CN114311888A - 一种防草垫及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防草垫及其制备方法和应用，所述防草垫包括聚合物复合纤维无纺布层；所述聚合物复合纤维无纺布层包括聚合物复合纤维以及设置于所述聚合物复合纤维表面的耐候性涂层；所述聚合物复合纤维包括聚合物和白色填料。本发明所述防草垫结构简单、价格便宜且防草效果好，具有较长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件技术领域，尤其涉及一种防草垫及其制备方法和应用。
背景技术
现有光伏电站周围杂草丛生，往往需要人工定期清理，人力物力成本较高，如果不及时清理则会影响光伏组件发电效率，并且会产生热斑效应。
目前的处理手段之一是直接除草。
CN111357468A公开了一种用于光伏电站的全自动除草机器人，其公开的机器人通过中央控制模块、运动处理模块、杂草识别模块、除草模块、杂草处理模块、动力模块各个模块的相互配合，实现了对光伏电站的全自动除草，通过其公开的技术方案，用户可以根据需要，每天全自动不停地除草，杜绝现有光伏电站的除草问题，降低光伏电站的运维费用，显著提高发电效率，同时不影响环境保护。
但是，上述方法操作复杂，更理想的处理方式是设置防草垫。
CN106637674A公开了一种防草垫及其加工工艺，旨在解决传统防草垫防草效果差的难题；其技术方案要点是一种防草垫，包括底层以及表层，所述底层为由涤纶制成的纺粘无纺布，表层为由涤纶制成的针刺无纺布，所述底层与表层之间设置有高压低密度聚乙烯材料，并通过高压低密度聚乙烯材料连接，所述高压低密度聚乙烯材料的粒径为40目以下，并且高压低密度聚乙烯材料均匀分布于底层与表层之间，其质量为25～35g/m2，底层的密度为135～180g/m2，厚度为0.4～0.6毫米，表层厚度为1.5～2.5毫米。
其公开的防草垫防草效果好，但是其结构和工艺复杂，成本较高。
综上所述，开发一种结构简单、价格便宜且防草效果好的防草垫至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防草垫及其制备方法和应用，所述防草垫结构简单、价格便宜且防草效果好，具有较长的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种防草垫，所述防草垫包括聚合物复合纤维无纺布层；
所述聚合物复合纤维无纺布层包括聚合物复合纤维以及设置于所述聚合物复合纤维表面的耐候性涂层；
所述聚合物复合纤维包括聚合物和白色填料。
本发明所述防草垫通过单层结构就能实现较好的防草效果，耐候性涂层可以确保防草垫的使用寿命；聚合物复合纤维中含有白色填料，既可以反射紫外线，提高防草垫的使用寿命，又可以提高防草垫整体的反射率，提供高反光效果，将太阳光重新反射回光伏组件，提高组件发电效率。
优选地，以所述的聚合物复合纤维的总质量为100％计，所述白色填料所占的质量分数为1％-30％，例如2％、5％、10％、15％、20％、25％等，进一步优选5％-20％
本发明所述防草垫的聚合物复合纤维中，当白色填料的质量分数低于1％时，无机填料散射的光不足，难以获得较高的反射性能。而当白色填料质量分数高于30％时，可能会影响聚合物纤维的机械性能。
优选地，所述聚合物包括聚丙烯、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种。
优选地，所述白色填料包括钛白粉、碳酸钙或硫酸钡中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：钛白粉和碳酸钙的组合，碳酸钙和硫酸钡的组合，钛白粉、碳酸钙和硫酸钡的组合等。
优选地，所述聚合物复合纤维无纺布层的厚度为50μm-1000μm，例如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm等。
本发明所述聚合物复合纤维无纺布层的厚度在此范围的是为了提供较好的防草性能、反射性能及性价比；厚度太高，则成本较高；厚度太低，则提供不了足够的防草性能，杂草可能从防草垫中钻出，同时反射性能也较差。
优选地，所述耐候性涂层的厚度为1μm-50μm，例如5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm等。
优选地，所述耐候性涂层包括耐候性树酯、填料和助剂。
优选地，所述的耐候性树脂包括氟碳树脂、丙烯酸树脂或聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：氟碳树脂和丙烯酸树脂的组合，丙烯酸树脂和聚酯树脂的组合，氟碳树脂、丙烯酸树脂和聚酯树脂的组合等。
