CN114851656B - 一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及太阳能光伏组件技术领域，尤其是一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板及其加工工艺。一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，包括第一支撑骨架层、第一TPUR改性TPI复合弹性体层、第二支撑骨架层、第二TPUR改性TPI复合弹性体层和耐磨塑胶层，第一TPUR改性TPI复合弹性体层复合于第一支撑骨架层、第二支撑骨架层之间；第二TPUR改性TPI复合弹性体层复合于第二支撑骨架层、耐磨塑胶层之间。本申请不仅具有较好的力学强度、耐候性、耐磨性能而且具有塑胶跑道的质感，可对运动者的脚踝、膝关节进行保护，是一种理想的光伏跑道用太阳能电池前板。

Description

一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板及其加工工艺
技术领域
本申请涉及太阳能光伏组件技术领域，尤其是涉及一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板及其加工工艺。
背景技术
太阳能作为一种清洁无污染的能源，太阳能的利用与开发可缓解当前世界面临的能源与环境危机，因而受到各国学者、研究人员和企业的重点关注。随着材料技术、半导体和芯片技术的进步有了普及大众的可能性，研发了可高效利用太阳能的太阳电池组件。太阳电池板组件的作用是：将太阳能转为电能进行储存、利用，可缓解社会电能供应紧张的问题和世界面临的能源与环境危机。近些年来，太阳电池板组件被广泛运用于光伏路灯、光伏地砖、光伏发电瓦、光伏跑道、光伏幕墙等领域。
太阳电池板组件在光伏跑道的应用，目前相关报道较少。相关技术中的光伏跑道，主要包括以下核心部件：太阳能电池前板、EVA密封层、太阳能电池片、EVA密封层、太阳能电池背膜、封装铝合金框架。目前制约太阳电池板组件在光伏跑道的应用的主要影响因素为太阳能电池前板材料。当前，太阳能电池前板材料的材料主要是磨砂处理的钢化玻璃。
针对上述相关技术中的应用在光伏跑道中的太阳能电池板，申请人发现技术方案存在以下缺陷：磨砂处理的钢化玻璃作为太阳能电池前板虽然满足了光伏跑道的力学强度要求，但是光伏跑道的“跑道”功能相对较差，运动者在该光伏跑道上进行跑步对脚踝、膝关节的压力大，易造成身体损失。
发明内容
为了解决光伏跑道的“跑道”功能相对较差，运动者在该光伏跑道上进行跑步对脚踝、膝关节的压力大，易造成身体损失的问题，本申请提供了一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板及其加工工艺。
第一方面，本申请提供的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，是通过以下技术方案得以实现的：
一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，包括第一支撑骨架层、第一TPUR改性TPI复合弹性体层、第二支撑骨架层、第二TPUR改性TPI复合弹性体层和耐磨塑胶层，所述第一TPUR改性TPI复合弹性体层复合于第一支撑骨架层、第二支撑骨架层之间；所述第二TPUR改性TPI复合弹性体层复合于第二支撑骨架层、耐磨塑胶层之间；所述第一支撑骨架层、第二支撑骨架层的厚度控制为6-12mm；所述第二TPUR改性TPI复合弹性体层的厚度控制为3-6mm；所述耐磨塑胶层的厚度控制为0.1-1mm。
通过采用上述技术方案，第一支撑骨架层和第二支撑骨架层作为本申请的支撑骨架可保证本申请的力学强度，即可有支撑运动者带来的物理冲击。本申请中第一TPUR改性TPI复合弹性体层作为主缓冲层，硬度相对第二TPUR改性TPI复合弹性体层高，再结合第二TPUR改性TPI复合弹性体层作为辅助缓冲层，可有效缓冲释放运动者带来的物理冲击且具有塑胶跑道的质感，可对运动者的脚踝、膝关节进行保护。此外，第一TPUR改性TPI复合弹性体层和第二TPUR改性TPI复合弹性体层材料本申请具有良好的耐热性、耐候性、力学强度，可保证本申请的力学强度、耐热性、耐候性和使用寿命。耐磨塑胶层主要可起到较好的耐磨性能，避免表面划伤影响整体透光率，保证采用本申请制备的太阳能组件的电转换效率。综上所述，本申请不仅具有较好的力学强度、耐候性、耐磨性能而且具有塑胶跑道的质感，可对运动者的脚踝、膝关节进行保护，是一种理想的光伏跑道用太阳能电池前板。
优选的，所述耐磨塑胶层背向第二TPUR改性TPI复合弹性体层的表面通过压花工艺形成有防滑层；所述防滑层表面通过真空镀膜工艺形成有TiO2/SiO2耐磨复合镀层。
通过采用上述技术方案，防滑层可起到较好的防滑效果，保证运动者的安全。TiO2/SiO2耐磨复合镀层可起到较好的耐磨性能，避免表面划伤影响整体透光率。此外，TiO2/SiO2耐磨复合镀层有自清洁效果，可进一步改善整体透光率，保证采用本申请制备的太阳能组件的电转换效率。
优选的，所述第一支撑骨架层、第二支撑骨架层均为支撑骨架；所述支撑骨架为透明热固性聚酰亚胺复合板材或者钢化玻璃。
通过采用上述技术方案，可保证本申请的力学强度，即可有支撑运动者带来的物理冲击。其中透明热固性聚酰亚胺复合板材比钢化玻璃更为轻质化，且整体的界面粘结稳定性更好，使用寿命较长。钢化玻璃的优势在于价格相对便宜，所制备的太阳能电池组件价格优势明显。支撑骨架可根据客户的实际需要进行定制，满足太阳能组件的DIY个性化需求。
