CN117334755A - 一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏组件的技术领域，公开了一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜及其制备方法，所述间隙膜包括ABA三层结构及其上下表面的表面涂层；所述三层结构依次为A层、B层和A层，其原料均包括聚酯；所述表面涂层的原料为改性水性聚氨酯树脂浆料；所述改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括：将经IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇改性得到的改性纳米氧化锆和聚醚胺一同加入聚氨酯预聚物中，进行聚合接枝反应，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。本发明表层中的改性水性聚氨酯树脂极大的保护了内部聚酯反射膜，改善间隙膜附着能力和防渗水能力，而且还有吸收紫外线的作用，能够减缓内部PET的老化速度，延长间隙膜的使用寿命。

Description

一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏组件的技术领域，尤其是涉及一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜及其制备方法。
背景技术
光伏组件由多个太阳能电池单元组成，每个单元都具有将太阳能转换成电能的能力，但由于电池之间存在空隙，使得当太阳光照射在空隙上时，空隙处的基材表面会直接将光线反射出去，此部分太阳能无法并不能被利用，造成光能的浪费，降低发电效率。为了减少直接反射光线造成的光能浪费，并增加太阳光伏组件的有效面积，通过对入射至光伏模块电池片之间空隙的光能加以利用，从而提高光能的利用效率。目前主要解决的方式是在光伏模块电池片的空隙直接贴反光膜，反光膜上具有与竖直面相对倾斜的反射面，太阳光入射在反光膜的反射面上即可改变传播方向而斜射至光伏玻璃上，并由光伏玻璃间接反射至光伏模块电池片处被加以利用。
专利CN107342342A公开了一种光伏组件用高反光条及光伏组件，该高反光条包括基材层、形成在所述基材层的一面上的高耐候粘结层及形成在所述基材层的另一面上的高反射高耐候层，所述高反射高耐候层在400~1100nm波段的反射率为80%以上，所述高反射高耐候层为氟碳树脂型高反射高耐候层、聚酯型高反射高耐候层、环氧树脂型高反射高耐候层、聚氨酯型高反射高耐候层、丙烯酸型高反射高耐候层中的一种。
专利CN219085989U公开了一种光伏组件用间隙膜，包括应用于光伏组件的电池片之间的间增效材料本体，其包括基膜层以及凹面棱镜结构层、白色高反射率涂层以及EVA树脂粘接层，提供的间隙膜，在三棱柱的作用下，使得采用该光伏组件用间隙膜，在太阳光线入射至其表面时，大部分会被反射在三棱柱的侧面上，再聚集反射至光伏发电区域，有效提高光能利用效率。
但是，光伏组件在使用过程中，由于环境因素和人为因素，容易导致组件间隙的氧化和腐蚀，降低组件的使用寿命和性能。上述专利中的间隙膜虽然具有一定的封闭效果，但还存在一些不足之处，例如、防水性能差、材料老化速度快等，因而使用寿命较短。并且，光伏组件中，电池片与背板间距较小，留给间隙膜的空间更小，这要求薄膜厚度尽可能的薄，如果使用棱镜镀铝间隙膜，容易将不同的电池片串在一起，影响电池片发电效率，甚至造成电池片损坏；此外，光伏组件在长时间使用时，组件内部的含水量会上升，含铝的间隙膜导电会进一步加剧电池片损坏。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜及其制备方法，通过表面涂覆含改性水性聚氨酯的表面涂层，使得间隙膜具有更好的附着力、防渗水能力和耐老化能力，从而能够延长间隙膜的使用寿命。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供了一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，所述间隙膜包括ABA三层结构及其上下表面的表面涂层；所述三层结构依次为A层、B层和A层，其原料均包括聚酯；所述表面涂层的原料为改性水性聚氨酯树脂浆料；所述改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括：将经IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇改性得到的改性纳米氧化锆和聚醚胺一同加入聚氨酯预聚物中，进行聚合接枝反应，得到改性水性聚氨酯树脂浆料；所述改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1~2：200~230；所述聚醚胺为含双端氨基的聚醚，分子量为500~1000。
本发明通过设计了一种改性水性聚氨酯树脂，极大的保护了内部的ABA层聚酯反射膜，该涂层中水性聚氨酯膜相较于PET具有更好附着力，改善了间隙膜附着不牢靠的问题，同时提高了聚氨酯膜的防渗水能力，延长了PET的使用寿命。加入纳米氧化锆后，还能够提高反射率，纳米氧化锆还有吸收紫外线的作用，能够减缓内部PET的老化速度，延长间隙膜的使用寿命。纳米氧化锆改性接枝异氰酸酯基，能够将其引入聚氨酯分子链中，加强纳米粒子与聚氨酯基体之间的结合性。并且，同时加入IPDI和三苯甲烷三异氰酸酯进行接枝，不同结构和官能团数量的异氰酸酯会形成空间位阻，接枝表面氨基化的纳米氧化锆之后，再加上后续长链脂肪醇的接枝以及聚氨酯大分子链的接枝，增加交联结构的同时，使纳米氧化锆能够分散在交联结构的空隙中，能够保证纳米氧化锆发挥性能的稳定性，且分散连接为整体结构，提升吸收紫外性能，减缓内部PET的老化速度，延长间隙膜的使用寿命。但是，改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比以及聚醚胺的分子量会影响交联接枝结构，进而影响改性纳米氧化锆在聚氨酯内部的分散性，为使得改性聚氨酯浆料在形成涂层后的性能发挥效果更好，需要控制该参数在合理范围内，从而减缓间隙膜的老化速度，延长使用寿命。
该间隙膜可以放置在太阳能电池板电池间隔中，有效地利用了组件间隙，将照射到电池间隙的太阳光反射至电池背面，增加光的利用率，提高了光电转换效率。该间隙膜具有耐老化、高反射率、防渗水的优点，减少了普通PET材料易发黄、反射率降低和太阳能电池板间隙中渗入水的问题，提高了太阳能电池板的使用寿命。
作为优选，表面涂层的厚度为80~150nm，三层结构的总厚度为70~80μm。
