CN119036896A - 一种复合材料光伏边框及其制备方法和制备装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种热塑性复合材料光伏边框的制备方法，其包括以下步骤：对连续纤维进行排布造型，向所述造型的内腔表面导入纤维毡覆盖所述连续纤维形成纤维预成型体，将所述纤维预成型体导入模具；在低温下，向所述模具中注入包括化学单体、反应助剂及填料的混合物对所述纤维预成型体进行一次浸渍，在高温下，导入纤维布以覆盖所述经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，向所述模具中注入包括化学单体、反应助剂及填料的混合物对所述复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，在聚合温度下，使经过两次浸渍的复合预成型体中的化学单体聚合，以及对完成聚合的纤维预成型体进行冷却得到边框型材并加工成光伏边框。
Description
技术领域
本申请涉及光伏领域，尤其涉及热塑性生物基复合材料光伏边框及其制备方法、制备装置。
背景技术
光伏边框是光伏组件的重要结构件，保障发电功能正常运行，也是目前光伏组件中成本占比最高的组件辅材。目前光伏边框主要由铝合金材料加工制造，因此面临成本高、碳税高、产能受限等应用劣势。而且在重腐蚀场景(如海洋、化工厂、养殖场等)，现有的铝合金材料制备的光伏边框的可靠性不足。
目前已经有研究人员考虑采用连续纤维增强复合材料，这是因为连续纤维增强复合材料具有高强度、低成本、低碳税、耐腐蚀等优势，尤其以连续玻纤增强聚氨酯基复材受到光伏行业重视，已经开始量产试点应用。但聚氨酯基复合材料作为热固性材料面临回收难的困境。相比之下，连续纤维增强热塑性复合材料在热固性基础上兼具可回收、高韧性、易修补的优点，是目前本领域认可的最佳的光伏边框替代材料。
发明内容
连续纤维增强热塑性复合材料边框一般使用熔融浸渍拉挤工艺制造，将熔融状态的热塑性树脂与连续纤维浸渍后，通过成型模具，冷却得到型材，但热塑性树脂熔体粘度普遍较高，浸渍效果不理想，易产生内部缺陷，拉挤速度缓慢，因此仍然需要对拉挤工艺进行改进。
目前以聚氨酯基为代表的连续纤维增强热固性复合材料边框存在回收难的问题；但热塑性复合材料边框制造存在树脂浸渍难，拉挤速度慢，工艺成本高的问题。
本申请意在解决上述现有技术中存在的问题，尝试改进现有的浸渍、拉挤工艺，本申请使用热塑性树脂单体进行纤维浸渍，开发了连续制备的工艺，从而实现了利用热塑性复合材料高效地制备光伏边框。
本申请涉及如下方案：
本申请提供了一种热塑性复合材料光伏边框的制备方法，其包括以下步骤：利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体；将所述纤维预成型体导入模具；在低温下，向所述模具中注入单体溶液对所述纤维预成型体进行一次浸渍，在高温下，导入纤维布以覆盖所述经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，向所述模具中注入所述单体溶液对所述复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，在聚合温度下，使经过两次浸渍的复合预成型体中的单体聚合并对完成聚合的纤维预成型体进行冷却、加工得到光伏边框。
本申请对由连续纤维和纤维毡、纤维布组成的预成型体进行两次分批浸渍、一体反应拉挤成型，提高了热塑性复材边框机械性能和拉挤速度。且本申请解决了现有技术中横向强度和刚度均较差、成本高、常规浸渍无法充分对网格布进行浸渍的问题。利用本申请的方法制备的复合材料光伏边框成本低、易回收且具有高韧性、易修补。
在一些实施方式中，所述低温的温度范围为80℃～170℃，或者所述高温的温度范围为120℃～180℃，或者所述聚合温度范围为140℃～245℃。在该温度范围下，在低温条件下可以更好的进行内部单向纤维的浸渍，在高温条件下进行二次浸渍及热塑性树脂的固化。
在一些实施方式中，在导入所述边框成型模具之前，还包括对所述纤维预成型体进行预热的步骤，优选所述预热的温度范围为90℃～180℃。该预热步骤可以更有利于本申请的两次聚合的有效实施。
在一些实施方式中，所述模具在纤维布运输的方向上依次包括低温区和高温区，所述一次浸渍和二次浸渍分别在低温区和高温区进行。低温区主要作用为提供相对较低的温度，以便更好地进行内部单向纤维的浸渍，高温区主要作用为提供相对较高的温度，以便更好地实现二次浸渍及热塑性树脂的固化。使用单体两次分批浸渍可充分与纤维预成型体复合，降低孔隙率，提高边框性能，提高复材边框垂直纤维方向的强度，对构成边框外表面及内腔表面的纤维编织布和纤维毡进行增强。这样克服了热塑性树脂单次浸渍难以充分渗透纤维预成型体的缺陷。
在一些实施方式中，第一次浸渍中使用的混合物和所述第二次浸渍中使用的混合物的体积比的范围为(70～90):(30～10)。在两次的浸渍过程中，通过进一步优化两次浸渍注入的单体溶液的比例，能够更好地协调边框的长度方向上强度和与长度方向垂直的方向上的强度之间的平衡，实现更为优异的边框性能。申请人对此进行了大量的优化，发现了第一次浸渍中使用的混合物和第二次浸渍中使用的混合物的体积比维持在一定范围之内，能够显著改善最终产品的性能，例如，机械性能整体优异、边框的长度方向上强度优良，且与长度方向垂直的方向上强度也良好。如果不进行控制，则可能导致边框的长度方向上强度较差，或者导致与长度方向垂直的方向上强度较差，会导致边框整体的性能变差。
在一些实施方式中，所述利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体的步骤包括：对连续纤维进行排布造型，向所述造型的内腔表面导入纤维毡覆盖所述连续纤维以形成纤维预成型体。利用这样方式形成的纤维预成型体能够更好的形成边框，并最终获得机械强度高的边框型材。
