一種聚氨酯復合材料太陽能光伏組件框架及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚氨酯復合材料太陽能光伏組件框架，具體是一種聚氨酯復合材 料制備的太陽能光伏組件框架及其制備方法，所述框架包括太陽能光伏組件邊框、安裝支 撐架等。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境形勢的日益惡化，人們對新的可再生資源的需求越來越強烈，由此太陽 能作為一種新能源而進入人們的視野，且越來越受到重視。在日常生活中，用到的太陽能資 源有太陽能熱水器、太陽能路燈及光伏發(fā)電等。
[0003] 隨著光伏行業(yè)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)電壓相對提高，對封裝材料的絕緣性也隨之更加 嚴格。當下為了解決光伏電站土地稀缺的問題，在沿海灘涂、海上島嶼、湖泊、池塘、水庫、化 工廠屋頂?shù)葠毫迎h(huán)境下建造電站將成為趨勢。目前用于太陽能光伏組件框架的材料主要是 鋁合金材料，但是，鋁合金材料制成的太陽能光伏組件框架存在以下問題：絕緣性差，需要 接地防雷，而接地安裝時造成的偏壓問題會促進PID效應(yīng)；耐腐蝕性差，陽極氧化膜在使用 過程中極易劃傷，劃傷位置抗腐蝕能力急劇下降；熱膨脹系數(shù)較玻璃高，匹配性差，抗震能 力較差；抗沖擊，抗疲勞性差、易產(chǎn)生塑性形變；質(zhì)量重，價格較高，消耗寶貴的有色金屬資 源，不利于人類社會的可持續(xù)發(fā)展，且鋁合金太陽能組件框架不能在惡劣環(huán)境下使用，找到 一種鋁合金太陽能組件框架的替代品顯得很重要。
[0004] 在已公開的太陽能光伏組件框架材料替代的專利和文獻中，如中國專利 CN103214807A中，采用玻璃纖維增強不飽和聚酯材料，表面涂覆氟碳樹脂來作為太陽能光 伏組件框架材料，不飽和聚酯復合材料質(zhì)輕高強，但工藝復雜，橫向強度低、耐腐蝕性較差； 在中國專利CN104761880A、CN104760299A中，采用短纖維、長纖維，連續(xù)纖維氈等增強樹脂 來作為太陽能組件框架材料，同樣可以增強橫向強度的目的，但是工藝較復雜，不適于廣泛 利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種聚氨酯復合材料太陽能光伏組件 框架，輕質(zhì)高強，具有優(yōu)異的絕緣性能，耐腐蝕，耐老化的太陽能光伏組件框架用新型材料， 替代鋁合金組件框架，從而可以大幅降低太陽能光伏組件框架的制造成本，減少有色金屬 資源的消耗。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的太陽能光伏組件框架由聚氨酯復合材料制成；所述 聚氨酯復合材料由包含質(zhì)量占10% -60 %的聚氨酯樹脂和60% -90 %的玻璃纖維無捻連續(xù) 粗紗制備而成；
[0007] 所述聚氨酯復合材料包括兩種組分，其中，組分一為質(zhì)量占40~60%的異氰酸 酯；
[0008] 組分二由以下原料組成：
[0009] 聚合物多元醇： 0%-6〇%：? 除水劑 謂 消泡劑 1%~5%; 抗紫外線劑 1%~5%; 填料 1%~5%。
[0010] 進一步，所述的異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、液化MDI或者聚合MDI中的一 種或幾種。
[0011] 進一步，所述的聚合物多元醇為聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇、聚酯二元 醇或聚酯三元醇中的一種或幾種。
[0012] 進一步，所述的除水劑為噁唑烷類除水劑、碳二亞胺類除水劑或原甲酸三酯類除 水劑的一種或幾種。
[0013] 進一步，所述的消泡劑為氟類消泡劑。
[0014] 進一步，所述的抗紫外線劑為酯類、酮類、三嗪類、胺類中的一種或幾種。
[0015] 進一步，所述的填料為碳酸鈣、氫氧化鋁、高嶺土、膨潤土、納米鈦白粉、滑石粉中 的一種或幾種。