作为优选，所述改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法具体包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在90~100℃下加热反应，降温至30℃以下后，加入二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，在45~60℃下加热反应，得到预聚物；
（2）将纳米氧化锆采用氨基硅烷偶联剂进行预处理，得到预处理粒子；将IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇在60~70℃下混合搅拌，得到改性剂；将预处理粒子和改性剂在70~80℃下混合搅拌，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺加入预聚物中，并在50~60℃下加热反应；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端，加入阻聚剂，在25~35℃下搅拌反应，最后加入紫外吸收剂搅拌后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
本发明在聚氨酯树脂的制备过程中引入纳米氧化锆的同时，进行疏水改性，提高聚氨酯膜的防渗水能力，从而提升间隙膜的使用寿命。纳米氧化锆与聚氨酯高分子链之间的相容性较差，并且容易分散不均匀，发生聚集堆叠现象，导致加入的纳米氧化锆无法完全发挥其吸收紫外作用和反射作用。通过将纳米氧化锆采用氨基硅烷偶联剂预处理后接枝异氰酸酯基，能够将其引入聚氨酯分子链中，加强纳米粒子与聚氨酯基体之间的结合性。并且，同时加入IPDI和三苯甲烷三异氰酸酯进行接枝，不同结构和官能团数量的异氰酸酯会形成空间位阻，接枝表面氨基化的纳米氧化锆之后，再加上后续长链脂肪醇的接枝以及聚氨酯大分子链的接枝，增加交联结构的同时，使纳米氧化锆能够分散在交联结构的空隙中，能够保证纳米氧化锆发挥性能的稳定性，且分散连接为整体结构，提升吸收紫外性能，减缓内部PET的老化速度，延长间隙膜的使用寿命。
另外，长链脂肪醇的加入能够改性纳米氧化锆表面的疏水性，聚醚胺的加入能够改性聚氨酯基体的疏水性，而且能够参与改性纳米氧化锆与聚氨酯基体之间的接枝，有助于提升改性纳米氧化锆的分散性，最后甲基丙烯酸羟乙酯的封端能够进一步提升聚氨酯的防渗水能力。
作为优选，步骤（1）中，所述IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：250~300：15~18；所述二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的质量比为2：1。
1，4-丁二醇作为醇类扩链剂，可以维持聚氨酯的稳定性。
作为优选，步骤（2）中，所述纳米氧化锆粒子和氨基硅烷偶联剂的质量比为1：0.5~0.7；所述氨基硅烷偶联剂为单氨基硅烷偶联剂；所述IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇的质量比为1：0.3~0.5：1.5；所述长链脂肪醇为碳原子数15~25个、无支链且含端羟基的脂肪醇；所述预处理粒子和改性剂的质量比为2：1。
长链脂肪醇在赋予纳米氧化锆表面疏水性的同时，也能一定程度上使其具有表面自清洁能力，进而有助于长效发挥其高反射性能。长链脂肪醇的结构应控制在合理范围内，以便不影响改性纳米氧化锆后续的接枝过程。
作为优选，步骤（3）中，所述改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1~2：200~230；所述聚醚胺为含双端氨基的聚醚，分子量为500~1000。
由于改性水性聚氨酯树脂用作表面涂层进行涂覆的厚度较薄，其内部纳米氧化锆粒子的分散性就显得尤为重要，本发明依据各原料的加入量和反应参数条件控制，使得改性纳米氧化锆在聚氨酯内部的分散性提升，在形成涂层后，能够分散形成较为致密结构，提升吸收紫外性能，减缓老化速度。
改性纳米氧化锆在与预聚物接枝过程中，其表面多官能团的三苯甲烷三异氰酸酯以及与异氰酸酯基接枝后的聚醚胺都会与预聚物发生反应，从而形成不同反应结构，纳米氧化锆能够更好的分散在交联结构的空隙中，提升分散性。
作为优选，步骤（3）中，所述甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的70~80%；所述阻聚剂的加入量为IPDI质量的10~20%；所述阻聚剂为吩噻嗪；所述紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1~2%。
作为优选，按质量百分数计，所述A层的原料为：95~97%的聚对苯二甲酸乙二醇酯和3~5%的紫外吸收剂。
作为优选，按质量百分数计，所述B层的原料为：74~76%的聚对苯二甲酸乙二醇酯、12~14%的金红石型二氧化钛、8~9%的玻璃纤维和2~3%的稳定剂。
第二方面，本发明还提供了一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将A层和B层的原料分别进行混合后，进行流化处理和干燥，分别得到A层混合料和B层混合料；
步骤二、将A层混合料和B层混合料按照A层、B层和A层的三层结构送至挤出机中，通过熔融、共挤、流延，得到铸片；
步骤三、铸片依次进行纵向拉伸和冷却后，将配置好的改性水性聚氨酯树脂浆料涂覆在铸片的上下表面；
步骤四、再依次进行横向拉伸、热定型和冷却收卷，得到间隙膜。
作为优选，所述熔融的温度为275~285℃。
作为优选，所述纵向拉伸的温度为80~90℃、拉伸比例为2.9~3.0，拉伸冷却温度为20~30℃。
作为优选，所述横向拉伸的温度为180~190℃，横向拉伸比例为3.5~3.7；所述热定型的温度为230~250℃，时间为10~25s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）表层中的改性水性聚氨酯树脂极大的保护了内部的ABA层聚酯反射膜，该涂层中水性聚氨酯膜相较于PET具有更好附着力，改善了间隙膜附着不牢靠的问题；
（2）表面涂层还提高了间隙膜的防渗水能力，延长间隙膜的使用寿命；
（3）表面涂层中加入改性纳米氧化锆后，不仅能够提高反射率，而且还有吸收紫外线的作用，能够减缓内部PET的老化速度，延长间隙膜的使用寿命。
具体实施方式
以下用具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，包括ABA三层结构及其上下表面的表面涂层。该三层结构依次为A层、B层和A层。
A层的原料为：95~97%的聚对苯二甲酸乙二醇酯和3~5%的紫外吸收剂。
B层的原料为：74~76%的聚对苯二甲酸乙二醇酯、12~14%的金红石型二氧化钛、8~9%的玻璃纤维和2~3%的稳定剂。