优选的，所述透明热固性聚酰亚胺复合板材包括透明热固性聚酰亚胺基体和一体成型于透明热固性聚酰亚胺基体内部的透明玻纤网格布；所述透明玻纤网格布中的玻纤的直径控制在0.1-0.3mm，经纬密度均为48-68根/cm。
通过采用上述技术方案，可保证所制备的透明热固性聚酰亚胺复合板材的力学强度，可有支撑运动者带来的物理冲击。
优选的，所述耐磨塑胶层主要是由以下重量份的原料制备而成：40-100份的热塑性聚亚酰胺树脂、100份的透明级PEEK树脂、3-8份的耐磨母粒、2-5份的防老化剂；所述耐磨母粒是由纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须组成；所述热塑性聚亚酰胺树脂为含有非平面结构的二酐单体异构体共混物和二胺单体通过无规共聚反应得到。
通过采用上述技术方案，可保证得到具有良好耐磨性能的塑胶层，同时保证本申请的塑胶跑道质感。其中热塑性聚亚酰胺树脂具有较好的加工性能，可与透明级PEEK树脂进行机械共混、熔融挤出、流延加工成型得耐磨塑胶层。
优选的，所述耐磨塑胶层的制备方法，包括以下步骤：
S1，热塑性聚亚酰胺树脂、透明级PEEK树脂分别置于100-120℃下干燥4-6小时，备用，同时将耐磨母粒置于80-90℃下干燥4-6小时，备用；
S2，将完成干燥的PEEK树脂、热塑性聚亚酰胺树脂和耐磨母粒、防老化剂，按照配比投入高速混料机混合均匀，得混合料；
S3，将S3中制备的混合料投入螺杆挤出机，螺杆挤出机温度设置为375-385℃，转速为30-40r/min，所得熔体通过模头依次流延到压辊、铸片辊、淬火辊、剥离辊，模头温度380-385℃，压辊的温度为180-200℃，铸片辊为温度为190-200℃，剥离辊温度为190-200℃，压辊、铸片辊、淬火辊、剥离辊之间的速度比例是1:1:1:1，经过剥离辊完成剥离的薄膜，经牵引辊牵引，自动测厚仪测量厚薄均匀度，冷却定型，张力收卷，得成品耐磨塑胶膜。
通过采用上述技术方案，热塑性聚亚酰胺树脂与透明级PEEK树脂进行机械共混、熔融挤出、流延加工成型得成品耐磨塑胶膜，具有加工性能良好、加工成本相对较低的优势。因此，本申请的制备方法实现了耐磨塑胶膜的工业批量化生产。
优选的，所述纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须的质量比为1:1:(0.02-0.06)。
通过优化耐磨母粒中的纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须的质量，可制备得到具有良好耐磨性能的塑胶层、且带有塑胶跑道质感的成品耐磨塑胶膜，该成品耐磨塑胶膜的韧性较好，不易开裂，使用寿命较长。
优选的，所述第一TPUR改性TPI复合弹性体层和第二TPUR改性TPI复合弹性体层均为TPUR改性TPI复合弹性体；所述TPUR改性TPI复合弹性体主要是由以下重量份的原料制备而成：550-720份的聚酰胺酸溶液PAA、50-120份的透明TPUR树脂、3-8份的聚酯弹性体G182D、5-10份的防老化剂、300-360份的DMF溶剂；所述第一TPUR改性TPI复合弹性体层中的透明TPUR树脂的邵氏硬度为30-35D；所述第二TPUR改性TPI复合弹性体层中的透明TPUR树脂的邵氏硬度为80-100A；所述聚酰胺酸溶液PAA中聚酰胺酸的固含量为14-18％。
通过采用上述技术方案，本申请中的TPUR改性TPI复合弹性体可有效缓冲释放运动者带来的物理冲击且具有塑胶跑道的质感，可对运动者的脚踝、膝关节进行保护。本申请中第一TPUR改性TPI复合弹性体层作为主缓冲层，硬度相对第二TPUR改性TPI复合弹性体层高，再结合第二TPUR改性TPI复合弹性体层作为辅助缓冲层，可有效缓冲释放运动者带来的物理冲击且具有塑胶跑道的质感，可对运动者的脚踝、膝关节进行保护。
优选的，所述TPUR改性TPI复合弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1，聚酰胺酸溶液PAA的制备；
S2，将透明TPUR树脂溶剂于DMF溶剂中，搅拌均匀得透明且澄清溶液；
S3，向S2中加入聚酯弹性体G182D，聚酯弹性体G182D溶解后加入防老化剂，搅拌均匀，使得防老化剂充分溶解，与S1中的聚酰胺酸溶液PAA按配比混合均匀，得浇筑液；
S4，将S3中的浇筑液加入成型模具中，氮气加压至0.2-0.3MPa，然后升温至90-100℃，再控制氮气输入量和气体输出量，使得氮气输入量等于气体输出量，成型压力控制在0.2-0.3MPa，除去DMF溶剂后进行热压处理，得TPI+TPUR复合弹性片材；
S5，将S4中的TPI+TPUR复合弹性片材叠合在一起后进行热压复合，热压板温度340-360℃，模压5-15min后停止加热，迅速将样品投入冷水，冷却至常温，得成品TPI+TPUR复合弹性体。
通过采用上述技术方案，本申请的制备方法工艺相对成熟，安全性相对较高，且可实现工业化批量小规模生产。
第二方面，本申请提供的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板的加工工艺，是通过以下技术方案得以实现的：
一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一，TPUR改性TPI复合弹性体的制备，耐磨塑胶膜的的制备，支撑骨架的制备；