[0016] 進一步，所述的玻璃纖維無捻連續(xù)粗紗的纖維直徑為1-30ym，2000~7000tex。
[0017] 同時，本發(fā)明還提供了一種聚氨酯復合材料太陽能光伏組件框架制備方法，包括 以下具體步驟：
[0018] 1)按照質(zhì)量配比稱取原料；
[0019] 2)將異氰酸酯置于與模具頭部相連的雙組份澆注系統(tǒng)的罐一中；
[0020] 3)將聚合物多元醇子在100°C_110°C，真空條件下除水l_2h，冷卻后，加入除水 劑、消泡劑、抗紫外線劑和填料，混合后攪拌均勻，倒入與模具頭部相連的雙組份澆注系統(tǒng) 的罐二中；
[0021] 4) -定比例的罐一內(nèi)物料和罐二內(nèi)物料混合均勻后打入模具；
[0022] 5)玻璃纖維無捻連續(xù)粗紗通過模具時，將步驟4)中獲得的混合樹脂與玻璃纖維 無捻連續(xù)粗紗浸潤；
[0023] 6)拉擠成型，控制模具的溫度為50°C_150°C，牽引速度為0.lm/min-3.Om/min，經(jīng) 混合樹脂浸潤的玻璃纖維無捻連續(xù)粗紗通過模具中段，混合樹脂快速聚合；
[0024] 7)待復合材料通過模具尾端時，降溫脫模。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的聚氨酯復合材料太陽能光伏組件框架及其制備方 法具有以下有益效果：
[0026] (1)聚氨酯組件框架整體絕緣，不會因為表面破損而影響整體的絕緣性，體積電阻 率達1. 5X1014Q? cm，屬于絕緣體范疇；
[0027] (2)耐腐蝕，聚氨酯組件框架能抵抗不同程度的酸、堿、有機溶劑及鹽類等諸多氣、 液介質(zhì)的腐蝕，非常適合建設(shè)沿海電站、灘涂電站等，其對煙霧、海風、海水具有極強的抗腐 蝕能力；
[0028] (3)耐老化，聚氨酯組件框架是三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)致密，耐氧化，耐老化性能優(yōu) 異；
[0029] (4)聚氨酯組件框架可耐極端溫度（-70°C~120°C)，在此溫度范圍內(nèi)，材料的機 械強度幾乎不受影響，且結(jié)構(gòu)致密，可以在高濕環(huán)境中使用；
[0030] (5)聚氨酯組件框架的線性熱膨脹系數(shù)低于鋁合金，和玻璃相近。在溫度發(fā)生較大 變化時，和層壓片的變形保持一致，不會因為熱脹冷縮引起的問題造成層壓片破裂；
[0031] (6)阻燃，按照ASTME162標準的要求，聚氨酯組件框架滿足太陽能光伏組件的阻 燃要求；聚氨酯組件框架的強度高于鋁合金組件框架，其抗拉強度為1200MPa，是鋁合金的 5倍多，聚氨酯組件框架完全可以承受風壓和雪壓的載荷。聚氨酯組件框架完全可以滿足承 載試驗要求，可經(jīng)受5400Pa承壓24小時，在載荷卸除后組件框架不變形。具體數(shù)據(jù)可見：
[0032] 表1聚氨酯復合材料的典型性能
[0033]
[0036] 通過以上對比可見，聚氨酯復合材料完全可以替代鋁合金作為太陽能光伏組件框 架的制備材料。
【具體實施方式】
[0037] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0038] 實施例一
[0039] 聚氨酯復合材料的原料配比如下：
[0040] 組分一，異氰酸酯 40%;
[0041 ]
[0042] 玻璃纖維無捻連續(xù)粗紗的質(zhì)量含量為60%。
[0043] 本實施例中聚氨酯復合材料太陽能光伏組件框架的制備方法如下：
[0044] 1)按照實施例一中的質(zhì)量配比稱取原料；
[0045] 2)將異氰酸酯置于與模具頭部相連的雙組份澆注系統(tǒng)的罐一中；
[0046] 3)將聚合物多元醇子在100°C，真空條件下除水l_2h，冷卻后，加入除水劑、消泡 劑、抗紫外線劑和填料，混合后攪拌均勻，倒入與模具頭部相連的雙組份澆注系統(tǒng)的罐二 中；
[0047] 4) -定比例的罐一內(nèi)物料和罐二內(nèi)物料混合均勻后打入模具；
[0048] 5)玻璃纖維無捻連續(xù)粗紗通過模具時，將步驟4)中獲