本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种交联剂及其制备方法及其在太阳能电池背板中的应用。
背景技术：
太阳电池背板是太阳能电池的重要组成部件，用于太阳电池的背面，主要起到对太阳能光伏组件的支撑和保护作用。太阳电池背板有多种结构，双面含氟一体化涂层型背板是主要的太阳电池背板结构之一。涂层型背板使用的涂料是含羟基的氟碳树脂和异氰酸酯固化作为涂层的基体树脂。传统的技术路线使用的涂料技术存在涂料开口时间较短，涂层的耐刮擦性能不足的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种交联剂的制备方法。
本发明提供的一种交联剂的制备方法，采用的主要技术方案为：
包括步骤：
s1：将异氰酸酯溶液与含羟基的小分子扩链剂溶液混合搅拌，聚合形成端-nco异氰酸酯预聚物；
s2：向端-nco异氰酸酯预聚物中加入含有羟基或氨基和不饱和双键的小分子接枝剂，聚合形成不饱和双键和端-nco异氰酸酯活性基团的接枝预聚物；
s3：加入异氰酸酯封闭剂，形成封闭型双重固化交联剂。本发明提供的轻质柔性太阳能电池组件，还包括如下附属技术方案：
其中，所述步骤s1中加入各成分的质量百分比分别为，小分子扩链剂3％-15％、异氰酸酯或异氰酸酯组合物30％-60％、溶剂20％-40％；
所述步骤s1中制得的端-nco异氰酸酯预聚物的固含量为40-80％，其中，-nco基团质量百分含量为5％-20％。
其中，所述步骤s2中加入的所述的小分子接枝剂的质量百分比为1％-10％；
所述步骤s2中制得的接枝预聚物的固含量为50-80％，其中，异氰酸酯质量百分含量为5％-15％。
其中，所述步骤s3中加入的异氰酸酯封闭剂的质量百分比为1％-16％；
所述步骤s3中制得的封闭型双重固化交联剂的固含量为50-80％，其中，异氰酸酯质量百分含量小于0.3％。
其中，所述步骤s1还包括步骤：
s11：将溶剂用4a分子筛进行除水处理，使其含水量小于50ppm；
s12：将装有冷凝回流器的反应釜中，通氮气保护，再向其中加入150-300g小分子异氰酸酯或异氰酸酯的混合物和25-45g经步骤s11处理后的溶剂，搅拌并将温度缓慢升温至35-45℃；
s13：将45-55g含羟基的小分子扩链剂溶于25-35g溶剂中；
s14：将s13中制得的溶液在18-22min中匀速滴加至s12反应后的釜中，匀速升温至65-75℃，并保持70±5℃反应3.5-4.5小时；
所述步骤s2还包括步骤：
s21：取35-55g羟基或氨基和不饱和双键的小分子接枝剂匀速加至s14反应后的釜中；
s22：匀速调温至65-75℃，并保持70±5℃反应3.5-4.5小时；
所述步骤s3还包括步骤：
s31：取60-70g异氰酸酯封闭剂匀速加至s22反应后的釜中，匀速调温至65-75℃，并保持70±5℃反应至端-nco含量＜0.3％；
s32：再加入55-110g溶剂，降至室温，过滤。
其中，所述小分子异氰酸酯或异氰酸酯均为脂肪族或脂环族异氰酸酯单体。
一、本方法制得的交联剂为封闭型，可与主体树脂混合制成单组份涂料，具有良好的储存稳定性，简化了生产工序，提高了生产效率。二、制得的交联剂含有不饱和双键和封闭型异氰酸酯，可以进行热逐步聚合反应以及光引发或热引发自由基反应双重固化反应，提高了涂层的交联密度，改善了涂层的耐刮擦、耐落沙、耐老化性能。三、使用的材料均为耐黄变的异氰酸酯和封闭剂，制得的交联剂耐黄变性能优异。四、使用的封闭剂解封温度低，涂层固化反应速度快。
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种交联剂。
本发明提供的一种交联剂，采用的主要技术方案为：
所述交联剂的分子式为：
其中，每个分子中含有的
其中，其中每个分子中含有的
使用本发明的交联剂，至少具有以下优点：交联剂含有不饱和双键和封闭型异氰酸酯，可以进行热逐步聚合反应以及光引发或热引发自由基反应双重固化反应，提高了涂层的交联密度，改善了涂层的耐刮擦、耐落沙、耐老化性能。
采用上述的交联剂制成的太阳能电池背板，所述背板的涂层包括质量份数如下的成分：
使用本发明的交联剂制成的太阳能电池背板，常温下与含活性氢基团(羟基、羧基、氨基)的树脂组份能够长期稳定共存，因而能够制成使用方便的单组份烘烤涂料(无需现场添加固化剂)，并且较长的开口时间也能够减少涂装线的清洗频次和清洗时间。在异氰酸酯交联剂的链段上引入含双键的基团，使得交联剂具备了热逐步聚合反应固化和自由基聚合反应固化双重固化的功能，能够提高涂层分子内的交联密度，改善涂层的耐刮擦性能，提升涂层的耐老化性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
