CN116240604A - 一种光伏板用高强度铝合金边框及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏发电领域，具体是一种光伏板用高强度铝合金边框及其制备方法，对铝合金依次进行预处理、二次阳极氧化处理、封孔处理、表面修饰；采用化学抛光后二次氧化处理；采用复合铈有机骨架与改性聚氨酯作为封孔液，其中复合铈有机骨架是由L‑半胱氨酸对纳米氧化铈进行处理，使其巯基化与氨基化，然后以2‑吡啶‑4‑基‑3H‑苯并咪唑‑5‑羧酸为配体；改性聚氨酯是乙二胺、丙烯酸异冰片酯通过反应合成环状扩链剂，以端羟基聚丁二烯作为软段，与异佛尔酮二异氰酸酯一起合成的具有自修复性的聚氨酯；以氨基有机硅为主链，通过脱水反应引入2,2′‑二硫代二苯甲酸，再以锌离子为交联剂制备有机硅动态交联网络，对封孔后的铝合金进行超疏水表面修饰。

Description

一种光伏板用高强度铝合金边框及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，具体是一种光伏板用高强度铝合金边框及其制备方法。
背景技术
随着清洁能源的推广与使用，作为低碳可再生能源的太阳能的利用率越来越高，其成本低廉且使用方便。利用太阳能光伏板组件将太阳能直接转换为电能用于供电，满足社会电能多样化与清洁化的需求。暴露于太阳下的面积是影响太阳能光伏板组件发电效率的重要因素。
为了应对冬天多风雪等恶劣服役环境，通常将卡扣光伏板的边框设计成与光伏板上表面存在一定的高度差，因此太阳能光伏板与边框的衔接处在积雪堆积或下雨时，难以清理侵入的雨水、雪水，长时间会造成边框腐蚀。现有市场中光伏板用边框多采用铝合金为原料，如6005铝合金、6061铝合金、6063铝合金、6082铝合金等，通常采用阳极氧化提高其表面的耐腐蚀性，但是单一阳极氧化生成的氧化膜在潮湿环境中耐腐蚀性表现不佳，会导致铝合金产生点腐蚀，有可能使光伏板边框产生断裂，进而影响光伏板的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏板用高强度铝合金边框及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，包括以下步骤：
S1：预处理：取6063铝合金作为铝合金边框本体，用砂纸进行打磨，依次放入丙酮、去离子水中超声清洗，取出后放入氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液中活化，然后放入抛光液中进行化学抛光，干燥待用；
S2：阳极氧化：将预处理后的铝合金作为阳极，纯铝板作为阴极，在草酸电解液中进行一次阳极氧化，然后放入去除液中，用去离子水冲洗；放入米氏酸电解液中进行二次阳极氧化，用去离子水冲洗后烘干，得到阳极氧化后铝合金；
S3：用复合铈有机骨架、改性聚氨酯制备封孔液；
S4：封孔处理：将阳极氧化后的铝合金放入封孔液中，在55-60℃处理30-40min，取出后用去离子水冲洗，冷风吹干，得到封孔铝合金；
S5：表面修饰：在55-60℃下，将封孔铝合金在有机硅溶胶中浸渍处理2-5min，循环操作5-7次，干燥，得到一种光伏板用高强度铝合金边框。
进一步的，化学抛光的工作条件为：使用研磨抛光机，采用磨砂抛光垫，抛光盘转速为50r/min，压强为15.6kPa，时间为10min，抛光液的流速为25mL/min；抛光液的组成为：以去离子水为溶剂，其中二氧化硅磨粒的质量分数为3％、过氧化氢的质量分数为1.5％、柠檬酸的质量分数为1％、米氏酸的质量分数为2％，抛光液的pH为3.2-3.5。
进一步的，草酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中草酸浓度为20g/L；一次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为1-2h。
进一步的，去除液的组成为：以去离子水为溶剂，其中磷酸的质量分数为6％、铬酸的质量分数为2％。
进一步的，米氏酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中米氏酸的浓度为10g/L、复合纳米二氧化硅的浓度为0.5g/L；二次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为2-4h。
