太阳能玻璃专用防霉隔离粉研究思路

太阳能玻璃专用防霉隔离粉研究思路 技术交流太阳能玻璃专用防霉隔离粉研究思路李勇朱虹程道远孟庆华周志武（国家玻璃质量监督检验中心秦皇岛市；南京格力尔科技实业发展有限公司南京市；上海交通大学化学化工学院上海市；中国建筑玻璃与工业玻璃协会北京市）摘要针对太阳能玻璃这一特殊玻璃品种的特殊化学成分特性和表面形貌特性，在其专用防霉隔离粉配方设计中提出了设计原则和理念匹配于太阳能玻璃化学成分的更强力的分子防霉设计、匹配于太阳能玻璃表面形貌的更充分的空间隔离设计、匹配于太阳能玻璃表面形貌的更有效的粉体流动性设计。 研制成功符合太阳能玻璃这一特殊玻璃品种的新型防霉隔离粉。 关键词太阳能玻璃防霉隔离表面（）前言当煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能这种清洁、可再生资源。 太阳能产业已经成为能源市场中成长速度最快的领域。 我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年标准煤。 太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。 大多数地区年平均日辐射量在?以上，西藏日辐射量最高达?。 年日照时数大于。 与同纬度的其它国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。 制造太阳能电池的其中一个关键的部件就是太阳能玻璃。 按照目前国内主要太阳能电池生产企业的生产计划预计，我国年需消耗太阳能玻璃为万以上。 随着国家极力推行绿色能源政策，由此所带来的对于太阳能玻璃的需求量也急速、持续增长，成为众多玻璃企业竞相开发的高科技玻璃产品之一。 其相关配套产品，如太阳能玻璃专用防霉隔离粉，也开始进入科研人员的关注视野。 玻璃防霉隔离粉用在玻璃夹层中可以杀死或抑制霉菌的生长，并且具有防霉、防潮、耐腐蚀的作用，同时还起到了防止玻璃之间磨擦的衬垫作用“。 目前许多玻璃企业使用普通的玻璃防霉隔离粉应用于太阳能玻璃，结果发现防霉能力不强，有效期短，且隔离颗粒深陷于太阳能玻璃表面的花纹凹槽中，无法起到隔离作用，并且防霉隔离粉中的较小颗粒在玻璃表面难以保持较好的流动性，使其难以清洗干净。 太阳能超白压花玻璃的的成分、花纹等特点，对玻璃生产、储运时必须使用的防霉隔离粉提出了更高的要求，使得我们有必要对用于太阳能玻璃的防霉隔离粉配方进行必要的调整。 针对与太阳能玻璃特有的压花表面的化学组成和表面结构匹配性，对太阳能玻璃专用防霉隔离粉配方进行研究。 一些旧配方在绿色能源经济的视角下就要重新审视、与时俱进，对配方中不适合成分进行调整，形成符合新玻璃品种要求的新配方。 太阳能玻璃的成分与特性太阳能玻璃的化学成分铁是普通玻璃产生底色的主要原因，要生产优质的太阳能玻璃，提高玻璃的阳光透光率，就必须减少浮法玻璃的铁含量。 然而，在太阳能玻璃的化学成分中铁含量降低后，许多其它成分也有所调整。 而容易导致发霉的成分，如氧化钠，该成分却则万方数据全国性建材科技期刊玻璃年第期总第期相应升高（见表），这样对玻璃储存时的防霉工作提出了更高的要求。 表太阳能玻璃与其它玻璃的化学成分比较氧化物名称某普通浮法玻璃某电子级玻璃某太能玻璃，太阳能玻璃的表面形貌与高透光性质以高光透射率为特征的太阳能玻璃主要原理源于该玻璃表面特有的金字塔状压花花纹（见图），能使更多角度范围的光线以接近直角的方式进入玻璃，光线即使不以直角射入，也能通过表面花纹的多次反射而以近直角折射进入玻璃，与普通平板玻璃相比，大大提高了对光线的收集能力删，这对太阳能产品的能量利用性能是一个非常关键的设计要点。 