表面涂层的原料为改性水性聚氨酯树脂浆料，其制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在90~100℃下加热反应2~3h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：250~300：15~18，之后在45~60℃下加热反应1~2h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.5~0.7的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂在70~80℃下加热3~4h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1：0.3~0.5：1.5的IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇在60~70℃下混合搅拌2~3h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在70~80℃下混合搅拌3~4h，得到改性纳米氧化锆；
其中，氨基硅烷偶联剂为单氨基硅烷偶联剂，可为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；长链脂肪醇为碳原子数15~25个、无支链且含端羟基的脂肪醇。
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺加入预聚物中，改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1~2：200~230，聚醚胺为含双端氨基的聚醚，分子量为500~1000，之后在50~60℃下加热反应2~3h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1~1.5h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的70~80%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的10~20%，在25~35℃下搅拌反应30~50min，最后加入紫外吸收剂，紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1~2%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
上述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将A层和B层的原料分别进行混合后，进行流化处理和干燥，分别得到A层混合料和B层混合料；
步骤二、将A层混合料和B层混合料按照A层、B层和A层的三层结构送至挤出机中，通过熔融、共挤、流延，熔融的温度为275~285℃，得到铸片；
步骤三、铸片进行纵向拉伸，纵向拉伸的温度为80~90℃、拉伸比例为2.9~3.0，拉伸冷却温度为20~30℃；冷却后，将配置好的改性水性聚氨酯树脂浆料涂覆在铸片的上下表面；
步骤四、再进行横向拉伸，横向拉伸的温度为180~190℃，横向拉伸比例为3.5~3.7；再进行热定型，热定型的温度为230~250℃，时间为10~25s；冷却收卷，得到间隙膜。
实施例1
一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，包括ABA三层结构及其上下表面的表面涂层。表面涂层厚度为100±5nm，三层结构总厚为75μm，依次为A层（10μm）、B层（55μm）和A层（10μm）。
A层的原料为：97%的聚对苯二甲酸乙二醇酯和3%的紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑）。
B层的原料为：75.5%的聚对苯二甲酸乙二醇酯、13.7%的金红石型二氧化钛、8.5%的玻璃纤维和2.3%的稳定剂（三乙胺）。
表面涂层的原料为改性水性聚氨酯树脂浆料，其制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在95℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在50℃下加热反应1.5h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.55的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）在75℃下加热3h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1：0.5：1.5的IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇（1-二十醇）在70℃下混合搅拌2.5h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在75℃下混合搅拌4h，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺（含双端氨基的聚醚，平均分子量为800）加入预聚物中，改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1.5：230，之后在60℃下加热反应2h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的72%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的15%，在30℃下搅拌反应30min，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
上述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将A层和B层的原料分别进行混合后，进行160℃流化处理和150℃干燥3h，分别得到A层混合料和B层混合料；
步骤二、将A层混合料和B层混合料按照A层、B层和A层的三层结构送至挤出机中，熔融的温度为280℃，熔体经过粗过滤器，计量泵和精过滤器后送至T型摸头，流延挤出得到铸片；
步骤三、铸片进行纵向拉伸，纵向拉伸的温度为85℃、拉伸比例为2.95，拉伸冷却温度为30℃；冷却后，将配置好的表面涂层溶液涂覆在铸片的上下表面；
步骤四、再进行横向拉伸，横向拉伸的温度为180℃，横向拉伸比例为3.6；再进行热定型，热定型的温度为240℃，时间为15s；冷却收卷，得到间隙膜。
实施例2