在一些实施方式中，对纤维预成型体进行冷却、加工得到光伏边框包括如下步骤：对完成聚合反应的纤维预成型体进行冷却得到边框型材；对所述边框型材进行切断后得到定长型材，以及对定长型材进行在线打磨喷漆得到光伏边框。
在一些实施方式中，所述单体溶液包括：化学单体、反应助剂及填料；注入所述单体溶液包括如下步骤：通过高压注入头将来自不同料罐的化学单体、反应助剂及填料混合，并通过超声分散将所述混合物均匀分散后注入所述模具。在本申请的方法中利用超声分散处理可以使形成单体溶液的各个部分的混合、分散更加均匀。
在一些实施方式中，所述化学单体选自己内酰胺、丁内酰胺、戊内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺中的一种或两种以上；或者所述反应助剂选自引发剂、催化剂、脱模剂中的一种或两种以上；或者所述填料选自空心玻璃微珠、碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、钛白粉或硅灰石中的一种或两种以上。以上这些材料的选择均可以更好地实现本申请的目的。本申请使用的化学单体能够完全聚合，也不会产生多余的成分，不需要额外的后处理步骤。
在一些实施方式中，当所述化学单体为己内酰胺、丁内酰胺或戊内酰胺时，所述低温的温度范围为80℃～100℃，所述高温的温度范围为120℃～140℃，所述聚合温度范围为140℃～160℃，以及所述预热温度为90℃～100℃；当所述化学单体为十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺时，所述低温的温度范围为160℃～170℃，所述高温的温度范围为170℃～180℃，所述聚合温度范围为180℃～245℃，以及所述预热温度为170℃～180℃。本申请发明人针对不同的材质选用不同的温度，更有利于浸渍均匀和固化均匀。
在一些实施方式中，所述连续纤维选自玻璃纤维无捻粗纱、聚合物纤维或生物质纤维中的一种或两种以上，优选所述聚合物纤维选自超高分子量聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酰对苯二胺，优选所述生物质纤维选自竹浆纤维、麻浆纤维和壳聚糖纤维；所述纤维毡选自碳纤维毡、玻璃纤维毡或聚酯纤维毡；或者，所述纤维布选自玻璃纤维平纹编织布、玻璃纤维斜纹编织布、玻璃纤维缎纹编织布。本申请使用的玻璃纤维平纹编织布能够更好的形成边框，机械强度更高。
本申请提供了一种热塑性复合材料光伏边框的制备装置，其包括：纤维预成型体成型机构，其利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体；边框成型模具，其用于放置所述纤维预成型体且能够控制温度并用于进行纤维预成型体的浸渍和聚合反应；注胶机构，其能够向所述模具中注入单体溶液；输送机构和切断机构，其用于输送经冷却的边框形成并加工成光伏边框；其中，所述模具分为低温区和高温区，所述注胶机构包括一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道，所述低温区与一次浸渍注入流道连通以进行所述一次浸渍，所述高温区与二次浸渍注入流道连通以进行所述二次浸渍。通过上述装置，可以实现化学单体混合物的两次分批浸渍，可充分与纤维预成型体复合，降低孔隙率，提高边框性能。
在一些实施方式中，在所述模具的低温区，通过一次浸渍注入流道和第一注胶口向所述模具中注入所述单体溶液对所述纤维预成型体进行一次浸渍，在所述模具的高温区，向所述模具导入纤维布以覆盖所述经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，并通过二次浸渍注入流道和第二注胶口向所述模具中注入所述单体溶液对所述复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，在模具的高温区，在注胶机构模具中使经过两次浸渍的复合预成型体中的单体发生聚合反应；其中一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道彼此独立。低温区主要进行内部单向纤维的浸渍，高温区进行二次树脂的浸渍及固化，通过低温区和高温区的配合，使得能够更好地协调边框的长度方向上强度和与长度方向垂直的方向上的强度之间的平衡，实现更为优异的边框性能。
在一些实施方式中，本申请的制备装置还包括温度控制系统，其能够基于用于进行浸渍和聚合反应的单体的不同来控制模具的温度，其能够将所述模具独立地控制在如下温度范围：所述低温的温度范围为80℃～170℃，或者所述高温的温度范围为120℃～180℃，或者所述聚合温度范围为140℃～245℃。通过控制两次分批浸渍的温度，可以在不同的条件下使单体溶液充分浸渍，进一步在适当的聚合温度下能够使得聚合反应更充分，通过精确地控制上述温度，单体可充分与纤维预成型体复合并聚合，在纤维预成型体的表面形成有热塑性树脂，从而降低孔隙率，提高边框性能。
在一些实施方式中，本申请的制备装置还包括：预热机构，其用于在导入所述边框成型模具之前，还包括对所述纤维预成型体进行预热，优选温度控制系统控制预热机构的预热温度为90℃～180℃。通过预热机构的预热处理，可以更好的实现浸渍。
在一些实施方式中，注胶机构控制进入一次浸渍注入流道和进入二次浸渍注入流道的混合物的体积比的范围为(70～90):(30～10)。
在一些实施方式中，温度控制系统，其能够基于用于进行浸渍和聚合反应的单体的不同来控制模具以及预热机构的温度，
