CN116003993A - 一种抗紫外老化聚氨酯材料及其制备方法和太阳能电池边框 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及太阳能电池的技术领域，更具体地说，它涉及一种抗紫外老化聚氨酯材料及其制备方法和太阳能电池边框。一种抗紫外老化聚氨酯材料，由以下重量百分比的原料制成：20‑80%热固性聚氨酯、15‑77%改性中空玻璃毛细管以及3‑5%添加剂；所述改性中空玻璃毛细管内填充有过硫酸钠粉末，所述热固性聚氨酯的固化温度为150‑200℃。本申请的抗紫外老化聚氨酯材料制备得到的聚氨酯边框具有优良的抗紫外线性能。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池的技术领域，更具体地说，它涉及一种抗紫外老化聚氨酯材料及其制备方法和太阳能电池边框。
背景技术
太阳能电池是一种通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，其只要被满足一定照度条件的光照度，就可瞬间输出电压并在有回路的情况下产生电流，是太阳能能源战略中的重要组成部分之一。
相关技术中，太阳能电池的边框主要为铝制边框以及聚氨酯边框。其中，铝制边框不仅加工能耗高、成本高，还很容易产生边角废料。而聚氨酯边框不仅加工简单、成本低、无废料产生，还可以有效减轻太阳能边框的重量，因此，铝制边框逐渐被聚氨酯边框所替代。
但是，由于太阳能电池在使用过程中需要长时间的光照，而阳光中的紫外线对聚氨酯具有催化降解作用，所以在太阳能电池长时间使用后，聚氨酯边框很容易出现老化开裂，进而导致太阳能电池的使用寿命相对较短。
发明内容
为了改善聚氨酯边框在阳光长时间照射下容易出现老化开裂的问题，本申请提供一种抗紫外老化聚氨酯材料及其制备方法和太阳能电池边框。
第一方面，本申请提供一种抗紫外老化聚氨酯材料，采用如下的技术方案：
一种抗紫外老化聚氨酯材料，由以下重量百分比的原料制成：20-80％热固性聚氨酯、15-77％改性中空玻璃毛细管以及3-5％添加剂；所述改性中空玻璃毛细管内填充有过硫酸钠粉末，所述热固性聚氨酯的固化温度为150-200℃。
在制备抗紫外老化聚氨酯材料时，热固性聚氨酯逐渐转移至改性中空玻璃毛细管的空腔内。而由于改性中空玻璃毛细管内部存在空气，因此空气将对热固性聚氨酯的转移进行阻挡，从而促使热固性聚氨酯仅对改性中空玻璃毛细管的两端进行封堵，而难以对改性中空玻璃毛细管的空腔进行完全填充，而过硫酸钠则填充于该空腔内。
过硫酸钠，是一种白色结晶性无机化合物粉末，其在高温下不稳定，因此，在对热固性聚氨酯进行150-200℃的高温加热固化的过程中，过硫酸钠将逐渐分解形成SO2以及O3，而热固性聚氨酯则对这些气体进行封堵，从而促使SO2以及O3始终填充于改性中空玻璃毛细管的空腔内。
而在阳光对抗紫外老化聚氨酯材料进行照射时，SO2吸收紫外线的能量转变为激发态的SO2，当激发态的SO2返回到稳定态的SO2时发射荧光，从而对紫外线进行消耗；而O3则通过其分子结构与紫外线能量发生共振，从而对紫外线进行吸收，从而促使SO2以及O3协同对紫外线进行吸收消耗，有效降低由抗紫外老化聚氨酯材料制成的聚氨酯边框出现老化开裂的可能性。
优选的，所述改性中空玻璃毛细管内填充有过硫酸钠粉末的方法为：将改性中空玻璃毛细管插入过硫酸钠粉末中，随后将过硫酸钠粉末进行摊铺。
所述过硫酸钠粉末的粒径为800目；所述改性中空玻璃毛细管的内径为1mm，所述改性中空玻璃毛细管的外径1.5mm。
上述向改性中空玻璃毛细管填充过硫酸钠粉末的方法操作简单，填充效率高，且填充量均匀。
