CN116581185B - 一种石墨涂层玻纤布复合材料 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种石墨涂层玻纤布复合材料，包括玻璃纤维布、刮涂在所述玻璃纤维布上的膨胀石墨涂层、设在所述玻璃纤维布和所述膨胀石墨涂层之间的分散介质层，所述玻璃纤维布的表面通过所述膨胀石墨涂层中的石墨材料防止静电荷的聚集，所述膨胀石墨涂层遇火后迅速膨胀形成多孔碳化层，所述玻璃纤维布通过所述多孔碳化层的热稳定性与阻燃主体和热源隔开，所述膨胀石墨涂层在膨胀碳化过程中通过所述分散介质层促进炭化速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨涂层玻纤布复合材料，尤其涉及一种石墨涂层玻纤布复合材料。
背景技术
随着科技的发展以及人们对绿色环保可持续发电技术的不断追求，光伏发电技术得到了快速的发展和广泛的应用。在光伏组件给人们带来便利的同时，也存在着一定的安全隐患，例如用于室外太阳能电池组件在强烈阳光的照射下发电，可能会由于落叶等原因致使部分电池片受到遮挡无法工作，致使被遮挡部分温度远超过未被遮挡部分，从而温度过高出现热斑，影响太阳能电池的正常工作，甚至使组件燃烧，引起火灾。
太阳能电池背板作为光伏组件的重要组成部分，对电池片组件起到支撑和保护的作用，但是太阳能电池背板多为高分子材料制备而成，材料本身易燃，如果组件发生燃烧，太阳能电池板的各层材料都不阻燃，容易造成火势失控，会导致大量的财产损失及人员伤亡。太阳能电池背板的外涂层直接与光伏组件接触，其材料性能在一定程度上决定了光伏组件发挥光电转换性能的优劣。
在现有技术中，光伏背板的阻燃功能大多通过在其外表面设置阻燃氟膜实现或者采用阻燃改性的PET材料，然而使用这些阻燃改性材料不仅会显著增加光伏背板的材料成本，而且阻燃效果仍然不理想。
发明内容
为了解决现有技术中存在的某种或某些技术问题，本申请的目的之一在于提供一种石墨涂层玻纤布复合材料，达到防火防静电的双重效果。
为解决上述现有的技术问题，本申请的目的之一采用如下技术方案实现：
一种石墨涂层玻纤布复合材料，包括玻璃纤维布、刮涂在所述玻璃纤维布上的膨胀石墨涂层、设在所述玻璃纤维布和所述膨胀石墨涂层之间的分散介质层，所述玻璃纤维布的表面通过所述膨胀石墨涂层中的石墨材料防止静电荷的聚集，所述膨胀石墨涂层遇火后迅速膨胀形成多孔碳化层，所述玻璃纤维布通过所述多孔碳化层的热稳定性与阻燃主体和热源隔开，所述膨胀石墨涂层在膨胀碳化过程中通过所述分散介质层促进炭化速度。
进一步地，所述玻璃纤维布由无碱玻璃纤维纱束交织而成，所述膨胀石墨涂层包括膨胀石墨外层和膨胀石墨内层，所述膨胀石墨外层为80目的膨胀石墨，所述膨胀石墨内层为200目的膨胀石墨，所述膨胀石墨外层嵌合在所述无碱玻璃纤维纱束和所述无碱玻璃纤维纱束的交织处，所述膨胀石墨内层均匀的分散在所述玻璃纤维布的表面。
进一步地，所述所述分散介质层包括丙烯酸，所述丙烯酸中的酸根在所述膨胀石墨涂层膨胀过程中进行释放出并促进炭化。
进一步地，所述丙烯酸采用固体含量为40～50％的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液。
进一步地，所述无碱玻璃纤维纱束的直径为9微米，所述玻璃纤维布采用经纬交织而成。
一种权利要求1所述的一种石墨涂层玻纤布复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1，筛选，将膨胀石墨经过卧式球磨机研磨，分别用80目和200目的筛网进行过滤，筛选出80目和200目的膨胀石墨；
S2，制成分散液A，将表面活性剂和分散剂加入去离子水中高速搅拌混合，搅拌速度3000转/分钟，时间30分钟，制成分散液A，以重量份数计，20份表面活性剂，5份分散剂，50份去离子水；
S3，制成混合液B，将分散液A加入固体含量为45％的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液中慢速搅拌混合，搅拌速度500转/分钟，时间1小时，制成混合液B，以重量份数计，75份分散液A，350份固体含量为45％的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液；
S4，制成石墨混合液C，将200目的膨胀石墨加入混合液B中中速搅拌混合，搅拌速度1000转/分钟，时间2小时，制成石墨混合液C，以重量份数计,425份混合液B，100份200目的膨胀石墨；
S5，制成石墨混合液D，将80目的膨胀石墨加入混合液B中中速搅拌混合，搅拌速度1500转/分钟，时间3小时，制成石墨混合液D，以重量份数计,425份混合液B，100份80目的膨胀石墨；
S6，膨胀石墨内层的成型，通过卧式涂层机将石墨混合液C刮涂至玻璃纤维布的两侧表面，然后再进行干燥和烧结处理，所述玻璃纤维布的两侧表面分别刮涂1次石墨混合液C；