优选地，所述的填料包括钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、锌钡白或锌白中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：钛白粉和碳酸钙的组合，硫酸钡、锌钡白和锌白的组合，碳酸钙、硫酸钡、锌钡白和锌白的组合等。
优选地，所述的助剂为交联剂、溶剂、分散剂、光稳剂、热稳定剂、消泡剂、流平剂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：交联剂、溶剂和分散剂的组合，光稳剂、热稳定剂、消泡剂和流平剂的组合，交联剂、溶剂、分散剂、光稳剂和热稳定剂的组合等。
优选地，所述防草垫还包括防火层。
本发明还可以对防草垫设置防火层，防止防草垫燃烧，隔绝火源，有效提高光伏电站的安全性。
优选地，所述防火层包括玻璃纤维布、硅胶玻璃纤维防火布、玄武岩纤维防火布、铝箔防火布、腈纶纤维防火布或高硅氧防火布中的任意一种。
优选地，所述防火层的厚度为50μm-500μm，例如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm等。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的防草垫的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将聚合物和白色颜料混合均匀，造粒，再熔融挤出纺丝，形成聚合物复合纤维；
(2)将聚合物复合纤维经成网热轧工艺得到聚合物纤维无纺布；
(3)将聚合物纤维无纺布涂覆耐候性涂层的原料，再进行干燥，得到表面涂覆有耐候性涂层的聚合物复合纤维无纺布，即为所述防草垫。
优选地，步骤(3)中，所述耐候性树脂涂层的原料的涂覆方式包括浸涂。
优选地，所述浸涂具体包括：将聚合物复合纤维无纺布迅速通过盛有耐候性涂层的涂料槽，再经过烘箱干燥得到涂覆有耐候性涂层的聚合物纤维无纺布。
优选地，所述制备方法还包括在所述表面涂覆有耐候性涂层的聚合物复合纤维无纺布表面设置防火层的操作。
优选地，所述设置方式包括胶黏剂粘接或热压贴合。
第三方面，本发明提供一种第一方面所述的防草垫在光伏组件中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述防草垫结构简单，渗水性和防草效果好，具有较长的使用寿命，还可根据需要设置防火层；而且高反光效果突出，可以提高组件发电效率。
(2)本发明所述防草垫的长草面积占总面积的百分比在5.7％以内，反光率在71％以上，UV 800KWh断裂伸长率在32％以上。
附图说明
图1是实施例1所述的防草垫的结构示意图；
1-聚合物复合纤维无纺布层；2-防火层。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种防草垫，其结构示意图如图1所示，所述防草垫包括层叠设置的聚合物复合纤维无纺布层1和防火层2。
所述聚合物复合纤维无纺布层：厚度为150μm；由聚丙烯复合纤维及设置于所述聚丙烯复合纤维表面的耐候性涂层组成；
聚丙烯复合纤维：添加10％质量分数的钛白粉，聚丙烯购于扬子石化，牌号为K8003，钛白粉购于杜邦，牌号为R350；
耐候性涂层：厚度为5μm，包括50％质量份的氟碳树脂、40％质量份的钛白粉、7％质量份的交联剂、2％质量份的光稳定剂、1％质量份的分散剂，其中，氟碳树脂购于三爱富，牌号为ZHM-2；钛白粉购于杜邦，牌号为R960；交联剂购于万华化学，牌号为HT-100；光稳定剂购于巴斯夫，牌号为Tinuvin 400。
所述防火层的厚度为200μm，材质为玻璃纤维布，购于宏和科技，牌号为7628。
所述防草垫的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚丙烯和钛白粉混合均匀，造粒，再熔融挤出纺丝，形成聚合物复合纤维，经成网热轧工艺得到聚丙烯纤维无纺布；
(2)将聚丙烯纤维无纺布通过浸涂的方式，涂覆一层耐候性涂层的原料，再进行干燥，得到表面涂覆有耐候性涂层的聚丙烯复合纤维无纺布；
(3)通过热压的方式贴合一层玻璃纤维防火布，即得到一种带有防火层的耐候聚丙烯纤维无纺布防草垫。
实施例2
本实施例提供一种防草垫，所述防草垫为单层结构，由聚合物复合纤维无纺布层构成。
所述聚合物复合纤维无纺布层：厚度为200μm；由聚丙烯复合纤维及设置于所述聚丙烯复合纤维表面的耐候性涂层组成；
