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  • 项目需求:性能优异的超亲水纳米自清洁涂料阅读数:
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  • 技术领域:环境工程、化学化工
  • 合作方式:技术入股、技术转让、技术许可
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    一、团队介绍

    本院是以碳纳米材料为基础,致力于新材料研发和高效产业转化的科研机构,主要研究方向是纳米材料分散及产业化应用技术、纳米功能材料以及新型储能材料与器件等。凭借着在碳纳米材料领域丰富的研发经验,研究院已研制出石墨烯水性分散液、碳纳米管水性分散液、石墨烯碳纳米管复合导电涂料、石墨烯碳纳米管复合电热膜、石墨烯碳纳米管复合导电纤维、石墨烯金属空气电池等系列产品。

    此外,研究院已完成了对石墨烯碳纳米管复合导电涂料技术的中试升级,已建立起6条分散液、浆料生产线以及1条涂料生产线,涂料产能为300吨/年。2016年,涂料相关销售额已超20万元。2016年,研究院还以技术入股的形式,与安徽某公司合作,成立联合公司并将此技术落地大量放大生产。

    研究院的科研人员具备丰富的项目研发经验,参与过国家十二五计划重大专项、973计划/863计划及北京市科委电池方面相关课题项目的研究,同时,研究院已形成了一套完善的科研管理体系和财务管理体系,为研发和生产提供了保障。

    研究院还组建了独立的分析测试中心,中心聘请经验丰富的专业检测人员,由专人负责相关大型仪器的测试和维护。研究院大型检测设备总值已逾千万,包含扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM),拉曼光谱仪(Raman),比表面积测试仪(BET),粒径分析仪(LPSA)等,涵盖纳米材料测试、理化分析、涂料测试、电池测试几大方面。

    研究院现已申报发明专利29项,实用新型专利28项,外观设计专利1项,发表论文8篇。同时,研究院还牵头起草了两项与石墨烯电热膜相关的团体标准,并参与石墨烯电热壁画、石墨烯发热纤维团体标准的起草工作。

    二、技术背景

    当前,建筑建材、交通工具、光伏组件等传统涂料均易受雨水污染、易沾染污渍,其反复清洗耗费大量人力、物力和财力,此外,高空作业也会危及人身安全,该现象已成为涂料领域亟待解决的难题。据国内相关数据调研,到2020年光伏发电的目标是达到1.05亿千瓦,而且光伏发电系统成本不断降低,越来越接近平价上网价格,因此太阳能发电及相关配套设施的市场将越来越大,但太阳能电池板表面积尘和其他污染物影响透光率,日积月累,会严重影响太阳能发电的效率。以摩天楼为例,有数据显示,早在2012年时,我国大陆地区就已建成摩天楼564座,在建246座,规划496座,遍及全国57个城市,所以玻璃幕墙及其配套设施的市场很大,以上海中心大厦来说明,其幕墙系统的面积为14万m2,如果用传统的方法来清洗的话,不仅成本较高,且操作有危险性。自清洁性是指材料对其表面的清洁程度自我保持的一种能力,自清洁涂料将会大大改善上述涂料领域面临的问题。

    三、技术原理

    自清洁性是指材料对其表面的清洁程度自我保持的一种能力,主要与表面接触角有关。固体表面的润湿性是由表面的化学组成和表面的形貌决定的,直接影响材料表面接触角的大小。一般说来,接触角<90°的表面被定义为亲水性表面,表现为表面能被水润湿;反之,当接触角>90°的表面被定义为疏水表面,表面不能被水润湿。当表面的接触角接近 0°,则这种表面被称为超亲水表面,当表面接触角>150°则被称为超疏水表面。这两种特殊表面均可被应用于自清洁涂料的制备。与超疏水性材料不同的是,超亲水性材料主要含有纳米光触媒,纳米光触媒被太阳光中的紫外线所激发,能够分解沾在其表面的油污,纳米光触媒的超亲水性就是其在紫外光的激发下,表面的水滴会扩散、流动,这样水会带走表面的脏污。亲水性材料不仅依靠水的滑落来清除污垢,它还可以产生光催化作用将污垢分解掉。在自清洁涂层领域,超亲水涂层有着比超疏水涂层更大的实际使用价值。

    产品应用效果如图1所示。

    图1 产品应用效果

    四、应用影响

    自清洁涂层能够使得表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下自行脱落或通过光催化降解而除去,具有节水、节能、环保特点,在建筑、交通、新能源等行业具有重要应用前景。

    本项目实施及技术的推广,符合国家技术产品发展政策。项目产品效果优秀,是玻璃表面清洁的全新替代性产品。该产品符合国家提倡的节能环保要求,具有良好的社会效益;该产品应用领域广泛,销售潜力巨大,具有良好的经济效益。项目完成投产后,不仅有利于节约能源和社会管理成本,而且有助于提高效率,优化产业结构调整。项目未来发展规模同时也将带动周边经济结构转型,可提供比较多的就业岗位,为建设美丽中国贡献力量。

    超亲水自洁涂料是一种水性纳米功能涂料,是由无机成膜树脂和高活性光触媒组成。其优异的超亲水性,可以通过雨水来隔绝污渍与玻璃表面的接触,并且雨水的流动可以带走污渍,涂料中的高活性光触媒能够分解玻璃表面的有机物,起到自清洁效果。本产品应用在光伏玻璃、民用玻璃、幕墙玻璃、汽车玻璃等领域,能够有效降低光伏玻璃表面、建筑外表面、汽车表面的清洁成本,为新能源建设保驾护航,保持城市美观,能够净化空气,提升城市空气质量,促进社会的可持续发展。此外,本产品的制备工艺,是采用世界先进的纳米材料制备方法,制得产品性能优异,质量稳定。

    五、投资收益

    本项目建设符合国家政策及相关政策标准,符合本研究院将纳米技术进行产业化的需要,同时有利于企业增强研发能力,提升核心竞争力和可持续发展能力。项目的建设将推进企业开展技术创新,并将推动我国民用玻璃、光伏玻璃行业的技术升级,具有示范作用。

    本院对本项目建设做了充分准备,各项建设条件已基本落实,应加快项目推进,及早发挥项目应有的经济效益和社会效益。具体投入和收益根据产量确定,研究院可编写可行性报告。


    技术优势如下:

    (1)采用5~10nm高性能纳米光触媒,并通过分散技术稳定分散在涂层中,解决了纳米材料团聚问题,使光触媒能正常发挥性能;

    (2)合成无机纳米硅树脂作为粘结剂,解决了涂层附着力和耐久性问题。

    本技术创新点如下:

    (1)水性纳米分散技术;

    (2)水性无机纳米硅树脂制备技术;

    (3)超亲水纳米自清洁涂料配方技术。


    效果指标
    目前,本技术已进入中试阶段,待产业化,其关键技术指标如下:

    水接触角<10°;
    光催化分解甲基红色差≤3.0;
    附着力≤1级,可见光透过率>100%;
    产品2个月内无分层、团聚沉淀现象。


    适用对象
    本技术广泛用于太阳能电池板表面、建筑玻璃幕墙清洁、镜面防雾、汽车后视镜防雨滴等市场领域。

  • 发布时间:2017年12月26日
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