本發(fā)明涉及光伏邊框新材料制備，具體涉及一種免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著人類對能源需求的日益增長，石化等不可再生能源面臨枯竭的窘境，太陽能等清潔、可再生能源備受矚目。太陽能光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電系統(tǒng)。光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其由電池片、玻璃、膠膜、背板、邊框、焊帶、硅膠、接線盒八大主材構(gòu)成。除電池片以外，邊框所占組件成本最高，其作用：1、提高光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性。在光伏組件安裝過程中，邊框能夠更加牢固地把組件固定在支架上，有效避免因外力震動導(dǎo)致光伏組件松動或擺動，從而保證光伏系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。2、增加光伏組件的耐久性。光伏組件邊框不僅能夠保護光伏組件，還能起到防水、防塵、防腐等作用，從而有效提高光伏組件的使用壽命和耐久性。3、方便光伏系統(tǒng)維護。光伏組件邊框的設(shè)計通常會考慮到維護的便利性，采用可拆裝結(jié)構(gòu)或者開放結(jié)構(gòu)，方便安裝人員進行檢修和維護。

2、目前的光伏邊框按材質(zhì)可分為三類：一是占市場主導(dǎo)地位的鋁合金邊框，二是不銹鋼邊框，三是復(fù)合材料邊框；其中，復(fù)合材料邊框是經(jīng)拉擠工藝，使連續(xù)纖維增強樹脂基體制得，作為新興材料的復(fù)合材料邊框，其耐鹽霧、絕緣等性能是其固有屬性，這些方面與金屬邊框相比有很大優(yōu)勢。但是復(fù)材邊框耐候性是業(yè)界一直質(zhì)疑的，也是前期難以推廣的主要原因，因此為了保證其耐候性，人們采用在其表面涂裝水性涂料，或者是采用共擠的方法在其表面形成保護層。

3、涂裝是目前解決耐候性的主流技術(shù)路線，涂裝需要打磨、清潔、噴涂、固化等工序，采用表面涂裝的方法有幾個問題：1、復(fù)材在拉擠過程中需要用到脫模劑，脫模劑在拉擠過程中會往遷移到復(fù)材表面，形成隔離層，在涂裝前要采用打磨等手段將隔離層處理掉，增加生產(chǎn)工序，這個過程會產(chǎn)生粉塵固體廢物，對環(huán)境造成危害；2、涂裝材料雖為水性材料，但也會有有害氣體揮發(fā)，污染環(huán)境，并且噴涂工藝，在實際施工時涂料的利用率并不高，在此過程中有大量的材料浪費，在噴涂過程中也會產(chǎn)生氣孔、橘皮、色差等諸多問題。為了提高耐老化性能，有些企事業(yè)單位在開發(fā)基體樹脂全部為耐紫外的聚氨酯復(fù)合材料邊框，其增強體采用玻璃纖維。這種邊框的成本極高，市場接受度比較低，此外一旦表面樹脂層破壞，玻璃纖維在潮濕和紫外的條件下極易老化。

4、由于意識到上述問題，已經(jīng)有人開始研發(fā)新的技術(shù)路徑。在申請?zhí)枮?02311651821.7的中國專利中采用熱固材料的拉擠工藝與熱塑材料的共擠工藝相結(jié)合，通過在線施膠制備聚氨酯復(fù)合材料邊框，之后再采用熱塑共擠，在其表面形成一層熱塑性保護層，保護層的主要成分為聚烯烴樹脂、聚四氟乙烯樹脂以及一些助劑；同時也有人采用3d打印的方法，在聚氨酯復(fù)合材料邊框表面形成保護層，保護層的成分也都是聚烯烴樹脂、聚四氟乙烯樹脂等。這些技術(shù)路線其實是采用了兩種工藝串聯(lián)，生產(chǎn)設(shè)備多，生產(chǎn)效率低。在熱固復(fù)材表面覆蓋熱塑性材料，對后續(xù)的材料分離、回收造成困難。另外聚四氟乙烯樹脂雖然耐候性很好，但是由于生產(chǎn)過程中全氟辛酸銨的存在，使其備受爭議，為此有許多國家將它禁用；在申請?zhí)枮?02311409459.2的中國專利中基體樹脂是采用在不飽和樹脂里面加入氟碳樹脂和丙烯酸樹脂改善邊框的耐紫外性能，其中不飽和樹脂還是占絕大多數(shù)，并且是裸露在光伏邊框的表面，不飽和樹脂在紫外和濕熱環(huán)境下極易老化；在申請?zhí)枮?02311593959.6的中國專利中增強體是采用純玻璃纖維，吸水耐濕熱性能差，同時還存在基體樹脂全部采用聚氨酯，成本高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框，本發(fā)明的發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中需要涂料涂裝、工序多、耐候性差的問題。

2、本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框的制備方法，本發(fā)明采用一步法生產(chǎn)高性能復(fù)合材料光伏邊框，解決了現(xiàn)有制備方法中需要涂料涂裝、打磨、噴涂等工序，生產(chǎn)效率低等問題。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

4、一種免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框，包括：內(nèi)部增強體、內(nèi)部基體樹脂混合物、表面氈和外部基體混合物；

