【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏材料领域，具体涉及一种光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、太阳能光伏支架，是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊的支架。现阶段太阳能光伏支架材质主要为载重很大的金属，常用材质多为镀锌碳钢、不锈钢与铝合金，从机械强度来看，镀锌钢/不锈钢效果会更好。从重量来看，铝合金更轻，轻量化效果更好。但随着太阳能电池组件安装使用环境越来苛刻，传统金属支架极易遭受腐蚀、生锈及盐害等问题，后期除锈防锈工作量大，同时在多组件组装时，载重大给安装带来了较多不便。因此支架的耐久性和轻量化是未来趋势。近年来，业界已逐步考虑选用轻质耐腐的复合材料作为替代或补充。
2、纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料是一种具有一定的机械强度、抗腐蚀性能优良、轻质价廉的材料，目前广泛被用来制造光伏支架。不饱和聚酯树脂是由多元酸、多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的高分子化合物。由于其可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，所以常使用在拉挤制品中。但不饱和聚酯树脂耐热、韧性和加工性能不佳，并且热固化后质脆、耐冲击和耐老化能力较差是其严重缺陷，其制品在使用过程中在紫外线和氧气的共同作用下会逐渐发生老化并导致性能急剧下降，从而大大限制了其在光伏领域中的应用。
3、现有技术中常通过添加辅助剂来改善不饱和聚酯的上述性能，但不饱和聚酯与辅助剂的简单复合往往达不到预期效果。二者分子结构及物理化学属性的差异导致其内部存在着或强或弱的抵触作用，因而使得纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料很难通过简单
技术实现思路
1、为了解决现有光伏支架复合材料力学性能、耐热耐老化性能、阻燃性能差等问题，本专利技术以合成的不饱和聚酯低聚物作为基体材料，利用丙烯酰乙基二苯磷酸取代苯乙烯分子，然后与不饱和聚酯低聚物共聚。在上述基础上加入1,4-丁二醇二甘酸酯改性的端羧基丁二烯丙烯腈溶液和2-羟-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮制得阻燃、防紫外的增韧不饱和聚酯溶液，再与玄武岩纤维和玻璃纤维通过拉挤工艺制得光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料，具有优异的阻燃性能、力学性能、耐热耐老化性能。本专利技术具体技术方案如下：
2、本专利技术的第一个方面，提供了一种光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1、在惰性气氛下将马来酸酐、邻苯二甲酸酐和1,2-丙二醇熔化搅拌，加热后再保温，随后继续加热反应至酸值降至25-30mg koh/g，得到线型不饱和聚酯低聚物；
4、步骤2、冷却所述线型不饱和树脂低聚物，加入丙烯酰乙基二苯磷酸、2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮和对苯二酚混合，再加入过氧化二苯甲酰反应，得到不饱和聚酯溶液；
5、步骤3、先后加入增韧剂改性的端羧基丁二烯丙烯腈溶液、过氧化甲基乙基酮和环烷酸钴加热搅拌，随后真空下脱气得到阻燃、防紫外的增韧不饱和聚酯溶液；
6、步骤4、将玻璃纤维置于两层玄武岩纤维之间，加入脱模剂和偶联剂分散均匀，然后加入步骤3中所得增韧不饱和聚酯溶液，经固化和拉挤得到所述光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。
7、具体的，步骤1中所述保温的时间为2-4h；
8、具体的，步骤1中加热为加热至150-160℃；控制温度在该范围是为了保证马来酸酐和1,2-丙二醇能够充分反应；
9、具体的，步骤1中继续加热为使温度为190-200℃；控制温度在该范围是为了提高不饱和树脂低聚物的分子量；
10、具体的，步骤1中所述马来酸酐、邻苯二甲酸酐和1,2-丙二醇的摩尔比为5-8：5-8：18；
11、具体的，步骤1中所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛；
12、具体的，步骤2中冷却所述线型不饱和树脂低聚物到130-140℃；
13、具体的，步骤2中所述2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮和步骤3中所述增韧剂改性的端羧基丁二烯丙烯腈溶液、过氧化甲基乙基酮和环烷酸钴的质量比为695-2085：4465-13405：25：4；
14、具体的，步骤2中所述反应的时间为0.5-1h；该步反应过程中，所述过氧化二苯甲酰作为引发剂，主要作用是促进线型不饱和聚酯低聚物链段中的不饱和双键之间发生交联聚合反应，由线型长链分子形成三维立体网络结构，使磷酸基团被引入不饱和聚酯低聚物的链段中；该步中所述2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮在该步中与不饱和聚酯低聚物链段上的羟基羧基反应，从而嵌入链段中；