聚丙烯复合纤维：添加10％质量分数的钛白粉，聚丙烯购于扬子石化，牌号为K8003，钛白粉购于杜邦，牌号为R350；
耐候性涂层：厚度为5μm，包括50％质量份的氟碳树脂、40％质量份的钛白粉、7％质量份的交联剂、2％质量份的光稳定剂、1％质量份的分散剂，其中，氟碳树脂购于三爱富，牌号为ZHM-2；钛白粉购于杜邦，牌号为R960；交联剂购于万华化学，牌号为HT-100；光稳定剂购于巴斯夫，牌号为Tinuvin 400。
所述防草垫的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚丙烯和钛白粉混合均匀，造粒，再熔融挤出纺丝，形成聚合物复合纤维，经成网热轧工艺得到聚丙烯纤维无纺布；
(2)将聚丙烯纤维无纺布通过浸涂的方式，涂覆一层耐候性涂层的原料，再进行干燥，得到表面涂覆有耐候性涂层的聚丙烯复合纤维无纺布防草垫。
实施例3
本实施例提供一种防草垫，所述防草垫为单层结构，由聚合物复合纤维无纺布层构成。
所述聚合物复合纤维无纺布层：厚度为250μm；由聚乙烯复合纤维及设置于所述聚乙烯复合纤维表面的耐候性涂层组成；
聚乙烯复合纤维：添加10％质量分数的钛白粉，聚乙烯购于中石化，牌号为500S，钛白粉购于龙蟒佰利联，牌号为R996；
耐候性涂层：厚度为10μm，厚度为10μm，包括55％质量份的丙烯酸树脂、35％质量份的钛白粉、6％质量份的交联剂、3％质量份的光稳定剂、1％质量份的分散剂，其中，丙烯酸树脂购于长兴化学，牌号为ETERAC 7305；钛白粉购于杜邦，牌号为R706；交联剂购于万华化学，牌号为HT-100；光稳定剂购于巴斯夫，牌号为Tinuvin 400。
所述防草垫的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯和钛白粉混合均匀，造粒，再熔融挤出纺丝，形成聚合物复合纤维，经成网热轧工艺得到聚乙烯纤维无纺布；
(2)将聚乙烯纤维无纺布通过浸涂的方式，涂覆一层耐候性涂层的原料，再进行干燥，得到表面涂覆有耐候性涂层的聚乙烯复合纤维无纺布防草垫。
实施例4
本实施例提供一种防草垫，所述防草垫为单层结构，由聚合物复合纤维无纺布层构成。
所述聚合物复合纤维无纺布层：厚度为300μm；由聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维及设置于所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维表面的耐候性涂层组成；
聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维：添加10％质量分数的钛白粉，聚酯切片(聚对苯二甲酸乙二醇酯)购于江苏恒力，牌号为CH-390，钛白粉购于龙蟒佰利联，牌号为R996；
耐候性涂层：厚度为10μm，包括55％质量份的丙烯酸树脂、35％质量份的钛白粉、6％质量份的交联剂、3％质量份的光稳定剂、1％质量份的分散剂，其中，丙烯酸树脂购于长兴化学，牌号为ETERAC 7305；钛白粉购于杜邦，牌号为R706；交联剂购于万华化学，牌号为HT-100；光稳定剂购于巴斯夫，牌号为Tinuvin 400。
所述防草垫的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚酯切片和白色颜料混合均匀，造粒，再熔融挤出纺丝，形成聚合物复合纤维，经成网热轧工艺得到聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维无纺布；
(2)再聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维无纺布通过浸涂的方式，涂覆一层耐候性涂层的原料，再进行干燥，得到表面涂覆有耐候性涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维无纺布；
(3)通过热压的方式贴合一层玻璃纤维防火布，即得到一种带有防火层的耐候聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维无纺布防草垫。
实施例5-8
实施例5-8与实施例1的区别在于聚丙烯纤维中钛白粉的质量分数不一样，分别为5％(实施例5)、8％(实施例6)、15％(实施例7)和20％(实施例8)，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例2的区别在于不添加钛白粉，其余均与实施例2相同。
对比例2
本对比例提供一种市售的防草垫，所述防草垫的材质为聚丙烯无纺布，厚度200μm。
