[发明专利]一种光伏组件背板用高疏水氟碳涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高疏水氟碳涂料的制备方法，特别适用于制备涂覆型光伏组件背板，属于材料表面保护技术领域。

背景技术

光伏产业作为绿色、可再生能源的重要组成部分，已成为解决全球能源危机的主要方法。大型光伏电厂运营三四年后，光伏组件因组件内部渗入水分的影响出现的质量问题受到越来越多的关注。太阳能电池背板作为太阳能电池背面的支撑和保护材料，其阻水性能逐渐受到业界重视，若其表面具有高疏水性，则可减少背板表面水分的富集，在一定程度上降低组件内部由背板渗入的水分，从可以更有效的保护组件内部免受水汽的影响。

目前涂覆型背板主要以氟碳树脂为主体，所制备的氟碳涂料具有低的表面能，然而其本征疏水角为90°~110°，与疏水的要求相比尚有一定的差距。专利CN102925015A公开了一种自洁四氟型氟碳涂料，其通过在涂料中加入氟改性硅氧烷作为可向表面迁移并水解的化合物的自清洁助剂以增加其疏水性，然而其只是从涂料的化学组成上降低涂料表面能，然而以降低涂层表面的自由能来提高其疏水性是相当有限的，水接触角不超过120°。专利CN1903961A公开了一种荷叶效应自清洁氟碳涂料，将纳米气相二氧化硅直接加入氟碳涂料，然而纳米颗粒与氟碳基体相容性较差，且纳米颗粒大的表面能导致其易团聚。近期专利CN103992701A提出了通过在含氟聚合物乳液中添加偶联剂改性纳米粒子构造材料表面的微纳结构，得到高达140°的疏水角，然而其只适用涂覆在金属表面且固化温度高，能耗大。

近几年雾霾严重，空气中杂质较多，高疏水背板同时具有防污效果。因此综合现实需求及现有专利产品的优缺点，开发出一种制备工艺简单，组分间相容性好，具有高疏水性、防污的背板，同时耐候、耐化学品、耐盐雾性等方面都表现出优异的综合性能的氟碳涂料，在光伏组件背板行业具有一定的实际意义。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种光伏组件背板用高疏水氟碳涂料的制备方法，以提高背板表面的疏水性，减少背板表面水分富集，降低由背板外部残留水分导致的组件失。

本发明公开了一种高疏水氟碳涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将偶联剂、水解促进剂和去离子水按照体积比0.1~2:0.5~5:10混合后在常温水解0.5~8 h，加入无机纳米粒子，所述无机纳米粒子与去离子水的质量之比是0.1~0.3:1；机械搅拌下，60~100℃反应0.5~6 h，经抽滤、洗涤、干燥后，碾磨并用150目筛网过滤，得到疏水改性的纳米粒子；

（2）称取15~35重量份无水稀释剂A倒入砂磨机中，搅拌下向无水稀释剂A中依次加入30~45重量份的氟碳树脂、2~25重量份步骤（1）得到的疏水改性的纳米粒子及0.1~1.5重量份的锡类催化剂、0~5重量份的润湿分散剂、0~1重量份的流平剂、0~10重量份的聚酯树脂和0~25重量份填料，混合均匀后，碾磨至颗粒细度≤5微米，加入无水稀释剂A调整粘度至10~30 Pa·S，过滤，制得甲组份，存放于干燥密封容器中待用；

（3）称取40~65重量份的异氰酸酯固化剂与35~60重量份的无水稀释剂B混合均匀，过滤，制得乙组份，存放于干燥密封容器中待用；

（4）使用时，将甲组份与乙组份按照质量之比为1~5:1混合均匀，通过自动化连续成型或间歇式工艺均匀涂覆在被黏接基材上，在120℃~200℃下固化0.5~20 min。

进一步地，所述偶联剂由γ-巯丙基三甲氧基硅烷 、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、异丙基三（异硬脂酰基）钛酸酯、全（十三）氟辛基三乙氧基硅烷、异丙氧基三（磷酸二辛酯）钛、异丙氧基三缩酰基钛酸酯、二（二辛基磷酰氧基）钛酸乙二酯、二（二辛基焦磷酰氧基）羟乙酸钛、二（辛烷基苯酚聚痒乙烯醚）磷脂、异丙氧基异硬脂钛酸、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种按照任意配比混合组成；

所述水解促进剂为四氯化碳、甲醇、异丙醇、丙二醇、柴油或甲苯；

所述无机纳米粒子粒径为5~100 nm，由二氧化硅、二氧化钛、纳米氧化铝、三氧化二铝、氧化锌、氧化锆中的一种或多种按照任意配比混合组成。

进一步地，所述氟碳树脂为溶剂可溶型氟碳树脂，羟值为45~60 mgKOH/g，酸值为2~12 mgKOH/g，固含量≥50%，氟含量为20%~30%。