一种拉挤树脂复合材料及其制备方法和应用与流程

发明领域本发明涉及材料，更具体地说，涉及一种拉挤树脂复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、一直以来，光伏电站使用的是传统金属边框组件，而传统金属边框长期在高压的作用下，会出现pid效应(pid是potential induced degradation的缩写，指的是组件电势诱导衰减，也叫电位诱发衰减)，导致组件致命的功率衰减，发电量极度下降，造成巨大经济损失。因此，行业内进行了一轮又一轮的尝试，研发降低发生pid效应风险的解决方案，非金属边框将是一个很好的解决方法。非金属太阳能组件边框具有以下优势：

2、·非金属复合材料绝缘边框给组件带来极佳的系统级抗pid性能；

3、·重量相对金属边框小，保留传统边框体系便利以及可靠的安装特性；

4、·绝缘性极好，边框无需接地；

5、·适用于各种高要求的组件系统，以及高电压系统。

6、光伏组件常年正对太阳直射，紫外线和臭氧对材料都有极大考验。传统环氧树脂拉挤复合材料优点是强度好易成型，缺点是粘度高固化时间长，固化物耐候性不佳，脆性偏高，时间久了易开裂风化。

7、聚氨酯拉挤复合材料是近些年发展起来的一种新工艺，由多元醇与高反应活性的异氰酸酯混合固化而成，组分粘度低浸润效果好，可以成型很复杂的形状和设计，但多采用不耐黄变的聚氨酯材料导致其耐候性也欠佳。市场需要一种能结合环氧树脂高强度和聚氨酯树脂高韧性的优点，同时耐候性极佳的新型拉挤复合材料。

技术实现思路

1、针对现有技术中的环氧拉挤树脂复合材料韧性不足，而聚氨酯拉挤树脂复合材料则刚性欠佳，本发明一方面的目的是提供一种拉挤树脂复合材料，该拉挤树脂复合材料选用耐黄变的聚氨酯和环氧树脂，树脂在固化过程中形成牢固的互穿网络结果，具有极好的强度和韧性，同时也具有极佳的耐候性能。

2、为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种拉挤树脂复合材料，其包含聚氨酯环氧共聚树脂和纤维，该聚氨酯环氧共聚树脂包含a组分、b组分和c组分，

4、其中用于制备所述a组分的原料按重量百分比计包含以下重量含量的组分：

5、环氧树脂 20～65％，

6、多元醇 30～78％，

7、增塑剂 2～12％，

8、其中用于制备所述b组分的原料按重量百分比计包含以下含量的组分：

9、反应促进剂 5～25％，

10、硅烷偶联剂 40～85％，

11、吸水剂 5～30％，

12、光稳定剂 2～15％，

13、其中用于制备所述c组分的原料按重量百分比计包含以下含量的组分：

14、异氰酸酯 30～75％，

15、酸酐固化剂 25～70％，

16、其中a组分、b组分、c组分的用量为1：0.05～0.2:0.5～2。

17、更优选地，用于制备所述a组分的原料中，所述环氧树脂的重量含量为30～45％。

18、更优选地，用于制备所述a组分的原料中，所述多元醇的重量含量为45～75％。

19、更优选地，用于制备所述a组分的原料中，所述增塑剂的重量含量为4～10％。

20、更优选地，用于制备所述b组分的原料中，所述反应促进剂的重量含量为6～15％。

21、更优选地，用于制备所述b组分的原料中，所述硅烷偶联剂的重量含量为55～75％。

22、更优选地，用于制备所述b组分的原料中，所述吸水剂的重量含量为8～20％。

23、更优选地，用于制备所述b组分的原料中，所述光稳定剂的重量含量为4～12％。

24、更优选地，用于制备所述c组分的原料中，所述异氰酸酯的重量含量为40～70％。

25、更优选地，用于制备所述c组分的原料中，所述酸酐固化剂的重量含量为30～60％。

26、优选地，上述a组分中，所述环氧树脂选自氢化双酚a型环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的一种或多种的组合。

27、更优选地，上述a组分中，所述环氧树脂选自氢化双酚a型环氧树脂。

28、优选地，多元醇选自聚醚多元醇、聚四氢呋喃二醇、甲基丙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、聚己内酯、聚碳酸酯、蓖麻油中的一种或多种的组合。