进一步的，复合铈有机骨架与改性聚氨酯的质量比为(1-5)：(50-55)。
进一步的，复合铈有机骨架的制备包括以下步骤：将纳米氧化铈颗粒、L-半胱氨酸超声搅拌10-20min，干燥后浸入乙酸锌中20-25min，干燥，得到改性纳米氧化铈；将改性纳米氧化铈与2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸、去离子水混合，超声搅拌20-30min，加入硝酸锌后继续超声搅拌1-2h，去离子水冲洗后干燥，得到复合铈有机骨架。
进一步的，L-半胱氨酸与乙酸锌的浓度比为2。
进一步的，改性聚氨酯的制备包括以下步骤：
将乙二胺、丙烯酸异冰片酯混合，在30-35℃保温1-2h，得到扩链剂；在氮气气氛下，将端羟基聚丁二烯、异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至75-80℃保温40-50min，加入二月桂酸二丁基锡，继续保温1-2h，加入扩链剂与无水四氢呋喃混合液，继续保温20-22h后，除去溶剂，得到改性聚氨酯。
进一步的，有机硅溶胶的制备包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，将2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至95-100℃保温20-22h，用正己烷洗涤，干燥，得到预聚体；
2)在氮气气氛下，将预聚体、氨基封端聚硅氧烷混合，升温至65-70℃保温14-15h，降温至60℃加入2,2'-二硫代二苯甲酸，保温1-2h，然后加入氯化锌与四氢呋喃的混合液，保温20-30min，得到有机硅溶胶。
本发明的有益效果：
本发明提供一种光伏板用高强度铝合金边框及其制备方法，对铝合金依次进行预处理、二次阳极氧化处理、封孔处理、表面修饰，制备的铝合金边框强度高、耐腐蚀性强，且兼具超疏水性与较好的自修复性，应用于光伏板时能有效延长光伏板的使用寿命。
本发明中选用6063铝合金作为铝合金边框本体，具有易加工抛光、氧化着色性能突出的优点，现有工艺通常采用一次阳极氧化对铝合金进行表面处理，来提高其耐腐蚀性，但是较薄的氧化膜会导致其耐久性较差，氧化膜过厚会影响铝合金的强度结构，且一次氧化产生的表面纳米坑通常处于无序状态，不利于后续处理，因此，本发明中采用化学抛光后二次阳极氧化处理，通过控制二次阳极氧化处理液的及化学抛光液的组分及工艺，来使铝合金表面制备出孔径均一性好，排列规则程度高的多孔阳极氧化铝膜，完成表面形貌的有序化控制，从而提高铝合金与后续处理液界面之间的结合稳定性。
采用具有较强酸性的草酸作为一次阳极氧化的处理液，然后用去除液去除一次阳极氧化后表面生成的无序具有纳米坑的氧化膜，然后二次阳极氧化采用具有较弱酸性的米氏酸作为电解液，通过延长氧化时间，来改善铝合金表面的有序情况。
本发明中采用复合铈有机骨架与改性聚氨酯作为封孔液，其中复合铈有机骨架是由L-半胱氨酸对纳米氧化铈进行处理，使其巯基化与氨基化，然后以2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸为配体，合成复合铈有机骨架，使其对铝合金经过二次阳极氧化生成的有序孔洞进行封孔，复合铈有机骨架独特的孔隙结构，赋予了其更大的比表面积，有效提高腐蚀物进入铝合金表面的曲折度。
改性聚氨酯是乙二胺、丙烯酸异冰片酯通过反应合成环状扩链剂，以具有独特的气体阻隔性能、疏水性的大分子多元醇端羟基聚丁二烯作为软段，与异佛尔酮二异氰酸酯一起合成的具有自修复性的聚氨酯，其中环状扩链剂的引入有效改善聚氨酯的耐高温性，且复合铈有机骨架中存在的巯基与改性聚氨酯之间的双键存在点击反应，有效提高聚氨酯对铝合金表面的浸润性，从而提高其耐候性。
用有机硅溶胶对封孔后的铝合金进行表面修饰，从而大幅提升其表面的耐磨性、耐腐蚀性，使铝合金具有耐久的超疏水表面。以氨基有机硅为主链，通过脱水反应引入2,2′-二硫代二苯甲酸，再以锌离子为交联剂制备有机硅动态交联网络，从而赋予其超疏水表面具有自修复性，利用复合铈有机骨架与有机硅溶胶存在动态交联，有效改善有机硅溶胶的附着力，从而提高铝合金边框的耐候性。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，包括以下步骤：