其中当所述化学单体为己内酰胺、丁内酰胺或戊内酰胺时，温度控制系统控制所述注胶机构的低温区的温度范围为80℃～100℃，温度控制系统控制所述高温区的温度范围为120℃～140℃，温度控制系统控制所述高温区的聚合温度范围为140℃～160℃，以及温度控制系统控制所述预热机构的预热温度为90℃～100℃；当所述化学单体为十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺时，温度控制系统控制所述注胶机构的低温区的温度范围为160℃～170℃，温度控制系统控制所述高温区的温度范围为170℃～180℃，温度控制系统控制所述高温区的聚合温度范围为80℃～245℃，以及温度控制系统控制所述预热机构的预热温度为170℃～180℃。通过这样的设置，使得在低温条件下可以更好的进行内部单向纤维的浸渍，在高温条件下进行二次浸渍，并在聚合温度下进行热塑性树脂的充分固化。
本申请提供了一种热塑性复合材料光伏边框，其包括依次叠层的如下结构：表面形成有热塑性树脂的、包括连续纤维和纤维毡的纤维成型体；表面形成有热塑性树脂的纤维布；以及在所述纤维布上涂覆的耐候性涂料。该热塑性复合材料光伏边框具有良好的机械性能和拉挤速度。
在一些实施方式中，所述热塑性树脂是通过包括化学单体、反应助剂及填料的单体溶液在纤维成型体上进行聚合得到的。
在一些实施方式中，热塑性复合材料光伏边框是通过上述本申请所述的方法制备或者通过上述本申请所述的制备装置来制备的。
发明效果
本申请的热塑性复合材料光伏边框的制备方法具有单体粘度低，浸渍效果好，加工温度低的优势。并且对由连续纤维和纤维毡、纤维布组成的预成型体进行两次分批浸渍、一体反应拉挤成型，提高了热塑性复材边框机械性能和拉挤速度。现有的复合材料边框表面只有短切纤维毡，横向强度和刚度都比较差，但如果替换为连续纤维网格布，其性能可能能够提高，但目前由于网格布密度高，如果利用常规浸渍，其无法有效提高强度来制备能够使用的边框型材。而本申请的方法或装置能够有效地解决上述问题，利用本申请的方法或装置制备的复合材料光伏边框成本低、易回收且具有高韧性、易修补。
在现有技术中通常是将热塑性树脂高温熔融后浸渍纤维，拉挤形成复合材料边框，但本申请将热塑性树脂单体与助剂、填料形成混合物，并经过超声分散，在浸渍纤维的过程中原位聚合成热塑性树脂，拉挤形成复合材料边框。由于热塑性树脂熔点高，熔体粘度大，常规聚酰胺的熔体粘度约103～104Pa·s，导致加工温度偏高，因此常规的树脂浸渍困难，复合材料易产生缺陷，拉挤速度缓慢。但本申请使用的热塑性树脂的单体熔点低、粘度低，常规单体内酰胺熔体粘度约10-2～10-1Pa·s，因此加工温度低，易浸渍，复合材料缺陷少，加工速度快。
现有技术中仅利用形成热塑性树脂的单体溶液进行单次浸渍，但本申请利用形成热塑性树脂的单体溶液分两次进行浸渍，利用两次浸渍分别对由连续纤维和纤维毡形成的纤维预成型体进行浸渍，并在第一次浸渍后，对导入了纤维布的复合预成型体进行第二次浸渍，通过这样的浸渍方式能够大大提高复合材料边框垂直纤维方向强度，并且形成边框外表面及内腔表面的纤维编织布和纤维毡得到增强。通常热塑性树脂单次浸渍难以充分渗透纤维预成型体，使用单体两次分批浸渍可充分与纤维预成型体或复合预成型体复合，在纤维预成型体的表面形成有热塑性树脂，从而降低孔隙率，提高边框性能。
进一步本申请制备边框的过程中，使用的玻璃纤维平纹编织布能够更好的形成边框，机械强度更高。且由于使用的化学单体能够完全聚合，也不会产生多余的成分，不需要额外的后处理步骤。
在两次的浸渍过程中，通过进一步优化两次浸渍注入的单体溶液的比例，能够更好地协调边框的长度方向上强度和与长度方向垂直的方向上的强度之间的平衡，实现更为优异的边框性能。
附图说明
图1示出纤维预成型体的示意图。
图2示出本申请涉及的光伏边框制备方法流程图和装置示意图。
1：纤维布；2：连续纤维；3：纤维毡；4：导纱板；5：预热机构；6：料罐；7：超声分散装置；8：第一注胶口a；9：第二注胶口b；10：边框成型模具；11：输送机构；12：切断机构。
具体实施方式
本申请的以下实施方式仅用来说明实现本申请的具体实施方式，这些实施方式不能理解为是对本申请的限制。其他的任何在未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均视为等效的置换方式，落在本申请的保护范围之内。
下面将更详细地描述本申请的具体实施例。然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
如在本说明书中所使用的，“一”或“一个”可以表示一个或多个。如权利要求中所使用的，当与单词“包含”一起使用时，单词“一”或“一个”可以表示一个或多于一个。
在权利要求中使用术语“或”用于表示“和/或”，除非明确指出仅指代替代方案或者替代方案是相互排斥的，尽管本公开内容支持仅指代替代方案和“和/或”的定义。如本文所用，“另一个”可以表示至少第二个或更多个。
本申请提供了一种热塑性复合材料光伏边框的制备方法，其包括以下步骤：利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体；将纤维预成型体导入模具；在低温下，向模具中注入单体溶液对纤维预成型体进行一次浸渍，在高温下，导入纤维布以覆盖经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，向模具中注入单体溶液对复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，在聚合温度下，使经过两次浸渍的复合预成型体中的单体聚合并对完成聚合的纤维预成型体进行冷却、加工得到光伏边框。本申请对由连续纤维和纤维毡、纤维布组成的预成型体进行两次分批浸渍、一体反应拉挤成型，提高了热塑性复材边框机械性能和拉挤速度。且本申请解决了现有技术中横向强度和刚度均较差、工艺成本高、常规浸渍无法对网格布充分进行浸渍的问题。利用本申请的方法制备的复合材料光伏边框成本低、易回收且具有高韧性、易修补。