29、更优选地，所述多元醇选自所述多元醇选自聚醚多元醇与下列组之一的组合：

30、(a)甲基丙二醇和蓖麻油，

31、(b)二乙二醇，

32、(b)二乙二醇和蓖麻油。

33、更优选地，上述a组分中，所述多元醇包含两种或更多种聚醚多元醇。

34、优选地，上述a组分中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(dehp)、邻苯二甲酸二异丁酯(dibp)、邻苯二甲酸二异壬酯(dinp)、癸二酸二辛酯(dos)、偏苯三酸三辛酯(totm)、磷酸三乙酯(tep)等的一种或多种的组合。

35、更优选地，所述增塑剂选自偏苯三酸三辛酯。

36、优选地，上述b组分中，所述反应促进剂选自二月桂酸二丁基锡、环烷酸锌、月桂酸铋、新癸酸铋、双(二甲氨基乙基)醚、2-甲基环己胺、n-乙基吗啉、三乙醇胺、苄基二甲胺(bdma)、三(二甲氨基甲基)苯酚(dmp-30)、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪(pc-41)、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或多种的组合。

37、更优选地，所述反应促进剂选自月桂酸铋、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪、二月桂酸二丁基锡。

38、优选地，上述b组分中，所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，异丁基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷等的一种或多种的组合。

39、更优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

40、优选地，上述b组分中，所述吸水剂选自对甲苯磺酰异氰酸酯、三乙氧基甲烷、噁唑烷类化合物的一种或多种的组合。

41、更优选地，所述吸水剂选自对甲苯磺酰异氰酸酯。

42、优选地，上述b组分中，所述光稳定剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(uv-531)、2-(2h-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲酚(uv-571)、2-(2'-羟基-3'-异丁基-5'-叔丁基苯基)苯并三唑(uv-350)、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑(uv-320)中的一种或多种的组合。

43、更优选地，所述光稳定剂选自uv531、uv-571、uv350中的一种或多种的组合。

44、优选地，上述c组分中，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、氢化苯基甲烷二异氰酸酯(hmdi)及其衍生物中的一种或多种的组合。

45、更优选地，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯。

46、优选地，上述c组分中，所述酸酐固化剂选自甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐中的一种或多种的组合。

47、更优选地，所述酸酐固化剂选自甲基六氢邻苯二甲酸酐。

48、优选地，上述纤维选自玻纤、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶中的一种或多种的组合。

49、优选地，所述拉挤树脂复合材料还包含涂覆在其表面的耐候性涂层，所述耐候性涂层是氟碳涂层或者聚氨酯涂层。

50、本发明另一方面的目的是提供上述拉挤树脂复合材料的制备方法，该制备方法包含以下步骤：

51、(1)将环氧树脂、多元醇和增塑剂在110--130℃脱水制得a组分；

52、(2)将反应促进剂、硅烷偶联剂、吸水剂、光稳定剂混合均匀制得b组分；

53、(3)将异氰酸酯和酸酐固化剂在室温下混合1小时制得c组分；

54、(4)将a组分和b组分按比例投入第一储罐中在室温下搅拌混合1小时，将c组分加入第二储罐中；

55、(5)将第一储罐中的a、b组分混合物与第二储罐中c组分混合均匀后注入浸润容器中，使得所述纤维充分浸润，然后固化成型，熟化，即得拉挤树脂复合材料，

56、其中步骤(1)、(2)和(3)没有时间顺序，顺序可以互换。

57、本发明再一方面的目的是提供上述拉挤树脂复合材料用于轻量化结构件的应用。

58、优选地，轻量化结构件选自光伏组件边框、汽车零部件、节能建筑门窗、户外运动器材。

59、本发明的拉挤树脂复合材料的制备方法中，a、b组分在使用前须先按比例混合均匀一起加入储罐，b组分中的硅烷偶联剂与a组分中物料混合超过24小时会发生水解醇解反应失效，临时混合24小时内用完则没有影响。

60、本发明选用耐黄变性能突出的环氧树脂和聚氨酯树脂材料，首先使多元醇和异氰酸酯反应，然后，反应放出大量的热使得环氧树脂与酸酐固化剂反应的同时，异氰酸酯的过量nco基团与环氧树脂中的oh基团反应，形成化学互穿网络，从而使得拉挤复合材料在强度、韧性和耐候性上均得到较大提升。也就是说，本发明的拉挤树脂复合材料将环氧树脂和聚氨酯树脂的优点结合起来，同时提高耐候性能，并通过引入硅烷偶联剂等进一步提高其耐候性来满足光伏组件的要求。本发明的拉挤复合材料也可以用来生产汽车零部件、节能建筑门窗、户外运动器材等轻量化结构件。