一种隔热涂料、涂层及其制备与在水面光伏系统中的应用的制作方法

本发明涉及涂料，特别是涉及一种隔热涂料、涂层及其制备与在水面光伏系统中的应用。

背景技术：

1、水面光伏系统，即所谓的“水面光伏电站”，指的是在水塘、中小型湖泊、水库、蓄水池、采矿塌陷区形成的水域等水面上建立的光伏发电站，是一种新兴发电项目。因为不占用土地资源、可减少水量蒸发、可兼顾渔业养殖，水面光伏系统一直颇受欢迎。而且，由于水面的光反射率大于(山)地面，且水有冷却作用，在同等条件下，相比屋顶或地面光伏发电系统，水面光伏系统的整体发电量高出10％～15％。然而，水面光伏系统长期暴露于户外阳光的直晒下，会导致水面浮体表面温度升高，从而加速浮体材料的热氧老化；同时，浮体内部温度上升会引起空气膨胀，致使浮体扭曲变形，浮体强度也会随着温度上升而下降，影响水面光伏系统的稳定性；此外，逆变器、汇流箱等水面光伏电器装置承受着热量聚集，对温度敏感的介质和零件可能受损，严重时会影响水面光伏系统的正常运行。

2、为了对水面光伏系统进行降温，可以在其部件的内、外部设计隔热装置，例如cn210517521u、cn112202398a，此外也可以通过风冷，例如cn205028163u)，或者水冷，例如cn215553998u、cn114852267a等散热等方法实现降温。然而，以上方案中的隔热装置往往存在结构复杂，成本较高，施工难度较大等问题。除此之外，在水面光伏系统的部件表面涂覆隔热涂料是一种可行的方案，隔热涂料按照原理可分为隔绝传导型、辐射型和反射型三大类。其中，隔绝传导型隔热涂料具有低热传导率，能通过自身的高热阻实现隔热；辐射型隔热涂料以辐射的形式把吸收的热量以一定波长发射到环境中，可以阻止热量的传递；而反射型隔热涂料是通过反射光波来达到隔热目的。

3、此外，随着技术的发展，水面光伏系统的功能也越来越丰富：例如自动跟踪、水位监测、数据采集、无线传输等功能。为了解决电荷聚集所带来的信号干扰和功率损耗等问题，往往期望具有良好的介电性能，即低的介电常数和低的介电损耗，而一般的隔热涂料，例如水性隔热涂料，使用介电常数极大的水溶剂(ε＝78.3，1hz、25℃)，并不满足低介电要求，反射型隔热涂料常用的二氧化钛介电常数也较高(ε＝48，1hz、25℃)；隔绝传导型隔热涂料使用的硅酸铝镁等主体隔热材料介电常数ε＞3.8(1hz、25℃)，且涂层较厚(5～20mm)，会影响与基体的附着力、柔韧性和耐冲击等机械性能，限制了其进一步的应用。)因此，有必要开发一种更具实用价值的低介电隔热涂料，以更好地实现水面光伏系统部件的降温需求。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种隔热涂料、涂层及其制备与在水面光伏系统中的应用，为水面光伏系统部件的降温需求提供一种机械性能佳、低介电、高隔热的薄型涂料。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种隔热涂料，包括以下重量份数的原料：

3、超高分子量聚乙烯20～30份，丙烯酸树脂8～15份，气凝胶粉5～20份，空心玻璃微珠6～12份，混合溶剂30～50份，助剂1.5～4.5份。

4、进一步，所述隔热涂料包括以下重量份数的原料：

5、超高分子量聚乙烯22～28份，丙烯酸树脂9～14份，气凝胶粉8～18份，空心玻璃微珠8～12份，混合溶剂36～46份，助剂1.5～4.5份。

6、进一步，所述隔热涂料包括以下重量份数的原料：

7、超高分子量聚乙烯24～28份，丙烯酸树脂11～14份，气凝胶粉11～16份，空心玻璃微珠8～10份，混合溶剂38～42份，助剂1.5～4.5份。

8、进一步，所述超高分子量聚乙烯选自超高分子量聚乙烯微粉；优选地，所述超高分子量聚乙烯微粉d50粒径≤20μm。

9、进一步，所述超高分子量聚乙烯选自分子量200万～300万的超高分子量聚乙烯。

10、进一步，所述丙烯酸树脂选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯及其衍生物中的一种或多种按照任意比例混合，或由上述单体及其衍生物中的一种聚合或多种共聚后按照任意比例混合。

11、进一步，所述气凝胶粉为二氧化硅气凝胶。

12、进一步，所述气凝胶粉d90粒径＜20μm。

13、进一步，所述空心玻璃微珠d90粒径＜5μm。

14、进一步，所述空心玻璃微珠中b2o3含量为25～35％。

15、进一步，所述混合溶剂包括苯类溶剂、酮类溶剂和酯类溶剂；优选地，苯类溶剂、酮类溶剂和酯类溶剂的重量比为1：0.5～2：0.3～1。

16、进一步，所述苯类溶剂选自邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、均三甲苯、联三甲苯、偏三甲苯、邻二乙苯、间二乙苯、邻二乙苯、200号煤焦溶剂中的一种或多种。

