本發(fā)明涉及有機(jī)材料領(lǐng)域，特別涉及一種光伏板清洗用羧甲基纖維素淀粉醚及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、近年來，清潔能源越來越為人們所重視，而太陽能光伏產(chǎn)業(yè)作為清潔能源的一種，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，緩解了用電壓力，減少了環(huán)境污染。隨著太陽能光伏發(fā)電的飛速發(fā)展，大量的太陽能光伏板被投入使用，由于太陽能光伏板是露天使用的設(shè)備，其板面上會(huì)覆蓋污漬和灰塵，會(huì)直接造成光伏組件的發(fā)電效率下降2％-10％。沙塵堆積，可能對(duì)光伏面板表面造成損壞。鳥糞堆積，會(huì)造成局部陰影，使得光伏面板在太陽照射時(shí)，其表面上產(chǎn)生熱斑效應(yīng)，熱斑則會(huì)直接導(dǎo)致光伏組件被燒毀，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，太陽能光伏板的維護(hù)問題與發(fā)電效率問題是當(dāng)前面臨的棘手問題。對(duì)太陽能光伏板進(jìn)行清洗是直接解決其表面污物的重要途徑。

2、當(dāng)前，太陽能光伏板清洗用的洗滌液主要是一些表面活性劑的水溶液，但利用上述洗滌液清洗的太陽能光伏板，會(huì)在太陽能光伏板上留下一層擦洗痕跡。這層留在太陽能光伏板上的擦洗痕跡，也會(huì)降低太陽能光伏板的發(fā)電效率。而在洗滌液中加入一定量的水溶性纖維素衍生物，比如羧甲基纖維素，可以解決上述問題。羧甲基纖維素作為一種洗滌劑添加劑，常用于抗污垢在沉積劑和增稠劑。但是，單一的羧甲基纖維素成本較高，而且，傳統(tǒng)的羧甲基纖維素僅有羧基單一基團(tuán)，不能充分發(fā)揮其在洗滌劑中的作用。

3、因此，亟需一種具有良好清洗性能的纖維素衍生物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光伏板清洗用羧甲基纖維素淀粉醚，通過纖維素和淀粉協(xié)同配合，既能降低其生產(chǎn)成本，還可有效可改善其抗污垢能力，擴(kuò)大其使用范圍。

2、本發(fā)明的目的之二是提供上述羧甲基纖維素淀粉醚的制備方法，其工藝簡(jiǎn)單、參數(shù)溫和，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

3、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之一的技術(shù)方案是：一種羧甲基纖維素淀粉醚，其結(jié)構(gòu)式如下：

4、其中，r1為h或r2為h或優(yōu)選的，r1為r2為n＞1000。

5、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之二的技術(shù)方案是：任一上述羧甲基纖維素淀粉醚的制備方法，包括以下步驟：

6、1)取細(xì)化纖維素、粉體淀粉，混勻得到混合料；

7、2)將混合料加入醇水溶液中，攪拌條件下反應(yīng)得到堿化混合物，醇水溶液中含有氫氧化鈉和乙基脲；

8、3)向堿化混合物中加入醇溶液，攪拌條件下反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)品，醇溶液中含有氯乙酸、3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸、2-氯乙基尿素。

9、步驟1)所述細(xì)化纖維素的長(zhǎng)度為1-50μm，粉體淀粉的粒徑為1-50μm，細(xì)化纖維素與粉體淀粉的干重比為0.5-3。

10、步驟2)所述醇水溶液中醇與水的質(zhì)量比為0.3-1，醇為乙醇、異丙醇、正丁醇的混合物，乙醇、異丙醇、正丁醇的質(zhì)量比例為5-9：3：1，所述氫氧化鈉與乙基脲的干重比為5-10，混合料與醇水溶液的質(zhì)量比為0.05-0.1，氫氧化鈉、乙基脲與醇水溶液的質(zhì)量比為0.2-0.5。

11、步驟2)在18-23℃條件下反應(yīng)1-2h。

12、步驟3)氯乙酸、3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸、2-氯乙基尿素的干重比為5-9：1：1，氯乙酸、3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸、2-氯乙基尿素與醇溶液的質(zhì)量比為0.5-1，氯乙酸、3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸、2-氯乙基尿素與混合料的質(zhì)量比為0.2-0.5。

13、步驟3)在40-70℃條件下反應(yīng)2-4h。

14、本發(fā)明還提供了上述羧甲基纖維素淀粉醚在用于清洗光伏板中的用途。

15、采用上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

16、1、本發(fā)明提供的羧甲基纖維素淀粉醚，通過纖維素和淀粉進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)，并引入二羧基基團(tuán)和酰胺基團(tuán)，可更容易與污染物分子相結(jié)合，賦予洗滌劑更好的抗污垢性能，并降低了原料成本，進(jìn)而降低目標(biāo)產(chǎn)物的生產(chǎn)成本。