本申请对浸渍的方式不作任何的限定，本领域技术人员可以根据需要实施浸渍，只要满足要求即可。在本申请中可以采用常规的浸渍装置和浸渍手段来进行浸渍，只需要按照要求调整成分两次浸渍即可。
在本申请的一些实施方式中，低温的温度范围为80℃～170℃；例如，低温的温度可以为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或其之间的任意范围。本领域技术人员可以根据所选择的用于聚合的单体和反应体系来选择合适的低温温度。
在本申请的一些实施方式中，高温的温度范围为120℃～180℃；例如，高温的温度可以为120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或其之间的任意范围。本领域技术人员可以根据所选择的用于聚合的单体和反应体系来选择合适的高温温度。
在本申请的一些实施方式中，聚合温度范围为140℃～245℃；例如，聚合温度可以为140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、245℃或其之间的任意范围。本领域技术人员可以根据所选择的用于聚合的单体和反应体系来选择合适的聚合温度。
在本申请中，本领域技术人员可以充分理解，低温和高温是相对而言的，即基于所使用的单体的种类，本领域技术人员可以选择相应的低温温度和高温温度，只要可以分两个阶段完成浸渍过程即可。
在本申请的一些实施方式中，在导入边框成型模具之前，还包括对纤维预成型体进行预热的步骤，优选所预热的温度范围为90℃～180℃。例如，预热的温度可以为90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或其之间的任意范围。
在本申请的一个实施方式中，低温的温度为80～100℃，例如90℃、高温的温度为120～140℃，例如130℃、聚合温度范围为140～160℃，例如150℃。
在本申请的一个实施方式中，低温的温度为160～170℃，例如165℃、高温的温度为170～180℃，例如175℃、聚合温度范围为180～245℃，例如200℃。
在本申请中，对于低温的温度、高温的温度、聚合温度的设定可以根据实际的工艺参数进行调整，例如根据选择的原材料进行调整上述的低温的温度、高温的温度、聚合温度，使得在低温条件下可以更好的进行内部单向纤维的浸渍，在高温条件下进行二次浸渍及热塑性树脂的固化。
本申请对以上的温度控制方式不作任何的限定，例如将装置整体置于外部恒温装置或其他方式来实现，比如通过温度控制系统对温度进行控制。本申请通过控制各个阶段的温度，使得整体的工艺处于稳定的状态，连续制备的工艺，从而实现了利用热塑性复合材料高效地制备光伏边框。
在本申请的一些实施方式中，模具在纤维布运输的方向上依次包括低温区和高温区，一次浸渍和二次浸渍分别在低温区和高温区进行。低温区主要作用为提供低温的温度，以便更好地进行内部单向纤维的浸渍，高温区主要作用为提供高温的温度，以便更好地实现二次浸渍及热塑性树脂的固化。使用单体两次分批浸渍可充分与纤维预成型体或复合预成型体复合，并最终降低形成的边框型材的孔隙率，提高边框性能，提高复材边框垂直纤维方向强度，边框外表面及内腔表面需包覆纤维编织布和纤维毡进行增强。这样克服了利用形成热塑性树脂的单体溶液单次对纤维编织布进行浸渍难以充分渗透纤维预成型体的缺陷。
在本申请的一些实施方式中，第一次浸渍中使用的混合物和第二次浸渍中使用的混合物的体积比的范围为(70～90):(30～10)。例如，第一次浸渍中使用的混合物和第二次浸渍中使用的混合物的体积比可以为70:30、71:29、72:28、73:27、74:26、75:25、76:24、77:23、78:22、79:21、80:20、81:19、82:18、83:17、84:16、85:15、86:14、87:13、88:12、89:11、90:10或其之间的任意范围。在两次的浸渍过程中，通过进一步优化两次浸渍注入的单体溶液的比例，能够更好地协调边框的长度方向上强度和与长度方向垂直的方向上的强度之间的平衡，实现更为优异的边框性能。申请人对此进行了大量的优化，发现了第一次浸渍中使用的混合物和第二次浸渍中使用的混合物的体积比维持在一定范围之内，才能使得最终产品性能优异，例如，机械性能整体优异、边框的长度方向上强度优良，且与长度方向垂直的方向上强度也良好。否则，要么是边框的长度方向上强度较差、要么是与长度方向垂直的方向上强度较差，要么整体性能较差。
在本申请的一些实施方式中，其中，利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体的步骤包括：对连续纤维进行排布造型，向造型的内腔表面导入纤维毡覆盖连续纤维以形成纤维预成型体。
在本申请中，使用的玻璃纤维平纹编织布能够更好的形成边框，机械强度更高。且由于使用的化学单体能够完全聚合，也不会产生多余的成分，不需要额外的后处理步骤。
在本申请的一些实施方式中，对纤维预成型体进行冷却、加工得到光伏边框包括如下步骤：对完成聚合反应的纤维预成型体进行冷却得到边框型材；对边框型材进行切断后得到定长型材，以及对定长型材进行在线打磨喷漆得到光伏边框。例如，通过切断结构实现切断。
本申请对加热成型固化没有特殊限制，本领域技术人员可根据选用的化学单体、反应助剂及填料等进行确定。本领域技术人员可以根据需要对边框型材模具进行选择，本申请对此并无特殊限制。边框型材的长度、截面形状等可以由本领域技术人员根据太阳能电池的形状、尺寸进行确定，本申请也并无特殊限制。
