專利名稱：含氟烯烴-乙烯基醚共聚物的油墨組合物及光伏組件邊框的制作方法
技術領域：
本發明涉及光伏技術領域，特別涉及一種含有氟烯烴-乙烯基醚共聚物的油墨組 合物及其制備方法。
背景技術：
隨著工業化進程的加進，煤炭、石油和天然氣等常規能源日益枯竭，并且一系列環 保問題伴隨出現，如何擺脫上述常規能源在數量以及環保壓力的限制，尋求一種新型綠色 能源已成為當今諸多國家的主要研究對象。太陽能作為一種可再生的綠色能源已逐漸在 全球范圍內得到快速的發展，太陽能光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能 直接轉變為電能的一種技術，太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的光伏組 件。隨著太陽能發電技術的日益成熟，光伏組件已在人造衛星供能等諸多領域取得廣 泛應用。但是光伏組件需要長期暴露在陽光下，這也對光伏組件的邊框油墨的耐紫外線性 及耐候性提出較高要求。現有的光伏組件邊框的基材多為經過氧化處理后的鋁型材，對其進行著色處理多 采用電泳漆進行噴涂。電泳漆以水溶性離子型聚合物為成膜基料，采用電泳漆進行噴涂時 以具有導電性的被涂基材作為陽極(或陰極)，將被涂基材浸在盛有電泳涂料的涂料槽中， 在槽中另設置與其對應的陰極(或陽極)，在兩極間接通直流電一段時間后，便在被涂基材 表面沉積出細密均勻且不被水溶解的涂膜。電泳漆噴涂后形成的漆膜由于具有美觀程度 好、耐紫外線和抗沖擊強度高等優點成為各光伏組件邊框廠家的主要選擇。但是由于電泳漆噴涂的工藝可知被涂覆的光伏組件邊框必須成為具有導電性的 陰極或者陽極。而傳統鋁合金邊框經過陽極氧化處理后不具備導電性，如果進行電泳噴涂 處理，就需要利用強酸等強腐蝕性溶劑對鋁合金邊框的陽極氧化層進行處理，因此采用電 泳漆對光伏組件邊框進行著色處理工藝較為繁瑣，而且大量的使用強酸等強腐蝕性溶劑勢 必會對環境帶來不良影響。因此，需要提供一種環保性較好、易于進行著色操作的涂料。
發明內容
本發明人考慮，提供一種可對光伏組件邊框進行印刷且耐紫外線性好的油墨組合 物，簡化對光伏組件邊框著色的操作流程，并且避免由電泳漆的噴涂工藝帶來的環境污染。有鑒于此，本發明提供一種油墨組合物，包括20wt% 25襯％的氟烯烴-乙烯 基醚共聚物、3wt% 8wt%的交聯劑、10wt% 顏料、12wt% 填料、 18wt % 22wt%的助劑和余量的有機溶劑，所述交聯劑為封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合 物。優選的，所述交聯劑中封閉異氰酸酯和氨基樹脂的重量比為1 1 2。優選的，所述有機溶劑包括醋酸丁酯、乙二醇丁醚、乙醇和二甲酸酯。
優選的，所述有機溶劑中醋酸丁酯、乙二醇丁醚、乙醇和二甲酸酯的重量比為5 8 10 13 3 6 1。優選的，所述氟烯烴_乙烯基醚共聚物為三氟乙烯-乙烯基醚共聚物和/或四氟 乙烯-乙烯基醚共聚物。優選的，所述填料為鈦白粉、云母粉、滑石粉或石英粉中的一種或多種。優選的，所述助劑包括流平劑和分散劑。相應的，本發明提供一種上述油墨組合物的制備方法，包括將氟烯烴_乙烯基醚共聚物、助劑和部分有機溶劑混合后進行第一分散，向分散 后的物料中加入顏料和填料后進行研磨，向研磨后的物料中加入剩余有機溶劑和交聯劑后 進行第二次分散，分散后將物料過濾得到油墨組合物。本發明還提供一種光伏組件邊框，包括邊框骨架和印刷于邊框骨架表面的油墨 組合物層，所述油墨組合物包括20wt % 25wt %的氟烯烴-乙烯基醚共聚物、3wt % 8wt%的交聯劑、10wt% 顏料、12wt% 20wt%的填料、18wt% 22wt%的助劑 和余量的有機溶劑，所述交聯劑為封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合物。優選的，所述邊框骨架為鋁型材或合成樹脂。