图太阳能玻璃表面金字塔状压花花纹太阳能玻璃专用防霉隔离粉的配方设计策略在太阳能玻璃防霉的这一前沿技术领域，我们研究了国内外先进玻璃防霉技术，结合我公司原有技术基础，针对太阳能玻璃的化学成分特性和表面形貌特性，反复实践、多次改进，从环境保护、降低成本、提高功效、延长防霉、回收利用等关键技术进行攻关，设计出一种防霉、易清洁、同时又具有良好粉体流动性的太阳能玻璃专用防霉隔离粉。 配方设计原则我们针对太阳能玻璃这一特殊玻璃品种的特殊】化学成分特性和表面形貌特性，在其专用防霉隔离粉配方设计中提出以下的设计原则和理念（）匹配于太阳能玻璃化学成分的更强力的分子防霉设计；（）匹配于太阳能玻璃表面形貌的更充分的空间隔离设计；（）匹配于太阳能玻璃表面形貌的更有效的粉体流动性设计。 另外，玻璃防霉隔离粉配方中的每个组成，如隔离微球、防霉剂、流动促进剂等，要充分考虑到回收问题，用料尽量选用易回收、低污染、水溶性低的材料，同时也要兼顾成本问题。 空间隔离设计隔离微球（）主要起到隔离玻璃平面的作用，隔离作用一方面是使玻璃之间不会因紧密接触而易于发霉，另一方面是防止玻璃切割时产生的碎屑在摩擦时划伤玻璃本身。 这两方面都对防霉隔离粉的粒径大小及范围有一定的要求。 太阳能玻璃生产工艺中有普通平板玻璃所不存在的表面压花工艺，这个工艺增加了玻璃表面的粗糙度。 由于其压花深度约，而通用型防霉粉颗粒直径范围广，部分颗粒直径与压花深度差不多，甚至更小，则粉末会完全深陷于太阳能玻璃表面的花纹凹槽中，无法起到隔离作用，并且防霉隔离粉中的较小颗粒在玻璃表面难以保持较好的流动性，使其难以清洗干净。 我们设计选用的隔离微球的特征在于其粒径超过太阳能玻璃表面花纹凹槽尺寸，其粒径范围一般是。 这样隔离粉可以在玻璃之间起到最佳的隔离作用，同时也便于玻璃在深加工之前其表面的清洁。 隔离微球经常采用一些常规聚合物加工成特定微米级粒径范围的球状固体，具有良好的耐热性能，并有优良的强度、透明度和光泽性。 常用的树脂品种有丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、以及一些共聚树脂，在玻璃防霉隔离粉中的用量通常为。 另外，基于环保理念，国际上的前沿配方设计开始逐渐采用，椰壳粉、活性炭、木粉等天然可降解的粉体材料作为隔离微球基础材料，但这些材料必须经过粒径改造和万方数据技术交流表面化学改性处理，既要满足一定的流动性要求，又要减少亲水性，减少“毛细管结构”所造成的水对玻璃的侵蚀。 分子防霉设计玻璃发霉一般是玻璃骨架被侵蚀的结果，并且这种侵蚀更容易发生在玻璃表面吸附水值大于时，因此添加酸性物质来防霉是配方设计的常用做法。 由于在太阳能玻璃的化学成分中容易导致发霉的氧化钠成分含量较高，普通防霉隔离粉中中经常采用硼酸类的微溶性无机酸难以达到防霉要求，所以需要采用酸性和溶解性均稍强些的有机酸来提高其防霉能力，如选自。 。 的单羧基有机酸、。 一加的双羧基有机酸、水杨酸、富马酸、马来酸中的一种或几种，用量一般为一。 脂肪酸在溶于水后，其化学结构中的亲水基团（羧基）能分解为羧酸根离子和氢离子，使其水溶液呈酸性而起到防霉作用。 另外，这些脂肪酸大都含有由碳链结构形成的憎水基，随着憎水基团碳链的加长，更充分地发挥相邻憎水基间的疏水作用，使水分子不易向内渗透、扩散，从而起到防霉作用。 其中，双羧基有机酸的亲油基团则由分布于分子链中间位置的脂肪链构成，而亲水基团则由分布于分子链的两端位置的羧基所构成，这是一种中间亲油、两端亲水的特殊结构防霉分子。 