氟改性热塑性聚氨酯复合材料及制备方法、太阳能电池组件及制备方法技术

本发明专利技术提供一种氟改性热塑性聚氨酯复合材料及制备方法、太阳能电池组件及制备方法，所述氟改性热塑性聚氨酯复合材料包括氟改性热塑性聚氨酯及氧化硅纳米纤维，所述氟改性热塑性聚氨酯复合材料中所述氧化硅纳米纤维的质量百分含量为0.1％～1％；制备所述氟改性热塑性聚氨酯的原料包括异氰酸酯单体、聚合物多元醇及含氟扩链剂；其中，所述异氰酸酯单体包括二个以上异氰酸基，所述异氰酸酯单体与所述聚合物多元醇的重量比为1.2:1～1.5:1，所述含氟扩链剂与所述异氰酸酯单体的重量比为1:6～1:3。

【技术实现步骤摘要】
氟改性热塑性聚氨酯复合材料及制备方法、太阳能电池组件及制备方法
本专利技术涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种氟改性热塑性聚氨酯复合材料及制备方法、太阳能电池组件及制备方法。
技术介绍
太阳能电池组件是将性能一致或者相近的太阳能电池片，或由激光机切割开的小尺寸的太阳能电池片，按一定的排列串、并联后封装而成。太阳能电池片封装后能提高太阳能电池片的防水性能，避免外部水汽对太阳能电池片的侵蚀，防止太阳能电池片失效。目前，常用的太阳能电池组件封装材料的种类很多，包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、热塑性聚烯烃(TPO)、含氟树脂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及热塑性聚氨酯(TPU)等。热塑性聚氨酯(TPU)是一种常温下表现橡胶高弹性，高温下具有可塑性的材料。TPU具备良好的透明性、机械性能及粘接性等优势，广泛地被应用于太阳能电池封装。但是太阳能电池封装材料需要长期在恶劣的户外环境中被使用，但是现有的氟改性热塑性聚氨酯材料的耐热性及防水性均需要进一步提升。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种耐热性及防水性均较好的氟改性热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法、太阳能电池组件及制备方法。本专利技术提供一种氟改性热塑性聚氨酯复合材料，包括氟改性热塑性聚氨酯及氧化硅纳米纤维，所述氟改性热塑性聚氨酯复合材料中所述氧化硅纳米纤维的质量百分含量为0.1％～1％；制备所述氟改性热塑性聚氨酯的原料包括异氰酸酯单体、聚合物多元醇及含氟扩链剂；其中，所述异氰酸酯单体包括二个以上异氰酸基，所述异氰酸酯单体与所述聚合物多元醇的重量比为1.2:1～1.5:1，所述含氟扩链剂与所述异氰酸酯单体的重量比为1:6～1:3。在其中一个实施例中，所述氧化硅纳米纤维的粒径为10nm至10μm，长度为10μm至100μm。在其中一个实施例中，所述异氰酸酯单体选自异氟尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷、异氟尔酮二异氰酸酯4,4＇-二(异氰酸酯基环已基)甲烷及2,4＇-二(异氰酸酯基环已基)甲烷中的至少一种。在其中一个实施例中，所述聚合物多元醇选自聚四氢呋喃、聚乙二醇及聚丙二醇中的至少一种。在其中一个实施例中，所述含氟扩链剂选自六氟双酚A、2,2-双-(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷及2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷中的至少一种。本专利技术实施例还提供一种所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将含有异氰酸酯单体、氧化硅纳米纤维及聚合物多元醇的反应物溶液进行预聚合得到预聚物溶液；及将所述预聚物溶液与含氟扩链剂溶液混合反应得到所述氟改性热塑性聚氨酯复合材料。在其中一个实施例中，所述反应物溶液还含有催化剂，所述催化剂选自二甲基环已烷及二月桂酸二丁基锡中的至少一种。在其中一个实施例中，所述将含有异氰酸酯单体、氧化硅纳米纤维及聚合物多元醇的反应物溶液进行预聚合得到预聚物溶液的步骤具体包括：将所述异氰酸酯单体与催化剂在50℃～70℃下搅拌得到第一溶液；将氧化硅纳米纤维溶液加入所述第一溶液混合搅拌得到第二溶液；及将聚合物多元醇溶液加入所述第二溶液得到预聚物溶液。在其中一个实施例中，所述将所述预聚物溶液与含氟扩链剂溶液混合反应得到所述氟改性热塑性聚氨酯复合材料的步骤具体包括：将所述预聚物溶液与含氟扩链剂溶液混合，50℃～70℃下搅拌反应2小时～6小时，升温至90℃～110℃搅拌反应3小时～9小时。本专利技术还提供一种太阳能电池组件，包括太阳能电池片、第一封装膜及第二封装膜，其特征在于，所述第一封装膜及所述第二封装膜的材料为所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料。本专利技术还提供一种太阳能电池组件的制备方法，包括以下步骤：将太阳能电池片夹于第一封装膜及第二封装膜之间得到层叠结构，其中所述第一封装膜及所述第二封装膜的材料为权利要求1-5任一项所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料；将所述层叠结构真空热压封装得到太阳能电池组件，其中所述真空热压封装的温度为180℃～200℃。本专利技术提供的氟改性热塑性聚氨酯复合材料，采用异氰酸酯单体、聚合物多元醇和含氟扩链剂合成含氟量较低的聚氨酯，同时加入氧化硅纳米纤维提高薄膜的耐候性，氧化硅纳米纤维特殊的一维纳米结构可以增强薄膜对紫外光线的屏蔽效果，降低水汽透过率，同时提高薄膜的耐磨性、耐热性。利用含氟扩链剂在聚氨酯的侧链引入氟元素，聚合物含氟量低，在改善聚氨酯材料的耐候性的同时，含氟基团不易迁移，避免了对薄膜材料的透明性和粘结性的影响。附图说明图1为本专利技术实施例太阳能电池组件的结构示意图。其中，第一封装膜12，第二封装膜14，太阳能电池片20。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一实施例的氟改性热塑性聚氨酯复合材料，包括氟改性热塑性聚氨酯及氧化硅纳米纤维，氟改性热塑性聚氨酯复合材料中氧化硅纳米纤维的质量百分含量为0.1％～1％；制备氟改性热塑性聚氨酯的原料包括异氰酸酯单体、聚合物多元醇及含氟扩链剂；其中，异氰酸酯单体包括二个以上异氰酸基，所述异氰酸酯单体与所述聚合物多元醇的重量比为1.2:1～1.5:1，所述含氟扩链剂与所述异氰酸酯单体的重量比为1:6～1:3。本实施方式中，氟改性热塑性聚氨酯复合材料采用异氰酸酯单体、聚合物多元醇和含氟扩链剂合成含氟量较低的聚氨酯，同时加入氧化硅纳米纤维提高薄膜的耐候性，氧化硅纳米纤维特殊的一维纳米结构可以增强薄膜对紫外光线的屏蔽效果，降低水汽透过率，同时提高薄膜的耐磨性、耐热性。在其中一个实施例中，聚合物多元醇选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一种。优选的，聚合物多元醇为聚合物二元醇，也就是说聚合物多元醇选自聚醚二元醇和聚酯二元醇中的至少一种。在一实施例中，聚合物多元醇选自聚四氢呋喃、聚乙二醇及聚丙二醇中的至少一种。优选的，异氰酸酯单体的异氰酸基数量优选为2。异氰酸酯单体选自异氟尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4＇-二(异氰酸酯基环已基)甲烷及2,4＇-二(异氰酸酯基环已基)甲烷中的至少一种。在一实施例中，异氰酸酯单体为异氟尔酮异氰酸酯，异氟尔酮异氰酸酯与聚合物多元醇反应制备的热塑性聚氨酯具有优秀的耐光学稳定性、耐候性以及不变黄等特性。聚合物多元醇与异氰酸酯单体发生聚合反应形成聚氨酯，聚合物多元醇作为聚氨酯的软段，活动性比作为硬段的异氰酸酯好，聚合物多元醇容易在聚氨酯表面富集导致聚氨酯内部形成微相分离。氟元素的引入可以改善聚氨酯的耐候性，但如果氟元素含量过高会导致聚氨酯内部微相分离程度提高，并且分子链中含氟基团较易迁移到聚氨酯表面，导致聚合物的透明性和粘结强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氟改性热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，包括氟改性热塑性聚氨酯及氧化硅纳米纤维，所述氟改性热塑性聚氨酯复合材料中所述氧化硅纳米纤维的质量百分含量为0.1％～1％；制备所述氟改性热塑性聚氨酯的原料包括异氰酸酯单体、聚合物多元醇及含氟扩链剂；/n其中，所述异氰酸酯单体包括二个以上异氰酸基，所述异氰酸酯单体与所述聚合物多元醇的重量比为1.2:1～1.5:1，所述含氟扩链剂与所述异氰酸酯单体的重量比为1:6～1:3。/n

