一种丙烯酸粉末涂料及其应用的制作方法

本发明涉及丙烯酸粉末涂料，尤其涉及一种丙烯酸粉末涂料及其应用。

背景技术：

1、丙烯酸粉末涂料应用广泛，有优异的装饰性、耐候性、和抗污染性，并且表面硬度高，柔韧性好。但是，丙烯酸粉末涂料的耐紫外光老化性能较差。因此，丙烯酸粉末涂料的应用范围受制于耐紫外老化性能，如何提升其耐紫外老化性能是一个难点。

2、cn109762419a公开了一种耐紫外线丙烯酸涂料，主要由以质量份数计的以下成分组成：羟基丙烯酸树脂20-50份、热塑性丙烯酸树脂50-80份、滑石粉2-5份、颜料6-8份、醋酸钾2-8份、紫外线吸收剂5-10份、三聚磷酸铝5-10份、十二酸5-10份、硅藻泥10-20份、消泡剂2-3份、五硼酸钠3-4份、硫酸铝1-2份、有机氟环氧树脂10-20份、碳酸钙6-9份、玻璃微珠3-5份、二甲基苯胺5-8份、稀土元素增白剂2-3份。

3、在粉末涂料中，引起涂层老化或破坏的主要因素是太阳光，特别是250-380nm紫外线辐射导致涂膜聚合物降解，对涂层的破坏作用最严重。目前，提高丙烯酸粉末涂料耐腐蚀性与耐紫外老化性等的现有技术主要包括以下几个方面：

4、（1）添加钛白粉（tio2）。tio2对光散射力强，白度好，但是其紫外线屏蔽作用不稳定；

5、（2）添加了纳米zno。纳米zno的比表面积较大，添加量多，涂膜表面桔皮严重，表面不够致密，反而降低其耐候性；

6、（3）添加紫外吸收剂。紫外线吸收剂及其他光稳定剂虽然能吸收或消除光辐射的破坏作用，但它们大多不能分解氢过氧化物或捕获自由基，同时也因吸收光辐射能增加涂膜发热而促进氧化。

7、以上这些技术对于丙烯酸粉末涂料的耐候性有所改善，但是性能提升不大，并且各有缺点。同时，还大幅增加了粉末涂料的制备成本，改变了粉末涂料产品透光等性能，尤其不适用于丙烯酸粉末涂料作为光伏面板涂层的使用场景。

8、综上所述，开发一种形成的涂层兼具优异的耐紫外老化性能和高透明度的丙烯酸粉末涂料是至关重要的。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种丙烯酸粉末涂料及其应用，所述丙烯酸粉末涂料形成的涂层兼具优异的耐紫外老化性能和高透明度，尤其适用于光伏面板。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种丙烯酸粉末涂料，所述丙烯酸粉末涂料包括丙烯酸单体、多面体钛酸锶、二维材料、含羟基的化合物、酰氯化合物和溶剂。

4、本发明中，以多面体钛酸锶为紫外光吸收与转化剂，与丙烯酸单体进行接枝复合，并以二维材料作为光电子传导介质，改变整个丙烯酸粉末紫外光吸收与转化程度，使丙烯酸粉末涂料在固化成型后的紫外光耐老化性能大幅提升，又不影响其可见光透光性，即不影响光伏面板的光电转化效率，是光伏面饭保护涂层的理想材料。

5、优选地，所述多面体钛酸锶包括十八面体钛酸锶，进一步优选包含（100）与（110）晶面的十八面体钛酸锶。

6、钛酸锶（srtio3）作为一种典型的钙钛矿型铁电金属氧化物，具有优良的光催化性能，也是理想的abo3型钙钛矿材料，具有立方晶体结构，空间群为pm3m，sr、ti和o原子分别占据钙钛矿abo3结构的a、b和o位。srtio3具有物化稳定性强、抗光腐蚀性强、光催化性能强等诸多优良特性。尤其对于十八面体钛酸锶微纳米颗粒，具有良好的光电转化与载流子输运特性，但其禁带宽度较宽（约3.2 ev），对紫外波段光有良好的光响应与吸收特性。

7、示例性地，本发明所述的多面体钛酸锶选自优美特的stonmat。

8、优选地，以所述丙烯酸单体的总质量为100份计，所述多面体钛酸锶的质量份数为0.1- 2份，例如0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份等。