本發明提供一種油墨組合物，該油墨組合物是以氟烯烴-乙烯基醚共聚物為主要 成膜物質，以封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合物為交聯劑，氟烯烴_乙烯基醚共聚物與交 聯劑進行固化交聯后形成體型高分子結構，固化的漆膜硬度高，并且其主鏈鍵能高于紫外 線的破壞量，因此漆膜具有較高的耐紫外線性和耐候性，同時由于氟烯烴_乙烯基醚共聚 的較好的絕緣性和耐腐蝕性，也賦予漆膜較高的絕緣性能和抗腐蝕性能。同時，油墨組合物中配合加入一定量的填料、助劑、顏料和有機溶劑使油墨組合物 具有適于印刷的粘度，提高油墨與鋁型材或合成樹脂的附著力，提高漆膜的強度。綜上所述，采用本發明提供的油墨組合物可直接采用印刷工藝對光伏組件邊框進 行著色處理，操作簡便，用戶還可根據需要設計不同圖案；并且形成的漆膜耐候性及絕緣性 好，對被涂覆基材具有較好的保護作用；另外由于油墨體系不含重金屬元素，因此不會對環 境造成危害。
具體實施例方式為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是 應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的 限制。本發明實施例公開了一種油墨組合物，包括20wt% 25襯％的氟烯烴-乙烯 基醚共聚物、3wt% 8wt%的交聯劑、10wt% 顏料、12wt% 填料、 18wt% 22wt%的助劑和余量的有機溶劑，所述交聯劑為封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合 物。氟烯烴-乙烯基醚共聚物是一種環保型高分子合成樹脂，具有較好的耐候性、耐 化學腐蝕性和絕緣性能，對鋁型材和合成樹脂材料均具有較好附著力。上述油墨組合物以 氟烯烴-乙烯基醚共聚物作為主要成膜物質，賦予成膜后的油墨層以較高的耐酸、耐堿和 耐高壓電弧的性能，并且適于印刷。優選選用三氟乙烯_乙烯基醚共聚物和/或四氟乙
4烯-乙烯基醚共聚物，氟烯烴-乙烯基醚共聚物的含量控制為20wt% 25wt%，氟烯烴-乙 烯基醚共聚物含量過高則使油墨體系粘度過大，不利于混合加工，同時也給印刷帶來難度， 含量過低則難以賦予漆膜較高的耐紫外線性。本發明選用封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合物作為交聯劑的原因在于這兩種 化合物與氟烯烴-乙烯基醚共聚物在常溫下均具有較好的相容性，在較高溫度(160°C 200°C )與氟烯烴-乙烯基醚共聚物發生交聯，漆膜發生固化，符合印刷的加工工藝的要求， 且交聯固化后形成的漆膜硬度高，主鍵的鍵能可達到419kj/mol，大于紫外線的破壞能量， 因此有效防止漆膜長期被紫外線照射而發生降解。氨基樹脂優選選用脲醛樹脂、三聚氰胺 甲醛樹脂或苯胺甲醛樹脂，交聯劑中封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合比例按重量計優選為 1 1 2，油墨組合物中交聯劑的含量為3wt% 8wt%，此種比例的交聯劑為油墨提供適 于印刷的粘度，并且賦予漆膜較高的平整度。填料優選采用鈦白粉、云母粉、滑石粉和石英粉中的一種或多種，起到增強的作 用；選用的助劑優選包括分散劑和流平劑，分散劑優選采用十二烷基硫酸鈉或脂肪酸聚乙 二醇酯，流平劑優選選用卵磷酯或低粘度甲基硅油，流平劑的加入有助于減少漆膜表面的 縮孔；分散劑的加入有助于增加漆料對顏料的浸潤能力，進而較少制備油墨的研磨時間； 并有利于上述氟烯烴_乙烯基醚共聚物和交聯劑在有機溶劑中分散均勻，有機溶劑優選選 用醋酸丁酯、乙二醇丁醚、乙醇和二甲酸酯的混合溶劑，因為上述四種化合物混合后形成的 混合溶劑對氟烯烴_乙烯基醚共聚物和交聯劑均有較好的相容性，混合溶劑中醋酸丁酯、 乙二醇丁醚、乙醇和二甲酸酯的重量比優選為5 8 10 13 3 6 1。