以下的实施例中，-nco含量按照hg/t2409-1992(2014)中的二正丁胺法测试，太阳能电池背板性能测试按照gbt31034-2014晶体硅太阳电池组件用绝缘背板标准进行测试。
按照本发明提供的一种交联剂的制备方法，包括步骤：
s1：将异氰酸酯溶液与含羟基的小分子扩链剂溶液混合搅拌，聚合形成端-nco异氰酸酯预聚物；
s2：向端-nco异氰酸酯预聚物中加入含有羟基或氨基和不饱和双键的小分子接枝剂，聚合形成不饱和双键和端-nco异氰酸酯活性基团的接枝预聚物；
s3：加入异氰酸酯封闭剂，形成封闭型双重固化交联剂。
其中，步骤s1还包括步骤：
s11：将溶剂用4a分子筛进行除水处理，使其含水量小于50ppm；
s12：将装有冷凝回流器的反应釜中，通氮气保护，再向其中加入150-300g小分子异氰酸酯或异氰酸酯的混合物和25-45g经步骤s11处理后的溶剂，搅拌并将温度缓慢升温至35-45℃；
s13：将45-55g含羟基的小分子扩链剂溶于25-35g溶剂中；
s14：将s13中制得的溶液在10-60min中匀速滴加至s12反应后的釜中，优选地18-22min中匀速滴加至s12反应后的釜中；匀速升温至60-120℃，优选地升温至65-75℃；并保持温度反应1-6h，优选地反应3.5-4.5小时；
步骤s2还包括步骤：
s21：取35-55g羟基或氨基和不饱和双键的小分子接枝剂匀速加至s14反应后的釜中；
s22：匀速调温至65-75℃，并保持70±5℃反应3.5-4.5小时；
步骤s3还包括步骤：
s31：取60-70g异氰酸酯封闭剂匀速加至s22反应后的釜中，匀速调温至65-75℃，并保持70±5℃反应至端-nco含量＜0.3％；
s32：再加入55-110g溶剂，降至室温，过滤。
其中，步骤s1中加入各成分的质量百分比分别为，小分子扩链剂3％-15％，优选地为6-11％，最优选地为8％；异氰酸酯或异氰酸酯组合物30％-60％，优选地为45-59％，最优选地为57％；溶剂20％-40％，优选地为25-37％，最优选地为35％。
步骤s1中制得的端-nco异氰酸酯预聚物的固含量为40-80％，优选地为60-78％，最优选地为75％；其中，-nco基团质量百分含量为5％-20％，优选地为15-19％，最优选地为18％。
考虑到光伏行业的耐黄变需求，其中，步骤s1中小分子异氰酸酯或异氰酸酯均为脂肪族或脂环族异氰酸酯单体。优选地但不限与以下单体，六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯(h6xdi)、hdi三聚体、ipdi三聚体、hmdi三聚体等，小分子异氰酸酯或异氰酸酯均为其中的一种或几种的混合物。
其中，溶剂为酯类、酮类、醚酯类。优选地为醋酸乙酯、醋酸丁酯、碳酸二甲酯、环己酮、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚醋酸酯等其中的一种或者几种的混合物。
其中，含羟基的小分子扩链剂，为含有两个以上羟基的小分子。优选地但不限于以下单体，1,4丁二醇、1,2丙二醇、二甘醇、新戊二醇、1,6己二醇、1,4二羟基环己烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、丙三醇等其中的一种或者几种的混合物。可以使用纯2官能团或纯3官能团的单体，也可以使用两者的混合物。
其中，所述步骤s2中加入的所述的小分子接枝剂占加入小分子接枝剂后总混合液体的质量百分比为1％-10％，优选地为5-9％，最优选地为8％；
所述步骤s2中制得的接枝预聚物的固含量为50-80％，优选地为60-78％，最优选地为75％；其中，异氰酸酯质量百分含量为5％-15％，优选地为10-14％，最优选地为12％。
其中，羟基或氨基和不饱和双键的小分子接枝剂优选但不限于以下单体，丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟基丁酯和烯丙基胺等。可以是一种或两种及两种以上的混合物。
其中，步骤s3中加入的所述的异氰酸酯封闭剂占加入异氰酸酯封闭剂后总混合液体的质量百分比为1％-16％，优选地为5-9％，最优选地为8％；
所述步骤s3中制得的封闭型双重固化交联剂的固含量为50-80％，优选地为60-78％，最优选地为75％；其中，异氰酸酯质量百分含量小于0.3％，优选地小于0.25％，最优选地小于0.15％。