性能测试
将实施例1-8和对比例1-2所述的防草垫进行如下测试：
(1)防草效果：以长草面积/总面积计算，即将实施例1-8和对比例1-2所述的防草垫分别铺10平米地面，放置6个月，计算长草面积/总面积，比例越低，防草效果越好；
(2)反光率：测试防草垫400-1100nm的反射率，测试仪器岛津分光光度计；
(3)使用寿命：按照每年的理论辐照量按照100KWh计算，测试UV800KWh后防草垫的断裂伸长率，以此来衡量防草垫的使用8年后的情况。
测试结果汇总于表1中。
表1
分析表1可知，本发明所述防草垫结构简单，防草效果好，耐UV老化，具有较长的使用寿命，还可根据需要设置防火层；而且高反光效果突出，可以提高组件发电效率。本发明所述防草垫的长草面积占总面积的百分比在5.7％以内，反光率在71％以上，UV 800KWh断裂伸长率在32％以上。
分析对比例1与实施例2可知，对比例1的性能不如实施例2，证明防草垫聚合物纤维中加入白色填料，反射率更高，UV老化后断裂伸长率更佳，使用寿命更长。
分析对比例2与实施例2可知，对比例2性能不如实施例2，证明本发明所述防草垫优于现有技术常规的防草垫。
分析实施例5-8可知，实施例5-6不如实施例7-8，证明防草垫聚合物复合纤维中添加钛白粉，反射率更高，性能更佳，随着钛白粉的比例增加，防草垫的反光性能随之提升。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种防草垫，其特征在于，所述防草垫包括聚合物复合纤维无纺布层；
所述聚合物复合纤维无纺布层包括聚合物复合纤维以及设置于所述聚合物复合纤维表面的耐候性涂层；
所述聚合物复合纤维包括聚合物和白色填料。
2.根据权利要求1所述的防草垫，其特征在于，以所述的聚合物复合纤维的总质量为100％计，所述白色填料所占的质量分数为5％-20％；
优选地，所述聚合物包括聚丙烯、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种；
优选地，所述白色填料包括钛白粉、碳酸钙或硫酸钡中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的防草垫，其特征在于，所述聚合物复合纤维无纺布层的厚度为50μm-1000μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的防草垫，其特征在于，所述耐候性涂层的厚度为1μm-50μm；
优选地，所述耐候性涂层包括耐候性树酯、填料和助剂；
优选地，所述耐候性树脂包括氟碳树脂、丙烯酸树脂或聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述填料包括钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、锌钡白或锌白中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述助剂包括交联剂、溶剂、分散剂、光稳剂、热稳定剂、消泡剂或流平剂中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的防草垫，其特征在于，所述防草垫还包括防火层。
6.根据权利要求5所述的防草垫，其特征在于，所述防火层包括玻璃纤维布、硅胶玻璃纤维防火布、玄武岩纤维防火布、铝箔防火布、腈纶纤维防火布或高硅氧防火布中的任意一种；
优选地，所述防火层的厚度为50μm-500μm。
7.一种权利要求1-6任一项所述的防草垫的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将聚合物和白色颜料混合均匀，造粒，再熔融挤出纺丝，形成聚合物复合纤维；
(2)将聚合物复合纤维经成网热轧工艺得到聚合物纤维无纺布；
(3)将聚合物纤维无纺布涂覆耐候性涂层的原料，再进行干燥，得到表面涂覆有耐候性涂层的聚合物复合纤维无纺布，即为所述防草垫。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述耐候性树脂涂层的原料的涂覆方式包括浸涂。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在所述表面涂覆有耐候性涂层的聚合物复合纤维无纺布表面设置防火层的操作；
优选地，所述设置方式包括胶黏剂粘接或热压贴合。
10.一种权利要求1-6任一项所述的防草垫在光伏组件中的应用。
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