本申请中，对纤维预成型体的冷却、加工不作任何的限定，只要本领域技术人员可以获知，且满足本申请的需求即可。
在本申请的一些实施方式中，单体溶液包括：化学单体、反应助剂及填料；化学单体选自己内酰胺、丁内酰胺、戊内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺中的一种或两种以上；或者反应助剂选自引发剂、催化剂、脱模剂中的一种或两种以上；或者填料选自空心玻璃微珠、碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、钛白粉或硅灰石中的一种或两种以上。其中，引发剂选自碱金属、碱金属氢化物、碱金属氢氧化物、碱金属酰胺化物或有机金属化合物，优选引发剂为己内酰胺钠(C10)或己内酰胺溴化镁(C1)；或者催化剂选自酰氯或异氰酸酯，优选催化剂为六亚甲基二氨基己内酰胺(C20)、甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；或者脱模剂选自磷酸酯、卵磷脂、硬脂酸盐类或三乙醇胺油，优选脱模剂为硬脂酸锌。
其中由化学单体、反应助剂及填料组成的化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8或3:7。
在本申请的一些实施方式中，注入单体溶液包括如下步骤：通过高压注入头将来自不同料罐的化学单体、反应助剂及填料混合，并通过超声分散将混合物均匀分散后注入模具。通过超声分散处理可以使各个部分混合、分散更加均匀。
在本申请的一些实施方式中，当化学单体为己内酰胺、丁内酰胺或戊内酰胺时，低温的温度范围为80℃～100℃，高温的温度范围为120℃～140℃，聚合温度范围为140℃～160℃，以及预热温度为90℃～100℃；例如，低温的温度可以为80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或其之间的任意范围；高温的温度可以为120℃、125℃、130℃、135℃、140℃或其之间的任意范围；聚合温度可以为140℃、145℃、150℃、155℃、160℃或其之间的任意范围；预热温度可以为90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃或其之间的任意范围。
在本申请的一个实施方式中，当化学单体为己内酰胺、丁内酰胺或戊内酰胺时，低温的温度为90℃，高温的温度为130℃，聚合温度为150℃，以及预热温度为95℃。
在本申请的一些实施方式中，当化学单体为十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺时，低温的温度范围为160℃～170℃，高温的温度范围为170℃～180℃，聚合温度范围为180℃～245℃，以及预热温度为170℃～180℃；例如，低温的温度可以为160℃、161℃、162℃、163℃、164℃、165℃、166℃、167℃、168℃、169℃、170℃或其之间的任意范围；高温的温度可以为170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃或其之间的任意范围；聚合温度可以为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或其之间的任意范围；预热温度可以为170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃或其之间的任意范围。
在本申请的一个实施方式中，当化学单体为十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺时，低温的温度范围为165℃，高温的温度范围为175℃，聚合温度范围为200℃，以及预热温度为175℃。
在本申请的一些实施方式中，连续纤维选自玻璃纤维无捻粗纱、聚合物纤维或生物质纤维中的一种或两种以上，优选聚合物纤维选自超高分子量聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酰对苯二胺，优选生物质纤维选自竹浆纤维、麻浆纤维和壳聚糖纤维；纤维毡选自碳纤维毡、玻璃纤维毡或聚酯纤维毡；或者，纤维布选自玻璃纤维平纹编织布、玻璃纤维斜纹编织布、玻璃纤维缎纹编织布。
一种实现上述方法的热塑性复合材料光伏边框的制备装置，如图2所示，其包括：纤维预成型体成型机构，其利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体；边框成型模具10，其用于放置纤维预成型体且能够控制温度并用于进行纤维预成型体的浸渍和聚合反应；注胶机构，其能够向模具中注入单体溶液；输送机构11和切断机构12，其用于输送经冷却的边框形成并加工成光伏边框；其中，模具分为低温区和高温区，注胶机构包括一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道，低温区与一次浸渍注入流道连通以进行一次浸渍，高温区与二次浸渍注入流道连通以进行二次浸渍。在模具的低温区，通过一次浸渍注入流道和第一注胶口8向模具中注入单体溶液对纤维预成型体进行一次浸渍，在模具的高温区，向模具导入纤维布以覆盖经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，并通过二次浸渍注入流道和第二注胶口9向模具中注入单体溶液对复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，在模具的高温区，在注胶机构模具中使经过两次浸渍的复合预成型体中的单体发生聚合反应；其中一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道彼此独立。