S1：预处理：取6063铝合金作为铝合金边框本体，依次用1000#、2000#砂纸进行打磨，放入丙酮中超声清洗，取出后用去离子水冲洗，然后放入浓度为30g/L氢氧化钠与20g/L碳酸钠的混合溶液中活化25s，然后放入抛光液中进行化学抛光，干燥待用；
化学抛光的工作条件为：使用研磨抛光机，采用磨砂抛光垫，抛光盘转速为50r/min，压强为15.6kPa，时间为10min，抛光液的流速为25mL/min；抛光液的组成为：以去离子水为溶剂，其中二氧化硅磨粒的质量分数为3％、过氧化氢的质量分数为1.5％、柠檬酸的质量分数为1％、米氏酸的质量分数为2％，抛光液的pH为3.2；
S2：阳极氧化：将预处理后的铝合金作为阳极，纯铝板作为阴极，在草酸电解液中进行一次阳极氧化，然后放入去除液中，用去离子水冲洗；放入在米氏酸电解液中进行二次阳极氧化，用去离子水冲洗后烘干，得到阳极氧化后铝合金；
草酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中草酸为20g/L；一次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为1h；
去除液的组成为：以去离子水为溶剂，其中磷酸的质量分数为6％、铬酸的质量分数为2％；
米氏酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中米氏酸的浓度为10g/L；二次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为2h；
S3：用复合铈有机骨架、改性聚氨酯制备封孔液；复合铈有机骨架、改性聚氨酯的质量比为1：50；
复合铈有机骨架的制备包括以下步骤：将5g纳米氧化铈颗粒、0.6mol/LL-半胱氨酸50mL超声搅拌10min，干燥后浸入0.3mol/L乙酸锌中20min，干燥，得到改性纳米氧化铈；将1g改性纳米氧化铈与1mmol2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸、20mL去离子水混合，超声搅拌20min，加入1.2mmol硝酸锌后继续超声搅拌1h，去离子水冲洗后干燥，得到复合铈有机骨架；
改性聚氨酯的制备包括以下步骤：
将3g乙二胺、20.1g丙烯酸异冰片酯混合，在30℃保温2h，得到扩链剂；在氮气气氛下，将15.5g端羟基聚丁二烯、2.3g异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至75℃保温50min，加入0.07g二月桂酸二丁基锡，继续保温1h，加入扩链剂1.61g与10mL无水四氢呋喃混合液，继续保温20h后，除去溶剂，得到改性聚氨酯；
S4：封孔处理：将阳极氧化后的铝合金放入封孔液中，在55℃处理40min，取出后用去离子水冲洗，冷风吹干，得到封孔铝合金；
S5：表面修饰：在55℃下，将封孔铝合金在有机硅溶胶中浸渍处理2min，循环操作7次，干燥，得到一种光伏板用高强度铝合金边框；
有机硅溶胶的制备包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，将2.5g2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、23mL异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至95℃保温22h，用正己烷洗涤，干燥，得到预聚体；
2)在氮气气氛下，将0.08g预聚体、5g氨基封端聚硅氧烷混合，升温至65℃保温15h，降温至60℃加入0.42g2,2′-二硫代二苯甲酸，保温1h，然后加入0.18g氯化锌与3mL四氢呋喃的混合液，保温20min，得到有机硅溶胶。
实施例2
一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，包括以下步骤：
S1：预处理：取6063铝合金作为铝合金边框本体，依次用1000#、2000#砂纸进行打磨，放入丙酮中超声清洗，取出后用去离子水冲洗，然后放入浓度为30g/L氢氧化钠与20g/L碳酸钠的混合溶液中活化28s，然后放入抛光液中进行化学抛光，干燥待用；