优选的，所述改性中空玻璃毛细管为钛酸酯-肉桂酸酯组合物修饰的中空玻璃毛细管，所述钛酸酯-肉桂酸酯组合物包括钛酸酯修饰剂以及肉桂酸酯修饰剂。
紫外线可以根据波长分为短波紫外线(UV-C：200-290nm)、中波紫外线(UV-B：290-320nm)、长波紫外线(UV-A：320-400nm)。其中，SO2以及O3仅用于对短波紫外线进行吸收，而对中波紫外线以及长波紫外线的吸收效果相对较差。
钛酸酯-肉桂酸酯组合中，钛酸酯修饰剂对长波紫外线进行吸收，而肉桂酸酯修饰剂对中波紫外线进行吸收，因此，钛酸酯-肉桂酸酯组合物、SO2以及O3可以发生协同吸收作用，从而对紫外线的全波段进行有效吸收，进一步降低由抗紫外老化聚氨酯材料制成的聚氨酯边框出现老化开裂的可能性。
另外，肉桂酸修饰剂中的有机基团还可以负载于钛酸酯修饰剂上，从而有效防止肉桂酸修饰剂中有机基团的物理迁移或者挥发损失。而且，当钛酸酯修饰剂与肉桂酸修饰剂组合使用时，钛酸酯-肉桂酸酯组合物表面将形成大量的亲有机基团与亲无机基团，从而促使钛酸酯-肉桂酸酯组合物通过亲无机基团定型吸附于中空玻璃毛细管的表面，又通过亲有机基团增加中空玻璃毛细管与热固性聚氨酯的相容性，降低界面的自由能，间接提升钛酸酯-肉桂酸酯组合物对抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。
优选的，所述改性中空玻璃毛细管的制备方法为：将中空玻璃毛细管以及钛酸酯修饰剂添加至乙醇-盐酸溶液中，随后进行搅拌，之后加入肉桂酸酯修饰剂，再之后进行搅拌，最后干燥得到改性中空玻璃毛细管。
当钛酸酯修饰剂与肉桂酸酯修饰剂同时与中空玻璃毛细管混合时，钛酸酯修饰剂上的钛酸酯基团与肉桂酸酯修饰剂中的有机基团将同时对中空玻璃毛细管上的质子进行抢夺，反而降低中空玻璃毛细管、钛酸酯修饰剂以及肉桂酸酯修饰剂之间的连接强度。
而在钛酸酯修饰剂添加完毕后再添加肉桂酸酯修饰剂的方式可以促使钛酸酯修饰剂稳定地与中空玻璃毛细管连接，而肉桂酸酯修饰剂可以更为稳定地与钛酸酯修饰剂以及中空玻璃毛细管连接，从而进一步提高钛酸酯-肉桂酸酯组合物对抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。
优选的，所述钛酸酯修饰剂由钛酸异丙酯与螯合剂加热反应而得，所述螯合剂为乙酰丙酮或者乙酰乙酸乙酯。
优选的，所述钛酸酯修饰剂的制备方法为：将螯合剂与钛酸异丙酯进行混合，随后在70-90℃的温度下反应2-4h，最终得到钛酸酯修饰剂。
常用的螯合剂有三乙醇胺、乙二醇、1,3-丙二醇、乳酸、草酸二乙酯、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯等，而由乙酰丙酮或者乙酰乙酸乙酯制得的钛酸酯修饰剂对长波紫外线的各波段均具有相对更优的吸收效果，从而进一步提升钛酸酯-肉桂酸酯组合物对抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。
而在制备钛酸酯修饰剂中，上述反应温度及时长可以更为有效地获得钛酸酯修饰剂，间接提升钛酸酯-肉桂酸酯组合物对抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。
优选的，所述肉桂酸酯修饰剂由苹果酸二乙酯、3,4,5-三甲氧基肉桂酸、2-氯环己酮反应而得。
优选的，所述肉桂酸酯修饰剂的制备方法为：将3,4,5-三甲氧基肉桂酸溶解于二氯甲烷中，随后加入2-氯环己酮对3,4,5-三甲氧基肉桂酸进行反应，之后将产物添加至苹果酸二乙酯中进行反应，最终得到肉桂酸酯修饰剂。
