本发明涉及太阳能电池
技术领域：
，具体涉及一种有机氟改性聚氨酯弹性体树脂制备方法及涂料、背板。
背景技术：
：随着人们对环境保护的意识逐渐增强，使用清洁能源替代传统的石化能源成为一种发展趋势。在这些清洁和可再生的能源中，太阳能是其中最重要的能源之一。目前主流的太阳能电池组件的结构是玻璃、封装胶膜、电池片、封装胶膜、以及太阳能电池背板，其中，太阳能电池背板作为光伏组件的辅材，对电池片主要起到支撑和保护作用。基于背板材料的使用情况，对背板性能的主要关注点在机械性能(断裂生产率、抗拉强度)、耐候性能、电学性能、水汽阻隔性能、热力学性能的方面，其中耐候性能对于不同气候环境下的关注侧重点不同。目前常用的背板有多种结构，可以分为双面氟膜背板(如tpt/kpk，由于成本较高，市占率较小)、单面氟膜背板(如tpc/kpc类型)、双面含氟涂层型背板(cpc型)、不含氟背板(如ppe或者共挤型背板)。双面含氟涂层型背板由于可靠性高、成本适中，逐渐得到市场的认可并成为主流背板产品。但是，由于现有涂层技术的限制，耐风沙冲击性能与传统氟膜产品相比还有很大的劣势，风沙的气候条件限制了该类型背板产品的应用。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有机氟改性聚氨酯弹性体树脂制备方法及涂料、背板。本发明的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂制备方法，其技术方案为：包括如下步骤：(1)、将含氟元素的小分子多元醇或含氟元素的小分子多元醇的混合物与小分子聚酯多元醇、含有至少两个羟基的小分子扩链剂、以及溶剂混合；并滴加小分子异氰酸酯或含小分子异氰酸酯的混合物，加热、搅拌，在温度为40-120℃时，反应1-6h，形成羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物；(2)、在温度为40-120℃时，向步骤(1)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中，继续滴加小分子异氰酸酯或含异氰酸酯的混合物，反应2-4h，进行扩链反应；(3)在温度为40-120℃时，向步骤(2)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中滴加催化剂，反应2-6h，形成有机氟改性聚氨酯弹性体树脂。本发明提供的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂制备方法，还包括如下附属技术方案：其中，所述含氟元素的小分子多元醇为含氟聚醚多元醇、全氟聚醚多元醇、含氟聚酯二醇、氟烷基乙烯基二醇、含氟烷基二醇中的一种或任几种的混合物；其中，所述含氟聚酯二醇为聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇，其平均分子量为500-2000。其中，所述聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇中的二元醇包括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、端羟基聚丁二烯中一种或任几种的组合。其中，在步骤(1)中，将小分子异氰酸酯单体在1h内滴加到含氟二元醇、聚酯二元醇、小分子二元醇和溶剂的混合物中，在温度为40-120℃时，反应1-6h，形成羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物；其中，oh基与nco基的摩尔比为0.3-0.6。其中，在步骤(2)中，将小分子异氰酸酯单体在1h内滴加到羟基封端的预聚物中，在温度为40-120℃时，反应1-6h；其中，oh和nco的摩尔比为0.6-0.9。其中，在步骤(1)中，所述小分子异氰酸酯为脂肪族或脂环族二异氰酸酯。其中，在步骤(3)中，所述催化剂为钛酸四丁酯类或有机锡，其添加量为100-1000ppm。本发明还提供了一种涂料，所述涂料以上述所述的制备方法制备的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂为基料，并添加无机填料、流平剂、分散剂、抗氧剂、光稳定剂、以及紫外吸收剂形成。其中，所述无机填料包括金红石型钛白粉、纤维状填料、陶瓷微球类填料、以及晶须填料中的一种或任几种；其中，金红石型钛白粉的粒径小于0.3μm；所述纤维状填料包括多晶莫来石纤维粉、玻璃纤维粉、或石墨烯纤维粉中的一种或任几种，其粒径为1000～2000目；所述陶瓷微球类填料包括氧化硅合金陶瓷微球、氧化铝合金陶瓷微球、或氧化锆陶瓷微球一种或任几种的混合物，其粒径小于10μm；所述晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中的一种或任几种的混合物，其长度小于10μm。本发明还提供了一种背板，包括基材层，所述基材层的一侧设置有高耐候氟碳涂料层，所述基材层的另一侧设置有耐风沙层；所述耐风沙层为采用上述所述的涂料制作。