[发明专利]在刮擦或磨损损坏之后具有自修复表面性能的供户外应用的聚合物材料

说明书

技术领域

本发明涉及由聚合物材料制造的复合模制品的表面整饰和其在太阳能系统中的应用。这些太阳能系统可以是用于汇聚太阳辐射的太阳光反射器，挠性光伏复合膜或用于汇聚太阳辐射的CPV透镜（聚光型光伏透镜）。

表面整饰是基于可交联含氟聚合物，例如PFEVE（聚氟乙烯-烷基乙烯基醚）的自修复性涂层。这些涂层显示好的光学性能，可以在非常长的时期内用于户外应用，更尤其是太阳能应用，显示自清洁性能，特别是，所述涂层对于机械损坏（例如刮擦）是自修复性的。

背景技术

现有技术中的太阳光反射器中的聚合物复合模制品在足够的寿命方面具有缺点。特别是经20年或更长时间的户外应用中，不但常规的玻璃镜，而且尤其是基于聚合物层的复合模制品，对表面损害例如刮擦都是敏感的。这可能例如，由风扬起的沙子，或由用刷子的清洁而引起。

这种问题可以通过用聚硅氧烷，例如得自SDC Techologies Inc.公司的CRYSTALCOAT^TM MP-100，都得自Momentive Performance Materials公司的AS 400-SHP 401或UVHC3000K涂覆加以解决。然而，在户外区域在经至少20年时间的长期应用中，如尤其为太阳光反射器或光伏电池所需要的那些，此类材料不显示足够的耐磨性。

为了改进表面保护，US 5,118,540中粘附施加基于氟烃聚合物，例如PVDF的耐磨且抗湿的膜。UV吸收试剂和腐蚀抑制剂都是所述粘合层的组成部分，通过该粘合层将所述膜与蒸气沉积的聚酯支撑膜的金属表面接合。在此，粘合层又类似于上面给出的（甲基）丙烯酸酯双重涂层，可以由两个不同的层构成，以将腐蚀抑制剂与UV吸收试剂彼此分开。然而，这种涂层不显示对刮擦的足够的长期耐性。

另一个现有技术解决方案是无机耐刮擦涂层。EP 1 629 053公开了一种这样的涂层，其包含直径小于1μm的二氧化硅颗粒或氧化铝颗粒，用于涂覆可用作耐候性膜的膜层压体。然而，这种无机涂层具有的缺点是，在太阳能发电站常用的条件下，它们的耐久性仅较短，即不超过数年。通过飞沙，或甚至沙尘暴，或在非常热，特别是干燥环境中的其它气候条件，导致对此种涂层的磨损。

WO 2010/078105描述了具有基于聚合物的耐刮擦涂层的太阳光反射器，其还可以结合有由含氟聚合物或聚有机硅制成的抗污涂层。作为用于改进耐刮擦性的涂料详述了热塑性聚氨酯（例如得自Lubrizol公司的）或可交联的聚硅氧烷（例如得自California Hardcoating Co.公司的PERMA-NEW 6000)。这两种涂料都是所谓硬涂料。在较长时间的强烈负荷下，如上文所述在沙漠中或草原中出现的情况，此种体系也显示刮擦或磨损。另外，聚硅氧烷在此种强烈长期暴露下不具有最佳UV稳定性。

发明内容

目的

本发明的目的是为太阳能系统，更尤其是太阳光反射器、挠性光伏系统或CPV透镜提供新型表面整饰。这一表面整饰目的在于，在经超过15年时间的户外应用中抵抗刮擦和与此相关的效率降低。

另一个目的是提供配备有这一表面整饰的具有至少与现有技术中的那些等价的光学性能和耐候性的太阳能系统。

另外的目的是确保用于太阳光反射器的复合模制品在尤其强的日晒，例如撒哈拉沙漠或美国西南部存在的那种下，保持长期稳定性。

这更尤其关于这些复合模制品的表面整饰层相对于295-380nm的UV波长谱的固有稳定性和滤光效率方面是适用的。

另外一个目的是提供制备和施加起来简单且成本划算的用于太阳能系统的表面整饰。

目的的达到

鉴于现有技术和其中对于长期应用描述的仅不足的技术解决方案，本发明中按本领域技术人员不可容易预见到的方式成功地提供具有在长时间内改进的表面品质的复合模制品。这通过提供用于产生太阳能的太阳能系统中的复合模制品达到，所述模制品具有有自修复性能的外层。

术语“自修复性能”在本发明范围中是指塑料层的如下性能，其在尤其是热或电磁辐射，例如UV辐射暴露下引起材料表面改变以致刮痕或小裂纹再次闭合，而在相同暴露下，该层的基本形式（例如，在其光学性能、层厚度和其在层上的分布）不发生改变。这种自修复层包括例如如下的体系，其经物理交联，例如通过强范德华相互作用、氢桥键或离子键接而交联。经由能量供入，这些交联点可以部分地脱开并随后又再次连接起来。在这一变型中，能量供入可以是利用热或电磁辐射进行。