常见的肉桂酸酯类抗紫外线剂中的酯基团皆为开环结构，其没有不饱和键，无益于增强钛酸酯-肉桂酸酯组合物的紫外线吸收活性。而上述制备方法将2-氯环己酮中的环酮引入至肉桂酸内，从而显著提升钛酸酯-肉桂酸酯组合物对抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。另外，3,4,5-三甲氧基肉桂酸还可以提升热固性聚氨酯的粘接性能。
优选的，所述热固性聚氨酯由异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物与聚氧亚丙基三胺混合而得；所述异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物的制备方法为：将聚四亚甲基醚二醇与2,4-甲苯二异氰酸酯进行加热反应，而后添加甲乙酮肟并进行降温反应，得到由异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物。
常见的热固性聚氨酯的固化温度一般在50-100℃之间，而过硫酸钠分解获得SO2以及O3的温度达到150-200℃，从而导致在通过抗紫外老化聚氨酯材料制备聚氨酯边框时，聚氨酯提前固化，而过硫酸钠还未分解，而当过硫酸钠进行分解时，聚氨酯的固化将导致SO2以及O3直接对中空玻璃毛细管进行施力，存在中空玻璃毛细管出现破裂的可能性。
而上述热固性聚氨酯的固化温度介于150-200℃，从而在过硫酸钠分解时，热固性聚氨酯还具有一定的流动性，进而促使SO2以及O3可以对热固性聚氨酯进行施力并驱使其向外移动，有效降低中空玻璃毛细管出现断裂的可能性。
第二方面，本申请提供一种抗紫外老化聚氨酯材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗紫外老化聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将改性中空玻璃毛细管插入过硫酸钠粉末中，控制过硫酸钠粉末占改性中空玻璃毛细管总长度的1/(3-4)，随后将过硫酸钠粉末进行摊铺，得到改性填充玻璃毛细管；
步骤二：将改性填充玻璃毛细管铺设于模具内，改性填充玻璃毛细管交错设置并形成网状，随后将热固性聚氨酯与添加剂进行混合并填充至模具内，而后在150-200℃的温度下进行加热固化，最后脱模得到抗紫外老化聚氨酯材料。
当改性填充玻璃毛细管交错设置并形成网状时，制备得到的抗紫外老化聚氨酯材料在纵向和横向均获得玻璃毛细管的补强，从而有效提升由抗紫外老化聚氨酯材料制备的聚氨酯边框的强度。
第三方面，本申请提供一种太阳能电池边框，采用如下的技术方案：
一种太阳能电池边框，由上述抗紫外老化聚氨酯材料加工而得。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、在对热固性聚氨酯进行150-200℃的高温加热固化的过程中，过硫酸钠将逐渐分解形成SO2以及O3，SO2以及O3协同对紫外线进行吸收消耗，有效降低由抗紫外老化聚氨酯材料制成的聚氨酯边框出现老化开裂的可能性；
2、钛酸酯-肉桂酸酯组合中，钛酸酯修饰剂对长波紫外线进行吸收，而肉桂酸酯修饰剂对中波紫外线进行吸收，从而对紫外线的全波段进行有效吸收，进一步降低由抗紫外老化聚氨酯材料制成的聚氨酯边框出现老化开裂的可能性；
3、本申请的方法，将2-氯环己酮中的环酮引入至肉桂酸内，从而显著提升钛酸酯-肉桂酸酯组合物对抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。
具体实施方式
原料