步骤二，TPUR改性TPI复合弹性体热压复合于两支撑骨架之间，即第一TPUR改性TPI复合弹性体层复合于第一支撑骨架层、第二支撑骨架层之间；
步骤三，第二支撑骨架层的上表面热压TPUR改性TPI复合弹性体形成第二TPUR改性TPI复合弹性体层；
步骤四，第二TPUR改性TPI复合弹性体层的上表面热压复合耐磨塑胶膜形成耐磨塑胶层；
步骤五，耐磨塑胶层背向第二TPUR改性TPI复合弹性体层的表面通过压花工艺形成有防滑层；
步骤六，真空热压处理，得半成品；
步骤七，对步骤六中的半成品进行表面清洗，通过真空镀膜工艺在防滑层表面形成有TiO2/SiO2耐磨复合镀层，得成品太阳能电池前板。
通过采用上述技术方案，本申请的加工方法相对简单，可进行批量化生产。
综上所述，本申请具有以下优点：
1、本申请不仅具有较好的力学强度、耐候性、耐磨性能而且具有塑胶跑道的质感，可对运动者的脚踝、膝关节进行保护，是一种理想的光伏跑道用太阳能电池前板。
2、本申请的加工方法相对简单，设备成本相对较低，可进行批量化生产。
附图说明
图1是本申请中透明热固性聚酰亚胺复合板材的结构示意图。
图2是本申请中实施例1中的整体结构示意图。
图3是图2中A处的局部放大图。
图4是本申请中实施例2中的整体结构示意图。
图中，1、第一支撑骨架层；10、透明热固性聚酰亚胺复合板材；11、透明热固性聚酰亚胺基体；12、透明玻纤网格布；2、第一TPUR改性TPI复合弹性体层；3、第二支撑骨架层；4、第二TPUR改性TPI复合弹性体层；5、耐磨塑胶层；50、防滑层；6、TiO2/SiO2耐磨复合镀层。
具体实施方式
以下结合附图、对比例和实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
参照图1，透明热固性聚酰亚胺复合板材10包括透明热固性聚酰亚胺基体11和透明玻纤网格布12，透明玻纤网格布12一体成型于透明热固性聚酰亚胺基体11内部。透明玻纤网格布12中的玻纤的直径控制在0.12mm，经纬密度均为54根/cm。
透明热固性聚酰亚胺复合板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，称取(2.72mmol，0.8724g)TFMB二元胺单体于100mL的三颈烧瓶，加入20mL无水DMAc，通入N2且在0℃下搅拌20min，使其充分溶解；然后加入(2.72mmol，1.2103g)六氟二酐(6FDA)单体，然后在0℃下反应2h，在室温下反应14h，得到无色透明的PAA；
步骤二，然后将无色透明的PAA导入成型模具中，无色透明的PAA占成型模具空腔液位的30％，铺设透明玻纤网格布12，再将无色透明的PAA注入成型模具空腔，将成型模具放在干燥箱的水平基板上，进行热亚胺化反应，主要程序是，依次在80℃、110℃、150℃、170℃、190℃、210℃下分别干燥2h、2h、2h、2h、2h、1h除去溶剂；
步骤三，置于真空烘箱中250℃、300℃+、350℃各1h进一步亚胺化，最终得到0.5mm厚的透明热固性聚酰亚胺复合片材；
步骤四，选取四块步骤三中0.5mm厚的透明热固性聚酰亚胺复合片材，相邻透明热固性聚酰亚胺复合片材之间铺设透明玻纤网格布12，置于热压机上进行热压处理，热压温度370℃，热压时间20min；
步骤五，热压完成后采用-2～0℃的氮气进行骤冷处理，得厚度2.0mm的透明热固性聚酰亚胺复合板材。所得透明热固性聚酰亚胺复合板材采用YH1210卧式雾度计进行透光率测试，透光率为88.5％。
制备例2
耐磨塑胶层主要是由以下重量份的原料制备而成：40份的热塑性聚亚酰胺树脂、100份的透明级PEEK树脂(沙伯基础PEEK透明级)、5份的耐磨母粒、2份的防老化剂-抗氧化剂1010、1份抗氧化剂1024、1份UV-531。耐磨母粒是由纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须组成。纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须的质量比为1:1:0.04。
热塑性聚亚酰胺树脂为含有非平面结构的二酐单体异构体共混物和二胺单体4’4-ODA通过无规共聚反应得到。热塑性聚亚酰胺树脂具体的制备步骤：将N,N’-二甲基乙酰胺加入三颈烧瓶中，开启搅拌后加入4,4’-二氨基二苯醚至三颈烧瓶中，以1ml/60s的滴加速率将与4,4’-二氨基二苯醚等摩尔量的联苯四甲酸二酐BPDA加入三颈烧瓶中，控制固含量为15％，在室温下反应7h，加入封端剂苯酐，并通过控制投料比，控制聚合物重均分子量为3.0w，继续搅拌3h后得到聚酰胺酸溶液PAA；然后加入相当于N,N’-二甲基乙酰胺DMAc体积20％的二甲苯作为共沸溶剂，开启加热，带水回流3h后放出二甲苯，继续回流3h，冷却后析出亮黄色粘稠状固体，将固体沉入乙醇，得到亮黄色聚酰亚胺粉末，抽滤，将得到的粉末置于乙醇中煮沸回流4遍，置于鼓风烘箱中80℃除去残留溶剂，再将粉末转移进温度设定为290℃的真空烘箱处理4小时，使该粉末进一步亚胺化得热塑性聚亚酰胺树脂模塑粉。
耐磨塑胶层的制备方法，包括以下步骤：
S1，将上述制备的热塑性聚亚酰胺树脂模塑粉置于120℃下干燥4小时，备用；将透明级PEEK树脂置于120℃下干燥4小时，备用；同时将耐磨母粒置于80℃下干燥4小时，备用；