与实施例1的区别在于：改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法不同。
其中，改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在90℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在50℃下加热反应2h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.65的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）在80℃下加热3h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1：0.3：1.5的IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇（1-十六醇）在65℃下混合搅拌2h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在80℃下混合搅拌3.5h，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺（含双端氨基的聚醚，平均分子量为800）加入预聚物中，改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1：210，之后在55℃下加热反应2h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的80%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的15%，在30℃下搅拌反应40min，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
实施例3
与实施例1的区别在于：改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法不同。
其中，改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在90℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在60℃下加热反应1h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.5的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）在70℃下加热3h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1：0.4：1.5的IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇（1-二十四醇）在70℃下混合搅拌3h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在75℃下混合搅拌4h，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺（含双端氨基的聚醚，平均分子量为800）加入预聚物中，改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1.5： 230，之后在60℃下加热反应3h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的80%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的20%，在30℃下搅拌反应40min，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
实施例4
与实施例1的区别在于：间隙膜的各层组分含量不同。
一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，包括ABA三层结构及其上下表面的表面涂层。表面涂层厚度为120±5nm，三层结构总厚为75μm，依次为A层（10μm）、B层（55μm）和A层（10μm）。
A层的原料为：95%的聚对苯二甲酸乙二醇酯和5%的紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑）。
B层的原料为：76%的聚对苯二甲酸乙二醇酯、12.2%的金红石型二氧化钛、8.9%的玻璃纤维和2.9%的稳定剂（三乙胺）。
表面涂层的原料为改性水性聚氨酯树脂浆料。
上述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将A层和B层的原料分别进行混合后，进行160℃流化处理和150℃干燥3h，分别得到A层混合料和B层混合料；
步骤二、将A层混合料和B层混合料按照A层、B层和A层的三层结构送至挤出机中，熔融的温度为280℃，熔体经过粗过滤器，计量泵和精过滤器后送至T型摸头，流延挤出得到铸片；
步骤三、铸片进行纵向拉伸，纵向拉伸的温度为85℃、拉伸比例为2.95，拉伸冷却温度为30℃；冷却后，将配置好的改性水性聚氨酯树脂浆料涂覆在铸片的上下表面；
步骤四、再进行横向拉伸，横向拉伸的温度为180℃，横向拉伸比例为3.6；再进行热定型，热定型的温度为240℃，时间为15s；冷却收卷，得到间隙膜。
对比例1
与实施例1的区别在于：改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法中，纳米氧化锆不进行改性。
其中，改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在95℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在50℃下加热反应1.5h，得到预聚物；
（2）将纳米氧化锆和聚醚胺（含双端氨基的聚醚，平均分子量为800）加入预聚物中，纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1.5：230，之后在60℃下加热反应2h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的72%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的15%，在30℃下搅拌反应30min，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
对比例2
