本发明涉及光伏设备制备技术领域，尤其涉及一种黑色耐候涂料。
背景技术：
作为传统能源的绿色解决方案，光伏电池组件是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其中太阳能背板做为光伏组件的封装材料处于最外层的位置。
太阳辐照的能量主要集中于紫外区、可见光区、和红外区。其中，紫外区域为7％，可见光区域占据了50％的能量，红外部分约占43％左右。光伏电池主要吸收利用400～700nm的可见光。波长大于1100nm的红外光不会被电池片利用转换成电能，而是直接转化为热能，导致光伏组件内部温度快速上升。有资料报道，晶硅太阳能电池工作温度每升高1℃，电池的转化效率降低0.4％～0.5％。因此，加强散热、降低太阳能电池工作温度，是提高太阳能电池工作效率的有效途径。
传统的散热模式主要包括热传导、对流以及热辐射。但是由于光伏组件受空间、材料环境以及成本的限制，采用对流和热传导的方式散热往往并不适用。而热辐射则不存在这些限制因素，若材料能反射红外，则可降低物体表面的温度，从源头上切断发热的根源，具有很好的降温效果。
太阳能背板由于美观设计成黑色，与白色背板能反射70～80％的红外光相比，黑色背板由于添加炭黑等在红外区只能反射4％的红外光，吸收绝大多数的红外光，导致黑色背板组件温度提升。传统的红外反射涂料，如专利cn201210436521.2、cn201210052510.4、cn201210169272.5、cn201210052925.1、cn201520087727.8等分别添加了石墨烯、纳米红外陶瓷粉、碳纤维、碳纳米管、碳纳米材料、氧化铟锡、氧化锡锑等填料，此类填料一般价格较为昂贵，理论上并不适合大范围使用。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种黑色耐候涂料及制备方法与应用，该涂料制备得到的涂层在红外区有50％以上的反射率，可应用于涂层型、复合型光伏背板，降低整体组件的热量吸收和温度，提高黑色组件的电池转换效率。本发明制备得到的背板可应用于建筑一体化，与深色建筑色调一致增加美观的同时，可增益功率，并具有良好的绝缘性(cti等级可达到600v)、耐老化及耐uv性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种黑色耐候涂料，它由a,b两个组分组成，以质量份数计，所述a组分包括：基体树脂100份，黑色染料0.1～20份，硅烷偶联剂改性的填料0～40份，助剂5～10份，固化剂促进剂0.5～2份，溶剂50～150份；所述助剂由0～5质量份分散剂、0.5～5份的流平剂及0～5份的光稳定剂组成。所述b组分包括：固化剂5～25份，溶剂5～50份。使用时，按照a组分所含羟基与b组分所含异氰酸酯基团的摩尔比为1:0.5～2之比混合搅拌，并涂覆。
进一步地，所述基体树脂选自聚氨酯、丙烯酸树脂、含氟树脂。所述含氟树脂选自偏氟乙烯(pvdf)、三氟乙烯-乙烯基醚共聚物、三氟乙烯-乙烯基酯共聚物、四氟乙烯-乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-乙烯基酯共聚物。
进一步地，所述固化剂选自异氰酸酯、氨基树脂、封闭型异氰酸酯、嵌段异氰酸酯、三聚氰胺。
进一步地，所述分散剂选自含颜料亲和基团的嵌段共聚物类分散剂、丙烯酸嵌段共聚物类分散剂、含酸性基团共聚物类分散剂，所述流平剂选自聚醚硅氧烷共聚物类流平剂、反应性聚醚改性氟硅氧烷类流平剂、聚醚改性聚有机硅氧烷类流平剂、聚丙烯酸酯类流平剂，所述光稳定剂选自3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、双-1-癸烷氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸和4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物，所述固化促进剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、氧化单丁基锡或辛酸亚锡，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁酮。
