一种太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料及其制备方法 (Multi-base-surface epoxy resin-based composite bonding layer material special for solar power generation road surface and preparation method thereof ) 是由 王淑艳 李武 宋圆圆 唐英义 于 2021-03-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于粘结材料技术领域,具体涉及一种太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料及其制备方法。该材料包括下述质量分数的组分：水性聚氨酯环氧树脂乳液22-35份,醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液28-45份,碳酸钙晶须15-30份,消泡剂0.3-0.6份,催化剂1-4份,抗氧化剂3-6份,紫外线吸收剂2-5份,填料10-30份；制备方法为将各组分依次混合且搅拌均匀,制得复合粘结层材料。该材料具有更好的韧性、耐冲击性、抗氧化性等综合性能,更适用于太阳能路面的使用。(The invention belongs to the technical field of bonding materials, and particularly relates to a multi-base-surface epoxy resin-based composite bonding layer material special for a solar power generation road surface and a preparation method thereof. The material comprises the following components in percentage by mass: 22-35 parts of waterborne polyurethane epoxy resin emulsion, 28-45 parts of vinyl acetate-ethylene copolymer emulsion, 15-30 parts of calcium carbonate whisker, 0.3-0.6 part of defoaming agent, 1-4 parts of catalyst, 3-6 parts of antioxidant, 2-5 parts of ultraviolet absorbent and 10-30 parts of filler; the preparation method comprises the steps of mixing the components in sequence and stirring uniformly to prepare the composite bonding layer material. The material has better comprehensive properties of toughness, impact resistance, oxidation resistance and the like, and is more suitable for solar pavements.)
技术领域
本发明属于粘结材料技术领域，具体涉及一种太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料及其制备方法。
背景技术
太阳能路面全称为“太阳能光伏发电路面”，是指将太阳能光伏发电层直接铺设于现有的沥青或水泥混凝土路面表面，作为面层的一种全新的多功能路面。太阳能光伏发电层是由多个太阳能电池模块电性连接而成，其工作原理是将吸收的阳光经发电层太阳能电池的光电效应转化成直流电，并可通过逆变器转换成交流电，存储在连接层中供太阳能路面自身运行使用，多余电量可以通过路边电桩存储或并入电网，最终实现光伏发电。
因此，与传统的沥青和水泥混凝土路面有着本质的不同，太阳能路面更要保证面层的稳定性，这也就对太阳能电池模块之间、太阳能电池模块与沥青或水泥混凝土之间所使用的粘结结构层材料提出了更高的要求。现有技术中的粘结材料多采用环氧树脂基粘结剂，由于环氧树脂基粘结剂的粘接性能好、价格比较低廉、粘接工艺简便，所以近几十年来在各个工业领域得到了广泛的应用。但是环氧树脂基粘结剂同样也存在着一些缺陷，比如固化后韧性差、抗氧化和抗紫外线性能差等问题，若使用在户外的太阳能路面上，极可能导致过短寿命，严重影响工程质量，甚至成为安全隐患。
发明内容
为了解决现有的粘结材料不能满足太阳能路面质量要求的问题，本发明提供了一种太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料，该材料具有更好的韧性、耐冲击性、抗氧化性等性能。
本发明提供的太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料，包括下述质量分数的组分：水性聚氨酯环氧树脂乳液22-35份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液28-45份，碳酸钙晶须15-30份，消泡剂0.3-0.6份，催化剂1-4份，抗氧化剂3-6份，紫外线吸收剂2-5份，填料10-30份。
进一步的，所述粘结层材料包括下述质量分数的组分：水性聚氨酯环氧树脂乳液28份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液35份，碳酸钙晶须18份，消泡剂0.5份，催化剂2.5份，抗氧化剂3份，紫外线吸收剂2份，填料11份。
进一步的，所述消泡剂为硅酮树脂。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
进一步的，所述抗氧化剂为乙氧基喹啉、二丁基羟基甲苯、特丁基对苯二酚、亚磷酸酯抗氧化剂中的一种或多种。
进一步的，所述紫外线吸收剂为质量百分比为3-5:1的邻羟基苯甲酸苯酯与苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液的混合物。二者复配得到的混合物可以吸收紫外线，进而能够提高粘结层材料的抗紫外线能力。
进一步的，所述填料为云母粉、滑石粉、石英矿粉和细石料的一种或多种。
上述太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照上述组分称取碳酸钙晶须，将其放入粉碎机中粉碎至150目以下，备用；
(2)在室温条件下，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入到反应容器中，再加入水性聚氨酯环氧树脂乳液和消泡剂，在300-450r/min的转速下搅拌25-40min，待搅拌均匀后加入粉碎后的碳酸钙晶须，在400-550r/min的转速下搅拌45-60min，得到混合物料；