17、2、本發(fā)明將特定長(zhǎng)度范圍的細(xì)化纖維素和特定粒度范圍的顆粒淀粉進(jìn)行混合，在高浴比下，可充分利用纖維素和淀粉顆粒二者粒徑尺寸相當(dāng)?shù)臈l件，使其更均勻的混合，改善其堿化和醚化不均勻的缺陷，也利于二者發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。同時(shí)，物料粒徑的減小可大幅度減少反應(yīng)釜內(nèi)漿液的攪拌阻力，提升物料的傳質(zhì)效率。采用特定比例的醇水溶劑的目的，可增加纖維素和淀粉在漿液中的無序程序，使反應(yīng)傳質(zhì)均勻且傳熱快；特定比例的醇水溶劑是堿的優(yōu)良分散劑，可確保堿溶液在漿液中的分散均勻性，也可減少纖維素和淀粉大分子在潤(rùn)脹后水分子導(dǎo)致的分子鏈間暫時(shí)的氫鍵交聯(lián)，同時(shí)減少堿化纖維素和淀粉的水解逆反應(yīng)，提高堿的吸附量。如此一來，可以大幅度提高醚化效率，減少副反應(yīng)。如果采取其他溶劑或醇水比例，則無法得到這樣的效果。

18、3、本發(fā)明在堿化階段，在氫氧化鈉基礎(chǔ)上加入一定量的乙基脲來促進(jìn)纖維素的活化。乙基脲的分子結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)酰胺羥基(-conh2)，使得乙基脲在水、醇具有良好的溶解性；酰胺羥基(-conh2)是一個(gè)強(qiáng)極性基團(tuán)，可提高纖維素和淀粉的活化性能，加大對(duì)纖維素和淀粉的非晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)的破壞，從而讓纖維素和淀粉非晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)的羥基充分暴露出來，進(jìn)而增加羥基與醚化劑分子的接觸機(jī)會(huì)，增加醚化階段纖維素和淀粉的反應(yīng)活性以及取代均勻性。

19、4、本發(fā)明在醚化階段，在氯乙酸基礎(chǔ)上加入一定量的3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸和2-氯乙基尿素，一方面，3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸在堿性條件下碳氧鍵發(fā)生斷裂與纖維素和淀粉的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成醚鍵，進(jìn)而在二者的分子鏈上引入二羧基基團(tuán)；2-氯乙基尿素在堿性條件下與纖維素和淀粉的羥基發(fā)生鹵代反應(yīng)形成醚鍵，進(jìn)而在二者的分子鏈上引入酰胺羥基；多基團(tuán)的引入可更容易與污染物分子相結(jié)合，可賦予洗滌劑更好的抗污垢性；另一方面，3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸和2-氯乙基尿素還可以促使纖維素和淀粉之間發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，二者之間協(xié)同作用下，可解決單一纖維素衍生物的不足，降低了其成本，擴(kuò)大了其使用范圍。

20、下面結(jié)合具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明。

技術(shù)特征：

1.一種光伏板清洗用羧甲基纖維素淀粉醚，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羧甲基纖維素淀粉醚，其特征在于，r1為

3.權(quán)利要求1或2所述羧甲基纖維素淀粉醚的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟1)所述細(xì)化纖維素的長(zhǎng)度為1-50μm，粉體淀粉的粒徑為1-50μm，細(xì)化纖維素與粉體淀粉的干重比為0.5-3。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2)所述醇水溶液中醇與水的質(zhì)量比為0.3-1，醇為乙醇、異丙醇、正丁醇的混合物，乙醇、異丙醇、正丁醇的質(zhì)量比例為5-9：3：1，所述氫氧化鈉與乙基脲的干重比為5-10，混合料與醇水溶液的質(zhì)量比為0.05-0.1，氫氧化鈉、乙基脲與醇水溶液的質(zhì)量比為0.2-0.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2)在18-23℃條件下反應(yīng)1-2h。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟3)氯乙酸、3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸、2-氯乙基尿素的干重比為5-9：1：1，氯乙酸、3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸、2-氯乙基尿素與醇溶液的質(zhì)量比為0.5-1，氯乙酸、3-氧代環(huán)丁烷-1,1-二羧酸、2-氯乙基尿素與混合料的質(zhì)量比為0.2-0.5。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟3)在40-70℃條件下反應(yīng)2-4h。

9.權(quán)利要求1或2所述的羧甲基纖維素淀粉醚作為清洗添加劑的用途。

10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用途，其特征在于，清洗添加劑用于清洗光伏板。

技術(shù)總結(jié)
一種光伏板清洗用羧甲基纖維素淀粉醚，采用包括如下步驟制備：1)取細(xì)化纖維素、粉體淀粉，混勻得到混合料；2)將混合料加入醇水溶液中，攪拌條件下反應(yīng)得到堿化混合物，醇水溶液中含有氫氧化鈉和乙基脲；3)向堿化混合物中加入醇溶液，攪拌條件下反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)品，醇溶液中含有氯乙酸、3?氧代環(huán)丁烷?1,1?二羧酸、2?氯乙基尿素。本發(fā)明通過纖維素和淀粉協(xié)同配合，既能降低其生產(chǎn)成本，還可有效可改善其抗污垢能力，擴(kuò)大其使用范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：趙小年,朱俊雄,劉國(guó)發(fā),劉燕華,楊博超,劉昊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北業(yè)之源新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30