本發明涉及一種自潔膜層涂料及其制備方法。

背景技術：

為了賦予物體表面相應的性能(例如：防腐、裝飾等)，可以在其表面涂覆相應的涂層來實現。

而對于太陽能電池板而言，為了提高效率，通常涂覆有減反射膜層。

目前的減反射膜層雖然可以減少反射，增加可見光透過率，但是，由于外部污染等原因，往往會降低其減反效率，降低太陽能的利用率。

因此，既能減少反射，又可以有效避免污染的自潔膜是本領域技術人員所期望的。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種自潔膜層涂料，其具有較高的可見光透過率，同時，具有較佳的自潔性能，應用于太陽能電池板時，可以保證接收太陽能的表面始終保持清潔，進而提高太陽能利用率。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種自潔膜層涂料，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——42.5％-74.5％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——5.5％-12.5％；

氟化鎂水溶膠——0.05％-0.15％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.02％-0.20％；

無水乙醇——0.05％-0.1％；

硝酸——0.05％-0.1％；

硝酸銨——0.05％-0.15％；

表面活性劑——0.02％-0.15％；

偶聯劑——0.05％-0.25％；

去離子水——余量。

為了提高自潔效率，同時，具有較佳的可見光透過率，避免過多地降低對太陽能的吸收效率，較佳的，自潔膜層涂料中：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——55％-65％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——8％-10％；

氟化鎂水溶膠——0.08％-0.11％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.12％-0.17％；

無水乙醇——0.07％-0.08％；

硝酸——0.07％-0.08％；

硝酸銨——0.06％-0.08％；

表面活性劑——0.08％-0.12％；

偶聯劑——0.15％-0.18％。

為了獲得最佳的自潔效率，同時，具有較佳的可見光透過率，避免過多地降低對太陽能的吸收效率，更佳的，自潔膜層涂料中：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——58％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——8.5％；

氟化鎂水溶膠——0.10％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.15％；

無水乙醇——0.075％；

硝酸——0.075％；

硝酸銨——0.07％；

表面活性劑——0.10％；

偶聯劑——0.17％。

本發明一個實施例的自潔膜層涂料中：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠的平均粒徑15nm。

本發明一個實施例的自潔膜層涂料中：

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠的平均粒徑20nm。

本發明一個實施例的自潔膜層涂料中：

氟化鎂水溶膠的平均粒徑30nm。

本發明一個實施例的自潔膜層涂料中：

摻銻二氧化錫中錫銻摩爾比為9:1。

本發明一個實施例的自潔膜層涂料，其表面活性劑是月桂酸二乙醇酰胺或十二烷基硫酸鈉。

本發明一個實施例的自潔膜層涂料，其偶聯劑是有機硅偶聯劑KH550、KH560、KH570中的一種或混合物。

本發明還提供一種自潔膜層涂料的制備方法，其包括如下步驟(其中的份指重量份)：

首先，以5.7重量份正硅酸乙酯、6重量份無水乙醇、4重量份硝酸、0.8重量份Ga(NO₃)₃、0.08重量份Tb(NO₃)₃與3.42重量份去離子水混合攪拌，制成透明均勻的溶膠，再在室溫下靜置使正硅酸乙酯充分水解，形成凝膠，再在凝膠中加入4重量份去離子水，蒸除乙醇水溶液4重量份，制成平均粒徑15nm的Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠；

其次，以50重量份硫酸氧鈦、5重量份四氯化錫和5重量份硝酸鋱，在攪拌下加入氨水使pH值為8-9，過濾、洗滌沉淀物至不含硫酸根離子，再將沉淀分散在15重量份去離子水中，加入0.1重量份稀硝酸和0.3重量份過氧化氫，生成水溶膠，再向水溶膠中加入8重量份氟硅酸鎂，然后加入硝酸鎂0.4重量份中和生成的氫氟酸，制成平均粒徑20nm的氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO2水溶膠；

再將Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠、氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠、氟化鎂水溶膠、摻銻二氧化錫5％水溶膠、無水乙醇、硝酸、硝酸銨、表面活性劑、偶聯劑、去離子水混合制成自潔膜層涂料。

