本發(fā)明涉及光伏涂料，特別是涉及一種光伏組件用金屬型材及其制備方法和應用。

背景技術：

1、目前光伏組件常用的光伏支架和光伏邊框的金屬材質(除鋁型材外)最優(yōu)選為耐腐蝕性較好的鍍鋅鋁鎂鋼材(即在裸鋼的外表面鍍上一層鋅鋁鎂鍍層)。鍍鋅鋁鎂鋼材作為光伏支架及光伏邊框戶外使用時，會存在以下弊端：

2、(1)存在導電性，故而在光伏電站安裝用電設備時，原色的鍍鋅鋁鎂鋼材邊框在生產和使用過程中需要做絕緣處理或者噴涂絕緣防護涂層，以防安全隱患。

3、(2)鋅鋁鎂鍍層本身的防腐性及耐老化性能不足以滿足25年，需要防護涂層進行保護，來延長其使用壽命，以滿足光伏組件的使用要求。

4、(3)鋅鋁鎂鍍層戶外使用短期內就會出現黑斑(鋅鋁鎂鍍層的黑斑產生是由于其存在mgzn2、mg2zn11、al及zn的共晶富集區(qū)，目視發(fā)黑的原因為局部缺少凸出的、可發(fā)出金屬光澤的富鋅相，共晶相為片層狀結構，導致對光的反射存在區(qū)別，共晶相富鎂，容易被空氣中的氧氣所氧化進而形成黑色的氧化物)，故而其外觀質量較差，客戶對其接受度較低，從而影響鍍鋅鋁鎂鋼材產品的推廣，僅僅適用于一些對外觀無要求的低端項目。

5、因此，光伏組件用鍍鋅鋁鎂鋼材的外表面需要一層絕緣且長久有效的防護涂層(如公開號cn118852922a所示)。眾所周知，氟碳樹脂中由于氟元素電負性大，碳氟鍵之間的鍵能非常強，加上氟材料結構中分子排列緊密、剛硬、平滑，使氟碳涂層表現出優(yōu)異的耐候、耐熱、耐溫及耐化學品等性能，可滿足光伏組件用鍍鋅鋁鎂鋼材在戶外長期使用的要求。因此，市面上絕大多數高耐候、耐老化涂料都是氟碳涂料。

6、但是，氟碳涂料也面臨一些問題：首先，在若干年后光伏組件報廢，如果不妥善處理，必然會帶來嚴重的氟污染。其次，氟碳樹脂有顏填料濕潤性差的現象，導致固化后交聯密度相對較低、附著力一般、漆膜較軟等。再者，氟碳涂層燃燒后產生大量的氟化氫，氟化氫是一種劇毒氣體，它有強烈的腐蝕性，對于人體有巨大危害，且氟化氫易溶于水，會污染河床以及地下水，對人類健康和環(huán)境危害極大。因此開發(fā)一種綜合性能更好、且鍍鋅鋁鎂鋼材用無氟防護涂料顯得尤為重要。

7、此外，目前市面上的重防腐涂層保護體系(如公開號116144244a、cn118852922a所示)，一般包括增加封閉及附著力的底涂、提高耐候及表觀裝飾的面涂，甚至還包括提高耐久性的中涂，須經兩次或三次噴涂，涂裝工藝繁瑣、膜厚較高不利于安裝且成本較高。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足，提供一種光伏組件用金屬型材及其制備方法和應用。

2、基于此，本發(fā)明公開了一種光伏組件用金屬型材，包括鍍鋅鋁鎂鋼材及設于鍍鋅鋁鎂鋼材的外表面的單組份無氟陶瓷防護涂料層；

3、其中，單組份無氟陶瓷防護涂料，按重量份數計，包括如下原料：25-40份聚酯樹脂、10-20份羥基丙烯酸樹脂、10-20份有機硅樹脂、5-15份色漿、2-5份填料、10-25份稀釋劑、附著力促進劑2-4.5份、2-3份分散劑、0.5-1.5份消泡劑及10-20份脂肪族異氰酸酯固化劑；

4、所述聚酯樹脂的粘度為1500-2500mpa·s、羥值為30-80mgkoh/g；所述羥基丙烯酸樹脂的粘度為2000-4000mpa·s、羥值為50-90mgkoh/g；所述有機硅樹脂的粘度為300-800mpa·s。