本發明提供的油墨組合物是以氟烯烴_乙烯基醚共聚物為主要成膜物質，選用封 閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合物作為交聯劑，并配合加入填料、助劑、顏料和有機溶劑使油 墨組合物具有適于印刷的粘度，同時提高漆膜的強度，氟烯烴_乙烯基醚共聚物與交聯劑 進行交聯固化后形成致密的漆膜，漆膜硬度高，與鋁型材和合成樹脂均具有較高的附著力， 耐紫外線性和耐腐蝕性較強并且絕緣性好。因此，可直接使用本發明提供的油墨組合物對 光伏組件邊框進行印刷著色處理，操作簡便，用戶還可根據需要設計不同圖案，形成的漆膜 耐候性及絕緣性好，對被涂覆基材具有較好的保護作用；并且油墨體系不含重金屬元素，因 此是一種環保型耐紫外線型油墨組合物。本發明還提供了上述油墨組合物的制備方法，包括將氟烯烴_乙烯基醚共聚物、助劑和部分有機溶劑混合后進行第一分散，向分散 后的物料中加入顏料和填料后進行研磨，向研磨后的物料中加入剩余有機溶劑和交聯劑后 進行第二次分散，分散后將物料過濾得到油墨組合物。相應的，本發明還提供一種光伏組件邊框，該邊框包括邊框骨架和印刷于骨架表 面的上述油墨組合物層，由于上述油墨組合物對鋁材和合成樹脂的附著力均較高，因此此 種光伏組件的邊框骨架既可以采用鋁型材，也可以采用合成樹脂材料。對于光伏組件邊框 骨架的印刷方法可以采用本領域技術人員熟知的技術，本發明對此并無特別限制，印刷溫 度優選為5°C 40°C，漆膜干燥固化的溫度優選為160°C 200°C，印刷后便得到有漆膜保 護和修飾的光伏組件邊框。為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的油墨組合物及其制備方 法進行描述。以下實施例中的助劑均由日本ADK公司提供，商品牌號為33981，封閉異氰酸酯均由美國CYTEL公司提供，商品型號為QH31OOS，顏料均由德國DE⑶SSAC0L0RANTS公司提{共。實施例1將5kg醋酸乙酯、9. 5kg乙二醇丁醚、3. 8kg乙醇和0. 76kg 二甲酸甲酯混合后得到 溶劑，將22kg三氟乙烯-乙烯基醚共聚物、20kg助劑和9kg上述溶劑混合后加入分散機中， 再向分散機中加入16kg顏料和18kg鈦白粉后進行高速分散，設置分散機轉速為lOOOrpm， 高速分散后分散均勻的混合料輸入超細砂磨機研磨，再向研磨后的混合物中加入剩余溶 劑、2kg封閉異氰酸酯和3kg脲醛樹脂后進行中速分散，設置分散機轉速為800rpm，將中速 分散后的混合料用高壓過濾機進行過濾，得到粘度為45(涂4杯)秒的油墨組合物。實施例2將6. 5kg醋酸乙酯、9kg乙二醇丁醚、4. 5kg乙醇和Ikg 二甲酸甲酯混合后得到溶 劑，將21kg四氟乙烯-乙烯基醚共聚物、19kg助劑和IOkg上述溶劑混合后加入分散機中， 再向分散機中加入IOkg顏料和12kg鈦白粉后進行高速分散，設置分散機轉速為lOOOrpm， 高速分散后分散均勻的混合料輸入超細砂磨機研磨，再向研磨后的混合物中加入剩余溶 劑、Ikg封閉異氰酸酯和2kg苯胺甲醛樹脂后進行中速分散，設置分散機轉速為SOOrpm，將 中速分散后的混合料用高壓過濾機進行過濾，得到粘度為42(涂4杯)秒的油墨組合物。實施例3將6. 8kg醋酸乙酯、9. 6kg乙二醇丁醚、3. 2kg乙醇和0. 8kg 二甲酸甲酯混合后 得到溶劑，將24kg四氟乙烯-乙烯基醚共聚物、18kg助劑和8kg上述溶劑混合后加入分 散機中，再向分散機中加入16kg顏料和18kg滑石粉后進行高速分散，設置分散機轉速為 IOOOrpm，高速分散后分散均勻的混合料輸入超細砂磨機研磨，再向研磨后的混合物中加入 剩余溶劑、3. 6kg封閉異氰酸酯和3. 4kg三聚氰胺甲醛樹脂后進行中速分散，設置分散機轉 速為800rpm，將中速分散后的混合料用高壓過濾機進行過濾，得到粘度為48 (涂4杯)秒的 油墨組合物。分別將實施例1 3制備的油墨組合物對鋁型基材的光伏組件邊框進行印刷，印 刷溫度為30°C，干燥固化溫度為200°C，鋁型材表面的油墨固化成膜后測試漆膜性能列于 表1 表1漆膜性能測試結果