过硫酸钠CAS：7775-27-1 800目；中空玻璃毛细管内径1mm，外径1.5mm；乙酰丙酮CAS：123-54-6；乙酰乙酸乙酯CAS：141-97-9；三乙醇胺CAS：102-71-6；乳酸CAS：50-21-5；钛酸异丙酯CAS：546-68-9；甲苯CAS：108-88-3；苹果酸二乙酯CAS：626-11-9；3,4,5-三甲氧基肉桂酸CAS：90-50-6；2-氯环己酮CAS：882-81-7；碳酸钠CAS：497-19-8；三氟乙醇CAS：75-89-8；二氯甲烷CAS：75-09-2；聚氧亚丙基三胺CAS：64852-22-8；聚四亚甲基醚二醇CAS：25190-06-1；2,4-甲苯二异氰酸酯CAS：584-84-9；甲乙酮肟CAS：96-29-7；脱模剂昌耀CY-D2；着色剂炭黑N550。
实施例
实施例1
一种抗紫外老化聚氨酯材料，由80kg热固性聚氨酯、15kg改性中空玻璃毛细管以及5kg添加剂混合固化而得，其中，添加剂可以根据实际选择脱模剂、着色剂、阻燃剂、增塑剂中的一种或几种，而在本实施例中，添加剂仅为脱模剂以及着色剂，脱模剂2kg，炭黑3kg。
抗紫外老化聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将改性中空玻璃毛细管插入过硫酸钠粉末中，控制过硫酸钠粉末占改性中空玻璃毛细管总长度的1/3(1/3-1/4均宜)，随后将过硫酸钠粉末进行摊铺，得到改性填充玻璃毛细管；
步骤二：将改性填充玻璃毛细管铺设于模具内，改性填充玻璃毛细管交错设置并形成网状，随后将热固性聚氨酯、脱模剂以及着色剂进行混合，之后将混合液填充至模具内，而后在180℃的温度下(150-200℃均宜)进行加热固化，最后脱模得到抗紫外老化聚氨酯材料。
其中，热固性聚氨酯由100kg异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物与8kg聚氧亚丙基三胺搅拌而得；
异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物的制备方法为：向500kg聚四亚甲基醚二醇中添加70kg2,4-甲苯二异氰酸酯，在100℃下加热反应4h，得到聚氨酯预聚物；随后将聚氨酯预聚物冷却至60℃，向其中添加30kg甲乙酮肟作为封端剂，之后在70℃下搅拌2h，得到异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物。
改性中空玻璃毛细管为钛酸酯-肉桂酸酯组合物修饰的中空玻璃毛细管，钛酸酯-肉桂酸酯组合物包括钛酸酯修饰剂以及肉桂酸酯修饰剂，且钛酸酯修饰剂、肉桂酸酯修饰剂以及中空玻璃毛细管的质量比例为1:1:2；
改性中空玻璃毛细管的制备方法为：将10kg中空玻璃毛细管以及10kg钛酸酯修饰剂添加至12mol/L的乙醇-盐酸溶液中，随后在65℃的温度下进行第一次搅拌20h；之后加入10kg肉桂酸酯修饰剂并在75℃的温度下进行第二次搅拌20h，得到改性中空玻璃毛细管。
钛酸酯修饰剂由钛酸异丙酯与乙酰丙酮按照3:1的质量比例加热反应而得，其制备方法为：将30kg钛酸异丙酯与10kg乙酰丙酮进行混合，随后在80℃的温度下反应3h，最终得到钛酸酯修饰剂。
肉桂酸酯修饰剂由苹果酸乙酯、3,4,5-三甲氧基肉桂酸、2-氯环酮按照2:3:4的质量比例反应而得，其制备方法为：将3kg3,4,5-三甲氧基肉桂酸溶解于3kg二氯甲烷中，随后依次加入4kg2-氯环酮以及3kg碳酸钠并50℃的温度下反应3h，之后加入2kg苹果酸乙酯并在30℃的温度下反应3h，最后萃取得到肉桂酸酯修饰剂。
实施例2-5
与实施例1的不同之处在于，抗紫外老化聚氨酯材料的各组分含量有时不同，具体如表1所示。