化学抛光的工作条件为：使用研磨抛光机，采用磨砂抛光垫，抛光盘转速为50r/min，压强为15.6kPa，时间为10min，抛光液的流速为25mL/min；抛光液的组成为：以去离子水为溶剂，其中二氧化硅磨粒的质量分数为3％、过氧化氢的质量分数为1.5％、柠檬酸的质量分数为1％、米氏酸的质量分数为2％，抛光液的pH为3.3；
S2：阳极氧化：将预处理后的铝合金作为阳极，纯铝板作为阴极，在草酸电解液中进行一次阳极氧化，然后放入去除液中，用去离子水冲洗；放入在米氏酸电解液中进行二次阳极氧化，用去离子水冲洗后烘干，得到阳极氧化后铝合金；
草酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中草酸为20g/L；一次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为1.5h；
去除液的组成为：以去离子水为溶剂，其中磷酸的质量分数为6％、铬酸的质量分数为2％；
米氏酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中米氏酸的浓度为10g/L；二次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为3h；
S3：用复合铈有机骨架、改性聚氨酯制备封孔液；复合铈有机骨架、改性聚氨酯的质量比为3：53；
复合铈有机骨架的制备包括以下步骤：将5g纳米氧化铈颗粒、0.6mol/LL-半胱氨酸50mL超声搅拌15min，干燥后浸入0.3mol/L乙酸锌中24min，干燥，得到改性纳米氧化铈；将1g改性纳米氧化铈与1mmol2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸、20mL去离子水混合，超声搅拌25min，加入1.2mmol硝酸锌后继续超声搅拌1.5h，去离子水冲洗后干燥，得到复合铈有机骨架；
改性聚氨酯的制备包括以下步骤：
将3g乙二胺、20.1g丙烯酸异冰片酯混合，在33℃保温1.5h，得到扩链剂；在氮气气氛下，将15.5g端羟基聚丁二烯、2.3g异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至78℃保温45min，加入0.07g二月桂酸二丁基锡，继续保温1.5h，加入扩链剂1.61g与10mL无水四氢呋喃混合液，继续保温21h后，除去溶剂，得到改性聚氨酯；
S4：封孔处理：将阳极氧化后的铝合金放入封孔液中，在58℃处理35min，取出后用去离子水冲洗，冷风吹干，得到封孔铝合金；
S5：表面修饰：在58℃下，将封孔铝合金在有机硅溶胶中浸渍处理3min，循环操作6次，干燥，得到一种光伏板用高强度铝合金边框；
有机硅溶胶的制备包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，将2.5g2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、23mL异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至98℃保温21h，用正己烷洗涤，干燥，得到预聚体；
2)在氮气气氛下，将0.08g预聚体、5g氨基封端聚硅氧烷混合，升温至68℃保温14.5h，降温至60℃加入0.42g2,2′-二硫代二苯甲酸，保温1.5h，然后加入0.18g氯化锌与3mL四氢呋喃的混合液，保温25min，得到有机硅溶胶。
实施例3
一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，包括以下步骤：
S1：预处理：取6063铝合金作为铝合金边框本体，依次用1000#、2000#砂纸进行打磨，放入丙酮中超声清洗，取出后用去离子水冲洗，然后放入浓度为30g/L氢氧化钠与20g/L碳酸钠的混合溶液中活化30s，然后放入抛光液中进行化学抛光，干燥待用；