S2，将完成干燥的PEEK树脂、热塑性聚亚酰胺树脂和耐磨母粒、防老化剂，按照配比投入高速混料机混合均匀，得混合料；
S3，将S3中制备的混合料投入螺杆挤出机，螺杆挤出机温度设置为380℃，转速为40r/min，所得熔体通过模头依次流延到压辊、铸片辊、淬火辊、剥离辊，模头温度385℃，压辊的温度为180℃，铸片辊为温度为200℃，淬火辊温度为0℃，剥离辊温度为30℃，压辊、铸片辊、淬火辊、剥离辊之间的速度比例是1:1:1:1，经过剥离辊完成剥离的薄膜，经牵引辊牵引，自动测厚仪测量厚薄均匀度，冷却定型，张力收卷，得成品耐磨塑胶膜。成品耐磨塑胶膜采用YH1210卧式雾度计进行透光率测试，透光率为85.2％。
制备例3
制备例3与制备例2的区别在于：耐磨塑胶层主要是由以下重量份的原料制备而成：70份的热塑性聚亚酰胺树脂、100份的透明级PEEK树脂、6份的耐磨母粒、2份的防老化剂-抗氧化剂1010、1份抗氧化剂1024、1份UV-531。
制备例4
制备例4与制备例2的区别在于：耐磨塑胶层主要是由以下重量份的原料制备而成：100份的热塑性聚亚酰胺树脂、100份的透明级PEEK树脂、8份的耐磨母粒、2份的防老化剂-抗氧化剂1010、1份抗氧化剂1024、1份UV-531。
制备例5
制备例5与制备例2的区别在于：耐磨塑胶层主要是由以下重量份的原料制备而成：120份的热塑性聚亚酰胺树脂、100份的透明级PEEK树脂、8份的耐磨母粒、2份的防老化剂-抗氧化剂1010、1份抗氧化剂1024、1份UV-531。
制备例6
制备例6与制备例2的区别在于：耐磨塑胶层主要是由以下重量份的原料制备而成：20份的热塑性聚亚酰胺树脂、100份的透明级PEEK树脂、4份的耐磨母粒、2份的防老化剂-抗氧化剂1010、1份抗氧化剂1024、1份UV-531。
制备例7
制备例7与制备例2的区别在于：耐磨母粒是由纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒组成。纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒的质量比为1:1。
制备例8
TPUR改性TPI复合弹性体是由以下重量份的原料制备而成：666.67份的聚酰胺酸溶液PAA、50份的透明TPUR树脂、5份的聚酯弹性体G182D、6份的防老化剂-抗氧化剂1010、2份抗氧化剂1024、2份UV-531、360份的DMF溶剂。透明TPUR树脂的邵氏硬度为30D。聚酰胺酸溶液PAA的固含量为15％。
TPUR改性TPI复合弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1，聚酰胺酸溶液PAA的制备：热塑性聚亚酰胺树脂具体的制备步骤：将N,N’-二甲基乙酰胺加入三颈烧瓶中，开启搅拌后加入4,4’-二氨基二苯醚至三颈烧瓶中，以1ml/60s的滴加速率将与4,4’-二氨基二苯醚等摩尔量的联苯四甲酸二酐BPDA加入三颈烧瓶中，控制固含量为15％，在室温下反应7h，加入封端剂苯酐，并通过控制投料比，控制聚合物重均分子量为3.0w，继续搅拌3h后得到聚酰胺酸溶液PAA；
S2，将透明TPUR树脂溶剂于DMF溶剂中，搅拌均匀得透明且澄清溶液；
S3，向S2中加入聚酯弹性体G182D，聚酯弹性体G182D溶解后加入抗氧化剂1010、抗氧化剂1024、UV-531，搅拌均匀，使得防老化剂充分溶解，后加入S1中的聚酰胺酸溶液PAA，得浇筑液；
S4，将S3中的浇筑液加入成型模具中，氮气加压至0.3MPa，然后升温至100℃，再控制氮气输入量和气体输出量，使得氮气输入量等于气体输出量，成型压力控制在0.28-0.30MPa范围内，持续6h除去DMF溶剂，然后进行热压处理，热压板温度370℃，模压15min后停止加热，迅速将样品投入冷水中进行淬火处理，得TPI+TPUR复合弹性片材；
S5，将S4中的TPI+TPUR复合弹性片材叠合在一起后进行热压复合，热压板温度350℃，模压10min后停止加热，迅速将样品投入冷水，冷却至常温，得8.0mm的TPI+TPUR复合弹性体。TPI+TPUR复合弹性体采用YH1210卧式雾度计进行透光率测试，透光率为82.6％。
制备例9
制备例9与制备例8的区别在于：透明TPUR树脂的邵氏硬度为98A。所制备的TPI+TPUR复合弹性体的厚度为4mm。
制备例10
制备例10与制备例8的区别在于：TPUR改性TPI复合弹性体是由以下重量份的原料制备而成：666.67份的聚酰胺酸溶液PAA、85份的透明TPUR树脂、5份的聚酯弹性体G182D、6份的防老化剂-抗氧化剂1010、2份抗氧化剂1024、2份UV-531、360份的DMF溶剂。
制备例11
制备例11与制备例8的区别在于：TPUR改性TPI复合弹性体是由以下重量份的原料制备而成：666.67份的聚酰胺酸溶液PAA、120份的透明TPUR树脂、5份的聚酯弹性体G182D、6份的防老化剂-抗氧化剂1010、2份抗氧化剂1024、2份UV-531、360份的DMF溶剂。
制备例12
制备例12与制备例8的区别在于：TPUR改性TPI复合弹性体是由以下重量份的原料制备而成：666.67份的聚酰胺酸溶液PAA、20份的透明TPUR树脂、5份的聚酯弹性体G182D、6份的防老化剂-抗氧化剂1010、2份抗氧化剂1024、2份UV-531、360份的DMF溶剂。
制备例13