进一步地，所述黑色染料选自直接耐晒染料、直接重氮染料、直接交链染料、含有络合金属的偶氮染料；所述填料选自玻璃微珠、陶瓷微珠、铁铬锰氧化物、钙钛锰氧化物、氧化亚钴，填料的平均粒径为1～20μm，所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；所述的钛酸酯偶联剂选自异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯。
本发明还提供一种上述的黑色耐候涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(5.1)在高速分散机中加入100份的填料，保持釜内氮气氛围下，在3000-8000r/min转速下边搅拌边加入0.5～5份硅烷偶联剂，添加完毕后将转速提高至10000-30000r/min，釜内温度保持在110-140℃，继续搅拌1～2h后自然冷却至室温，得到偶联剂改性的填料，密封保存备用；(5.2)将100份的基体树脂，0～5份的分散剂及50～150份的溶剂在容器中搅拌预分散后用砂磨机研磨5min，后添加0～40份的由(5.1)制备得到的偶联剂改性填料，研磨至颗粒细度≤5微米，再边搅拌边升温至50～80℃，添加0.1～20份的黑色染料，待温度降至40℃，后续添加0.5～5份的流平剂、0～5份的光稳定剂及0.5～2份的固化剂促进剂，经1000～3000rpm高速分散搅拌后过滤得到a组分，存放于干燥密封容器中备用；
(5.3)将5～25份的固化剂及0～50份的溶剂通过机械搅拌混合均匀，过滤，制得b组分，存放于干燥密封容器中备用；
(5.4)使用时，按照a组分所含羟基与b组分所含异氰酸酯基团的摩尔比为1:0.5～2之比进行混合搅拌，并进行涂覆。
本发明还提供一种上述的黑色耐候涂料的应用，该应用具体为：在非透明基材的一侧涂覆黑色耐候涂料，作为黑色高反射粘结层；在非透明基材的另一侧涂覆黑色耐候涂料，作为黑色耐候层，制备得到黑色红外高反射背板，所述的基材选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等双向拉伸膜。所述黑色高反射粘结层的厚度为3μm～40μm，所述黑色耐候涂层的厚度为10μm～40μm，所述基材厚度为50μm～300μm。
进一步地，所述光伏背板的施工工艺叙述如下：选取50μm～300μm厚的非透明基材薄膜，采用电晕设备电晕至50～60dyne/cm。先在非透明基材薄膜的表层涂覆一层黑色耐候涂料作为耐候层，在120℃-150℃的热风干燥2～5min成膜，制成约10～40μm厚的耐候层，在基膜的另一侧按涂覆一层黑色耐候涂料，在120℃-150℃的热风干燥2～5min成膜，制成约3～40μm厚的粘结层，制备得到黑色红外高反射背板。
本发明的有益效果：
1.本发明具有良好的红外高反射率以及良好的绝缘性(cti等级可达到600v)，优异的耐老化、耐uv性能，其制备方法工艺简单，易于操作
2.本发明采用含氟涂层做耐候层，具有优异的耐候性能。粘结层可采用聚氨酯涂层、丙烯酸酯涂层、氟涂层中的一种，可有效控制背板成本。
3.本发明的粘结层与eva，pvb等具有良好的粘结性能。
附图说明
图1为本发明4个实施例的反射率数据图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
在本发明实施例中，以下实施例中采用厚度为250μm对苯二甲酸乙二醇酯(pet)作为基底层。
实施例1：
耐候层与粘结层的涂覆配方如下(质量份数)：
a组分：
1)在高速分散机中加入100份铁铬黑(美国薛特)，保持釜内氮气氛围下，在8000r/min转速下边搅拌边缓慢加入5份偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(阿拉丁试剂)，添加完毕后将转速提高到30000r/min，釜内温度保持在至140℃，继续搅拌1h后自然冷却至室温，得到偶联剂改性的铁铬黑，密封保存，待用；
将100份含氟树脂gk570(日本大金涂料)，5份的分散剂byk108(德国毕克化学)，以及150份的溶剂二甲苯在容器中搅拌预分散后用用砂磨机进行研磨5min，添加30份偶联剂改性的铁铬黑，至颗粒细度≤5微米，边搅拌边升温至80℃，添加0.1份有机染料直接黑144(瑞士汽巴)，待温度降至40℃，后续添加5份流平剂byk355(德国毕克化学)、2份固化剂促进剂二月桂酸二丁基锡(阿拉丁试剂)，3000rpm高速分散搅拌后过滤得到a组分，存放于干燥密封容器中待用；
