光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料及其制备方法与流程

本发明涉及工程塑料改性，具体涉及一种光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料及其制备方法。

背景技术：

1、光伏是光伏发电系统的简称，是利用半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能转化为电能的一种发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽用之不竭太阳能，是一种清洁、安全和可再生的能源，此外，光伏发电过程无污染，不会破坏生态环境。随着全球环保意识的提高和清洁能源技术的发展，光伏发电技术已经被广泛应用于能源生产领域。

2、光伏支架是太阳能电池板的支撑结构，具有承载太阳能电池板，以及抗风、抗震等功能。在太阳能发电系统的成本构成中，光伏支架成本约占11％，仅次于太阳能电池板的55％及变频器的13％。光伏支架目前使用的材料种类有热浸镀锌钢架、不锈钢架和铝合金支架。光伏组件通常安装于室外，因此，由上述材料制成的光伏支架会因长期的日晒雨淋而存在腐蚀生锈及盐害的影响支架使用寿命的问题。此外，目前单个光伏支架的重量约为16-30公斤，多组组件组装完成后的载重偏大。因此，光伏支架的高耐久性与轻量化是未来的发展趋势。

3、热塑性工程材料具有优良的综合性能，且质量轻，可重复回收再利用，能够在较为苛刻的化学、物理环境中长期使用，因此，能够替代金属作为工程结构材料使用。采用热塑性材料制造光伏支架有益于其的轻量化发展，但是目前尚未见到有关热塑性材料在光伏支架领域的应用报道。因此，针对金属光伏支架目前存在的不耐腐蚀性、质量偏重等对光伏发展的不利影响问题，本发明提供一种用于光伏支架的高耐候性、耐蠕变的长玻璃纤维增强聚酯类材料，以替代目前主要使用的金属光伏支架，为太阳能产业的发展注入新的生机和活力。

技术实现思路

1、本发明为顺应光伏支架的耐久性与轻量化的发展趋势，提供一种光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料及其制备方法，以替代目前主要使用的金属光伏支架，达到光伏支架高耐久性与轻量化的目的。

2、聚酯类塑料主要包括pet和pbt，由于它们具有高的熔点和结晶度，吸水率和热膨胀系数也都很低，因此，具有优良的尺寸稳定性。此外，聚酯类塑料还具有优良的电绝缘性，由吸湿性引起的电性能的变化极小，绝缘电压很高。在pet和pbt的聚集态结构中有结晶区和非晶区，可以通过添加其他物质对其进行改性，以赋予其各种功能。尤其经过长玻璃纤维增强的聚酯较其本身具有更加优异的机械性能、耐腐蚀等性能。

3、为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

4、一种光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，由下列组分按重量份数组成：

5、

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，以聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的链结构为主体制备的差异化聚酯材料，以所述差异化聚酯材料为主体制备的高分子合金材料的任意一种或一种以上混合物；

7、所述聚酯树脂的熔融指数为100-150g/min。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述连续长玻璃纤维为lft无碱连续长玻璃纤维，所述连续长玻璃纤维的线密度为1200-3600tex。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙西段甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的任意一种或一种以上混合物。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述抗氧剂为酚类抗氧剂1010、酚类抗氧剂1076、亚磷酸抗氧剂168、亚磷酸抗氧剂626的任意一种或一种以上混合物。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸脂、芥酸酰胺、改性乙撑双脂肪酸酰胺的任意一种或一种以上混合物。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述抗水解剂为位阻芳香族聚碳化二亚胺。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述紫外吸收剂为uv-1577、uv-3638、uv-312的任意一种或一种以上混合物。

14、本发明提供一种光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料的制备方法，包括如下步骤：

15、(1)烘料：将聚酯树脂在100℃下热风干燥2-4h；

16、(2)混料：按重量份数称取聚酯树脂、相容剂、抗氧剂和润滑剂，采用混料机将上述聚酯树脂、相容剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，得到预混料，控制混料机的转速为100-300r/min，混合时间为5-10min；

17、(3)挤出机和浸渍模具准备：检查设备转动完好后启动，使双螺杆挤出机的进料口、料筒和浸渍模头升温至工作温度，打开温控开关并将控温表调节至工作温度，待双螺杆挤出机的进料口、料筒和浸渍模头的温度升至工作温度后保持恒温20-30min；