其中，异氰酸酯封闭剂优选地为酚类化合物如苯酚、2-吡啶酚等；醇类化合物如乙醇、正丁醇、环己醇、三氟乙醇、三氯乙醇等；肟类化合物如甲乙酮肟；酰胺类化合物，如己内酰胺、乙酰苯胺、n-甲基乙酰胺等；吡唑和三唑类，如3,5-二甲基吡唑、3-甲基吡唑、1,2,4-三氮唑等；氨类化合物，如二异丙胺等；活性亚甲基化合物，如丙二酸二乙酯、丙二酸二异丙酯、乙酰乙酸酯等中的单独的一类化合物，也可以是两类或两类以上的混合物。考虑到光伏背板用涂层的性能需求，要求耐黄变和较高的固化速率，优选的异氰酸酯封闭剂是3,5-二甲基吡唑和丙二酸二乙酯。
采用上述方法制备的优点包括：一、本方法制得的交联剂为封闭型，可与主体树脂混合制成单组份涂料，具有良好的储存稳定性，简化了生产工序，提高了生产效率。二、制得的交联剂含有不饱和双键和封闭型异氰酸酯，可以进行热逐步聚合反应以及光引发或热引发自由基反应双重固化反应，提高了涂层的交联密度，改善了涂层的耐刮擦、耐落沙、耐老化性能。三、使用的材料均为耐黄变的异氰酸酯和封闭剂，制得的交联剂耐黄变性能优异。四、使用的封闭剂解封温度低，涂层固化反应速度快。
可采用上述方法制备或采用其他方法制备的交联剂，其中，交联剂的分子式为：
其中，每个分子中含有的
其中，其中每个分子中含有的
使用本发明的交联剂，至少具有以下优点：交联剂含有不饱和双键和封闭型异氰酸酯，可以进行热逐步聚合反应以及光引发或热引发自由基反应双重固化反应，提高了涂层的交联密度，改善了涂层的耐刮擦、耐落沙、耐老化性能。
具体制备方法1
将丙二醇甲醚醋酸酯用4a分子筛进行除水处理，使其含水量小于50ppm。在装有冷凝回流器的反应釜中，通氮气保护，加入168克六亚甲基二异氰酸酯和30克丙二醇甲醚醋酸酯，开启搅拌，缓慢升温至40℃。将22.5克三羟甲基丙烷和26克1,4丁二醇溶于30克丙二醇甲醚醋酸酯中，在20min内滴加到反应釜中。逐渐升温至70℃，并保持70±5℃反应4个小时。再向反应釜中滴加40克丙烯酸羟乙酯单体，并保持70±5℃反应4个小时。再向反应釜中加入66克3，5二甲基吡唑，并保持70±5℃反应，直至测试nco含量＜0.3％，最后再加60克丙二醇甲醚醋酸酯，降至室温，结束反应出料。
在具体制备方法1的基础上，采用其制备的交联剂制备太阳能电池背板用涂层，太阳能电池背板用涂层各主要组份的质量分数如下：
其中，将所制得的涂料刮涂在pet基材表面，涂层厚度20-30μm，在150℃烘箱内烘烤10min固化，再用紫外光照射30s，制得太阳能电池用背板实施例1。测试其主要性能如下表1。
表1
本实施例使用本发明的交联剂制成的太阳能电池背板，常温下与含活性氢基团(羟基、羧基、氨基)的树脂组份能够长期稳定共存，因而能够制成使用方便的单组份烘烤涂料(无需现场添加固化剂)，并且较长的开口时间也能够减少涂装线的清洗频次和清洗时间。在异氰酸酯交联剂的链段上引入含双键的基团，使得交联剂具备了热逐步聚合反应固化和自由基聚合反应固化双重固化的功能，能够提高涂层分子内的交联密度，改善涂层的耐刮擦性能，提升涂层的耐老化性能。
具体制备方法2
将丙二醇甲醚醋酸酯用4a分子筛进行除水处理，使其含水量小于50ppm。在装有冷凝回流器的反应釜中，通氮气保护，加入263克4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(氢化mdi)和40克丙二醇甲醚醋酸酯，开启搅拌，缓慢升温至40℃。将20克三羟甲基丙烷和30克1,4丁二醇溶于30克丙二醇甲醚醋酸酯中，在20min内滴加到反应釜中。逐渐升温至70℃，并保持70±5℃反应4个小时。再向反应釜中滴加50克丙烯酸羟丙酯单体，并保持70±5℃反应4个小时。再向反应釜中加入120克丙二酸二乙酯、2克甲醇钠，并保持60±5℃反应，直至测试nco含量＜0.3％，最后再加100克丙二醇甲醚醋酸酯，过滤，结束反应出料。
在具体制备方法2的基础上，采用其制备的交联剂制备太阳能电池背板用涂层，太阳能电池背板用涂层各主要组份的质量分数如下：
将所制得的涂料刮涂在pet基材表面，涂层厚度20-30μm，在150℃烘箱内烘烤10min固化，制得太阳能电池用背板实施例2。测试其主要性能如下表2。
表2
本具体制备方法提供了多种配比的可能性，各方面性能达到了不尽相同的效果，可根据效果的不同，配置在不同的适应的环境中。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。