制备例13与制备例8的区别在于：TPUR改性TPI复合弹性体是由以下重量份的原料制备而成：666.67份的聚酰胺酸溶液PAA、140份的透明TPUR树脂、5份的聚酯弹性体G182D、6份的防老化剂-抗氧化剂1010、2份抗氧化剂1024、2份UV-531、360份的DMF溶剂。
制备例14
制备例14与制备例8的区别在于：TPUR改性TPI复合弹性体是由以下重量份的原料制备而成：666.67份的聚酰胺酸溶液PAA、50份的透明TPUR树脂、6份的防老化剂-抗氧化剂1010、2份抗氧化剂1024、2份UV-531、360份的DMF溶剂。
实施例
实施例1
参照图2，为本申请公开的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，包括第一支撑骨架层1、第一TPUR改性TPI复合弹性体层2、第二支撑骨架层3、第二TPUR改性TPI复合弹性体层4和耐磨塑胶层5，第一TPUR改性TPI复合弹性体层2复合于第一支撑骨架层1、第二支撑骨架层3之间。第二TPUR改性TPI复合弹性体层4复合于第二支撑骨架层3、耐磨塑胶层5之间。
参照图2和图3，第一支撑骨架层1、第二支撑骨架层3的厚度控制为1-3mm，本实施例中第一支撑骨架层1、第二支撑骨架层3的厚度控制为2.0mm。第一支撑骨架层1、第二支撑骨架层3均为支撑骨架，支撑骨架根据实际需求可选择为透明热固性聚酰亚胺复合板材10或者钢化玻璃。当支撑骨架为透明热固性聚酰亚胺复合板材10，透明热固性聚酰亚胺复合板材10包括透明热固性聚酰亚胺基体11和一体成型于透明热固性聚酰亚胺基体11内部的透明玻纤网格布12。透明玻纤网格布12中的玻纤的直径控制在0.12mm，经纬密度均为54根/cm。本实施例中支撑骨架为制备例1中的透明热固性聚酰亚胺复合板材10。
第一TPUR改性TPI复合弹性体层2的厚度控制为8-15mm，本实施例中第一TPUR改性TPI复合弹性体层2的厚度控制为8mm。本实施例采用的是制备例8中的TPUR改性TPI复合弹性体。
第二TPUR改性TPI复合弹性体层4的厚度控制为4-8mm，本实施例中第二TPUR改性TPI复合弹性体层4的厚度控制为4mm。本实施例采用的是制备例9中的TPUR改性TPI复合弹性体。
耐磨塑胶层5的厚度控制为0.1-1mm，本实施例中耐磨塑胶层5的厚度控制为0.4mm。本实施例中采用的是制备例2中的耐磨塑胶膜。
参照图2和图3，为了改善整体的防滑性能，耐磨塑胶层5背向第二TPUR改性TPI复合弹性体层4的表面通过压花工艺形成有防滑层50。防滑层50表面通过真空镀膜工艺形成有TiO2/SiO2耐磨复合镀层6，可起到较好的耐磨性能同时具有自清洁效果。
一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一，TPUR改性TPI复合弹性体的制备，参见制备例8和制备例9；
耐磨塑胶膜的的制备，参见制备例2；
支撑骨架的制备，参见制备例1；
步骤二，将制备例8中的TPUR改性TPI复合弹性体热压复合于制备例1中的两支撑骨架之间，即第一TPUR改性TPI复合弹性体层2复合于第一支撑骨架层1、第二支撑骨架层3之间；
步骤三，第二支撑骨架层3的上表面热压制备例9中的TPUR改性TPI复合弹性体，在第二支撑骨架层3上表面热压形成第二TPUR改性TPI复合弹性体层4；
步骤四，第二TPUR改性TPI复合弹性体层4的上表面热压复合耐磨塑胶膜形成耐磨塑胶层5；
步骤五，耐磨塑胶层5背向第二TPUR改性TPI复合弹性体层4的表面采用压花模具进行热压处理，在耐磨塑胶层5表面形成有防滑层50；
步骤六，将步骤五中的板材装入真空热压罐中进行真空热压处理，温度控制在320-325℃，取出自然冷却至室温，得半成品；
步骤七，对步骤六中的半成品进行表面清洗，清洗干净后加入PVD电弧镀层系统中，用TiO2靶材进行PVD电弧镀膜，先在防滑层50表面形成厚200nm的TiO2镀层，然后更换靶材为SiO2靶材，在TiO2表面镀上厚500nm的SiO2镀层，即防滑层50表面镀上TiO2/SiO2耐磨复合镀层6，得成品太阳能电池前板。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在：参照图4，第一支撑骨架层1、第二支撑骨架层3均为支撑骨架，支撑骨架为2mm厚的钢化玻璃。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在：本实施例中采用的是制备例3中的耐磨塑胶膜。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在：本实施例中采用的是制备例4中的耐磨塑胶膜。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在：本实施例中第一TPUR改性TPI复合弹性体层2的厚度控制为8mm。本实施例采用的是制备例10中的TPUR改性TPI复合弹性体。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在：本实施例中第一TPUR改性TPI复合弹性体层2的厚度控制为8mm。本实施例采用的是制备例11中的TPUR改性TPI复合弹性体。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在：
第二支撑骨架层为制备例1中的透明热固性聚酰亚胺复合板材。
第一支撑骨架层为钢化玻璃复合透明热固性聚酰亚胺复合板材。支撑骨架包括1mm的钢化玻璃，钢化玻璃的上下表面分别复合了0.5mm的透明热固性聚酰亚胺复合片材。