b组分：
将25份固化剂n3390(德国拜尔)与50份溶剂二甲苯，机械搅拌混合均匀，过滤，制的b组分，存放于干燥密封容器中待用；
制作背板过程：
选取250μm厚的pet薄膜，采用电晕设备电晕至50～60dyne/cm。先在pet基膜的表层按耐候层的涂覆配方进行涂覆，在120℃的热风干燥5min成膜，制成约40μm厚的耐候层，采用同样的工艺，在基膜的另一侧按粘结层的涂覆配方进行涂覆，在120℃的热风干燥5min成膜，制成约40μm厚的粘结层。按以上配方可得到背板a。
实施例2：
耐候层与粘结层的涂覆配方如下(质量份数)：
a组分：
1)在高速分散机中加入100份钙钛锰氧化物(上海颜钛)，保持釜内氮气氛围下，在3000r/min转速下边搅拌边缓慢加入0.5份乙烯基三甲氧基硅烷(阿拉丁试剂)，添加完毕后将转速提高到10000r/min，釜内温度保持在至110℃，继续搅拌2h后自然冷却至室温，得到偶联剂改性的钙钛锰氧化物，密封保存，待用；
将100份含氟树脂gk570(日本大金涂料)，3份的分散剂byk161(德国毕克化学)，以及100份的溶剂乙酸丁酯在容器中搅拌预分散后用用砂磨机进行研磨5min，添加30份偶联剂改性的钙钛锰氧化物，至颗粒细度≤5微米，边搅拌边升温至50℃，添加5份有机染料直接黑144(瑞士汽巴)，待温度降至40℃，后续添加3份流平剂byk355(德国毕克化学),1份固化剂促进剂二月桂酸二丁基锡(阿拉丁试剂)，1000高速分散搅拌后过滤得到a组分，存放于干燥密封容器中待用；
b组分：
将20份固化剂n3390(德国拜尔)与20份溶剂乙酸丁酯，机械搅拌混合均匀，过滤，制的b组分，存放于干燥密封容器中待用；
制作背板过程：
选取250μm厚的pet薄膜，采用电晕设备电晕至50～60dyne/cm。先在pet基膜的表层按耐候层的涂覆配方进行涂覆，在150℃的热风干燥3min成膜，制成约20μm厚的耐候层，采用同样的工艺，在基膜的另一侧按粘结层的涂覆配方进行涂覆，在150℃的热风干燥3min成膜，制成约10μm厚的粘结层。按以上配方可得到背板b。
实施例3：
耐候层与粘结层的涂覆配方如下(质量份数)：
a组分：
将100份含氟树脂gk570(日本大金涂料)，50份的溶剂丙二醇甲醚醋酸酯在容器中搅拌预分散后，边升温边搅拌至60℃，添加20份金属络合染料x55(德国巴斯夫)。后续添加0.5份固化剂促进剂二月桂酸二丁基锡(阿拉丁试剂)、5份光稳定剂292(台湾双键)，1000rpm高速分散搅拌后过滤得到a组分，存放于干燥密封容器中待用；
b组分：
将5份固化剂desmodurz4470(德国拜耳)与5份溶剂丙二醇甲醚醋酸酯，机械搅拌混合均匀，过滤，制的b组分，存放于干燥密封容器中待用；
制作背板过程：
选取250μm厚的pet薄膜，采用电晕设备电晕至50～60dyne/cm。先在pet基膜的表层按耐候层的涂覆配方进行涂覆，在150℃的热风干燥2min成膜，制成约10μm厚的耐候层，采用同样的工艺，在基膜的另一侧按粘结层的涂覆配方进行涂覆，在150℃的热风干燥2min成膜，制成约3μm厚的粘结层。按以上配方可得到背板c。
实施例4：
耐候层涂覆配方如下(质量份数)：
a组分：
在高速分散机中加入100份氧化亚钴(美国薛特)，保持釜内氮气氛围下，在5000r/min转速下边搅拌边缓慢加入3份偶联剂丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(阿拉丁试剂)，添加完毕后将转速提高到30000r/min，釜内温度保持在至120℃，继续搅拌1h后自然冷却至室温，得到偶联剂改性的铁铬黑，密封保存，待用；
将100份含氟树脂wf-j313(无锡万博涂料)，3份的分散剂byk161(德国毕克化学)，以及50份的溶剂乙酸丁酯在容器中搅拌预分散后用用砂磨机进行研磨5min，添加20份偶联剂改性的氧化亚钴，至颗粒细度≤5微米，边搅拌边升温至60℃，添加5份金属络合染料x55(德国巴斯夫)，待温度降至40℃，后续添加1份byk355(德国毕克化学)、1份固化剂促进剂二月桂酸二丁基锡(阿拉丁试剂),3000rpm高速分散搅拌后过滤得到a组分，存放于干燥密封容器中待用；