本申请提供了一种热塑性复合材料光伏边框的制备装置，如图2所示，其包括：纤维预成型体成型机构，其利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体；边框成型模具10，其用于放置纤维预成型体且能够控制温度并用于进行纤维预成型体的浸渍和聚合反应；注胶机构，其能够向模具中注入单体溶液；输送机构11和切断机构12，其用于输送经冷却的边框形成并加工成光伏边框；其中，模具分为低温区和高温区，注胶机构包括一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道，低温区与一次浸渍注入流道连通以进行一次浸渍，高温区与二次浸渍注入流道连通以进行二次浸渍。通过该装置，可以实现化学单体混合物的两次分批浸渍，可充分与纤维预成型体复合，降低孔隙率，提高边框性能。
如图2所示，在模具的低温区，通过一次浸渍注入流道和第一注胶口8向模具中注入单体溶液对纤维预成型体进行一次浸渍，在模具的高温区，向模具导入纤维布以覆盖经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，并通过二次浸渍注入流道和第二注胶口9向模具中注入单体溶液对复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，在模具的高温区，在注胶机构模具中使经过两次浸渍的复合预成型体中的单体发生聚合反应；其中一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道彼此独立。低温区主要进行内部单向纤维的浸渍，高温区进行二次树脂的浸渍及固化，通过低温区和高温区的配合，使得能够更好地协调边框的长度方向上强度和与长度方向垂直的方向上的强度之间的平衡，实现更为优异的边框性能。
如图2所示，注胶机构依次包括料罐6、超声分散装置7、第一注胶口8、第二注胶口9。该注胶机构可以更好的配合化学单体混合物的两次分批浸渍。
在本申请的一些实施方式中，该装置还包括温度控制系统，其能够基于用于进行浸渍和聚合反应的单体的不同来控制模具的温度，其能够将模具独立地控制在如下温度范围：低温的温度范围为80℃～170℃，或者高温的温度范围为120℃～180℃，或者聚合温度范围为140℃～245℃。而且通过控制两次分批浸渍的温度，可以实现高效的聚合反应，使得聚合反应更充分，单体可充分与纤维预成型体复合，降低孔隙率，提高边框性能。低温的温度、或者高温的温度、或者聚合温度的数值参见上文描述。
在本申请的一些实施方式中，该装置还包括预热机构5，其用于在导入边框成型模具之前，还包括对纤维预成型体进行预热，优选温度控制系统控制预热机构的预热温度为90℃～180℃。通过预热机构5的预热处理，可以更好的实现浸渍。温度控制系统控制预热机构的预热温度的具体数值参见上面描述。
在本申请的一些实施方式中，注胶机构控制进入一次浸渍注入流道和进入二次浸渍注入流道的混合物的体积比的范围为(70～90):(30～10)。进入一次浸渍注入流道和进入二次浸渍注入流道的体积比的具体数值参见上面描述。
在本申请的一些实施方式中，温度控制系统，其能够基于用于进行浸渍和聚合反应的单体的不同来控制模具以及预热机构的温度，其中当化学单体为己内酰胺、丁内酰胺或戊内酰胺时，温度控制系统控制注胶机构的低温区的温度范围为80℃～100℃，温度控制系统控制高温区的温度范围为120℃～140℃，温度控制系统控制高温区的聚合温度范围为140℃～160℃，以及温度控制系统控制预热机构的预热温度为90℃～100℃；当化学单体为十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺时，温度控制系统控制注胶机构的低温区的温度范围为160℃～170℃，温度控制系统控制高温区的温度范围为170℃～180℃，温度控制系统控制高温区的聚合温度范围为80℃～245℃，以及温度控制系统控制预热机构的预热温度为170℃～180℃。关于上述低温区的温度、高温区的温度、聚合温度、预热温度的具体数值参见上面。
在本申请的一些实施方式中，纤维预成型体成型机构包括：连续纤维排布机构，其用于对连续纤维进行排布造型；纤维预成型体形成机构，其用于向造型的内腔表面导入纤维毡覆盖连续纤维形成纤维预成型体。
如图2所示，该装置还包括超声分散装置7，本申请采用了超声分散装置来进行超声分散处理可以使填料分散更加均匀。
利用如图2所述的装置，实现热塑性复合材料光伏边框的制备如下：
纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热，随后导入边框成型模具10；
经由不同料罐通入化学单体、引发剂、催化剂、脱模剂，以及填料，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，即一次浸渍；随后将玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，即二次浸渍；控制通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比的范围为(70～90):(30～10)，其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8；提高高温区的温度至聚合温度，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，在线打磨涂覆氟碳涂料并获得光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