透明热固性聚酰亚胺复合片材包括透明热固性聚酰亚胺基体和透明玻纤网格布，透明玻纤网格布一体成型于透明热固性聚酰亚胺基体内部。透明玻纤网格布12中的玻纤的直径控制在0.12mm，经纬密度均为54根/cm。
透明热固性聚酰亚胺复合片材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，称取(2.72mmol，0.8724g)TFMB二元胺单体于100mL的三颈烧瓶，加入20mL无水DMAc，通入N2且在0℃下搅拌20min，使其充分溶解；然后加入(2.72mmol，1.2103g)六氟二酐(6FDA)单体，然后在0℃下反应2h，在室温下反应14h，得到无色透明的PAA；
步骤二，然后将无色透明的PAA导入成型模具中，无色透明的PAA占成型模具空腔液位的30％，铺设透明玻纤网格布12，再将无色透明的PAA注入成型模具空腔，将成型模具放在干燥箱的水平基板上，进行热亚胺化反应，主要程序是，依次在80℃、110℃、150℃、170℃、190℃、210℃下分别干燥2h、2h、2h、2h、2h、1h除去溶剂；
步骤三，置于真空烘箱中250℃、300℃+、350℃各1h进一步亚胺化，最终得到0.5mm厚的透明热固性聚酰亚胺复合片材；
步骤四，对钢化玻璃表面进行刻蚀处理，钢化玻璃表面形成纵横交错的凹痕(相邻纵向凹痕的间距为4mm，且相邻横向凹痕的间距为4mm)，凹痕的深度为0.1-0.12mm；
步骤五，选取两块步骤三中0.5mm厚的透明热固性聚酰亚胺复合片材，分别铺设于钢化玻璃上下表面，后置于热压机上进行热压处理，热压温度370℃，热压时间20min；
步骤六，热压完成后采用-2～0℃的氮气进行骤冷处理，得厚度2.0mm的钢化玻璃复合透明热固性聚酰亚胺复合板材。所得钢化玻璃复合透明热固性聚酰亚胺复合板材采用YH1210卧式雾度计进行透光率测试，透光率为88.5％。
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在：本实施例中采用的是制备例5中的耐磨塑胶膜。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在：本实施例中采用的是制备例6中的耐磨塑胶膜。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在：本实施例中采用的是制备例7中的耐磨塑胶膜。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在：本实施例中采用的耐磨塑胶膜与制备例2的区别在于：未添加热塑性聚亚酰胺树脂。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在：本实施例中第一TPUR改性TPI复合弹性体层2的厚度控制为8mm。本实施例采用的是制备例12中的TPUR改性TPI复合弹性体。
对比例6
对比例6与实施例1的区别在：本实施例中第一TPUR改性TPI复合弹性体层2的厚度控制为8mm。本实施例采用的是制备例13中的TPUR改性TPI复合弹性体。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在：本实施例中第一TPUR改性TPI复合弹性体层2的厚度控制为8mm。本实施例采用的是制备例14中的TPUR改性TPI复合弹性体。
对比例8
对比例8与实施例1的区别在：本实施例采用的TPUR改性TPI复合弹性体与制备例8的区别在于未添加透明TPUR树脂。
对比例9
对比例9与实施例1的区别在：防滑层50未形成有TiO2/SiO2耐磨复合镀层6。
性能检测试验
检测方法/试验方法
1、透光率和雾度测试：采用YH1210卧式雾度计对实施例1-7和对比例1-9中的复合前板进行透光率和雾度测试。
2、DH2000老化测试：对实施例1-7和对比例1-9中的复合前板进行老化测试。测试温度：85℃，测试湿度：85％，测试时间2000h。完成2000h老化试验后，取出进行测试透光率和雾度。
3、耐磨性能检测：耐磨强度的测试按照GBT 3960-2016塑料滑动摩擦磨损试验方法。
4、回弹性能检测：采用落球式回弹模量测试仪进行回弹性的检测。
数据分析
表1是实施例1-7和对比例1-9的检测参数
Figure GDA0004231397360000161
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Figure GDA0004231397360000171
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，本实施例1-7中的透光率在80％以上且雾度在75％以上，本申请具有塑胶跑道的质感，可对运动者的脚踝、膝关节进行保护，同时具有相对较好的透光率。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，本实施例1-7具有相对较好的老化性能，使用寿命相对较长。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，实施例2的透光率虽稍优于实施例1，但是耐老化能实施例1较优，因此，采用透明热固性聚酰亚胺复合板材制备的太阳能电池前板虽透光率稍有较低，但是整体的粘结稳定性更佳，具有更好的老化性能，使用寿命相对较长。