表1实施例1-5中抗紫外老化聚氨酯材料的各组分含量表/kg
| 热固性聚氨酯 | 改性中空玻璃毛细管 | 脱模剂 | 着色剂 | |
| 实施例1 | 80 | 15 | 2 | 3 |
| 实施例2 | 50 | 46 | 1.5 | 2.5 |
| 实施例3 | 20 | 77 | 1 | 2 |
| 实施例4 | 10.5 | 88 | 0.5 | 1 |
| 实施例5 | 90 | 4 | 2.5 | 3.5 |
实施例6
与实施例2的不同之处在于，将改性中空玻璃毛细管替换为未经钛酸酯-肉桂酸酯组合物修饰的中空玻璃毛细管。
实施例7
与实施例2的不同之处在于，将改性中空玻璃毛细管替换为仅经钛酸酯修饰剂修饰的中空玻璃毛细管。
实施例8
与实施例2的不同之处在于，将改性中空玻璃毛细管替换为仅经肉桂酸酯修饰剂修饰的中空玻璃毛细管。
实施例9
与实施例2的不同之处在于，改性中空玻璃毛细管的制备方法中，首先添加肉桂酸酯修饰剂进行一次搅拌，之后加入钛酸酯修饰剂进行二次搅拌。
实施例10
与实施例2的不同之处在于，改性中空玻璃毛细管的制备方法中，将肉桂酸酯修饰剂、钛酸酯修饰剂以及中空玻璃毛细管同时进行搅拌。
实施例11
与实施例2的不同之处在于，钛酸酯修饰剂由钛酸异丙酯与乙酰乙酸乙酯按照3:1的质量比例加热反应而得。
实施例12
与实施例2的不同之处在于，钛酸酯修饰剂由钛酸异丙酯与三乙醇胺按照3:1的质量比例加热反应而得。
实施例13
与实施例2的不同之处在于，钛酸酯修饰剂由钛酸异丙酯与乳酸按照3:1的质量比例加热反应而得。
实施例14-17
与实施例2的不同之处在于，在钛酸酯修饰剂的制备方法中的反应温度及时长有时不同，具体如表2所示。
表2实施例2、实施例14-17中钛酸酯修饰剂反应温度及时长表
| 反应温度/℃ | 反应时长/h | |
| 实施例2 | 80 | 3 |
| 实施例14 | 70 | 2 |
| 实施例15 | 90 | 4 |
| 实施例16 | 60 | 1 |
| 实施例17 | 100 | 5 |
实施例18
与实施例2的不同之处在于，肉桂酸酯修饰剂的制备方法中，不再添加2-氯环己酮。
实施例19-20
与实施例2的不同之处在于，肉桂酸酯修饰剂的制备方法中，苹果酸乙酯、3,4,5-三甲氧基肉桂酸以及2-氯环酮的质量比例有所不同，具体如表3所示。
表3实施例2、实施例19-20中肉桂酸酯修饰剂的各组分含量表
对比例
对比例1
一种聚氨酯材料，由50kg热固性聚氨酯RL-8401(105℃固化)、46kg中空玻璃毛细管、脱模剂2kg以及炭黑3kg混合加热固化而得；
聚氨酯材料的制备方法为：将中空玻璃毛细管铺设于模具内，随后将热固性聚氨酯RL-8401、脱模剂以及着色剂进行混合，之后将混合液填充至模具内，而后在180℃的温度下进行加热固化，最后脱模得到聚氨酯材料。
对比例2
与对比例1的不同之处在于，中空玻璃毛细管首先插入过硫酸钠粉末中，控制过硫酸钠粉末占中空玻璃毛细管总长度的1/3，随后将过硫酸钠粉末进行摊铺，得到填充玻璃毛细管，而后再将填充玻璃毛细管铺设于模具内。
对比例3
与对比例2的不同之处在于，加热固化温度为105℃。
应用实施例
应用实施例1-20
一种太阳能电池边框，由实施例1-20的抗紫外老化聚氨酯材料在太阳能电池边框模具中加热固化得到；太阳能电池边框模具的规格可以根据实际需求选择。
应用对比例
应用对比例1-3
一种太阳能电池边框，由对比例1-3的聚氨酯材料在太阳能电池边框模具中加热固化得到；太阳能电池边框模具的规格可以根据实际需求选择。
性能检测试验
检测方法
一、抗紫外线老化测试