其中，所述基材层为pet、pen、pbt、pct中的一种或任几种材料共混，并通过共挤拉伸制备的薄膜。其中，所述高耐候氟碳涂料层的厚度均为3-50μm，所述基材层厚度为100-500μm。本发明的实施包括以下技术效果：本发明的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂具有良好的耐候性能和耐落沙性能，以该树脂为基料制作涂料并应用于太阳能电池背板，该太阳能电池背板可应用于风沙气候环境。具体实施方式下面结合实例对本发明进行详细的说明。具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到保护。本发明提供的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂制备方法，包括如下步骤：(1)、将含氟元素的小分子多元醇或含氟元素的小分子多元醇的混合物与小分子聚酯多元醇、含有至少两个羟基的小分子扩链剂、以及溶剂混合；并滴加小分子异氰酸酯或含小分子异氰酸酯的混合物，加热、搅拌，在温度为40-120℃时，反应1-6h，形成羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物；(2)、在温度为40-120℃时，向步骤(1)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中，继续滴加小分子异氰酸酯或含异氰酸酯的混合物，反应2-4h，进行扩链反应；(3)在温度为40-120℃时，向步骤(2)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中滴加催化剂，反应2-6h，形成有机氟改性聚氨酯弹性体树脂。优选地，所述含氟元素的小分子多元醇为含氟聚醚多元醇、全氟聚醚多元醇、含氟聚酯二醇、氟烷基乙烯基二醇、含氟烷基二醇中的一种或任几种的混合物；其中，所述含氟聚酯二醇为聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇，其平均分子量为500-2000。优选地，所述聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇中的二元醇包括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、端羟基聚丁二烯中一种或任几种的组合。优选地，在步骤(1)中，将小分子异氰酸酯单体在1h内滴加到含氟二元醇、聚酯二元醇、小分子二元醇和溶剂的混合物中，在温度为40-120℃时，反应1-6h，形成羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物；其中，oh基与nco基的摩尔比为0.3-0.6。优选地，在步骤(2)中，将小分子异氰酸酯单体在1h内滴加到羟基封端的预聚物中，在温度为40-120℃时，反应1-6h；其中，oh和nco的摩尔比为0.6-0.9。优选地，在步骤(1)中，所述小分子异氰酸酯为脂肪族或脂环族二异氰酸酯。具体地，小分子异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(氢化mdi)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(氢化xdi)、1，4环己烷二异氰酸酯(chdi)、脲二酮其中的一种或任几种的混合物。优选地，在步骤(3)中，所述催化剂为钛酸四丁酯类或有机锡，其添加量为100-1000ppm。本发明还提供了一种涂料，所述涂料以上述所述的制备方法制备的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂为基料，并添加无机填料、流平剂、分散剂、抗氧剂、光稳定剂、以及紫外吸收剂形成。优选地，所述无机填料包括金红石型钛白粉、纤维状填料、陶瓷微球类填料、以及晶须填料中的一种或任几种；其中，金红石型钛白粉的粒径小于0.3μm；所述纤维状填料包括多晶莫来石纤维粉、玻璃纤维粉、或石墨烯纤维粉中的一种或任几种，其粒径为1000～2000目；所述陶瓷微球类填料包括氧化硅合金陶瓷微球、氧化铝合金陶瓷微球、或氧化锆陶瓷微球一种或任几种的混合物，其粒径小于10μm；所述晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中的一种或任几种的混合物，其长度小于10μm。本实施例中的金红石型钛白粉在涂料中起到吸收和反射紫外线的作用，陶瓷微球类填料由于具有较高的硬度，能够减少砂石表面尖角对涂层的切削磨损，纤维及晶须类填料能够使涂层形成网状复合结构，分散砂石对涂层的冲击力。本发明还提供了一种背板，包括基材层，所述基材层的一侧设置有高耐候氟碳涂料层，所述基材层的另一侧设置有耐风沙层；所述耐风沙层为采用上述所述的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂为基料制作。