与实施例1的区别在于：改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法中，不加入三苯甲烷三异氰酸酯且物理混合。
其中，改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在95℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在50℃下加热反应1.5h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.55的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）在75℃下加热3h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1.5：1.5的IPDI和长链脂肪醇（1-二十醇）在70℃下混合搅拌2.5h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在75℃下混合搅拌4h，得到改性纳米氧化锆；
（3）在预聚物中加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的72%；最后加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的15%，在30℃下搅拌反应30min，得到聚合物；将改性纳米氧化锆和聚醚胺（含双端氨基的聚醚，平均分子量为800）加入聚合物中，改性纳米氧化锆、聚醚胺和聚合物的质量比为10：1.5：230，之后在30℃下加热反应1h，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
对比例3
与实施例1的区别在于：改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法中，不加入IPDI。
其中，改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在95℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在50℃下加热反应1.5h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.55的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）在75℃下加热3h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1.5：1.5的三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇（1-二十醇）在70℃下混合搅拌2.5h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在75℃下混合搅拌4h，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺（含双端氨基的聚醚，平均分子量为800）加入预聚物中，改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1.5：230，之后在60℃下加热反应2h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的72%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的15%，在30℃下搅拌反应30min，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
对比例4
与实施例1的区别在于：改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法中，不加入聚醚胺。
其中，改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在95℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在50℃下加热反应1.5h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.55的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）在75℃下加热3h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1：0.5：1.5的IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇（1-二十醇）在70℃下混合搅拌2.5h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在75℃下混合搅拌4h，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆加入预聚物中，改性纳米氧化锆和预聚物的质量比为10：230，之后在60℃下加热反应2h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的72%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的15%，在30℃下搅拌反应30min，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
对比例5
与实施例1的区别在于：改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法中，聚醚胺的加入量过多以及分子量过大。
其中，改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在95℃下加热反应2h，降温至30℃以下后，加入质量比为2：1的二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，且IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：270：16.7，之后在50℃下加热反应1.5h，得到预聚物；