(三)有益效果

本發明的有益效果是：本發明的自潔膜層涂料，形成涂層后，可以具有較佳的自潔性能，可以有效避免外界污染物對膜層表面的污染，同時，其還具有較佳的可見光透光率，使其可以應用于太陽能電池，使得太陽能電池既具有較高的減反射性能，提高了對太陽能的利用率，同時，又可以長久保持表面的清潔狀態，使其始終具有較高的太陽能利用率。

附圖說明

圖1為本發明一個應用例的太陽能車位鎖的局部結構示意圖(僅示出一個伸縮支撐機構)；

圖2為本發明一個應用例的太陽能車位鎖的四個伸縮支撐機構的布局示意圖；

圖3為本發明一個應用例的太陽能車位鎖的三個伸縮支撐機構的布局示意圖；

圖4為本發明一個應用例的太陽能車位鎖中的清潔組件的結構示意圖；

圖5為本發明一個應用例的太陽能車位鎖中的清潔組件的傳動機構示意圖；

圖6為本發明一個應用例的太陽能車位鎖中的清潔組件的傳動機構的上導軌示意圖；

圖7為本發明一個應用例的太陽能車位鎖中的清潔組件的傳動機構的下導軌示意圖；

圖8為本發明一個應用例的吸收組件的結構示意圖；

圖9是本發明一個應用例的太陽能車位鎖的一種應用狀態示意圖。

【附圖標記說明】

1：車位鎖本體；2：吸收組件；21：吸能層；22：保護層；23：自潔膜層；3：伸縮支撐機構；4：清潔組件；41：刮板；411：第一導軌；412：第一滾輪；413：軸承；414：框架；415：內導軌面；416：圓錐齒面；42：擦洗臂；421：第二導軌；422：第二滾輪；423：圓錐齒面；424：內側壁；425：內底壁；426：軸；5：第二驅動機構；6：地面。

具體實施方式

為了更好的解釋本發明，以便于理解，下面通過具體實施方式，對本發明作詳細描述。

本發明自潔膜層涂料的實施例1，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——42.5％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——5.5％；

氟化鎂水溶膠——0.05％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.02％；

無水乙醇——0.05％；

硝酸——0.05％；

硝酸銨——0.05％；

表面活性劑——0.02％；

偶聯劑——0.05％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例2，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——74.5％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——12.5％；

氟化鎂水溶膠——0.15％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.20％；

無水乙醇——0.1％；

硝酸——0.1％；

硝酸銨——0.15％；

表面活性劑——0.15％；

偶聯劑——0.25％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例3，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——55％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——8％；

氟化鎂水溶膠——0.08％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.12％；

無水乙醇——0.07％；

硝酸——0.07％；

硝酸銨——0.06％；

表面活性劑——0.08％；

偶聯劑——0.15％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例4，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——65％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——10％；

氟化鎂水溶膠——0.11％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.17％；

無水乙醇——0.08％；

硝酸——0.08％；

硝酸銨——0.08％；

表面活性劑——0.12％；

偶聯劑——0.18％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例5，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——58％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——8.5％；

氟化鎂水溶膠——0.10％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.15％；

無水乙醇——0.075％；

硝酸——0.075％；

硝酸銨——0.07％；

表面活性劑——0.10％；

偶聯劑——0.17％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例6，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——49.5％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——12.5％；

氟化鎂水溶膠——0.11％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.15％；

無水乙醇——0.07％；

硝酸——0.05％；

硝酸銨——0.08％；

表面活性劑——0.12％；

偶聯劑——0.18％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例7，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——55％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——5.5％；

氟化鎂水溶膠——0.15％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.17％；

無水乙醇——0.075％；

硝酸——0.07％；

硝酸銨——0.06％；

表面活性劑——0.15％；

偶聯劑——0.25％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例8，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——59％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——8％；

氟化鎂水溶膠——0.05％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.20％；

無水乙醇——0.08％；

硝酸——0.075％；

硝酸銨——0.07％；

表面活性劑——0.02％；

偶聯劑——0.05％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例9，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——61％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——8.5％；