本申请提供了一种热塑性复合材料光伏边框，其包括依次叠层的如下结构：表面形成有热塑性树脂的、包括连续纤维2和纤维毡3的纤维成型体；表面形成有热塑性树脂的纤维布1；以及在纤维布上涂覆的耐候性涂料。
在本申请的一些实施方式中，热塑性复合材料光伏边框，其材质为连续玻纤增强聚酰胺6，表面涂覆耐候性水性聚氨酯涂料，聚酰胺6由生物基化学单体己内酰胺在边框制备过程中聚合而成，且己内酰胺由秸秆、甘蔗、植物油等生物质原料发酵生成；连续纤维还可以是碳纤维、聚合物纤维和生物质纤维的一种或多种；表面耐候性涂料还可以是氟碳涂料和氟聚氨酯涂料；生物基化学单体还可以是丁内酰胺、戊内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺、十三内酰胺的一种或多种。
在本申请的一些实施方式中，热塑性树脂是通过包括化学单体、反应助剂及填料的单体溶液在纤维成型体上进行聚合得到的。关于化学单体、反应助剂及填料的单体参见上面描述。
在本申请的一些实施方式中，热塑性复合材料光伏边框通过上述方法制备而得，或通过上述装置制备而得。
实施例1
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入100克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将100克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为7:3。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，在线打磨涂覆氟碳涂料并获得光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例2
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入100克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将100克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为8:2。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例3
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入100克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将100克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为9:1。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例4
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入100克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将100克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为6:4。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例5
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入50克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将50克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为7:3。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例6
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入50克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将50克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为8:2。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例7
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入50克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将50克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为9:1。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例8
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入50克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将50克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为130℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为6:4。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
实施例9