15、具体的，步骤2中加入的所述丙烯酰乙基二苯磷酸、2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮、对苯二酚和过氧化二苯甲酰与步骤1中所述马来酸酐的质量比为1120-1125:183-188:1:80:1665-1670。
16、具体的，步骤2中所述丙烯酰乙基二苯磷酸的制备方法包括：
17、将丙烯酸二羟乙酯和三乙胺溶解在二氯甲烷中，得到混合液a，将二苯基氯化膦和二氯甲烷的混合得到混合液b，在混合液b冰浴2h内滴加入混合液a，在-5～4℃下反应24h以上，过滤得到滤液，依次用盐酸溶液、饱和碳酸氢钠溶液和氯化钠水溶液提取清洗，用硫酸镁干燥后在真空下蒸发溶剂得到丙烯酰乙基二苯磷酸；上述过程中使用冰浴是因为丙烯酸二羟乙酯与二苯基氯化膦的反应放热，如果反应过程中温度过高，可能会引起副反应，导致产生杂质；
18、更具体的，所述盐酸溶液的浓度为0.1mol/l；
19、更具体的，所述混合溶液a中所述丙烯酸二羟乙酯和三乙胺的摩尔比为1：1.1，混合溶液a中丙烯酸二羟乙酯的浓度为0.5mol/l；混合溶液b中二苯基氯化膦的浓度为1.67mol/l，混合溶液a和混合溶液b混合的体积比为10:2.5-3.5。
20、传统不饱和聚酯由于本身阻燃性较差，高温易分解成易燃的小分子，需要外加阻燃剂才能达到阻燃效果，但外加含磷化合物具有与基体相容性差和迁移差的缺点，本专利技术利用制备的丙烯酰乙基二苯磷酸取代了苯乙烯分子，然后与不饱和聚酯低聚物共聚制得阻燃磷化的不饱和聚酯，含磷基团接枝到不饱和聚酯主链上，磷化后的不饱和聚酯脱水成炭残基，形成致密屏障，可抑制凝聚相中热解挥发物和烟雾颗粒的释放；此外，热解的po4-基团可以捕获火焰区中的活性自由基(h+和oh-)，从而终止气相中的进一步的燃烧反应，最终制备得到的纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料具有优异的耐热和阻燃性能。
21、更具体的，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述马来酸酐、邻苯二甲酸酐和1,2-丙二醇的摩尔比为5-8：5-8：18。
3.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中加入的所述丙烯酰乙基二苯磷酸、2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮、对苯二酚和过氧化二苯甲酰与步骤1中所述马来酸酐的质量比为1120-1125:183-188:1:80:1665-1670。
4.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述丙烯酰乙基二苯磷酸的制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液A中所述丙烯酸二羟乙酯和三乙胺的摩尔比为1:1.1，混合溶液A中丙烯酸二羟乙酯的浓度为0.5mol/L，混合溶液B中二苯基氯化膦的浓度为1.67mol/L，混合溶
6.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述增韧剂改性的端羧基丁二烯丙烯腈溶液、过氧化甲基乙基酮、环烷酸钴与步骤2中所述2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮和的质量比为4465-13405：25：4：695-2085。
7.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮的制备方法包括：
8.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述增韧剂改性的端羧基丁二烯丙烯腈溶液的制备方法包括：
9.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中所述脱模剂和偶联剂和步骤3中所述不饱和聚酯溶液的质量比为2-6:5-15:100。
10.一种由权利要求1-9任一项所述方法制备得到的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述马来酸酐、邻苯二甲酸酐和1,2-丙二醇的摩尔比为5-8：5-8：18。
3.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中加入的所述丙烯酰乙基二苯磷酸、2-羟基-4-缩水甘油醚基-二苯甲酮、对苯二酚和过氧化二苯甲酰与步骤1中所述马来酸酐的质量比为1120-1125:183-188:1:80:1665-1670。
4.根据权利要求1所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述丙烯酰乙基二苯磷酸的制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的光伏支架用纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液a中所述丙烯酸二羟乙酯和三乙胺的摩尔比为1:1.1，混合溶液a中丙烯酸二羟乙酯的浓度为0.5mol/l，混合溶液b中二苯基氯化膦的浓度为1.67mol...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪嘉诚，秦永利，
申请(专利权)人：武汉中科先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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