其中，所述基材层为pet、pen、pbt、pct中的一种或任几种材料共混，并通过共挤拉伸制备的薄膜。优选地，所述高耐候氟碳涂料层的厚度均为3-50μm，所述基材层厚度为100-500μm。下面将以实施例1对本发明的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂制备方法进行详细地介绍。实施例1(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n2保护，向其中加入100份含氟聚醚二元醇zdol100份，端羟基聚丁二烯25份，新戊二醇1.5份，二羟甲基丙酸1.3份，丙二醇甲醚醋酸酯45份，开启搅拌机；在30min内滴加5.75份异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，滴加完后，升温至80℃，保温反应2h，形成羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物。(2)、向步骤(1)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中滴加2.88份异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃条件下保温反应2h。(3)、向步骤(2)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中滴加2.87份异佛尔酮二异氰酸酯，0.01份二月桂酸二丁基锡，45份丙二醇甲醚醋酸酯，在80℃条件下保温反应4h，降至室温出料，制成有机氟改性聚氨酯弹性体树脂。下面将以实施例2对本发明的具有耐风沙功能的涂料进行详细地介绍。实施例2取100份实施例1中制备的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂，然后向该有机氟改性聚氨酯弹性体树脂添加20份金红石型钛白粉、8份多晶莫来石纤维、8份陶瓷微球、0.3份流平剂、1份分散剂、1份抗氧剂、0.3份光稳定剂、以及1.3份紫外吸收剂，形成具有耐风沙功能的涂料。下面将以实施例3对本发明的太阳能电池背板进行详细地介绍。实施例3将实施例2所制得的具有耐风沙功能的涂料加入固化剂n3300，刮涂在pet基材表面，涂层厚度20-30μm，在140℃烘箱内烘烤10min固化，制得本发明中的太阳能电池用背板。测试其主要性能如下：耐落沙性能测试样品名称膜厚/μm落沙量/l实施例126110tpc背板25120kpc背板22107cpc背板2342长期老化性能测试从上述耐落沙性能测试可知，本发明实施例3中的背板具有优异的耐落沙性能和长期抗老化性能。下面将以实施例4对本发明的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂制备方法进行详细地介绍。实施例4(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n2保护，向其中加入120份侧链含氟聚醚二元醇，端羟基聚丁二烯30份，一缩二乙二醇2份，二羟甲基丙酸1.5份，丙二醇甲醚醋酸酯45份，开启搅拌机。在30min内滴加7份氢化mdi，滴加完以后升温至80℃，保温反应2h，形成羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物。(2)、向步骤(1)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中滴加3.5份氢化mdi，在80℃条件下保温反应2h。(3)、向步骤(2)处理后的所述羟基封端的聚氨酯弹性体预聚物中滴加3.5份氢化mdi，0.01份二月桂酸二丁基锡，50份丙二醇甲醚醋酸酯，在80℃条件下保温反应4小时，降至室温出料，制成有机氟改性聚氨酯弹性体树脂。下面将以实施例5对本发明的具有耐风沙功能的涂料进行详细地介绍。实施例5取120份实施例4中制备的有机氟改性聚氨酯弹性体树脂，然后向该有机氟改性聚氨酯弹性体树脂添加25份金红石型钛白粉、13份钛酸钾晶须、7份陶瓷微球、0.3份流平剂、1份分散剂、1份抗氧剂、0.3份光稳定剂、以及1.3份紫外吸收剂，形成具有耐风沙功能的涂料。下面将以实施例6对本发明的太阳能电池背板进行详细地介绍。实施例6将实施例5所制得的具有耐风沙功能的涂料加入固化剂n3300，刮涂在pet基材表面，涂层厚度20-30μm，在140℃烘箱内烘烤10min固化，制得本发明中的太阳能电池用背板。测试其主要性能如下：耐落沙性能测试长期老化性能测试从上述耐落沙性能测试可知，本发明实施例6中的背板具有优异的耐落沙性能和长期抗老化性能。需要说明的是，本发明中的涉及到份数或％均按重量计，落沙耐磨性测试按照gb/t23988-2009标准要求进行测试，长期老化测试按照iec61215-2016标准要求进行测试。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页12