由于玻璃表面为富含羟基的亲水表面，因此，在玻璃界面上，双羧基有机酸分子表现出图所示的特殊形态，即两个酸性羧基以氢键紧密结合于玻璃表面，而疏水（亲油）的中间脂肪链则远离玻璃表面，在相界面上形成一种特有的拱桥状特殊形态。 这种界面分布形态既充分保证了玻璃表面的酸性防霉需要，又由疏水拱桥阻止了水分子的向内渗透、扩散。 亲水端图双羧基有机酸在玻璃界面形成的拱桥状形态流动性设计由于太阳能玻璃表面存在的金字塔状压花花纹，该结构特征大大提高了玻璃表面的粗糙度，影响了防霉隔离粉在其表面的流动性，并可能加重后续工艺对防霉隔离粉的清洗难度。 因此，我们在防霉隔离粉配方设计中加入流动促进剂，可以很好地解决这个难题，便于玻璃在深加工之前其表面的清洁。 加入一定量的流动促进剂后，粉剂的流动性得到很大的改善，顺利通过管道、机器，均匀喷至玻璃表面。 还可以改善原先局部防霉效果较差以及难以清洗的缺点。 流动促进剂选自二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氧化锌或氧化镁纳米材料中的一种或几种，纳米材料的粒径范围是，流动促进剂的用量范围一般为，。 这种纳米流动促进剂是本公司与南京大学、上海交通大学联合攻关数年的高科技成果，并拥有自主知识产权嘲。 太阳能玻璃专用防霉隔离粉的工艺实践制备工艺在对以上隔离微球、防霉剂和流动促进剂的筛选基础上，按照建议比例范围（质量百分比），通过实验室试验优化形成太阳能玻璃专用防霉隔离粉的配方。 某型号的太阳能玻璃专用防霉隔离粉可按照以下的工艺流程进行制备先将富马酸进行重结晶和粗粉碎，过筛，使其满足太阳能玻璃专用防霉隔离粉的基本粒径要求，加入纳米流动促进剂进行充分混合；再加人丙烯酸树脂，混合均匀，过筛，检验，包装。 分析测试与质量控制对制备得到的太阳能玻璃专用防霉隔离粉，按照普通防霉隔离粉的标准，由南京市产品质量监督检验所对该类产品的经常性检验项目进行检验测试。 结果见表。 将本文制备所得的太阳能玻璃专用防霉隔离粉与目前市场上的普通玻璃防霉隔离粉进行粒度分布对比测试，结果见图。 图中曲线为太阳能玻璃专用防霉隔离粉的粒度分布，平均粒径岬，粒径范围较窄，以上颗粒的粒径在岬以上，大于太阳万方数据全国性建材科技期刊玻璃年第期总第期能玻璃常见表面花纹凹槽尺寸，非常适宜作为太阳能玻璃专用防霉隔离粉；曲线为普通玻璃防霉隔离粉的粒度分布，平均粒径，但粒径范围较宽，细颗粒偏多，有以上的颗粒粒度在岫以下，非常容易深陷于太阳能玻璃表面的花纹凹槽中，无法起到隔离作用，使其流动性变差，难以清洗干净。 表经常性项目检测检验项目指标，试验方法实测结果本项结论外观白色至浅黄色均匀粉末广色均匀粉末合格气味气味微小气味微小合格流动性度度合格颗粒度未通过合格一舳合格（粒径）加合格两玻璃中间放适茸隔离粉，在上玻璃表面置重物，划伤实验无划伤合格往返相对运动，每组试样重复次无划伤值肚合格图太阳能玻璃专用防霉隔离粉与普通玻璃防霉隔离粉的粒度分布对比结语在太阳能这种清洁、可再生资源的中开发，太阳能玻璃及相关产品成为玻璃行业发展的重点，我们针对太阳能玻璃这一特殊玻璃品种的特殊化学成分特性和表面形貌特性，在其专用防霉隔离粉配方设计中提出了设计原则和理念匹配于太阳能玻璃化学成分的更强力的分子防霉设计、匹配于太阳能玻璃表面形貌的更充分的空间隔离设计；匹配于太阳能玻璃表面形貌的更有效的粉体流动性设计。 南京格力尔科技实业发展有限公司与上海交通大学进行技术合作，在研究国内外和自有先进玻璃防霉技术基础上，通过不断消化吸收、反复实践、多次改进，从环境保护、降低成本、提