CN118085373A - 一种热塑阻燃双曲面pc封装组件及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑阻燃双曲面PC封装组件及其制备方法和应用，包括PC面板和阻水涂层；所述PC面板由PC阻燃层和PC UV层组成。本发明通过材料改性，制备阻燃、高耐热、低线性热膨胀、耐UV的PC面板作为基材，再通过表面印刷复合阻隔防水涂层，制作双曲面光伏组件，得到的光伏组件具有优异的阻燃性、耐水解性和耐候性，具有良好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件领域，特别涉及一种热塑阻燃双曲面PC封装组件及其制备方法和应用。
背景技术
在BIPV和BAPV行业中，使用金属复合光伏组件产品的有很多，其中双曲面组件大规模应用在汽车及户用光伏等领域。传统的双曲面组件使用玻璃与胶膜，使用高压釜或者热压罐封装，此方法有以下问题，首先在高压釜压力作用下，电池受应力过大，容易隐裂；其次因为每个项目形状各异，玻璃模具及生产工艺都需要定制；第三，局部应力过大，为了钢化良率厚度至少需要3~4mm，这样就会导致产品重量大幅增加，不符合户用轻便曲面的预期要求。传统的改善方法为使用超薄柔性晶硅电池片加化学钢化玻璃来制作此类组件，但是其成本高，不适用于大批量生产，另一种方式是叠瓦，通过导电胶来连接电池片，但是此方法效率低，成本高，无法不适用于小批次大组件的生产。
CN117012849A通过层叠、热抽，二次层压的方式，制备光伏组件，但是其仍然属于刚性组件，不利于在高低温环境中或受冲击时的能量耗散，极易损坏。
CN 115911140A使用气相沉积无机物实现阻水的目的，而且外面还可覆盖其他阻水膜，此方法对透光率影响小，阻水性能高，但无机阻水膜表面的纳米层的耐刮性能差，当膜材弯曲或者受到高低温冲击时，无机阻水膜易隐裂，其组件仍会失效。
CN 114421863B通过叠瓦制作曲面光伏组件，通过特殊搭接结构，能提高组件整体效率，不过叠瓦技术难度大，后期封装因高压造成不良会导致成本大幅上升，因此只适用于特殊产品制作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑阻燃双曲面PC封装组件及其制备方法和应用，主要通过材料改性，制备阻燃、高耐热、低线性热膨胀、耐UV的 PC面板作为基材，再通过表面印刷复合阻隔防水涂层，制作双曲面光伏组件。
本发明提供了一种热塑阻燃双曲面PC封装组件，包括PC面板和阻水涂层；所述PC面板由PC阻燃层和PC UV层组成；
其中，所述PC阻燃层按质量份数，包括以下组分：
PC树脂A80-95份；
PC树脂B1-10份；
阻燃剂A1-3份；
阻燃剂B3-5份；
抗UV剂0.1-0.5份；
主抗氧剂0.1-0.5份；
辅抗氧剂0.1-0.5份；
所述PC UV层按质量份数，包括以下组分：
PC树脂A90-99份；
抗UV剂1-5份；
主抗氧剂0.1-0.5份；
辅抗氧剂0.1-0.5份；
所述阻水涂层按质量份数，包括以下组分：
环氧丙烯酸酯40-60份；
附着力促进剂20-30份；
含氟树脂5-10份；
触变剂1-2份；
固化剂A5-20份；
固化剂B5-10份；
催化剂0.1-3份；
溶剂50份。
优选的，所述PC树脂A为基于双酚TMA的双酚A型聚碳酸酯，330℃/2.16kg测试MI=10~20g/10min之间，1.80MPa下HDT>150℃。
优选的，所述PC树脂B为双酚A型聚碳酸酯，300℃/1.2kg测试MI=3-8g/10min之间，1.80MPa下HDT>115℃。
优选的，所述阻燃剂A为六苯氧基环三磷腈、五氟环氧基环三磷腈中的至少一种。
优选的，所述阻燃剂B为异丁基双磷酸季戊四醇四酯、双（2,6-二甲基苯氧基）季戊四醇四酯、双（2-叔丁基苯氧基）季戊四醇四酯中的至少一种。
优选的，所述抗UV剂为二苯甲酮类抗UV剂或苯并三唑类抗UV剂。
优选的，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯型抗氧剂。
优选的，所述附着力促进剂为甲基丙烯酸酯共聚物。