5、其中，所述內(nèi)部增強體包括依次鋪設(shè)的玻璃纖維材料、玻璃纖維紗和玻璃纖維材料；

6、所述內(nèi)部基體樹脂混合物按照重量份數(shù)計包括如下組分：樹脂混合物100~200份，脫模劑2份，過氧化物0.5~3份；

7、所述表面氈為玄武巖纖維氈或者炭纖維氈；

8、所述外部基體混合物按照重量份數(shù)計包括如下組分：聚醚多元醇80-120份，六亞甲基二異氰酸酯100~130份，脫模劑4份，抗氧劑0.01~0.5份，光穩(wěn)定劑0.02~1份，紫外線吸收劑0.01~0.5份。

9、優(yōu)選的是，所述內(nèi)部基體樹脂混合物中的樹脂混合物包括乙烯基樹脂、不飽和樹脂、雙環(huán)戊二烯樹脂、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂中的一種或幾種。

10、優(yōu)選的是，所述過氧化物包括過氧化二苯甲酰和/或過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯。

11、優(yōu)選的是，所述抗氧劑包括二叔丁基對甲酚、三叔丁基羥苯、二叔丁基苯酚中的一種或者幾種。

12、優(yōu)選的是，所述光穩(wěn)定劑包括3-苯并三氮唑-5-叔丁基-4-羥基苯基丙酸酯、2,?2,6,?6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、雙(1,?2,?2,?6,?6-五甲基-?4?–哌啶基)癸二酸酯的一種或幾種。

13、優(yōu)選的是，所述紫外線吸收劑包括n-(乙氧基羰基苯基)-n'-甲基-n'-苯基甲脒、2,2'-二羥基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸-2,4-二叔丁基苯酯中的一種或幾種。

14、一種免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框的制備方法，包括如下步驟：

15、步驟一、在復(fù)合材料邊框的模具內(nèi)依次穿過玻璃纖維材料、玻璃纖維紗、玻璃纖維材料，形成內(nèi)部增強體；

16、步驟二、使用內(nèi)部基體樹脂混合物浸潤所述內(nèi)部增強體，拉擠預(yù)固化形成預(yù)制體；

17、步驟三、在所述預(yù)制體表面覆蓋表面氈；

18、步驟四、使用外部基體混合物浸潤所述表面氈，加熱進行固化，形成所述復(fù)合材料邊框；

19、其中，所述內(nèi)部基體樹脂混合物按照重量份數(shù)計包括如下組分：樹脂混合物100-200份，脫模劑2份，過氧化物0.5-3份；以及

20、所述外部基體混合物按照重量份數(shù)計包括如下組分：聚醚多元醇80-120份，六亞甲基二異氰酸酯100~130份，脫模劑4份，抗氧劑0.01~0.5份，光穩(wěn)定劑0.02~1份，紫外線吸收劑0.01~0.5份。

21、優(yōu)選的是，在所述步驟一中，所述玻璃纖維材料為玻璃纖維氈或者100g-500?g/m2的玻璃纖維布，玻璃纖維紗為1200?tex、2400?tex或者4800?tex的直接紗。

22、優(yōu)選的是，在所述步驟三中，所述表面氈為玄武巖纖維氈或者30-100?g/m2的炭纖維氈。

23、優(yōu)選的是，所述內(nèi)部基體樹脂混合物中的樹脂混合物包括乙烯基樹脂、不飽和樹脂、雙環(huán)戊二烯樹脂、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂中的一種或幾種；

24、所述過氧化物包括過氧化二苯甲酰和/或過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯；

25、所述抗氧劑包括二叔丁基對甲酚、三叔丁基羥苯、二叔丁基苯酚中的一種或者幾種；

26、所述光穩(wěn)定劑包括3-苯并三氮唑-5-叔丁基-4-羥基苯基丙酸酯、2,?2,?6,?6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、雙(1,?2,?2,?6,?6-五甲基-?4?–哌啶基)癸二酸酯的一種或幾種；

27、所述紫外線吸收劑包括n-(乙氧基羰基苯基)-n'-甲基-n'-苯基甲脒、2,2'-二羥基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸-2,4-二叔丁基苯酯中的一種或幾種。

28、本發(fā)明所述的有益效果：

29、1、本發(fā)明提供的免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框，該復(fù)材邊框外部采用具有極好耐候性的玄武巖纖維氈增強耐候性聚氨酯樹脂，具有優(yōu)異的耐濕熱、耐紫外等性能，大大延長組件的使用壽命；

30、2、本發(fā)明提供的免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框，為多層結(jié)構(gòu)，非全部聚氨酯結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用成本比較低廉的樹脂材料，表面一層采用耐候性能優(yōu)異的hdi與玄武巖纖維氈復(fù)合，內(nèi)部采用不飽和聚酯、環(huán)戊二烯烴等價格便宜的樹脂基體，可降低產(chǎn)品成本，同時既能有效的阻止?jié)駸?、酸堿等條件下的老化和耐候性能，還能有效降低產(chǎn)品成本，使得產(chǎn)品更具市場競爭力；

31、3、與聚氨酯復(fù)材邊框/熱塑性材料共擠工藝相比，本發(fā)明提供的免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框的制備方法，采用一種工藝，生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料邊框邊框產(chǎn)品，不需要引進其他工藝、設(shè)備，表面不用涂裝，減少打磨、噴涂等生產(chǎn)工序，固定資產(chǎn)投資低，提高生產(chǎn)效率。

32、4、本發(fā)明提供的免涂裝的復(fù)合材料光伏邊框的制備方法，同時不使用任何涂裝材料，沒有有害氣體和粉塵的出現(xiàn)，生產(chǎn)過程為全閉模情況下，對環(huán)境更加友好。