氟化鎂水溶膠——0.08％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.02％；

無水乙醇——0.1％；

硝酸——0.08％；

硝酸銨——0.075％；

表面活性劑——0.08％；

偶聯劑——0.15％；

去離子水——余量。

本發明自潔膜層涂料的實施例10，其組成成分為(質量百分比)：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠——69.5％；

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠——10％；

氟化鎂水溶膠——0.10％；

摻銻二氧化錫5％水溶膠——0.12％；

無水乙醇——0.05％；

硝酸——0.1％；

硝酸銨——0.08％；

表面活性劑——0.10％；

偶聯劑——0.17％；

去離子水——余量。

上述任一個實施例的自潔膜層涂料中：

Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠的平均粒徑15nm。

上述任一個實施例的自潔膜層涂料中：

氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠的平均粒徑20nm。

上述任一個實施例的自潔膜層涂料中：

氟化鎂水溶膠的平均粒徑30nm。

上述任一個實施例的自潔膜層涂料中：

摻銻二氧化錫中錫銻摩爾比為9:1。

其中，表面活性劑可以是月桂酸二乙醇酰胺或十二烷基硫酸鈉，偶聯劑可以是有機硅偶聯劑KH550、KH560、KH570中的一種或混合物。

上述任一個實施例中，自潔膜層涂料可以按如下方法制作(重量份)：

首先，以5.7重量份正硅酸乙酯、6重量份無水乙醇、4重量份硝酸、0.8重量份Ga(NO₃)₃、0.08重量份Tb(NO₃)₃與3.42重量份去離子水混合攪拌，制成透明均勻的溶膠，再在室溫下靜置使正硅酸乙酯充分水解，形成凝膠，再在凝膠中加入4重量份去離子水，蒸除乙醇水溶液4重量份，制成平均粒徑15nm的Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠；

其次，以50重量份硫酸氧鈦、5重量份四氯化錫和5重量份硝酸鋱，在攪拌下加入氨水使pH值為8-9，過濾、洗滌沉淀物至不含硫酸根離子，再將沉淀分散在15重量份去離子水中，加入0.1重量份稀硝酸和0.3重量份過氧化氫，生成水溶膠，再向水溶膠中加入8重量份氟硅酸鎂，然后加入硝酸鎂0.4重量份中和生成的氫氟酸，制成平均粒徑20nm的氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO2水溶膠；

再將Ga³⁺與稀土Tb³⁺共摻雜的納米SiO₂的4.5％水溶膠、氟錫鋱摻雜3.5％納米TiO₂水溶膠、氟化鎂水溶膠、摻銻二氧化錫5％水溶膠、無水乙醇、硝酸、硝酸銨、表面活性劑、偶聯劑、去離子水混合制成自潔膜層涂料。

上述自潔膜層涂料可以按現有方法涂覆在物體表面形成自潔膜層。

例如，用玻璃滾涂機將涂料涂在太陽能玻璃上，厚度150nm，經80-180℃分段加熱固化3分鐘，再在500-720℃鋼化3分鐘，再檢測其水接觸角和透光率。

前述各實施例的檢測結果如下表1所示。

由此可知，本發明的自潔膜層涂料可以應用于各種太陽能電池上，并使太陽能電池的玻璃具有較佳的可見光透過率和較小的水接觸角，有助于提高其自潔性能和太陽能利用率。

下面舉一具體應用例對本發明進一步說明。

參見圖1，本發明自潔膜層涂料在太陽能車位鎖上的一個應用例，該太陽能車位鎖包括：

車位鎖本體1，具有將車位鎖定的鎖定狀態(參見圖9)和將車位解鎖的解鎖狀態；

太陽能吸收組件2，設于車位鎖本體1，其具有第一位置狀態和第二位置狀態，第一位置狀態時，太陽能吸收組件2朝向第一吸收方向(參見圖9)，第二位置狀態時，太陽能吸收組件2朝向第二吸收方向，其中，太陽能吸收組件2包括吸收太陽能的吸能層21、對吸能層21形成保護的保護層22和貼敷于保護層22外的自潔膜層23(參見圖8)，自潔膜層23可以使用上述的任一種自潔膜層涂料；