参照GB/T16422.3-1997UV《塑料实验室光源暴露试验方法》第3部分：荧光紫外灯，从应用实施例1-20以及应用对比例1-2的太阳能电池边框中分别截取6份10cm长的样品。其中3份样品参照GB/T 1040-1992《塑料拉伸性能试验方法》进行拉伸测试，测得老化前拉伸强度；
另外3份放置于紫外老化箱内进行老化处理6天，其中，短波紫外线(UV-C：200-290nm)、中波紫外线(UV-B：290-320nm)、长波紫外线(UV-A：320-400nm)均匀间隔循环往复，老化温度60℃，之后再进行拉伸测试，测得老化后拉伸强度，最后计算得到抗紫外线强度并取平均值。
抗紫外线强度＝老化后拉伸强度/老化前拉伸强度*100％。
检测结果：
应用实施例1-5及应用对比例2的老化前拉伸强度及老化后拉伸强度检测结构如表4。
需要说明的是，由于应用实施例6-20、应用对比例1、应用对比例3的老化前拉伸强度与应用实施例2的老化前拉伸强度相近，因此不再记录，仅记录抗紫外线强度。
表4应用实施例1-5及应用对比例2的拉伸强度表
| 老化前拉伸强度/MPa | 老化后拉伸强度/MPa | |
| 应用实施例1 | 231 | 157 |
| 应用实施例2 | 837 | 736 |
| 应用实施例3 | 1230 | 1173 |
| 应用实施例4 | 1574 | 1538 |
| 应用实施例5 | 48 | 28 |
| 应用对比例2 | 1028 | 756 |
应用实施例1-20以及应用对比例1-3的抗紫外线强度检测结果如表5。
表5应用实施例1-20以及应用对比例1-3抗紫外线强度检测结果表
参照应用实施例1-5、应用对比例1并结合表4-5可以看出，相对于应用对比例1来说，应用实施例1-4的抗紫外线强度均相对较高，随着改性中空玻璃毛细管的添加量的增加，太阳能电池边框的抗紫外线强度也逐渐提升，但是由于改性中空玻璃毛细管本身的脆性，太阳能电池边框的弯曲强度将下降。因此，综合考虑，应用实施例2的各组分配比相对较优。
参照应用实施例2、应用实施例6、应用对比例1-3并结合表4-5可以看出，相对于应用实施例2来说，应用实施例6的抗紫外线强度显著降低，由此说明，钛酸酯-肉桂酸酯组合物具有提升太阳能电池边框的抗紫外线性能的效果，究其原因在于，钛酸酯衍生物以及肉桂酸酯衍生物均抗紫外线吸收性能。
而相对于应用实施例6来说，应用对比例1、应用对比例3的紫外线强度均显著降低，且应用对比例1与应用对比例3的紫外线强度较为相似，由此说明，过硫酸钠的使用可以有效提升太阳能电池边框的抗紫外线性能的效果，但是该效果仅在固化温度达到150℃以上时才可以获得。
究其原因在于，在对热固性聚氨酯进行150-200℃的高温加热固化的过程中，过硫酸钠将逐渐分解形成SO2以及O3，而在阳光对抗紫外老化聚氨酯材料进行照射时，SO2吸收紫外线的能量转变为激发态的SO2，当激发态的SO2返回到稳定态的SO2时发射荧光，从而对紫外线进行消耗；而O3则通过其分子结构与紫外线能量发生共振，总而对紫外线进行吸收，从而促使SO2以及O3协同对紫外线进行吸收消耗。
另外，虽然应用对比例2与应用实施例6的紫外线强度极为相似，但是相对于应用实施例6来说，应用对比例2的老化前拉伸强度下降约200Mpa。究其原因在于，热固性聚氨酯RL-8401的固化温度为105℃，而过硫酸钠分解获得SO2以及O3的温度达到150-200℃，从而在制备聚氨酯边框时，聚氨酯提前固化，而过硫酸钠在该温度下无法分解获得SO2以及O3，而当过硫酸钠进行分解时，聚氨酯的固化将导致SO2以及O3直接对中空玻璃毛细管进行施力，从而导致部分中空玻璃毛细管破裂，进而降低聚氨酯边框的拉伸强度。因此，应用实施例6的热固性聚氨酯选项相对较优。