S7，膨胀石墨外层的成型，通过卧式涂层机将石墨混合液D刮涂至玻璃纤维布的两侧表面，然后再进行干燥和烧结处理，所述玻璃纤维布的两侧表面分别刮涂1次石墨混合液C。
进一步地，所述表面活性剂为辛基苯酚乙氧基酯，所述分散剂为苯基改性聚羧酸铵盐。
进一步地，所述步骤S6中的所述玻璃纤维布发送速度为5-8米/分钟，卧式涂层机的压辊和玻璃纤维布之间的距离≤5丝。
进一步地，所述步骤S7中的所述玻璃纤维布发送速度为2.5-4米/分钟，卧式涂层机的压辊和玻璃纤维布之间的距离≤10丝。
进一步地，所述卧式涂层机上设有4个干燥箱，四个干燥箱的温度分别为100℃、120℃、150℃和200℃，所述干燥箱长度为在3-5米，第一个干燥箱用于干燥水分，第二个干燥箱用于分散剂和表面活性剂烧失，第三个干燥箱用于初步成型，第四个干燥箱用于彻底烧结。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)膨胀石墨在起火时能迅速膨胀，在窒息火焰的同时形成一个很厚的多孔碳化层，该碳化层有足够的热稳定性把阻燃主体和热源隔开，延缓和终止聚合物的分解，其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，从而通过多种阻燃方式达到良好的效果。而且本身无毒，受热时不产生有毒和腐蚀性气体，并能大大降低发烟量。同时石墨是良好的电导体，在涂层中可防止静电荷的聚集，达到防火防静电的双重效果。
附图说明
图1为本申请的简易过程图；
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种石墨涂层玻纤布复合材料“或”的关系。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种石墨涂层玻纤布复合材料，其包括玻璃纤维布、刮涂在玻璃纤维布上的膨胀石墨涂层、设在玻璃纤维布和膨胀石墨涂层之间的分散介质层，玻璃纤维布的表面通过膨胀石墨涂层中的石墨材料防止静电荷的聚集，膨胀石墨涂层遇火后迅速膨胀形成多孔碳化层，玻璃纤维布通过多孔碳化层的热稳定性与阻燃主体和热源隔开，膨胀石墨涂层在膨胀碳化过程中通过分散介质层促进炭化速度。膨胀石墨具有优秀的阻燃性能。膨胀石墨在起火时能迅速膨胀，在窒息火焰的同时形成一个很厚的多孔碳化层，该碳化层有足够的热稳定性把阻燃主体和热源隔开，延缓和终止聚合物的分解，其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，从而通过多种阻燃方式达到良好的效果。而且本身无毒，受热时不产生有毒和腐蚀性气体，并能大大降低发烟量。同时石墨是良好的电导体，在涂层中可防止静电荷的聚集，达到防火防静电的双重效果。
玻璃纤维布由无碱玻璃纤维纱束交织而成，膨胀石墨涂层包括膨胀石墨外层和膨胀石墨内层，膨胀石墨外层为80目的膨胀石墨，膨胀石墨内层为200目的膨胀石墨，膨胀石墨外层嵌合在无碱玻璃纤维纱束和无碱玻璃纤维纱束的交织处，膨胀石墨内层均匀的分散在玻璃纤维布的表面。其中在刮涂过程中200目的膨胀石墨能嵌合在玻璃纤维纱束和玻璃纤维交织处，效果更好；80目的膨胀石墨可较为均匀的分散在玻璃纤维布表面。
分散介质层包括丙烯酸，丙烯酸中的酸根在膨胀石墨涂层膨胀过程中进行释放出并促进炭化。丙烯酸采用固体含量为45％的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液。丙烯酸和玻璃纤维布之间也有较好的结合强度，同时为产品表面提供良好的耐腐性能。
无碱玻璃纤维纱束的直径为9微米，玻璃纤维布采用经纬交织而成。由玻璃纤维纱经纬交织而成，具有较高的拉伸断裂强度。本身也是良好的耐温隔热材料。玻璃纤维布主要影响产品的整体拉伸撕裂强度。
一种权利要求1的一种石墨涂层玻纤布复合材料的制备方法，其具体包括以下步骤：
S1，筛选，将膨胀石墨经过卧式球磨机研磨，分别用80目和200目的筛网进行过滤，筛选出80目和200目的膨胀石墨；
S2，制成分散液A，将表面活性剂和分散剂加入去离子水中高速搅拌混合，搅拌速度3000转/分钟，时间30分钟，制成分散液A，以重量份数计，20份表面活性剂，5份分散剂，50份去离子水；
S3，制成混合液B，将分散液A加入固体含量为45％的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液中慢速搅拌混合，搅拌速度500转/分钟，时间1小时，制成混合液B，以重量份数计，75份分散液A，350份固体含量为45％的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液；
S4，制成石墨混合液C，将200目的膨胀石墨加入混合液B中中速搅拌混合，搅拌速度1000转/分钟，时间2小时，制成石墨混合液C，以重量份数计,425份混合液B，100份200目的膨胀石墨；
S5，制成石墨混合液D，将80目的膨胀石墨加入混合液B中中速搅拌混合，搅拌速度1500转/分钟，时间3小时，制成石墨混合液D，以重量份数计,425份混合液B，100份80目的膨胀石墨；