17、进一步，所述酮类溶剂选自丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、环辛酮、异佛尔酮、二丙酮醇中的一种或多种。

18、进一步，所述酯类溶剂选自甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正丁酯、乙酸戊酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、乳酸乙酯、磷酸三乙酯、2-乙基己基乙酸酯、乙二醇二苯甲酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯中的一种或多种。

19、进一步，所述助剂包括润湿分散剂和消泡剂；优选地，所述助剂包括：润湿分散剂1～3份，消泡剂0.5～1.5份。

20、本发明第二方面提供如第一方面所述的隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：

21、(1)按照原料重量份数，将一部分超高分子量聚乙烯、空心玻璃微珠、一部分助剂、一部分混合溶剂加入容器中，搅拌均匀；

22、(2)向步骤(1)所得混合物中加入剩余部分的超高分子量聚乙烯、丙烯酸树脂、气凝胶粉、剩余部分的助剂和剩余部分的混合溶剂，搅拌均匀。

23、进一步，所述步骤(1)中，搅拌速率为300～600rpm，搅拌时间为15～30min；优选地，搅拌速率为500～600rpm，搅拌时间为15～20min。

24、进一步，所述步骤(2)中，搅拌速率为30～60rpm，搅拌时间为6～12h；优选地，搅拌速率为30～40rpm，搅拌时间为10～12h。

25、进一步，所述步骤(1)中的一部分助剂为润湿分散剂，所述步骤(2)中的剩余部分的助剂为消泡剂。

26、进一步，所述步骤(2)中，搅拌均匀后，还包括过滤步骤；优选地，过滤时采用80～120目的筛网。

27、进一步，所述筛网为不锈钢网。

28、本发明第三方面提供如第一方面所述的隔热涂料或根据第二方面所述的方法制备得到的隔热涂料在制作光伏汇流箱表面涂层上的应用。

29、本发明第四方面提供一种隔热涂层的制备方法，采用如第一方面所述的隔热涂料或根据第二方面所述的方法制备得到的隔热涂料制备而成。

30、进一步，所述隔热涂层的制备方法包括如下步骤：

31、将所述隔热涂料均匀喷涂在基底表面，采用梯度升温的方式进行塑化；接着自然冷却后重复上述喷涂、塑化步骤若干次，涂层达到目标厚度后浸入冷水中冷却，最后烘干水分得到所述隔热涂层。

32、进一步，用喷枪将所述隔热涂料均匀喷涂在基底表面。进一步，喷涂方式为：对基底表面沿着一个方向均匀喷涂5～10次。

33、进一步，所述梯度升温方式包括：75～80℃保温5～10min，接着升温到120～125℃保温5～10min，然后继续升温到210～230℃塑化10～25min。

34、进一步，所述隔热涂层的厚度＜5.0mm，优选为0.5～4.0mm，更优选为1.0～2.5mm，最优选为2.0mm。

35、进一步，所述基底为水面光伏系统部件表面，优选地，所述水面光伏系统部件包括水面光伏浮体和水面光伏系统所用电器装置。

36、本发明第五方面提供一种根据第四方面所述的方法制备得到的隔热涂层。

37、进一步，所述隔热涂层应用于水面光伏系统部件表面，优选地，所述水面光伏系统部件包括水面光伏浮体和水面光伏系统所用电器装置。

38、本发明第六方面提供如第一方面所述的隔热涂料、根据第二方面所述的方法制备得到的隔热涂料和/或根据第五方面所述的隔热涂层在水面光伏系统中上的应用。

39、如上所述，本发明的隔热涂料、涂层及其制备与在水面光伏系统中的应用，具有以下有益效果：

40、本发明提供了一种新型的隔热涂料，由超高分子量聚乙烯微粉、丙烯酸树脂、气凝胶粉、空心玻璃微珠、混合溶剂、润湿分散剂和消泡剂组成，其中超高分子量聚乙烯和丙烯酸树脂作为有机基体，气凝胶粉和空心玻璃溶剂作为无机分散相，体系中不含水、二氧化钛、硅酸铝镁等介电常数较高的物质，所得涂料介电常数较低(ε＝2.2～2.5，1hz、25℃)，属于超低介电常数材料，克服了传统涂料介电常数较大的缺点；同时，本发明提供的隔热涂料所用原料简便易得，成本低。

41、本发明还提供了上述隔热涂料的制备方法，以及由其喷涂制备形成隔热涂层的工艺操作简单易行，在制备和喷涂施工过程中，气凝胶和空心玻璃微珠的中空结构未明显塌陷或破坏，充分发挥了其隔热效果；所得隔热涂层厚度(＜5.0mm)相比传统隔热涂料(5～20mm)明显较薄，具有良好的隔绝热传导作用；此外，整体涂层体系的附着力、柔韧性和耐冲击等机械性能较好，在水面光伏系统的隔热防护领域具有极高的实用价值。

42、综上，本发明提供的隔热涂料是一种综合性能优异的新型涂料，将其喷涂在水面光伏系统部件表面塑化制成隔热涂层，能很好的满足水面光伏系统的隔热降温及防护需求。