参照应用实施例2、应用实施例6-10并结合表5可以看出，相对于应用实施例6来说，应用实施例7-8的抗紫外线强度均明显有所增加，由此说明，单独使用钛酸酯修饰剂或者肉桂酸酯修饰剂也有提升太阳能电池边框的抗紫外线性能的效果。
而相对于应用实施例7-8来说，应用实施例9-10的抗紫外线强度均明显有所增加。由此说明，相对于单独使用钛酸酯修饰剂或者肉桂酸酯修饰剂，将钛酸酯修饰剂以及肉桂酸酯修饰剂混合使用具有更好的效果。
究其原因在于，肉桂酸修饰剂中的有机基团可以负载于钛酸酯修饰剂上，从而有效防止肉桂酸修饰剂中有机基团的物理迁移或者挥发损失。而且，当钛酸酯修饰剂与肉桂酸修饰剂组合使用时，钛酸酯-肉桂酸酯组合物表面将形成大量的亲有机基团与亲无机基团，从而促使钛酸酯-肉桂酸酯组合物通过亲无机基团定型吸附于中空玻璃毛细管的表面，又通过亲有机基团增加中空玻璃毛细管与热固性聚氨酯的相容性，降低界面的自由能，间接提升钛酸酯-肉桂酸酯组合物对抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。
但是，相对于应用实施例2来说，应用实施例9-10的抗紫外线强度仍相对较低，由此说明，首先添加钛酸酯修饰剂，之后再使用肉桂酸酯修饰剂的形式对太阳能电池边框的抗紫外线性能具有更为优良的提升效果。
当钛酸酯修饰剂与肉桂酸酯修饰剂同时与中空玻璃毛细管混合时，钛酸酯修饰剂上的钛酸酯基团与肉桂酸酯修饰剂中的有机基团将同时对中空玻璃毛细管上的质子进行抢夺，反而降低中空玻璃毛细管、钛酸酯修饰剂以及肉桂酸酯修饰剂之间的连接强度。
而在钛酸酯修饰剂添加完毕后再添加肉桂酸酯修饰剂的方式可以促使钛酸酯修饰剂稳定地与中空玻璃毛细管连接，而肉桂酸酯修饰剂可以更为稳定地与钛酸酯修饰剂以及中空玻璃毛细管连接。
参照应用实施例2、应用实施例11-13并结合表5可以看出，应用实施例2以及应用实施例11的抗紫外线强度相对较高，应用实施例12-13的抗紫外线强度相对较低，由此说明，相对于三乙醇胺或者乳酸来说，乙酰乙酸乙酯或者乙酰丙酮可以更为有效地提升抗紫外老化聚氨酯材料的抗紫外线效果。究其原因在于，乙酰丙酮或者乙酰乙酸乙酯制得的钛酸酯修饰剂对长波紫外线的各波段均具有相对更优的吸收效果。
参照应用实施例2、应用实施例14-17并结合表5可以看出，相对于应用实施例2来说，应用实施例14-15的抗紫外线强度略微有所下降，而应用实施例16-17的抗紫外线强度进一步下降，由此说明，在制备钛酸酯修饰剂时，80-90℃的反应温度及2-4h的反应时长可以有效提高钛酸酯修饰剂对太阳能电池边框的抗紫外线性能提升效果。
参照应用实施例2、应用实施例18-20并结合表5可以看出，相对于应用实施例2来说，应用实施例18的抗紫外线性能强度显著降低，由此说明，2-氯环酮可以增强钛酸酯-肉桂酸酯组合物的紫外线吸收活性，从而有效增加肉桂酸酯修饰剂对太阳能电池边框的抗紫外线性能提升效果。
而相对于应用实施例2来说，应用实施例19-20的抗紫外线强度均有所降低，究其原因在于，应用实施例19中肉桂酸酯修饰剂中的2-氯环酮含量相对较低，从而导致2-氯环酮对钛酸酯-肉桂酸酯组合物的紫外线活性吸收效果增强不足。而应用实施例20中2-氯环酮的含量过大，进而导致3,4,5-三甲氧基肉桂酸的占比不足，从而导致肉桂酸酯修饰剂对太阳能电池边框的抗紫外线性能提升效果不足。
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 (10)