5、優(yōu)選地，所述聚酯樹脂為萬博聚酯樹脂wfp011、萬博聚酯樹脂wfp218、雅克化工聚酯樹脂yp8836、柯力森聚酯樹脂kn9282p、歐勵化工聚酯樹脂neo-8223、三本化學聚酯樹脂rp7559中的至少一種；

6、所述羥基丙烯酸樹脂為雅克化工羥基丙烯酸樹脂yz-h500、萬博羥基丙烯酸樹脂wf-h6026、科鼎功材羥基丙烯酸樹脂mr1456、能達化學羥基丙烯酸樹脂ac3420中的至少一種；

7、所述有機硅樹脂為嘉諾有機硅樹脂fjn-1037、嘉諾有機硅樹脂fjn-1038、仕展有機硅樹脂sivel4293、諾涂有機硅樹脂fnmt3655、諾涂有機硅樹脂fnmt3606中的至少一種。

8、進一步優(yōu)選地，所述附著力促進劑為利達化工附著力促進劑ld-3168、安吉康附著力促進劑anjeka-3010、鑫鈦克附著力促進劑sae中的至少一種。

9、進一步優(yōu)選地，所述脂肪族異氰酸酯固化劑為封端型異佛爾酮二異氰酸酯、封端型六亞甲基二異氰酸酯、封端型4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、封端型甲基環(huán)己基二異氰酸酯、封端型三甲基六亞甲基二異氰酸酯、封端型苯二亞甲基二異氰酸酯中的至少一種。

10、進一步優(yōu)選地，所述分散劑為威納新材料分散劑sy-f7113、威納新材料分散劑sy-f7107、畢克化學分散劑byk-p104ssg中的至少一種；

11、所述消泡劑為安吉康消泡劑anjeka-5053、核心化學消泡劑defomaster?fs、優(yōu)卡化學消泡劑uniq-foam278s中的至少一種。

12、進一步優(yōu)選地，所述填料為鈦白粉、消光粉、氣相二氧化硅；

13、所述色漿為炭黑、銅鉻黑、鋁銀漿、鈷綠、鈷鉻綠中的至少一種；

14、所述稀釋劑為丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、丙二醇單丙基醚、乙二醇丁醚中的至少一種；

15、所述單組份無氟陶瓷防護涂料，按重量份數計，還包括1.8-3份潤濕流平劑；所述潤濕流平劑為威納新材料潤濕流平劑sy-5066、輝虹潤濕流平劑hl5007b、崇耀科技潤濕流平劑wyncoat*中的至少一種。

16、進一步優(yōu)選地，所述鍍鋅鋁鎂鋼材包括裸鋼及設于裸鋼的外表面的鋅鋁鎂鍍層；所述鋅鋁鎂鍍層的克重≥160g/m2，鋅鋁鎂鍍層的膜厚≥20μm；所述單組份無氟陶瓷防護涂料層的厚度為30-60μm；

17、所述鋅鋁鎂鍍層所用的金屬材料，按重量百分比計，包括如下原料：鋁2.5-11.0％、鎂1.0-5.0％、硅0.1-1.0％、微量元素0.1-1.2％、其余為鋅。

18、其中，有機硅樹脂是以硅氧烷鍵(si-o-si)為骨架，具有較高的熱分解溫度高，且在高溫條件下具有極佳的電器性能，在紫外光照射下難以引起游離基的反應，因此具有極佳的耐候性能。而羥基丙烯酸樹脂的結構特征是主鏈由飽和的c-c鍵構成，側鏈為帶有羧酸酯基等極性基團；故而賦予其良好的耐熱氧化、耐候性、耐油耐溶劑及粘結性，但其耐寒性、耐水、耐堿性及電氣性能較差。

19、故而，本發(fā)明為獲得具備優(yōu)異綜合性能的單組份無氟陶瓷防護涂料，其以互配的有機硅樹脂、羥基丙烯酸樹脂及聚酯樹脂作為主體樹脂，再搭配附著力促進劑、分散劑、消泡劑、脂肪族異氰酸酯固化劑、色漿、填料、稀釋劑等；來獲得兼具優(yōu)異的耐沸水煮老化及其附著力、耐高溫蒸煮老化pct及其附著力、耐高溫高濕老化dh及其附著力、耐濕凍hf及其附著力、耐高低溫tc及其附著力、耐uv老化及耐uv+dh老化性能、耐中性鹽霧及耐銅加速乙酸鹽霧、耐沖擊、耐酸堿及耐丁酮擦拭等綜合性能的單組份無氟陶瓷防護涂料層。而且，該單組份無氟陶瓷防護涂料的主體樹脂均為不含氟的樹脂，具有極佳的環(huán)保性。故而，該單組份無氟陶瓷防護涂料層可作為光伏組件用鍍鋅鋁鎂鋼材的防護涂層。