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，所述实施例1和3-4的透光率优于对比例1，实施例1和3-4的耐老化稍优于对比例1，实施例1和3-4的透光率优于对比例2，实施例1和3-4的耐老化稍优于对比例2，因此，耐磨塑胶层中热塑性聚亚酰胺树脂的用量控制在50-100份相对较佳。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，实施例1的耐老化优于对比例3的耐候性能，纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须组成的耐磨母粒可改善本申请的耐磨性能和抗老化性能。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，实施例1和实施例5-6的透光率优于对比例5，稍差于对比例6，但是实施例1和实施例5-6的耐热性较佳，因此，综合考虑生产成本下，TPUR改性TPI复合弹性体中TPUR树脂的用量控制在50-120份相对较佳。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，实施例1的透光率和耐热性优于对比例8，因此，聚酯弹性体G182D的添加可改善本申请的透光率和耐热性。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表1可以看出，实施例1的透光率和耐热性优于对比例9，因此，TiO2/SiO2耐磨复合镀层可改善本申请的透光率、耐热性。
表2是实施例1-7和对比例1-9的检测参数
项目 耐磨强度 回弹性能％
实施例1 损耗63mg 5.8
实施例2 损耗65mg 4.6
实施例3 损耗62mg 5.9
实施例4 损耗63mg 6.0
实施例5 损耗61mg 6.3
实施例6 损耗64mg 6.7
实施例7 损耗62mg 5.9
对比例1 损耗67mg 5.9
对比例2 损耗60mg 5.8
对比例3 损耗71mg 5.8
对比例4 损耗65mg 5.6
对比例5 损耗61mg 3.8
对比例6 损耗68mg 6.9
对比例7 损耗65mg 5.4
对比例8 损耗66mg 1.2
对比例9 损耗89mg 5.8
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表2可以看出，实施例1-7的耐磨强度在损耗60-65mg，本申请具有较好的耐磨性能。且实施例1-7的耐磨强度优于对比例9，因此，TiO2/SiO2耐磨复合镀层可有效改善本申请的耐磨性能
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表2可以看出，实施例1的回弹性能优于实施例2的回弹性能，因此，透明热固性聚酰亚胺复合板材制备的太阳能电池前板回弹性能更佳。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表2可以看出，实施例1的回弹性能与实施例3-4的回弹性能相差较小，且实施例1的回弹性能与对比例1-4的回弹性能相差也较小，因此，耐磨塑胶层中热塑性聚亚酰胺树脂用量对回弹性影响较小。
结合实施例1-7和对比例1-9并结合表2可以看出，对比例6的回弹性能稍优于实施例5的回弹性能，但对比例13的回弹性能与实施例5的回弹性能相差较小，实施例5的回弹性能优于实施例1的回弹性能优于对比例5的回弹性能优于对比例7的回弹性能优于对比例8的回弹性能，因此，TPUR改性TPI复合弹性体中TPUR树脂用量控制在50-120份相对适宜。聚酯弹性体G182D的添加可改善TPUR树脂与热塑性聚亚酰胺树脂的相容性，提升整体的回弹性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，其特征在于：包括第一支撑骨架层（1）、第一TPUR改性TPI复合弹性体层（2）、第二支撑骨架层（3）、第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）和耐磨塑胶层（5），所述第一TPUR改性TPI复合弹性体层（2）复合于第一支撑骨架层（1）、第二支撑骨架层（3）之间；所述第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）复合于第二支撑骨架层（3）、耐磨塑胶层（5）之间；所述第一支撑骨架层（1）、第二支撑骨架层（3）的厚度控制为1-3mm；所述第一TPUR改性TPI复合弹性体层（2）的厚度控制为6-12mm；所述第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）的厚度控制为3-6mm；所述耐磨塑胶层（5）的厚度控制为0.1-1mm；
所述耐磨塑胶层（5）主要是由以下重量份的原料制备而成：40-100份的热塑性聚亚酰胺树脂、100份的透明级PEEK树脂、3-8份的耐磨母粒、2-5份的防老化剂；所述耐磨母粒是由纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须组成；所述热塑性聚亚酰胺树脂为含有非平面结构的二酐单体异构体共混物和二胺单体通过无规共聚反应得到；所述第一TPUR改性TPI复合弹性体层（2）和第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）均为TPUR改性TPI复合弹性体；