1.一种抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：20-80%热固性聚氨酯、15-77%改性中空玻璃毛细管以及3-5%添加剂；所述改性中空玻璃毛细管内填充有过硫酸钠粉末，所述热固性聚氨酯的固化温度为150-200℃。
2.根据权利要求1所述的抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于，所述改性中空玻璃毛细管内填充有过硫酸钠粉末的方法为：将改性中空玻璃毛细管插入过硫酸钠粉末中，随后将过硫酸钠粉末进行摊铺。
3.根据权利要求1所述的抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于：所述改性中空玻璃毛细管为钛酸酯-肉桂酸酯组合物修饰的中空玻璃毛细管，所述钛酸酯-肉桂酸酯组合物包括钛酸酯修饰剂以及肉桂酸酯修饰剂。
4.根据权利要求3所述的抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于，所述改性中空玻璃毛细管的制备方法为：将中空玻璃毛细管以及钛酸酯修饰剂添加至乙醇-盐酸溶液中，随后进行搅拌，之后加入肉桂酸酯修饰剂，再之后进行搅拌，最后干燥得到改性中空玻璃毛细管。
5.根据权利要求3所述的抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于：所述钛酸酯修饰剂由钛酸异丙酯与螯合剂加热反应而得，所述螯合剂为乙酰丙酮或者乙酰乙酸乙酯；所述钛酸酯修饰剂的制备方法为：将螯合剂与钛酸异丙酯进行混合，随后在70-90℃的温度下反应2-4h，最终得到钛酸酯修饰剂。
6.根据权利要求2所述的抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于，所述肉桂酸酯修饰剂由苹果酸二乙酯、3,4,5-三甲氧基肉桂酸、2-氯环己酮反应而得。
7.根据权利要求6所述的抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于，所述肉桂酸酯修饰剂的制备方法为：将3,4,5-三甲氧基肉桂酸溶解于二氯甲烷中，随后加入2-氯环己酮对3,4,5-三甲氧基肉桂酸进行反应，之后将产物添加至苹果酸二乙酯中进行反应，最终得到肉桂酸酯修饰剂。
8.根据权利要求1所述的抗紫外老化聚氨酯材料，其特征在于，所述热固性聚氨酯由异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物与聚氧亚丙基三胺混合而得；所述异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物的制备方法为：将聚四亚甲基醚二醇与2,4-甲苯二异氰酸酯进行加热反应，而后添加甲乙酮肟并进行降温反应，得到由异氰酸酯基被封端的聚氨酯预聚物。
9.一种权利要求1-8任一项所述的抗紫外老化聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将改性中空玻璃毛细管插入过硫酸钠粉末中，控制过硫酸钠粉末占改性中空玻璃毛细管总长度的1/（3-4），随后将过硫酸钠粉末进行摊铺，得到改性填充玻璃毛细管；
步骤二：将改性填充玻璃毛细管铺设于模具内，改性填充玻璃毛细管交错设置并形成网状，随后将热固性聚氨酯与添加剂进行混合并填充至模具内，而后在150-200℃的温度下进行加热固化，最后脱模得到抗紫外老化聚氨酯材料。
10.一种太阳能电池边框，其特征在于，所述太阳能电池边框由权利要求1-8任一项所述的抗紫外老化聚氨酯材料加工而得。
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