b组分：
将20份固化剂desmodurz4470(德国拜尔)与20份溶剂乙酸丁酯，机械搅拌混合均匀，过滤，制的b组分，存放于干燥密封容器中待用；
粘结层涂覆配方如下(质量份数)：
a组分：
在高速分散机中加入100份氧化亚钴(美国薛特)，保持釜内氮气氛围下，在5000r/min转速下边搅拌边缓慢加入3份偶联剂丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(阿拉丁试剂)，添加完毕后将转速提高到30000r/min，釜内温度保持在至120℃，继续搅拌1h后自然冷却至室温，得到偶联剂改性的铁铬黑，密封保存，待用；
将100份丙烯酸树脂lr7765(日本三菱)，5份的分散剂byk161(德国毕克化学)，以及50份的溶剂乙酸丁酯在容器中搅拌预分散后用用砂磨机进行研磨5min，添加20份偶联剂改性的氧化亚钴，20份玻璃微球(美国3m)，砂磨20min，边搅拌边升温至60℃，添加5份金属络合染料x55(德国巴斯夫)，待温度降至40℃，后续添加1byk355(德国毕克化学)，1份固化剂促进剂二月桂酸二丁基锡(阿拉丁试剂)，3000rpm高速分散搅拌后过滤得到a组分，存放于干燥密封容器中待用；
b组分：
将20份固化剂desmodurz4470(德国拜尔)与20份溶剂乙酸丁酯，机械搅拌混合均匀，过滤，制的b组分，存放于干燥密封容器中待用；
选取250μm厚的pet薄膜，采用电晕设备电晕至50～60dyne/cm。先在pet基膜的表层按耐候层的涂覆配方进行涂覆，在120℃的热风干燥5min成膜，制成约20μm厚的耐候层，采用同样的工艺，在基膜的另一侧按粘结层的涂覆配方进行涂覆，在120℃的热风干燥5min成膜，制成约10μm厚的粘结层。以上配方可得到背板d。
对比例1：
在对比例1中，采用厚度为250μm的pet基膜。在涂层配方中采用常规颜料炭黑；
耐候层和涂覆层的涂覆配方如下(质量份数)：
将100份含氟树脂gk570(日本大金涂料)，5份的分散剂byk108(德国毕克化学)，以及50份的溶剂二甲苯在容器中搅拌预分散后用用砂磨机进行研磨5min，添加5份炭黑m11(日本三菱)，至颗粒细度≤5微米，后续添加1份固化剂促进剂二月桂酸二丁基锡(阿拉丁试剂)，过滤得到a组分，存放于干燥密封容器中待用；
b组分：
将20份固化剂n3390(德国拜尔)与20份溶剂二甲苯，机械搅拌混合均匀，过滤，制的b组分，存放于干燥密封容器中待用；
制作背板过程：
选取250μm厚的pet薄膜，采用电晕设备电晕至50～60dyne/cm。先在pet基膜的表层按耐候层的涂覆配方进行涂覆，在120℃的热风干燥5min成膜，制成约40μm厚的耐候层，采用同样的工艺，在基膜的另一侧按粘结层的涂覆配方进行涂覆，在120℃的热风干燥5min成膜，制成约40μm厚的粘结层。按以上配方可得到背板e。
对比例2:其他厂家的黑色背板f。
性能测试：
反射率测试：按照gb/t13452.3-92、gb/t9270-88、gb/t5211.17-88、iso3906-80标准设计的反射率测定仪进行测试。
cti测试：按gb/t4207-2012标准进行测试。采用漏电起痕试验仪进行测试。
黄变指数：按gb2409-80进行检测。
与eva的剥离强度：按gb/t2790进行剥离强度测试。
湿热实验：按iec61215-2005的规定进行，在85℃±2℃，湿度(85±5)％rh的温湿度箱中进行加速老化。记录样品经老化1000h后的黄变指数(△yi)和剥离强度。
反射率：按cnca/cts0014-2013进行检测。
功率：按iec61215-22016:4.2进行检测。
通过上述实施例得到的黑色红外高反背板，经上述测试方法进行评价，其评价结果下表所示：
表1
从测试数据表1可以看出，本发明提供的黑色红外高反背板在红外区有良好的反射性能，以及良好的cti性能以及优异的耐老化性能，阻燃性能。以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于现定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化和修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。