所述TPUR改性TPI复合弹性体主要是由以下重量份的原料制备而成：550-720份的聚酰胺酸溶液PAA、50-120份的透明TPUR树脂、3-8份的聚酯弹性体G182D、5-10份的防老化剂、300-360份的DMF溶剂；所述第一TPUR改性TPI复合弹性体层（2）中的透明TPUR树脂的邵氏硬度为30-35D；所述第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）中的透明TPUR树脂的邵氏硬度为80-100A；所述聚酰胺酸溶液PAA中聚酰胺酸的固含量为14-18%；
所述耐磨塑胶层（5）背向第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）的表面通过压花工艺形成有防滑层（50）；所述防滑层（50）表面通过真空镀膜工艺形成有TiO2/SiO2耐磨复合镀层（6）。
2.根据权利要求1所述的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，其特征在于：所述第一支撑骨架层（1）、第二支撑骨架层（3）均为支撑骨架；所述支撑骨架为透明热固性聚酰亚胺复合板材（10）或者钢化玻璃。
3.根据权利要求2所述的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，其特征在于：所述透明热固性聚酰亚胺复合板材（10）包括透明热固性聚酰亚胺基体（11）和一体成型于透明热固性聚酰亚胺基体（11）内部的透明玻纤网格布（12）；所述透明玻纤网格布（12）中的玻纤的直径控制在0.1-0.3mm，经纬密度均为48-68根/cm。
4.根据权利要求1所述的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，其特征在于：所述耐磨塑胶层（5）的制备方法，包括以下步骤：
S1，热塑性聚亚酰胺树脂、透明级PEEK树脂分别置于100-120℃下干燥4-6小时，备用，同时将耐磨母粒置于80-90℃下干燥4-6小时，备用；
S2，将完成干燥的PEEK树脂、热塑性聚亚酰胺树脂和耐磨母粒、防老化剂，按照配比投入高速混料机混合均匀，得混合料；
S3，将S3中制备的混合料投入螺杆挤出机，螺杆挤出机温度设置为375-385℃，转速为30-40r/min，所得熔体通过模头依次流延到压辊、铸片辊、淬火辊、剥离辊，模头温度380-385℃，压辊的温度为180-200℃，铸片辊为温度为190-200℃，剥离辊温度为190-200℃，压辊、铸片辊、淬火辊、剥离辊之间的速度比例是1:1:1:1，经过剥离辊完成剥离的薄膜，经牵引辊牵引，自动测厚仪测量厚薄均匀度，冷却定型，张力收卷，得成品耐磨塑胶膜。
5.根据权利要求1所述的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，其特征在于：所述纳米二氧化硅母粒、超高分子量硅酮母粒、氮化硅晶须的质量比为1:1:（0.02-0.06）。
6.根据权利要求1所述的一种应用于光伏跑道上的太阳能电池前板，其特征在于：所述TPUR改性TPI复合弹性体的制备方法，包括以下步骤：
S1，聚酰胺酸溶液PAA的制备；
S2，将透明TPUR树脂溶剂于DMF溶剂中，搅拌均匀得透明且澄清溶液；
S3，向S2中加入聚酯弹性体G182D，聚酯弹性体G182D溶解后加入防老化剂，搅拌均匀，使得防老化剂充分溶解，与S1中的聚酰胺酸溶液PAA按配比混合均匀，得浇筑液；
S4，将S3中的浇筑液加入成型模具中，氮气加压至0.2-0.3MPa，然后升温至90-100℃，再控制氮气输入量和气体输出量，使得氮气输入量等于气体输出量，成型压力控制在0.2-0.3MPa，除去DMF溶剂后进行热压处理，得TPI+TPUR复合弹性片材；
S5，将S4中的TPI+TPUR复合弹性片材叠合在一起后进行热压复合，热压板温度340-360℃，模压 5-15min 后停止加热，迅速将样品投入冷水，冷却至常温，得成品TPI+TPUR复合弹性体。
7.一种权利要求2-6中任一项所述的应用于光伏跑道上的太阳能电池前板的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，TPUR改性TPI复合弹性体的制备，耐磨塑胶膜的的制备，支撑骨架的制备；
步骤二，TPUR改性TPI复合弹性体热压复合于两支撑骨架之间，即第一TPUR改性TPI复合弹性体层（2）复合于第一支撑骨架层（1）、第二支撑骨架层（3）之间；
步骤三，第二支撑骨架层（3）的上表面热压TPUR改性TPI复合弹性体形成第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）；
步骤四，第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）的上表面热压复合耐磨塑胶膜形成耐磨塑胶层（5）；
步骤五，耐磨塑胶层（5）背向第二TPUR改性TPI复合弹性体层（4）的表面通过压花工艺形成有防滑层（50）；
步骤六，真空热压处理，得半成品；
步骤七，对步骤六中的半成品进行表面清洗，通过真空镀膜工艺在防滑层（50）表面形成有TiO2/SiO2耐磨复合镀层（6），得成品太阳能电池前板。
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