CN103467651B - 一种太阳能电池背板用耐刮擦涂层材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池背板用耐刮擦涂层材料的制备方法，该方法以含氟甲基丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸酯、烯酸、环氧树脂为原料，在引发剂作用下通过高分子溶液聚合方式进行聚合反应可得标的产物，该方法所制备的含氟丙烯酸酯树脂涂料具有耐刮擦、疏水性强、高附着力的特点。

Description

一种太阳能电池背板用耐刮擦涂层材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池背板用耐刮擦涂层材料的制备方法，特别涉及一种含氟丙烯酸酯树脂涂层材料，它具有耐刮擦、疏水性好、附着力强的特点。

背景技术

光伏电池背板常年与外部环境直接接触，易与外物发生摩擦、腐蚀等而有所损坏，晶硅电池组件必须达到25年使用要求，为满足电池组件的可靠性、稳定性，这对背板的耐候性、湿热老化性能、电气绝缘性能有很严格的要求。氟碳涂料中的C—F键键能大、稳定，其成膜后表面能低，耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性优异，而且具有独特的低摩擦性。经过十几年的发展，氟碳涂料被广泛应用于建筑、化工、电子器材、机械等行业，有〞涂料之王〝的美称。

氟碳树脂涂料在使用时，常因涂膜附着力或层间结合力差，造成局部脱落甚至全部剥落的现象。且氟化丙烯酸酯类单体价格较高，大量使用必会提高涂料成本，从而失去市场竞争力。因而，开发新的低表面能耐刮擦涂层材料具有很重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种具有耐刮擦、疏水性好、附着力强、成本低廉的含氟丙烯酸酯树脂涂层材料的制备方法，主要包括如下步骤：

（1）将苯乙烯、丙烯酸酯、十一烯酸、引发剂和溶剂加入四口烧瓶中，搅拌加热至80～89℃并维持10min；

（2）在40min内滴加由含氟甲基丙烯酸酯和环氧树脂以及溶剂组成的混合物，然后保温反应2h；

（3）补加引发剂，再保温反应3h后冷却至室温出料，得标的产物；

以100g产品为基准，上述各原料质量分别为：含氟甲基丙烯酸酯  12～25g，苯乙烯6～10g，丙烯酸酯20～35g，环氧树脂2～5g，十一烯酸1～4g，引发剂1～2g，溶剂 30～50g。

    含氟甲基丙烯酸酯中的含氟侧链赋予了聚合物超低的表面能，使其具有良好的耐刮擦和疏水性；所述的含氟甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸十二氟庚酯与甲基丙烯酸四氟丙酯的混合物。

    丙烯酸酯与含氟甲基丙烯酸酯的表面能差距较大，涂料在干燥固化时会发生自分层现象，从而既能保持良好的耐刮擦性，又能与基材表面很好的粘接起来；所述的丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一种以上。

环氧树脂的作用是赋予共聚树脂活性较大的环氧基团，提高氟碳树脂层间结合力与对基材的附着力；所述的环氧树脂选用低分子量双酚A环氧树脂。

烯酸的作用是在共聚树脂中引入羧基，加强涂料的分散性，同时促进交联固化；所述的烯酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、十一烯酸中的一种。

  所述的溶剂选自二丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、甲苯、氯仿中的一种。

    本发明中聚合物含氟侧链向空气中伸展，大大降低了聚合物的表面能，赋予聚合物良好的疏水性能，同时稳定的碳氟键包覆着主链，对聚合物内部形成很好的“屏障”作用，使得含氟聚合物具有良好的耐候性与耐刮擦性能。而引发剂的裂解产生自由基，夺取了环氧树脂中的氢，形成环氧主链上的自由基，成为烯键聚合物共聚的引发点之一，将环氧树脂引入到了含氟丙烯酸酯树脂中，制备了附着力高的树脂涂料。

具体实施方式

    实施例1

    将苯乙烯20g、丙烯酸丁酯18g、丙烯酸羟丙酯25g、十一烯酸8g、过氧化苯甲酰3g和30g甲苯溶剂配成的混合溶液加入带搅拌器、温度计、回流管的四口烧瓶中，常压下搅拌并升温至82℃，然后匀速滴加由甲基丙烯酸十二氟庚酯30g、甲基丙烯酸四氟丙酯20g、低分子量双酚A环氧树脂10g和甲苯35g配成的混合溶液，40min加完，加料完保温反应2h后补加1g过氧化苯甲酰，再保温反应3h，停止反应，冷却至室温出料，即得产品P1。