(3)将催化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂加入到步骤(2)的混合物料中，在50-200r/min的转速下搅拌反应2-5h，之后根据物料的粘稠程度加入填料，继续在50-200r/min的转速下搅拌直至混合均匀，即得到粘结层材料。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料，添加了水性聚氨酯环氧树脂乳液和醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，二者混合后可以形成网络大分子结构，提高材料的交联密度，进而提高了其固化后的韧性、耐冲击性，降低了脆性；添加了碳酸钙晶须，增加了材料的黏度，使材料中可以添加相对较多的组分且使其能够混合均匀，提高材料的抗拉、抗剪切性能，保证了稳定性；添加了抗氧化剂和紫外线吸收剂，丰富了材料的综合性能，使该材料更适用于太阳能路面的使用。
本发明提供的太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料的制备方法，操作简单，成本较低，绿色环保，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料，包括下述质量分数的组分：水性聚氨酯环氧树脂乳液24份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液33份，碳酸钙晶须16份，硅酮树脂0.3份，二月桂酸二丁基锡2份，亚磷酸酯抗氧化剂4份，邻羟基苯甲酸苯酯2份，苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液0.4份，石英矿粉15份。
上述太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照上述组分称取碳酸钙晶须，将其放入粉碎机中粉碎至150目以下，备用；
(2)在室温条件下，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入到反应容器中，再加入水性聚氨酯环氧树脂乳液和消泡剂，在300r/min的转速下搅拌30min，待搅拌均匀后加入粉碎后的碳酸钙晶须，在400r/min的转速下搅拌55min，得到混合物料；
(3)按照比例将邻羟基苯甲酸苯酯与苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液混合，制得紫外线吸收剂；
(4)将催化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂加入到步骤(2)的混合物料中，在150r/min的转速下搅拌反应3h，之后根据物料的粘稠程度加入填料，继续在200r/min的转速下搅拌直至混合均匀，即得到粘结层材料。
实施例2
本实施例提供的太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料，包括下述质量分数的组分：水性聚氨酯环氧树脂乳液28份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液35份，碳酸钙晶须18份，硅酮树脂0.5份，二月桂酸二丁基锡2.5份，乙氧基喹啉3份，邻羟基苯甲酸苯酯2.2份，苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液0.5份，滑石粉11份。
上述太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照上述组分称取碳酸钙晶须，将其放入粉碎机中粉碎至150目以下，备用；
(2)在室温条件下，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入到反应容器中，再加入水性聚氨酯环氧树脂乳液和消泡剂，在350r/min的转速下搅拌35min，待搅拌均匀后加入粉碎后的碳酸钙晶须，在450r/min的转速下搅拌50min，得到混合物料；
(3)按照比例将邻羟基苯甲酸苯酯与苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液混合，制得紫外线吸收剂；
(4)将催化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂加入到步骤(2)的混合物料中，在100r/min的转速下搅拌反应3.5h，之后根据物料的粘稠程度加入填料，继续在150r/min的转速下搅拌直至混合均匀，即得到粘结层材料。
实施例3
本实施例提供的太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料，包括下述质量分数的组分：水性聚氨酯环氧树脂乳液30份，醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液32份，碳酸钙晶须20份，硅酮树脂0.6份，二月桂酸二丁基锡3份，乙氧基喹啉2份，二丁基羟基甲苯2份，邻羟基苯甲酸苯酯2.4份，苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液0.7份，细石料17份。
上述太阳能发电路面专用多基面环氧树脂基复合粘结层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)按照上述组分称取碳酸钙晶须，将其放入粉碎机中粉碎至150目以下，备用；
(2)在室温条件下，将醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液加入到反应容器中，再加入水性聚氨酯环氧树脂乳液和消泡剂，在400r/min的转速下搅拌40min，待搅拌均匀后加入粉碎后的碳酸钙晶须，在500r/min的转速下搅拌55min，得到混合物料；
(3)按照比例将邻羟基苯甲酸苯酯与苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液混合，制得紫外线吸收剂；
(4)将催化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂加入到步骤(2)的混合物料中，在180r/min的转速下搅拌反应4h，之后根据物料的粘稠程度加入填料，继续在200r/min的转速下搅拌直至混合均匀，即得到粘结层材料。
对上述实施例1-3制备的粘结层材料和普通环氧树脂基粘结材料(市售YY5540A/B型快固环氧AB胶)进行性能测试，其中，抗震动性测定依据JGJ101-1996，耐温性、耐热性及耐候性测定依据GB/T 1735-1979，每组实施例准备六组试样，取均值，测试结果如表1所示。
表1-粘结层材料性能测试结果
通过表1可以看出，实施例1-3的粘结层材料在耐温耐热、抗震动性、抗氧化、抗剪强度等性能方面更加优异，这说明了通过本发明制备的粘结层材料具备更好的综合性能，更适用于太阳能路面的使用。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
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