第一驅動機構，提供車位鎖本體1在鎖定狀態和解鎖狀態之間轉換的驅動力，以及太陽能吸收組件2在第一位置狀態和第二位置狀態之間轉換的驅動力；

中央控制器，作為太陽能車位鎖的控制中心。

本發明一個實施例的太陽能車位鎖，為了使得太陽能吸收組件2能夠接收到更多的陽光照射，尤其是在不同時段均可以保持較高的太陽能接收效率，驅動機構包括多個可獨立控制高度的伸縮支撐機構3，多個伸縮支撐機構3布設于太陽能吸收組件2的周邊，且各自的高度隨著一天中太陽光的照射角度的變化而變化，使得太陽能吸收組件2離太陽最近的一側高度最低(如圖9所示，通常不低于地面6)，以接收更多的太陽光照射，吸收更多的太陽能，提高效率。

如圖2所示，本發明一個實施例的太陽能車位鎖，其伸縮支撐機構3包括四個可獨立控制高度的液壓組件，四個液壓組件呈四邊形布置于太陽能吸收組件2的周邊。

更進一步的，四個液壓組件分別設于東、西、南、北四個方位，或者設于東南、西南、西北、東北四個方位。

如圖3所示，本發明一個實施例的太陽能車位鎖，其中：伸縮支撐機構3包括三個可獨立控制高度的液壓組件，呈三角形布置于太陽能吸收組件2的周邊，第一個液壓組件對應北方，第二個液壓組件對應東南方，第三個液壓組件對應西南方。

本發明一個實施例的太陽能車位鎖，為了獲得更佳的清潔效果，其還包括：

清潔組件，設于太陽能吸收組件2，對太陽能吸收組件2的自潔膜層23進行清潔；

第二驅動機構，提供清潔組件執行清潔工作的驅動力。

由于自潔膜層23本身具有一定的抗污染、自潔能力，再配合清潔組件4，可以起到極好的潔凈效果，使得太陽能車位鎖能始終處于較好的清潔狀態，能夠更好地利用照射到其上的太陽光。

如圖4所示，本發明一個實施例的太陽能車位鎖，其中：清潔組件4包括貼合于太陽能吸收組件2的刮板41和擦洗臂42，車位鎖本體1和/或太陽能吸收組件2轉換狀態時，清潔組件4利用刮板41或擦洗臂42對太陽能吸收組件2進行清潔，以保證轉換效率。

進一步的，清潔組件4還包括一連動組件，當驅動機構調整高度時，連動刮板41或擦洗臂42執行清潔動作。

更進一步的，刮板41或擦洗臂42執行的清潔動作包括擺動、移動或旋轉。較佳的，為了提高清潔效果，還包括自轉動作，即擺動、移動或旋轉的同時自轉。優選為，自轉時與待清潔面相切位置的運動方向與移動的方向相反，以進一步提高清潔效果。

如圖4所示，為了進一步提高清潔效果，清潔組件4的刮板41和擦洗臂42，二者同步移動，并且，擦洗臂42隨刮板41沿第一方向同步移動的同時，還沿第二方向旋轉，其中，第二方向在清潔組件4的待清潔面的切線方向與第一方向相同，即擦洗臂42是反向滾動前進的，借此，可以顯著提高擦洗效果。

參見圖5，清潔組件4包括框架414，框架414具有并行的第一導軌411和第二導軌421，以及沿第一導軌411滾動前進的第一滾輪412和沿第二導軌421滾動前進的第二滾輪422，第一滾輪412和第二滾輪422同步滾動、同步前進，刮板41固定連接第一滾輪412的軸承413，隨第一滾輪412同步前進，擦洗臂42固定于第二滾輪422的軸426，隨第二滾輪422同步運動(即同步旋轉、同步前進)。

其中，第一導軌411位于下方，第二導軌421位于上方，二者的導軌面均設置有齒，即兩個齒面相對的齒條，第一滾輪412和第二滾輪422為齒輪，二者相嚙合，同時各自與第一導軌411和第二導軌421嚙合。