化学抛光的工作条件为：使用研磨抛光机，采用磨砂抛光垫，抛光盘转速为50r/min，压强为15.6kPa，时间为10min，抛光液的流速为25mL/min；抛光液的组成为：以去离子水为溶剂，其中二氧化硅磨粒的质量分数为3％、过氧化氢的质量分数为1.5％、柠檬酸的质量分数为1％、米氏酸的质量分数为2％，抛光液的pH为3.5；
S2：阳极氧化：将预处理后的铝合金作为阳极，纯铝板作为阴极，在草酸电解液中进行一次阳极氧化，然后放入去除液中，用去离子水冲洗；放入在米氏酸电解液中进行二次阳极氧化，用去离子水冲洗后烘干，得到阳极氧化后铝合金；
草酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中草酸为20g/L；一次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为2h；
去除液的组成为：以去离子水为溶剂，其中磷酸的质量分数为6％、铬酸的质量分数为2％；
米氏酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中米氏酸的浓度为10g/L；二次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为4h；
S3：用复合铈有机骨架、改性聚氨酯制备封孔液；复合铈有机骨架、改性聚氨酯的质量比为5：55；
复合铈有机骨架的制备包括以下步骤：将5g纳米氧化铈颗粒、0.6mol/LL-半胱氨酸50mL超声搅拌20min，干燥后浸入0.3mol/L乙酸锌中25min，干燥，得到改性纳米氧化铈；将1g改性纳米氧化铈与1mmol2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸、20mL去离子水混合，超声搅拌30min，加入1.2mmol硝酸锌后继续超声搅拌2h，去离子水冲洗后干燥，得到复合铈有机骨架；
改性聚氨酯的制备包括以下步骤：
将3g乙二胺、20.1g丙烯酸异冰片酯混合，在35℃保温1h，得到扩链剂；在氮气气氛下，将15.5g端羟基聚丁二烯、2.3g异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至80℃保温40min，加入0.07g二月桂酸二丁基锡，继续保温2h，加入扩链剂1.61g与10mL无水四氢呋喃混合液，继续保温22h后，除去溶剂，得到改性聚氨酯；
S4：封孔处理：将阳极氧化后的铝合金放入封孔液中，在60℃处理30min，取出后用去离子水冲洗，冷风吹干，得到封孔铝合金；
S5：表面修饰：在60℃下，将封孔铝合金在有机硅溶胶中浸渍处理5min，循环操作5次，干燥，得到一种光伏板用高强度铝合金边框；
有机硅溶胶的制备包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，将2.5g2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、23mL异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至100℃保温20h，用正己烷洗涤，干燥，得到预聚体；
2)在氮气气氛下，将0.08g预聚体、5g氨基封端聚硅氧烷混合，升温至70℃保温15h，降温至60℃加入0.42g2,2′-二硫代二苯甲酸，保温2h，然后加入0.18g氯化锌与3mL四氢呋喃的混合液，保温30min，得到有机硅溶胶。
对比例1
以实施例3为对照组，没有进行二次阳极氧化处理，其他工序正常。
对比例2
以实施例3为对照组，用纳米氧化铈替换复合铈有机骨架，其他工序正常。
对比例3
以实施例3为对照组，用异佛尔酮二异氰酸酯替换改性聚氨酯，其他工序正常。
对比例4
以实施例3为对照组，没有制备有机硅溶胶，其他工序正常。
实施例与对比例中封孔液形成的封孔层厚度为500μm，有机硅溶胶形成的厚度为250μm。
所用原料来源：