9、本发明中，控制所述多面体钛酸锶在优选范围内的原因在于：其添加量偏高，会导致丙烯酸涂层透明度下降；其添加量偏低，会导致紫外耐候性变差。

10、优选地，所述二维材料包括石墨烯、二硫化钼或氮化硼中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：石墨烯和二硫化钼的组合，二硫化钼和氮化硼的组合，石墨烯、二硫化钼和氮化硼的组合等，进一步优选石墨烯。

11、优选地，以所述丙烯酸单体的总质量为100份计，所述二维材料的质量份数为0.01– 0.2份，例如0.02份、0.04份、0.06份、0.08份、0.1份、0.12份、0.14份、0.16份、0.18份等。

12、本发明中，控制所述二维材料在优选范围内的原因在于：其添加量偏高，会导致丙烯酸涂层透明度下降；其添加量偏低，会导致紫外耐候性变差。

13、优选地，所述含羟基的化合物包括聚乙烯醇、双端氨基聚乙烯醇或聚丙烯醇中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：聚乙烯醇和双端氨基聚乙烯醇的组合，双端氨基聚乙烯醇和聚丙烯醇的组合，聚乙烯醇、双端氨基聚乙烯醇和聚丙烯醇的组合等。

14、优选地，所述含羟基的化合物的相对分子量为2 - 3万，例如2.1万、2.2万、2.3万、2.4万、2.5万、2.6万、2.7万、2.8万、2.9万等。

15、优选地，以所述丙烯酸单体的总质量为100份计，所述含羟基的化合物的质量份数为0.01 -0.1份，例如0.02份、0.04份、0.06份、0.08份等。

16、优选地，所述酰氯化合物包括均苯三甲酰氯。

17、优选地，以所述丙烯酸单体的总质量为100份计，所述酰氯化合物的质量份数为0.01 – 0.05份，例如0.02份、0.03份、0.04份等。

18、优选地，所述丙烯酸单体包括丙烯酸。

19、优选地，所述溶剂包括正己烷。

20、优选地，以所述丙烯酸单体的总质量为100份计，所述溶剂的质量份数为100-200份，例如120份、130份、140份、160份、180份等。

21、第二方面，本发明提供一种涂层，所述涂层由第一方面所述的丙烯酸粉末涂料得到。

22、优选地，所述涂层包括至少一组（例如两组、四组、六组等）层叠设置的丙烯酸树脂层和接枝层的组合。

23、第三方面，本发明提供一种第二方面所述的涂层的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

24、（1）将丙烯酸单体先形成半固化涂层；

25、将多面体钛酸锶、二维材料和溶剂形成分散液；

26、将含羟基的化合物和溶剂形成含羟基的化合物溶液；

27、将酰氯化合物和溶剂形成酰氯化合物溶液；

28、（2）将半固化涂层浸入所述含羟基的化合物溶液，干燥，然后浸入酰氯化合物溶液，进行接枝聚合，再浸入分散液中，进行接枝复合反应，固化，得到所述涂层。

29、本发明中，利用多面体钛酸锶作为紫外光耐老化调节剂，采用逐步复合法使多面体钛酸锶与丙烯酸粉末单体进行光诱导强化接枝复合，并加入二维材料作为光电子传导介质，工艺简单有效。

30、优选地，步骤（1）中，半固化涂层的形成方式包括：将丙烯酸单体进行热固化。

31、优选地，所述热固化的温度为100-150℃，例如110℃、120℃、130℃、140℃等。

32、优选地，所述热固化的时间为5-15 min，例如6 min、8 min、10 min、12 min、14min等。

33、优选地，步骤（1）中，所述分散液中，所述多面体钛酸锶的质量浓度为0.1–2 mg/ml，例如0.2 mg/ml、0.4 mg/ml、0.6 mg/ml、0.8 mg/ml、1 mg/ml、1.2 mg/ml、1.4 mg/ml、1.6 mg/ml、1.8 mg/ml等。

34、优选地，步骤（1）中，所述二维材料中，所述二维材料的质量浓度为0.1- 1 mg/ml，例如0.2 mg/ml、0.3 mg/ml、0.4 mg/ml、0.5 mg/ml、0.6 mg/ml、0.7 mg/ml、0.8 mg/ml、0.9mg/ml等。