其中，第一導軌411和/或第二導軌421的導軌面為斜面和/或平面。

如圖7所示，本發明的一個實施例中，第一導軌411和/或第二導軌421為V形，V形的內表面為導軌面。

較佳的，V形的第一導軌411和/或第二導軌421的導軌面為齒面。

如圖6所示，本發明的一個實施例中，第一導軌411和/或第二導軌421具有梯形槽，梯形槽的內表面為導軌面。

較佳的，第一導軌411和/或第二導軌421的梯形槽的內側壁424和/或內底壁425為齒面。

本發明的一個實施例中，第一滾輪412和/或第二滾輪422的滾動面為圓柱面和/或圓錐面。

較佳的，第一滾輪412和/或第二滾輪422具有位于中部的圓柱面和位于兩端的斜面。

其中，第一滾輪412和/或第二滾輪422位于中部的圓柱面為圓柱齒面。

其中，第一滾輪412和/或第二滾輪422位于兩端的圓錐面為圓錐齒面416、423。

本發明的一個實施例中，第一滾輪412與第二滾輪422以中部的圓柱齒面相嚙合。

本發明的一個實施例中，第一滾輪412和/或第二滾輪422兩端的圓錐齒面416、423與V形導軌面415嚙合。

如圖7所示，本發明的一個較佳實施例中，第一滾輪412和/或第二滾輪422兩端的圓錐齒面416、423的齒牙頂抵頂于V形導軌面415的齒牙根，第一滾輪412和/或第二滾輪422兩端的圓錐齒面416、423的齒牙根與V形導軌面415的齒牙頂之間具有預定空隙，借此，使得第一滾輪412和/或第二滾輪422在V形導軌上的運動更加平穩、順暢。

本發明的一個實施例中，第一滾輪412和/或第二滾輪422兩端的圓錐齒面416、423與梯形導軌的內側壁424齒面嚙合。

本發明的一個實施例中，第一滾輪412和/或第二滾輪422中部的圓柱齒面與梯形導軌的內底壁425齒面嚙合。

如圖6所示，本發明的一個較佳實施例中，第一滾輪412和/或第二滾輪422中部的圓柱齒面的齒牙頂與梯形導軌的內底壁425齒面的齒牙根之間具有預定空隙，第一滾輪412和/或第二滾輪422兩端的圓錐齒面416、423的齒牙頂抵頂于梯形導軌的內側壁424齒面的齒牙根，借此，使得第一滾輪412和/或第二滾輪422在梯形導軌上的運動更加平穩、順暢。

其中，第一滾輪412和/或第二滾輪422中部的圓柱齒面的齒牙根與梯形導軌的內底壁425齒面的齒牙頂之間具有預定空隙，第一滾輪412和/或第二滾輪422兩端的圓錐齒面416、423的齒牙根與梯形導軌的內側壁424齒面的齒牙頂之間具有預定空隙，借此，使得第一滾輪412和/或第二滾輪422在梯形導軌上的運動更加平穩、順暢。

如圖5所示，本發明一個實施例的太陽能車位鎖，其中：第一滾輪412數量為兩個，與第二滾輪422呈三角形布置。

較佳的，兩個第一滾輪412和一個第二滾輪422三者兩兩嚙合。

第二驅動機構5只需驅動第一滾輪412沿第一方向移動，即可令刮板41沿第一方向移動，且擦洗臂42沿第二方向滾動的同時與第一滾輪412沿第一方向同步移動。

本發明一個實施例的太陽能車位鎖，其還具有復位組件，令刮板41或擦洗臂42復位。優選為，太陽能電池板放平時(例如可以與地面6平齊)，刮板41或擦洗臂42歸位，借此可以節省復位消耗的能量。

本發明一個實施例的太陽能車位鎖，其中：清潔組件4還包括噴淋組件，向太陽能吸收組件2的待清潔面噴淋水或清潔液。

綜上所述，本發明的自潔膜層涂料，其形成的膜層具有較好的自潔效應，使其表面可以始終保持較好的清潔狀態，同時，其還具有較好的可見光透過率，其可以應用到太陽能電池上，使得太陽能電池具有較佳的太陽能利用率，對照射到其上的太陽能可以高效地吸收利用，避免浪費，同時，還可以長久保持太陽能電池的吸收表面的清潔狀態，有效地提高了對太陽能的整體利用率。