S6，膨胀石墨内层的成型，通过卧式涂层机将石墨混合液C刮涂至玻璃纤维布的两侧表面，然后再进行干燥和烧结处理，玻璃纤维布的两侧表面分别刮涂1次石墨混合液C；
S7，膨胀石墨外层的成型，通过卧式涂层机将石墨混合液D刮涂至玻璃纤维布的两侧表面，然后再进行干燥和烧结处理，玻璃纤维布的两侧表面分别刮涂1次石墨混合液C。
表面活性剂为辛基苯酚乙氧基酯，分散剂为苯基改性聚羧酸铵盐。
步骤S6中的玻璃纤维布发送速度为6.5米/分钟，卧式涂层机的压辊和玻璃纤维布之间的距离≤5丝。
步骤S7中的玻璃纤维布发送速度为3.25米/分钟，卧式涂层机的压辊和玻璃纤维布之间的距离≤10丝。
卧式涂层机上设有4个干燥箱，四个干燥箱的温度分别为100℃、120℃、150℃和200℃，干燥箱长度为在4米，第一个干燥箱用于干燥水分，第二个干燥箱用于分散剂和表面活性剂烧失，第三个干燥箱用于初步成型，第四个干燥箱用于彻底烧结。
一种石墨涂层玻纤布复合材料，可卷曲，可裁切成任意形状，整体性好，拉伸撕裂强度好，安全。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别仅在于，丙烯酸采用固体含量为50％的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液。步骤S6中的所述玻璃纤维布发送速度为8米/分钟。步骤S7中的所述玻璃纤维布发送速度为4米/分钟。干燥箱长度为在5米。
上述实施方式仅为本申请的优选实施方式，不能以此来限定本申请保护的范围，本领域的技术人员在本申请的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本申请所要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种石墨涂层玻纤布复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，筛选，将膨胀石墨经过卧式球磨机研磨，分别用80目和200目的筛网进行过滤，筛选出80目和200目的膨胀石墨；
S2，制成分散液A，将表面活性剂和分散剂加入去离子水中高速搅拌混合，搅拌速度3000转/分钟，时间30分钟，制成分散液A，以重量份数计，20份表面活性剂，5份分散剂，50份去离子水；
S3，制成混合液B，将分散液A加入固体含量为45%的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液中慢速搅拌混合，搅拌速度500转/分钟，时间1小时，制成混合液B，以重量份数计，75份分散液A，350份固体含量为45%的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液；
S4，制成石墨混合液C，将200目的膨胀石墨加入混合液B中中速搅拌混合，搅拌速度1000转/分钟，时间2小时，制成石墨混合液C，以重量份数计,425份混合液B，100份200目的膨胀石墨；
S5，制成石墨混合液D，将80目的膨胀石墨加入混合液B中中速搅拌混合，搅拌速度1500转/分钟，时间3小时，制成石墨混合液D，以重量份数计,425份混合液B，100份80目的膨胀石墨；
S6，膨胀石墨内层的成型，通过卧式涂层机将石墨混合液C刮涂至玻璃纤维布的两侧表面，然后再进行干燥和烧结处理，所述玻璃纤维布的两侧表面分别刮涂1次石墨混合液C；
S7，膨胀石墨外层的成型，通过卧式涂层机将石墨混合液D刮涂至玻璃纤维布的两侧表面，然后再进行干燥和烧结处理，所述玻璃纤维布的两侧表面分别刮涂1次石墨混合液C。
2.根据权利要求1所述的一种石墨涂层玻纤布复合材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为辛基苯酚乙氧基酯，所述分散剂为苯基改性聚羧酸铵盐。
3.根据权利要求1所述的一种石墨涂层玻纤布复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中的所述玻璃纤维布发送速度为5-8米/分钟，卧式涂层机的压辊和玻璃纤维布之间的距离≤5丝。
4.根据权利要求1所述的一种石墨涂层玻纤布复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中的所述玻璃纤维布发送速度为2.5-4米/分钟，卧式涂层机的压辊和玻璃纤维布之间的距离≤10丝。
5.根据权利要求1所述的一种石墨涂层玻纤布复合材料的制备方法，其特征在于：所述卧式涂层机上设有4个干燥箱，四个干燥箱的温度分别为100℃、120℃、150℃和200℃，所述干燥箱长度为在3-5米，第一个干燥箱用于干燥水分，第二个干燥箱用于分散剂和表面活性剂烧失，第三个干燥箱用于初步成型，第四个干燥箱用于彻底烧结。
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