18、(4)挤出造粒：将所述预混料通过双螺杆挤出机的主喂料口、紫外吸收剂和抗水解剂通过双螺杆挤出机的侧喂料口加入双螺杆挤出机中塑化后得到聚酯熔体，将聚酯熔体送入浸渍模具，然后将连续长玻璃纤维通过导管和预热装置送入浸渍模具中，使连续长玻璃纤维经过聚酯熔体的浸润后共同挤出，以80-100m/min的速度进行牵条，冷却后切成6-12mm的长颗粒，即得长玻璃纤维增强聚酯类材料。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述双螺杆挤出机的进料口工作温度为200℃、料筒工作温度为250-280℃、浸渍模头工作温度为260-310℃。

20、本发明提供的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，相比于现有技术具有如下有益效果：

21、(1)本发明的长玻璃纤维增强聚酯类材料的比强度可媲美金属材料的，但是密度比金属低，因此相同体积的长玻璃纤维增强聚酯类材料的重量轻于金属材料的重量，有益于光伏支架的轻量化发展；

22、(2)本发明的长玻璃纤维增强聚酯类材料具有优异的耐候性、耐蠕变性和耐腐蚀性，以及重载的情况下仍然能够保持高强度和刚性，因此，采用其制成的光伏支架，在承载太阳能电池板等组件的重载情况下即使处在长期日晒雨淋的露天环境中仍具有较长的使用寿命，非常适于作为光伏支架的制作材料；

23、(3)本发明通过侧喂料的方式添加紫外吸收剂和抗水解剂，可以降低紫外线吸收剂和抗水解剂的挥发程度，使得成品颗粒中含有充足的紫外吸收剂和抗水解剂，以保证制成的光伏支架具有良好的抗光老化与抗水解性能。

24、综上所述，本发明的长玻璃纤维增强聚酯类材料的使用寿命长、重量轻，成本低廉，耐久性强使其使用过程中无需大量维修和更换，满足光伏支架的使用需求，对推动光伏支架轻量化与生产降本增效发展具有重要意义。

25、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

技术特征：

1.一种光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，由下列组分按重量份数组成：

2.根据权利要求1所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚对苯二甲酸丙二醇酯树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，以聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的链结构为主体制备的差异化聚酯材料，以所述差异化聚酯材料为主体制备的高分子合金材料的任意一种或一种以上混合物；

3.根据权利要求1所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，所述连续长玻璃纤维为lft无碱连续长玻璃纤维，所述连续长玻璃纤维的线密度为1200-3600tex。

4.根据权利要求1所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙西段甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的任意一种或一种以上混合物。

5.根据权利要求1所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，所述抗氧剂为酚类抗氧剂1010、酚类抗氧剂1076、亚磷酸抗氧剂168、亚磷酸抗氧剂626的任意一种或一种以上混合物。

6.根据权利要求1所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸脂、芥酸酰胺、改性乙撑双脂肪酸酰胺的任意一种或一种以上混合物。

7.根据权利要求1所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，所述抗水解剂为位阻芳香族聚碳化二亚胺。

8.根据权利要求1所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料，其特征在于，所述紫外吸收剂为uv-1577、uv-3638、uv-312的任意一种或一种以上混合物。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的进料口工作温度为200℃、料筒工作温度为250-280℃、浸渍模头工作温度为260-310℃。

技术总结
本发明提供一种光伏支架用长玻璃纤维增强聚酯类材料及其制备方法，由下列组分按重量份数组成，聚酯树脂44‑66份，连续长玻璃纤维30‑50份，相容剂2‑5份，抗氧剂1‑3份，润滑剂0.5‑1份，抗水解剂0.2‑0.5份，紫外吸收剂0.3‑0.5份。本发明的长玻璃纤维增强聚酯类材料的使用寿命长、重量轻，成本低廉，耐久性强使其使用过程中无需大量维修和更换，对推动光伏支架轻量化与生产降本增效发展具有重要意义。

技术研发人员：刘曙阳,丁杨惠勤,孟祥军,李兰军,陆体超,李茂彦,黄皓,赵泳,毛亚鹏,刘东帆,王崭,吴舒颖,刘建华,杨新宝,赵程远
受保护的技术使用者：南京聚隆科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15