优选的，所述含氟树脂为溶剂型氟乙烯基醚多元醇。
优选的，所述触变剂为气相二氧化硅。
优选的，所述固化剂A为十二烷二酸；所述固化剂B为潜伏型异氰酸酯。
优选的，所述催化剂为金属化合物、金属螯合物、二月桂酸二丁基锡合三乙锡二胺中的至少一种。
优选的，所述溶剂为二甲苯。
优选的，所述PC阻燃层的厚度为3mm-5mm，所述PC UV层的厚度为40μm-100μm，所述阻水涂层的厚度为30μm-50μm。
本发明还提供了一种热塑阻燃双曲面PC封装组件的制备方法，包括如下步骤：
（1）按配比，将PC阻燃层和PC UV层的组分通过共挤出模具共挤出，得到PC面板；
（2）将PC面板进行吸塑成型，得到双曲面PC面板；
（3）通过丝网印刷在双曲面PC面板内侧附着阻水涂层，最后抽真空升温处理，得到热塑阻燃双曲面PC封装组件。
有益效果
（1）本发明PC面板的配方使得材料HDT提高至150℃以上，透光性好，与胶膜固化条件匹配，无需特殊制备低温封装胶水。
（2）本发明PC面板通过共挤出耐UV层，提高材料的耐候性。
（3）本发明PC面板通过有机阻燃剂的加入，使PC比重增加，阻燃剂不仅在高温时难扩散，而且有机小分子可同时降低材料线性热膨胀系数，线性热膨胀系数降低幅度达到50%，使组件最大尺寸1.2m*2.1m尺寸范围内，可满足-40℃~85℃高低温冲击，不发生隐裂。
（4）本发明通过铝模吸塑PC，提高双曲面产品良率，曲率半径>25m时，层压光伏组件不会发生隐裂。
（5）本发明的阻水涂层，降低水汽通过聚合物达到电池片的速度，增强PC与胶膜间的界面强度。
（6）通过设计丙烯酸酯两阶段固化体系，第一阶段使用固化剂A，提高材料固化度，环氧基团与固化剂A反应后生成羟基，同时酸性环境还可以抑制固化剂B的固化反应；第二阶段，反应后的丙烯酸端酯羟基进一步与固化剂B反应，提高材料的耐水解能力，同时二次固化温度在140℃，在第二阶段继续提供交联度可降低层压后的界面应力，消除-45℃~85℃高低温冲击测试过程中产生的气泡。
（7）本发明通过添加阻燃剂提高材料的阻燃等级，使阻燃达到GB8624 B1的阻燃等级，使组件可直接用在防火要求较高的公共建筑上。
（8）本发明通过材料改性，制备阻燃、高耐热、低线性热膨胀、耐UV的 PC面板作为基材，再通过表面印刷复合阻隔防水涂层，制作双曲面光伏组件，得到的光伏组件具有优异的阻燃性、耐水解性和耐候性，具有良好的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明PC面板的结构示意图。
图2为本发明PC封装组件的制备工艺流程图。
图3为本发明PC封装组件的应用示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
表1PC阻燃层的配方
表2 PC UV层的配方
PC面板的制备方法包括：
由图1所示，按配比，将PC阻燃层和PC UV层的组分通过共挤出模具共挤出，得到PC面板。
表3 PC面板测试结果
注：由于PC面板经吸塑成型后得到双曲面PC面板，此时性能测试不容易进行，因此上述测试结果为吸塑成型前的测试结果，但也可视为本发明最终产品PC封装组件的阻燃性能测试结果。
表4 阻水涂层的配方
如图2所示，阻水涂层的制备以及丝网印刷方法包括如下步骤：
（1）环氧丙烯酸酯、附着力促进剂、含氟树脂、固化剂A、有机铋催化剂、触变剂SiO2按照配方比例挤出共混，使用L/D>32的双螺杆挤出机共混，温度控制在90~100℃，转速>400rpm，并将粉碎好的树脂进行粉碎，并旋风分离出低于200μm的粉体；
（2）将上述粉末粉碎，加入到二甲苯中，控制浓度在50%，密封并恒温至70℃至少10min；
（3）将固化剂B按配比加入到上述液体中，使用行星式搅拌釜在70℃下搅拌抽真空，直至液体透明；
（4）丝网印刷：将搅拌好的涂层丝网印刷在双曲面PC面板内侧，控制涂层厚度40μm，40℃表干，再放入130℃烘箱中10min进行固化，固化后测试铅笔硬度在1H即可。
表5PC封装组件测试结果
| 性能 | 标准 | 条件 | 单位 | 技术要求 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P0（未涂覆涂层） |