6063铝合金：以质量分数计，硅0.357％、铁0.221％、铜0.043％、锰0.014％、镁0.604％、锌0.018％、钛0.034％，余量为铝；二氧化硅磨粒S104576、米氏酸M110151、纳米氧化铈颗粒C103984、L-半胱氨酸C108237、乙酸锌Z110777、乙二胺E112132、丙烯酸异冰片酯I157699、异佛尔酮二异氰酸酯I109582、二月桂酸二丁基锡D100274、无水四氢呋喃T103262、2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶A151322、2,2′-二硫代二苯甲酸T106634：阿拉丁试剂；丙酮、氢氧化钠、碳酸钠、过氧化氢、柠檬酸、草酸、磷酸、铬酸、硝酸锌、正己烷、氯化锌，分析纯：国药集团试剂；端羟基聚丁二烯69102-90-5、氨基封端聚硅氧烷106214-84-0：(阿尔法)河南威梯希化工科技有限公司；2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸316833-32-6：(阿尔法)郑州阿尔法化工有限公司。
性能测试：
拉伸强度：参考GB/T228.1-2010进行测试，裁剪成厚度4mm，宽度15mm的哑铃型试样，拉伸速度5mm/min；
疏水性：采用接触角测量仪测量试样表面接触角，将体积4μL的水滴分别滴在试样表面3处不同位置，取平均值；
耐久性：参考ASTMD3359-02，将3M无痕胶带均匀地按压在样品表面，然后从一侧缓慢提拉，重复操作30次，测量表面接触角变化；
耐盐雾性能：参考GB/T1771-1991进行测试，喷雾室温度为35℃，氯化钠浓度为60g/L，pH为7，在限定时间观察是否起泡、生锈；
自修复性：在表面划出长600μm，深300μm的划痕，在50℃下保持12h，用光学显微镜观察并记录修复率，所得结果如表1所示；
Figure BDA0004100229350000101
表1
本发明提供一种光伏板用高强度铝合金边框及其制备方法，对铝合金依次进行预处理、二次阳极氧化处理、封孔处理、表面修饰，制备的铝合金边框强度高、耐腐蚀性强，且兼具超疏水性与较好的自修复性，应用于光伏板时能有效延长光伏板的使用寿命。
将实施例3与对比例1进行对比可知，现有工艺通常采用一次阳极氧化对铝合金进行表面处理，来提高其耐腐蚀性，但是较薄的氧化膜会导致其耐久性较差，氧化膜过厚会影响铝合金的强度结构，且一次氧化产生的表面纳米坑通常处于无序状态，不利于后续处理，因此，本发明中采用化学抛光后二次氧化处理，通过控制二次阳极氧化处理液的及化学抛光液的组分及工艺，来使铝合金表面制备出孔径均一性好，排列规则程度高的多孔阳极氧化铝膜，完成表面形貌的有序化控制，从而提高铝合金与后续处理液界面之间的结合稳定性。
将实施例3与对比例2进行对比可知，本发明中采用复合铈有机骨架与改性聚氨酯作为封孔液，其中复合铈有机骨架是由L-半胱氨酸对纳米氧化铈进行处理，使其巯基化与氨基化，然后以2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸为配体，合成复合铈有机骨架，使其对铝合金经过二次阳极氧化生成的有序孔洞进行封孔，其独特的孔隙结构，赋予了复合铈有机骨架更大的比表面积，有效提高腐蚀物进入铝合金表面的曲折度。
将实施例3与对比例3进行对比可知，改性聚氨酯是乙二胺、丙烯酸异冰片酯通过反应合成环状扩链剂，以具有独特的气体阻隔性能、疏水性的大分子多元醇端羟基聚丁二烯作为软段，与异佛尔酮二异氰酸酯一起合成的具有自修复性的聚氨酯，其中环状扩链剂的引入有效改善聚氨酯的耐高温性，且复合铈有机骨架中存在的巯基与改性聚氨酯之间的双键存在点击反应，有效提高聚氨酯对铝合金表面的浸润性，从而提高其耐候性。
将实施例3与对比例4进行对比可知，用有机硅溶胶对封孔后的铝合金进行表面修饰，从而大幅提升其表面的耐磨性、耐腐蚀性，使铝合金具有耐久的超疏水表面。以氨基有机硅为主链，通过脱水反应引入2,2′-二硫代二苯甲酸，再以锌离子为交联剂制备有机硅动态交联网络，从而赋予其超疏水表面具有自修复性，利用复合铈有机骨架与有机硅溶胶存在动态交联，有效改善有机硅溶胶的附着力，从而提高铝合金边框的耐候性。
以上所述仅为本发明的为实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：预处理：取6063铝合金作为铝合金边框本体，用砂纸进行打磨，依次放入丙酮、去离子水中超声清洗，取出后放入氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液中活化，然后放入抛光液中进行化学抛光，干燥待用；