20、本發(fā)明還公開了一種光伏組件用金屬型材的制備方法，包括：對鍍鋅鋁鎂鋼材進行前處理，烘干；再在前處理后的鍍鋅鋁鎂鋼材的外表面直接噴涂一層單組份無氟陶瓷防護涂料，170-200℃下固化5-10min，形成單組份無氟陶瓷防護涂料層。

21、其中，單組份無氟陶瓷防護涂料按照本領域常規(guī)方法進行制備。例如，將單組份無氟陶瓷防護涂料的各原料混合均勻即可。較佳地，在具有安全裝置的不銹鋼容器中混合各原料，混合時的攪拌速度優(yōu)選為≥2500r/min，混合時間優(yōu)選為30-400min，即得單組份無氟陶瓷防護涂料。

22、優(yōu)選地，所述前處理為鋅系磷化前處理、鐵系磷化前處理、硅烷前處理、含鉻鈍化前處理、無鉻鈍化前處理、陶化前處理中的至少一種。

23、本發(fā)明還公開了一種光伏組件用金屬型材的應用，將所述光伏組件用金屬型材作為光伏邊框和/或光伏支架應用于光伏組件中。

24、與現有技術相比，本發(fā)明至少包括以下有益效果：

25、(1)本發(fā)明的光伏組件用金屬型材，在鍍鋅鋁鎂鋼材的基礎上，還搭配單組份無氟陶瓷防護涂料層，能有效避免鍍鋅鋁鎂鋼材表面的黑斑問題；可根據客戶需求定制不同顏色的光伏鍍鋅鋁鎂鋼邊框和光伏鍍鋅鋁鎂鋼支架。

26、(2)鍍鋅鋁鎂鋼材的外表面僅需涂一層單組份無氟陶瓷防護涂料層即可達到長期優(yōu)異的附著力、耐老化、耐水煮、耐濕凍、耐高低溫、耐候、耐鹽霧、耐腐蝕、耐沖擊等綜合性能，涂料層厚度(30-60μm)更薄，涂裝工序更簡單，極大的降低了成本。

27、(3)該單組份無氟陶瓷防護涂料，替代了綜合耐候較好但對環(huán)境不友好的氟碳樹脂，采用環(huán)保型有機硅樹脂、聚酯樹脂及羥基丙烯酸樹脂作為主體樹脂進行配方體系搭配，相比于氟碳涂料體系的綜合性能更好。

28、(4)單組份無氟陶瓷防護涂料采用特殊的原料配方，該單組份無氟陶瓷防護涂料的保光性能好，儲存穩(wěn)定性能高，絕緣，且單組份無氟陶瓷防護涂料層在鋅鋁鎂鍍層外表面有著長期優(yōu)異的附著力、耐老化、耐水煮、耐濕凍、耐高低溫、耐候、耐鹽霧、耐腐蝕、耐沖擊等綜合性能(該單組份無氟陶瓷防護涂料層兼具優(yōu)異的耐沸水煮老化及其附著力、耐高溫蒸煮老化pct及其附著力、耐高溫高濕老化dh及其附著力、耐濕凍hf及其附著力、耐高低溫tc及其附著力、耐uv老化及耐uv+dh老化性能、耐中性鹽霧及耐銅加速乙酸鹽霧、耐酸堿及耐丁酮擦拭、耐沖擊性能)，能很好地滿足高品質光伏組件用金屬型材長期戶外使用的綜合性能要求。

29、(5)通過對鍍鋅鋁鎂鋼材進行前處理，可改善鍍鋅鋁鎂鋼材難以附著涂料層的缺陷，進一步提高了單組份無氟陶瓷防護涂料層與鍍鋅鋁鎂鋼材的層間附著力。

30、(6)裸鋼表面經普通防腐處理后，一般戶外使用10-15年就會導致光伏組件用金屬型材產品防腐結構失效。而本發(fā)明的裸鋼采用鋅鋁鎂鍍層和單組份無氟陶瓷防護涂料層的雙重保護，能使光伏組件用金屬型材在戶外使用壽命至少達25-30年甚至更久，可有效地為光伏組件體系保駕護航。