6 分別將實施例1 3制備的油墨組合物對合成樹脂基材的光伏組件邊框進行印 刷，印刷溫度為30°C，干燥固化溫度為180°C，鋁型材表面的油墨固化成膜后測試漆膜性能 列于表2 :表2漆膜性能測試結果 由上述結果可知，本發明提供的油墨組合物具有優異的抗紫外線性、耐酸、耐堿和 絕緣性能，與鋁型材和合成樹脂材均具有很高的附著力，可直接對光伏組件邊框進行印刷 著色，操作簡便，油墨體系中不含苯化合物和重金屬元素，不會對環境造成污染，因此，是一 種環境友好型的耐候性油墨。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對 于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行 若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
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權利要求
一種油墨組合物，其特征在于，包括20wt％～25wt％的氟烯烴 乙烯基醚共聚物、3wt％～8wt％的交聯劑、10wt％～18wt％的顏料、12wt％～20wt％的填料、18wt％～22wt％的助劑和余量的有機溶劑，所述交聯劑為封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合物。
2.根據權利要求1所述的油墨組合物，其特征在于，所述交聯劑中封閉異氰酸酯和氨 基樹脂的重量比為1 1 2。
3.根據權利要求1所述的油墨組合物，其特征在于，所述有機溶劑包括醋酸丁酯、乙二 醇丁醚、乙醇和二甲酸酯。
4.根據權利要求3所述的油墨組合物，其特征在于，所述有機溶劑中醋酸丁酯、乙二醇 丁醚、乙醇和二甲酸酯的重量比為5 8 10 13 3 6 1。
5.根據權利要求1所述的油墨組合物，其特征在于，所述氟烯烴-乙烯基醚共聚物為三 氟乙烯-乙烯基醚共聚物和/或四氟乙烯_乙烯基醚共聚物。
6.根據權利要求1所述的油墨組合物，其特征在于，所述填料為鈦白粉、云母粉、滑石 粉或石英粉中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述的油墨組合物，其特征在于，所述助劑包括流平劑和分散劑。
8.權利要求1所述的油墨組合物的制備方法，其特征在于，包括將氟烯烴_乙烯基醚共聚物、助劑和部分有機溶劑混合后進行第一分散，向分散后的 物料中加入顏料和填料后進行研磨，向研磨后的物料中加入剩余有機溶劑和交聯劑后進行 第二次分散，分散后將物料過濾得到油墨組合物。
9.一種光伏組件邊框，其特征在于，包括邊框骨架和印刷于邊框骨架表面的油墨組 合物層，所述油墨組合物包括20wt % 25wt %的氟烯烴-乙烯基醚共聚物、3wt % 8wt % 的交聯劑、IOwt % 顏料、12wt% 填料、18wt% 22wt%的助劑和余 量的有機溶劑，所述交聯劑為封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合物。
10.根據權利要求9所述的光伏組件邊框，其特征在于，所述邊框骨架為鋁型材或合成 樹脂。
全文摘要
本發明提供一種油墨組合物及其制備方法和光伏組件邊框，該油墨組合物包括20wt％～25wt％的氟烯烴-乙烯基醚共聚物、3wt％～8wt％的交聯劑、10wt％～18wt％的顏料、12wt％～20wt％的填料、18wt％～22wt％的助劑和余量的有機溶劑，所述交聯劑為封閉異氰酸酯和氨基樹脂的混合物。本發明提供的油墨組合物可直接對光伏組件邊框進行印刷著色，并且形成的漆膜具有較好的耐紫外線性、耐候性好、耐腐蝕性和絕緣性。
文檔編號H01L31/042GK101921510SQ201010282740
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者王士元 申請人:英利能源(中國)有限公司