纳米氢氧化镁3份、纳米氧化铝8份、纳米氧化铁7份、高粘凹凸棒石粘土13份、碳化硅5份、氮化硼3份、钙钛矿材料6份、增塑剂10份；（2）将配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至50℃，边搅拌边加入配比量的石墨烯，搅拌反应2h，得到产物a1；（3）称取配比量的纳米氢氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化铁、碳化硅、氮化硼加入到分散研磨机中研磨12h，并将研磨后的混合物过80目筛，得到产物a2；（4）称取配比量的高粘凹凸棒石粘土，加入适量水将其配置成悬浮液，加入钙钛矿材料，然后将混合物置于超声波条件下超声分散30min，得到混合物a3；（5）将产物a1与有机硅改性环氧树脂加入到高速搅拌机中，混合搅拌3min，然后再加入产物a2、增塑剂，继续搅拌混合5min，再加入混合物a3，继续搅拌混合5min，即得所述高效能太阳能板表面涂料。其中，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却，研磨至粒径为100目，即得所述高粘凹凸棒石粘土。其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。其中，所述步骤（2）中石墨烯的加入方法为将石墨烯配置成浓度为0.5mg/l的混合液，然后边搅拌边向反应釜中滴加石墨烯混合液，并控制在30min滴加完毕。其中，所述步骤（4）中钙钛矿材料在加入悬浮液之前需对其进行粉碎研磨处理，研磨至粒径为100目。其中，所述步骤（4）中水的加入量为高粘凹凸棒石粘土质量的3倍。其中，所述步骤（4）中混合液超声分散的温度为40℃。其中，所述步骤（5）中高速搅拌机的转速为3000转/min。其中，所述步骤（5）中最终得到的混合物需调整含水量为50%。实施例2：本实施例涉及一种高效能太阳能板表面涂料的制备方法；所述高效能太阳能板表面涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照如下配比准备如下重量份的各组分：聚氨酯乳液28份、有机硅改性环氧树脂10份、石墨烯0.6份、纳米氢氧化镁7份、纳米氧化铝15份、纳米氧化铁12份、高粘凹凸棒石粘土16份、碳化硅8份、氮化硼5份、钙钛矿材料9份、增塑剂12份；（2）将配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至60℃，边搅拌边加入配比量的石墨烯，搅拌反应2h，得到产物a1；（3）称取配比量的纳米氢氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化铁、碳化硅、氮化硼加入到分散研磨机中研磨15h，并将研磨后的混合物过80目筛，得到产物a2；（4）称取配比量的高粘凹凸棒石粘土，加入适量水将其配置成悬浮液，加入钙钛矿材料，然后将混合物置于超声波条件下超声分散30min，得到混合物a3；（5）将产物a1与有机硅改性环氧树脂加入到高速搅拌机中，混合搅拌5min，然后再加入产物a2、增塑剂，继续搅拌混合5min，再加入混合物a3，继续搅拌混合10min，即得所述高效能太阳能板表面涂料。其中，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却，研磨至粒径为100目，即得所述高粘凹凸棒石粘土。其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。其中，所述步骤（2）中石墨烯的加入方法为将石墨烯配置成浓度为0.6mg/l的混合液，然后边搅拌边向反应釜中滴加石墨烯混合液，并控制在30min滴加完毕。其中，所述步骤（4）中钙钛矿材料在加入悬浮液之前需对其进行粉碎研磨处理，研磨至粒径为100目。其中，所述步骤（4）中水的加入量为高粘凹凸棒石粘土质量的5倍。其中，所述步骤（4）中混合液超声分散的温度为45℃。其中，所述步骤（5）中高速搅拌机的转速为3000转/min。其中，所述步骤（5）中最终得到的混合物需调整含水量为50%。实施例3：本实施例涉及一种高效能太阳能板表面涂料的制备方法；所述高效能太阳能板表面涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照如下配比准备如下重量份的各组分：聚氨酯乳液30份、有机硅改性环氧树脂12份、石墨烯1.5份、纳米氢氧化镁8份、纳米氧化铝17份、纳米氧化铁15份、高粘凹凸棒石粘土18份、碳化硅10份、氮化硼7份、钙钛矿材料10份、增塑剂15份；（2）将配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至60℃，边搅拌边加入配比量的石墨烯，搅拌反应1.5h，得到产物a1；（3）称取配比量的纳米氢氧化镁、纳米氧化铝、纳米氧化铁、碳化硅、氮化硼加入到分散研磨机中研磨15h，并将研磨后的混合物过80目筛，得到产物a2；（4）称取配比量的高粘凹凸棒石粘土，加入适量水将其配置成悬浮液，加入钙钛矿材料，然后将混合物置于超声波条件下超声分散40min，得到混合物a3；（5）将产物a1与有机硅改性环氧树脂加入到高速搅拌机中，混合搅拌5min，然后再加入产物a2、增塑剂，继续搅拌混合10min，再加入混合物a3，继续搅拌混合10min，即得所述高效能太阳能板表面涂料。其中，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却，研磨至粒径为100目，即得所述高粘凹凸棒石粘土。其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。其中，所述步骤（2）中石墨烯的加入方法为将石墨烯配置成浓度为0.8mg/l的混合液，然后边搅拌边向反应釜中滴加石墨烯混合液，并控制在35min滴加完毕。其中，所述步骤（4）中钙钛矿材料在加入悬浮液之前需对其进行粉碎研磨处理，研磨至粒径为100目。其中，所述步骤（4）中水的加入量为高粘凹凸棒石粘土质量的5倍。其中，所述步骤（4）中混合液超声分散的温度为45℃。其中，所述步骤（5）中高速搅拌机的转速为3500转/min。其中，所述步骤（5）中最终得到的混合物需调整含水量为60%。对比例：按照申请号为201711167660.9的中国发明专利的方法制备太阳能板表面涂料。试验：根据gb∕t19250-2013《聚氨酯防水涂料》及gb12441-2005《饰面型防火涂料》的标准对本发明实施例1~3制备得到的太阳能板表面涂料及对比例方法制备得到的太阳能板表面涂料进行性能测试，具体结果如下表所示：项目太阳能吸收率%粘结强度mpa耐高温性阻燃等级耐老化性实施例198.96.21000℃10d，无变化a无裂纹及变形实施例299.36.51000℃10d，无变化a无裂纹及变形实施例399.26.61000℃10d，无变化a无裂纹及变形对比例80.61.51000℃10d，涂层开裂b轻微裂纹及变形由上表可知，本发明实施例1~3制备得到的太阳能板表面涂料和对比例方法制备得到的太阳能板表面涂料相比，太阳能吸收率大大提高，达90%以上，粘结强度、耐高温性能及耐老化性能显著提高，阻燃等级达到a级，具有优异的阻燃效果，大大提高了涂料的使用安全性。综上所述，本发明所述的高效能太阳能板表面涂料的制备方法，工艺简单、安全无污染，制备得到的太阳能板表面涂料，不仅具有较高的吸热效率、较低的光反射率，还具有较好的耐环境性能、耐高温性能、耐老化性能及阻燃性，此外还具有优异的粘结牢固性，大大提高了涂料的使用寿命。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。当前第1页12