| 润湿张力 | GB10006 | 达因值 | dyn/cm | >38 | 48 | 48 | 45 | 43 | 41 | 40 |
| 漏电起痕指数 | GB/T6553 | 逐级电压法 | V | >800 | >800 | >800 | >800 | >800 | >800 | 600 |
| ΔYI | ASTME313 | GB/T16422.2循环5000h | - | <2 | 2.1 | 1.9 | 1.8 | 2.1 | 5.2 | 25 |
| ΔTr | PCT96h | 121℃，100%RH，96H | % | <5 | 2.1 | 1.9 | 1.5 | 1.8 | 6.8 | 30 |
| ΔTr | (-40℃~85℃，温变速率不超过100℃/h;-40℃和85℃下保持10min，一次循环为6h，200个循环 | TC200 | % | <5 | 2.8 | 2.6 | 2.8 | 3.5 | 6 | 10 |
本发明还提供了一种热塑阻燃双曲面PC封装组件在光伏组件产品中的应用，如图3所示。
Claims (10)
1.一种热塑阻燃双曲面PC封装组件，其特征在于：包括PC面板和阻水涂层；所述PC面板由PC阻燃层和PC UV层组成；
其中，所述PC阻燃层按质量份数，包括以下组分：
PC树脂A80-95份；
PC树脂B1-10份；
阻燃剂A1-3份；
阻燃剂B3-5份；
抗UV剂0.1-0.5份；
主抗氧剂0.1-0.5份；
辅抗氧剂0.1-0.5份；
所述PC UV层按质量份数，包括以下组分：
PC树脂A90-99份；
抗UV剂1-5份；
主抗氧剂0.1-0.5份；
辅抗氧剂0.1-0.5份；
所述阻水涂层按质量份数，包括以下组分：
环氧丙烯酸酯40-60份；
附着力促进剂20-30份；
含氟树脂5-10份；
触变剂1-2份；
固化剂A5-20份；
固化剂B5-10份；
催化剂0.1-3份；
溶剂50份。
2.根据权利要求1所述的PC封装组件，其特征在于：所述PC树脂A为基于双酚TMA的双酚A型聚碳酸酯；所述PC树脂B为双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的PC封装组件，其特征在于：所述阻燃剂A为六苯氧基环三磷腈、五氟环氧基环三磷腈中的至少一种；所述阻燃剂B为异丁基双磷酸季戊四醇四酯、双（2,6-二甲基苯氧基）季戊四醇四酯、双（2-叔丁基苯氧基）季戊四醇四酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的PC封装组件，其特征在于：所述抗UV剂为二苯甲酮类抗UV剂或苯并三唑类抗UV剂；所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯型抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的PC封装组件，其特征在于：所述附着力促进剂为甲基丙烯酸酯共聚物。
6.根据权利要求1所述的PC封装组件，其特征在于：所述含氟树脂为溶剂型氟乙烯基醚多元醇；所述触变剂为气相二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的PC封装组件，其特征在于：所述固化剂A为十二烷二酸；所述固化剂B为潜伏型异氰酸酯。
8.根据权利要求1所述的PC封装组件，其特征在于：所述催化剂为金属化合物、金属螯合物、二月桂酸二丁基锡合三乙锡二胺中的至少一种；所述溶剂为二甲苯。
9.一种如权利要求1-8任一所述的热塑阻燃双曲面PC封装组件的制备方法，包括如下步骤：
（1）按配比，将PC阻燃层和PC UV层的组分通过共挤出模具共挤出，得到PC面板；
（2）将PC面板进行吸塑成型，得到双曲面PC面板；
（3）通过丝网印刷在双曲面PC面板内侧附着阻水涂层，最后抽真空升温处理，得到热塑阻燃双曲面PC封装组件。
10.一种如权利要求1-8任一所述的热塑阻燃双曲面PC封装组件在光伏组件产品中的应用。
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