S2：阳极氧化：将预处理后的铝合金作为阳极，纯铝板作为阴极，在草酸电解液中进行一次阳极氧化，然后放入去除液中，用去离子水冲洗；放入米氏酸电解液中进行二次阳极氧化，用去离子水冲洗后烘干，得到阳极氧化后铝合金；
S3：用复合铈有机骨架、改性聚氨酯制备封孔液；
S4：封孔处理：将阳极氧化后的铝合金放入封孔液中，在55-60℃处理30-40min，取出后用去离子水冲洗，冷风吹干，得到封孔铝合金；
S5：表面修饰：在55-60℃下，将封孔铝合金在有机硅溶胶中浸渍处理2-5min，循环操作5-7次，干燥，得到一种光伏板用高强度铝合金边框。
2.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，化学抛光的工作条件为：使用研磨抛光机，采用磨砂抛光垫，抛光盘转速为50r/min，压强为15.6kPa，时间为10min，抛光液的流速为25mL/min；抛光液的组成为：以去离子水为溶剂，其中二氧化硅磨粒的质量分数为3％、过氧化氢的质量分数为1.5％、柠檬酸的质量分数为1％、米氏酸的质量分数为2％，抛光液的pH为3.2-3.5。
3.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，草酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中草酸浓度为20g/L；一次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为1-2h。
4.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，米氏酸电解液的组成为：以去离子水为溶剂，其中米氏酸的浓度为10g/L；二次阳极氧化的工作条件为：电压为30V，电流密度为2.5A/dm2，时间为2-4h。
5.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，复合铈有机骨架的制备包括以下步骤：将纳米氧化铈颗粒、L-半胱氨酸超声搅拌10-20min，干燥后浸入乙酸锌中20-25min，干燥，得到改性纳米氧化铈；将改性纳米氧化铈与2-吡啶-4-基-3H-苯并咪唑-5-羧酸、去离子水混合，超声搅拌20-30min，加入硝酸锌后继续超声搅拌1-2h，去离子水冲洗后干燥，得到复合铈有机骨架。
6.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，封孔液中复合铈有机骨架、改性聚氨酯的质量比为(1-5)：(50-55)。
7.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，去除液的组成为：以去离子水为溶剂，其中磷酸的质量分数为6％、铬酸的质量分数为2％。
8.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，改性聚氨酯的制备包括以下步骤：
将乙二胺、丙烯酸异冰片酯混合，在30-35℃保温1-2h，得到扩链剂；在氮气气氛下，将端羟基聚丁二烯、异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至75-80℃保温40-50min，加入二月桂酸二丁基锡，继续保温1-2h，加入扩链剂与无水四氢呋喃混合液，继续保温20-22h后，得到改性聚氨酯。
9.根据权利要求1所述的一种光伏板用高强度铝合金边框的制备方法，其特征在于，有机硅溶胶的制备包括以下步骤：
1)在氮气气氛下，将2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、异佛尔酮二异氰酸酯混合，升温至95-100℃保温20-22h，用正己烷洗涤，干燥，得到预聚体；
2)在氮气气氛下，将预聚体、氨基封端聚硅氧烷混合，升温至65-70℃保温14-15h，降温至60℃加入2,2′-二硫代二苯甲酸，保温1-2h，然后加入氯化锌与四氢呋喃的混合液，保温20-30min，得到有机硅溶胶。
10.一种光伏板用高强度铝合金边框，其特征在于，由权利要求1-9中任一项所述制备方法制备得到。
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