【技术特征摘要】
1.一种氟改性热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，包括氟改性热塑性聚氨酯及氧化硅纳米纤维，所述氟改性热塑性聚氨酯复合材料中所述氧化硅纳米纤维的质量百分含量为0.1％～1％；制备所述氟改性热塑性聚氨酯的原料包括异氰酸酯单体、聚合物多元醇及含氟扩链剂；
其中，所述异氰酸酯单体包括二个以上异氰酸基，所述异氰酸酯单体与所述聚合物多元醇的重量比为1.2:1～1.5:1，所述含氟扩链剂与所述异氰酸酯单体的重量比为1:6～1:3。


2.根据权利要求1所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述氧化硅纳米纤维的粒径为10nm至10μm，长度为10μm至100μm。


3.根据权利要求1所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述异氰酸酯单体选自异氟尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4＇-二(异氰酸酯基环已基)甲烷及2,4＇-二(异氰酸酯基环已基)甲烷中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述聚合物多元醇选自聚四氢呋喃、聚乙二醇及聚丙二醇中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于，所述含氟扩链剂选自六氟双酚A、2,2-双-(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷及2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷中的至少一种。


6.权利要求1-5任一项所述的氟改性热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含有异氰酸酯单体、氧化硅纳米纤维及聚合物多元醇的反应物溶液进行预聚合得到预聚物溶液；及
将所述预聚物溶液与含...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴淑文，付婷婷，谭本来，陈振宇，
申请(专利权)人：北京汉能光伏投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11