（2）将质量比为1：0.55的纳米氧化锆与氨基硅烷偶联剂（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）在75℃下加热3h，再经过冷却干燥，得到预处理粒子；将质量比为1：0.5：1.5的IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇（1-二十醇）在70℃下混合搅拌2.5h，得到改性剂；将质量比为2：1的预处理粒子和改性剂在75℃下混合搅拌4h，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺（含双端氨基的聚醚，平均分子量为1500）加入预聚物中，改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：2.5：230，之后在60℃下加热反应2h；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端1h，甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的72%；加入阻聚剂（吩噻嗪），阻聚剂的加入量为IPDI质量的15%，在30℃下搅拌反应30min，最后加入紫外吸收剂（2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑），紫外吸收剂的加入量为预聚物质量的1%，搅拌均匀后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
表1
如表1所示，本发明中的间隙膜不仅具有更好附着力，改善了间隙膜附着不牢靠的问题，还提高了间隙膜的防渗水能力，以及吸收紫外线的作用，能够减缓内部PET的老化速度，延长间隙膜的使用寿命。对比例1中的纳米氧化锆未进行改性加入聚氨酯基体中的分散性不佳，将导致间隙膜的各性能变差。而对比例2中的纳米氧化锆仅进行了部分改性且并不与聚氨酯之间形成接枝，对比例3-5中改性纳米氧化锆与聚氨酯之间无法形成较好的接枝交联结构，均会导致纳米氧化锆在聚氨酯基体中的分散结合性变差，无法达到较好的性能效果。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，所述间隙膜包括ABA三层结构及其上下表面的表面涂层；所述三层结构依次为A层、B层和A层，其原料均包括聚酯；所述表面涂层的原料为改性水性聚氨酯树脂浆料；所述改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法包括：将经IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇改性得到的改性纳米氧化锆和聚醚胺一同加入聚氨酯预聚物中，进行聚合接枝反应，得到改性水性聚氨酯树脂浆料；所述改性纳米氧化锆、聚醚胺和预聚物的质量比为10：1~2：200~230；所述聚醚胺为含双端氨基的聚醚，分子量为500~1000。
2.根据权利要求1所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，所述改性水性聚氨酯树脂浆料的制备方法具体包括如下步骤：
（1）将IPDI和聚乙二醇在90~100℃下加热反应，降温至30℃以下后，加入二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的混合物，在45~60℃下加热反应，得到预聚物；
（2）将纳米氧化锆采用氨基硅烷偶联剂进行预处理，得到预处理粒子；将IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇在60~70℃下混合搅拌，得到改性剂；将预处理粒子和改性剂在70~80℃下混合搅拌，得到改性纳米氧化锆；
（3）将改性纳米氧化锆和聚醚胺加入预聚物中，并在50~60℃下加热反应；之后加入甲基丙烯酸羟乙酯进行封端，加入阻聚剂，在25~35℃下搅拌反应，最后加入紫外吸收剂搅拌后，得到改性水性聚氨酯树脂浆料。
3.根据权利要求2所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，步骤（1）中，所述IPDI、聚乙二醇和二羟甲基丙酸的质量比为150：250~300：15~18；所述二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的质量比为2：1。
4.根据权利要求2所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，步骤（2）中，所述IPDI、三苯甲烷三异氰酸酯和长链脂肪醇的质量比为1：0.3~0.5：1.5；所述长链脂肪醇为碳原子数15~25个、无支链且含端羟基的脂肪醇；所述预处理粒子和改性剂的质量比为2：1。
5.根据权利要求2-4之一所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，步骤（2）中，所述纳米氧化锆粒子和氨基硅烷偶联剂的质量比为1：0.5~0.7；所述氨基硅烷偶联剂为单氨基硅烷偶联剂。
6.根据权利要求2-4之一所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，步骤（3）中，所述甲基丙烯酸羟乙酯加入量为IPDI质量的70~80%；所述阻聚剂的加入量为IPDI质量的10~20%；所述阻聚剂为吩噻嗪。
7.根据权利要求1所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，按质量百分数计，所述A层的原料为：95~97%的聚对苯二甲酸乙二醇酯和3~5%的紫外吸收剂。
8.根据权利要求1或7所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜，其特征在于，按质量百分数计，所述B层的原料为：74~76%的聚对苯二甲酸乙二醇酯、12~14%的金红石型二氧化钛、8~9%的玻璃纤维和2~3%的稳定剂。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将A层和B层的原料分别进行混合后，进行流化处理和干燥，分别得到A层混合料和B层混合料；
步骤二、将A层混合料和B层混合料按照A层、B层和A层的三层结构送至挤出机中，通过熔融、共挤、流延，得到铸片；
步骤三、铸片依次进行纵向拉伸和冷却后，将配置好的改性水性聚氨酯树脂浆料涂覆在铸片的上下表面；
步骤四、再依次进行横向拉伸、热定型和冷却收卷，得到间隙膜。
10.根据权利要求9所述用于光伏组件的高耐老化性间隙膜的制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸的温度为80~90℃、拉伸比例为2.9~3.0，拉伸冷却温度为20~30℃；所述熔融的温度为275~285℃；所述横向拉伸的温度为180~190℃，横向拉伸比例为3.5~3.7；所述热定型的温度为230~250℃，时间为10~25s。
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