技术领域
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
发明内容
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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：
[0013] (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；
[0014] (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；
[0015] (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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 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
[0020] 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。
[0021] 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
[0022] 图1为本发明4个
实施例的反射率数据图。
具体实施方式
[0023] 以下结合实例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
[0024] 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。
[0025] 实施例1：
[0026] 耐候层与粘结层的涂覆配方如下(质量份数)：
[0027] A组分：
[0028] 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；
[0029] 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；
[0030] B组分：
[0031] 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；
[0032] 制作背板过程：
[0033] 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。
[0034] 实施例2：
[0035] 耐候层与粘结层的涂覆配方如下(质量份数)：
[0036] A组分：
[0037] 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；
[0038] 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；
[0039] B组分：
[0040] 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；
[0041] 制作背板过程：
[0042] 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。
[0043] 实施例3：
[0044] 耐候层与粘结层的涂覆配方如下(质量份数)：
[0045] A组分：
[0046] 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；
[0047] B组分：
[0048] 将5份固化剂Desmodur Z4470(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；
[0049] 制作背板过程：
[0050] 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。
[0051] 实施例4：
[0052] 耐候层涂覆配方如下(质量份数)：
[0053] A组分：
[0054] 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；
[0055] 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；
[0056] B组分：
[0057] 将20份固化剂Desmodur Z4470(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；
[0058] 粘结层涂覆配方如下(质量份数)：
[0059] A组分：
[0060] 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；
[0061] 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；
[0062] B组分：
[0063] 将20份固化剂Desmodur Z4470(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；
[0064] 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。
[0065] 对比例1：
[0066] 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；
[0067] 耐候层和涂覆层的涂覆配方如下(质量份数)：
[0068] 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；
[0069] B组分：
[0070] 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；
[0071] 制作背板过程：
[0072] 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。
[0073] 对比例2:其他厂家的黑色背板F。
[0074] 性能测试：
[0075] 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。
[0076] 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。
[0077] 黄变指数：按GB2409-80进行检测。
[0078] 与EVA的
剥离强度：按GB/T2790进行剥离强度测试。
[0079] 湿热实验：按IEC 61215-2005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。
[0080] 反射率：按CNCA/CTS0014-2013进行检测。
[0081] 功率：按IEC61215-2 2016:4.2进行检测。
[0082] 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：
[0083] 表1
[0084]
[0085] 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。