    实施例2

    将苯乙烯16g、丙烯酸丁酯14g、丙烯酸羟丙酯16g、丙烯酸-2-乙基己酯10g、丙烯酸5g、过氧化苯甲酰3g和40g甲苯配成的混合溶液加入带搅拌器、温度计、回流管的四口烧瓶中，常压下搅拌并升温至85℃，然后匀速滴加由甲基丙烯酸十二氟庚酯25g、甲基丙烯酸四氟丙酯12g、低分子量双酚A环氧树脂8g和50g甲苯配成的混合溶液，40min加完，加料完保温反应2h后补加1g过氧化苯甲酰，再保温反应3h，停止反应，冷却至室温出料，即得产品P2。

    实施例3

    将苯乙烯12g、丙烯酸-2-乙基己酯20g、丙烯酸羟丙酯22g、甲基丙烯酸6g、偶氮二异丁腈2g和45g丙二醇丙醚配成的混合溶液加入带搅拌器、温度计、回流管的四口烧瓶中，常压下搅拌并升温至80℃，然后匀速滴加甲基丙烯酸十二氟庚酯20g、甲基丙烯酸四氟丙酯16g、低分子量双酚A环氧树脂6g和50g丙二醇丙醚配成的混合溶液，40min加完，加料完保温反应2h后补加1g偶氮二异丁腈，再保温反应3h，停止反应，冷却至室温出料，即得产品P3。

    实施例4

    将苯乙烯16g、丙烯酸丁酯20g、丙烯酸-2-乙基己酯28g、丙烯酸羟丙酯22g、甲基丙烯酸4g、偶氮二异丁腈1.5g和50g丙二醇丙醚配成的混合溶液加入带搅拌器、温度计、回流管的四口烧瓶中，常压下搅拌并升温至80℃，然后匀速滴加甲基丙烯酸十二氟庚酯16g、甲基丙烯酸四氟丙酯8g、低分子量双酚A环氧树脂4g和30g丙二醇丙醚配成的混合溶液，40min加完，加料完保温反应2h后补加0.5g偶氮二异丁腈，再保温反应3h，停止反应，冷却至室温出料，即得产品P4。

    将实施例1-4的含氟丙烯酸酯树脂按比例分别加入异氰酸酯固化剂，配制成氟碳树脂清漆涂料，按HG/T-3792-2005标准制样并检测性能。

检测结果如表1所示

表1 氟碳树脂清漆涂料检测结果

检测项目	P1	P2	P3	P4
					硬度（铅笔硬度）	3H	3H	3H	3H
附着力（MPa）	10	12	10	9
					疏水角，°	125	118	119	108
冲击强度，（正反冲击），cm	50	49	50	47
					耐酸性（10%硫酸，常温，250h）	无变化	无变化	无变化	无变化
耐碱性（10%氢氧化钠，常温,250h）	无变化	无变化	无变化	无变化
					耐盐雾性，1000h	14.35	15.25	14.76	13.89
人工气候老化性，1000h	无变化	无变化	无变化	无变化

Claims (3)

1.一种太阳能电池背板用耐刮擦涂层材料的制备方法，其特征包括如下步骤：

（1）将苯乙烯、丙烯酸酯、烯酸、引发剂和溶剂加入四口烧瓶中，搅拌加热至80～89℃并维持10min；

（2）在40min内滴加由含氟甲基丙烯酸酯和环氧树脂以及溶剂组成的混合物，然后保温反应2h；

（3）补加引发剂，再保温反应3h后冷却至室温出料，得标的产物；

所述的含氟甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸四氟丙酯的混合物；

所述的丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯和丙烯酸-2-乙基己酯中的一种以上；

    所述烯酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、十一烯酸中的一种；

以100g产品为基准，上述各原料质量分别为：含氟甲基丙烯酸酯  12～25g，苯乙烯6～10g，丙烯酸酯20～35g，环氧树脂2～5g，烯酸1～4g，引发剂1～2g，溶剂 30～50g。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的引发剂选自偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶剂选自二丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、甲苯和氯仿中的一种。