35、优选地，所述含羟基的化合物溶液中，所述含羟基的化合物的质量百分数为1%-10%，例如2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%等。

36、优选地，所述酰氯化合物溶液中，所述酰氯化合物的质量百分数为0.1%-0.5%，例如0.2%、0.3%、0.4%等。

37、优选地，步骤（2）中，所述干燥的温度为50-80℃，例如55℃、60℃、70℃、75℃等。

38、优选地，所述干燥的时间为1-3 h，例如1.2 h、1.4 h、1.6 h、1.8 h、2 h、2.2 h、2.4 h、2.6 h、2.8 h等。

39、优选地，步骤（2）中，所述接枝聚合和接枝复合反应的时间各自独立地为1-5 min，例如1.5 min、2 min、2.5 min、3 min、3.5 min、4 min、4.5 min等。

40、优选地，所述接枝复合反应后还包括洗涤和干燥。

41、优选地，所述干燥的温度为50-80℃，例如55℃、60℃、70℃、75℃等。

42、优选地，所述干燥的时间为1-2 h，例如1.2 h、1.4 h、1.6 h、1.8 h等。

43、优选地，步骤（2）中，所述固化的方式包括光固化。

44、优选地，所述光固化的强度为1-3 w/cm2，例如1.2 w/cm2、1.4 w/cm2、1.6 w/cm2、1.8 w/cm2、2 w/cm2、2.2 w/cm2、2.4 w/cm2、2.6 w/cm2、2.8 w/cm2等。

45、优选地，所述光固化的时间为0.2-1 h，例如0.3 h、0.4 h、0.5 h、0.6 h、0.7 h、0.8 h、0.9 h等。

46、优选地，步骤（1）和步骤（2）至少进行一次，得到至少一组（例如两组、四组、六组等）层叠设置的丙烯酸树脂层和接枝层的组合。

47、优选地，所述制备方法还包括步骤（3），在固化后的涂层表面重复进行步骤（1）和步骤（2），得到至少一组（例如两组、四组、六组等）层叠设置的丙烯酸树脂层和接枝层的组合。

48、优选地，所述制备方法还包括热固化。

49、优选地，所述热固化的温度为150-250℃，例如160℃、180℃、200℃、220℃、240℃等。

50、优选地，所述热固化的时间为5-15 min，例如6 min、8 min、10 min、12 min、14min等。

51、作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

52、（1）将丙烯酸单体在100-150℃下热固化5-15 min，先形成半固化涂层；

53、将多面体钛酸锶、二维材料和溶剂形成分散液，其中，所述多面体钛酸锶的质量浓度为0.1 -2 mg/ml，所述二维材料的质量浓度为0.1 -1mg/ml；

54、将含羟基的化合物和溶剂形成含羟基的化合物溶液，其中，所述含羟基的化合物的质量百分数为1%-10%；

55、将酰氯化合物和溶剂形成酰氯化合物溶液，其中，所述酰氯化合物的质量百分数为0.1%-0.5%；

56、（2）将半固化涂层浸入所述含羟基的化合物溶液，在50-80℃下干燥1-3 h，然后浸入酰氯化合物溶液，进行1-5 min接枝聚合，再浸入分散液中，进行1-5 min接枝复合反应，洗涤后在50-80℃下干燥1-2 h，在1-3 w/cm2下光固化0.2-1 h；

57、（3）在固化后的涂层表面重复进行步骤（1）和步骤（2），得到至少一组层叠设置的丙烯酸树脂层和接枝层的组合，再在150-250℃下热固化5-15 min，得到所述涂层。

58、第四方面，本发明提供一种光伏组件，所述光伏组件包括第二方面所述的涂层。

59、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

60、（1）本发明中，所述的丙烯酸粉末涂料形成的涂层兼具优异的耐紫外老化性能和高的透明度，尤其适用于光伏面板的应用。

61、（2）本发明中，所述涂层的制备工艺简单，原料易得，成本低，普适性强。

62、（3）本发明中，优选范围内所述丙烯酸粉末涂料形成的涂层耐紫外老化时间在1450 h以上。