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入100克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为175℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的十一内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为165℃。
随后将100克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖，将上述同样的化学单体混合物通过第二注胶口9同步注入模具高温区浸渍腔，充分浸渍玻璃纤维布，此时高温区的温度为175℃。
在本实施例中，通过第一注胶口8注入的化学单体混合物与第二注胶口9注入的化学单体混合物的体积比为8:2。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至200℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区完全聚合，最终在模具冷却区冷却定型得到边框型材；边框型材经切断装置切断后得到定长型材，对该定长型材涂覆氟碳涂料并在线打磨喷漆得到光伏边框。利用万能试验机检测光伏边框的机械强度。
对比例1
利用如图2所示的装置来进行生产，纱架上的玻璃纤维无捻粗纱2通过导纱板4进行排布造型，并导入100克重规格的玻璃纤维短切毡3对造型的内腔表面(参见图1的附图标记3所覆盖的表面)进行覆盖形成纤维预成型体，经过预热机构5预热(预热温度为95℃)，随后导入边框成型模具10。
经由不同料罐通入作为化学单体的己内酰胺、作为引发剂的己内酰胺钠、作为催化剂的六亚甲基二氨基己内酰胺、作为脱模剂的硬脂酸锌，以及作为填料的空心玻璃微珠，并通过高压注入混合头将上述物料混合得到化学单体混合物，进一步通过超声分散机构7分散均匀得到化学单体混合物，随后通过图2所示的第一注胶口8注入模具的低温区浸渍腔。上述化学单体混合物在模具低温区浸渍腔对纤维预成型体充分浸渍，此时低温区的温度为90℃。
随后将100克重规格的玻璃纤维平纹编织布1导入模具高温区，对浸渍后的预成型体外表面进行覆盖。
在对比例中，通过第一注胶口8注入全部化学单体混合物。其中化学单体混合物和纤维成型体的质量比为2:8。
提高高温区的温度至150℃，使浸渍完全的预成型体进一步在模具高温区进行聚合，但由于浸渍不完全无法实现充分聚合，形成的材料强度较差，最终无法有效加工成型材。
表1
符号定义：
○表示利用万能试验机检测显示的机械性能整体优异
◎表示利用万能试验机检测显示的机械性能优异，但边框的长度方向上强度稍差，但与长度方向垂直的方向上强度略强
△表示利用万能试验机检测显示的机械性能一般，但边框的长度方向上强度较差，但与长度方向垂直的方向上较强
尽管以上结合对本申请的实施方案进行了描述，但本申请并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本申请权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本申请保护之列。
Claims (20)
1.一种热塑性复合材料光伏边框的制备方法，其包括以下步骤：
利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体；
将所述纤维预成型体导入模具；
在低温下，向所述模具中注入单体溶液对所述纤维预成型体进行一次浸渍，
在高温下，导入纤维布以覆盖所述经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，向所述模具中注入所述单体溶液对所述复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，
在聚合温度下，使经过两次浸渍的复合预成型体中的单体聚合并对完成聚合的纤维预成型体进行冷却、加工得到光伏边框。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述低温的温度范围为80℃～170℃，或者
所述高温的温度范围为120℃～180℃，或者
所述聚合温度范围为140℃～245℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在导入所述边框成型模具之前，还包括对所述纤维预成型体进行预热的步骤，优选所述预热的温度范围为90℃～180℃。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，所述模具在纤维布运输的方向上依次包括低温区和高温区，所述一次浸渍和二次浸渍分别在低温区和高温区进行。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其中，所述第一次浸渍中使用的混合物和所述第二次浸渍中使用的混合物的体积比的范围为(70～90):(30～10)。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，所述利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体的步骤包括：对连续纤维进行排布造型，向所述造型的内腔表面导入纤维毡覆盖所述连续纤维以形成纤维预成型体。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其中，对纤维预成型体进行冷却、加工得到光伏边框包括如下步骤：
对完成聚合反应的纤维预成型体进行冷却得到边框型材；
对所述边框型材进行切断后得到定长型材，以及对定长型材进行在线打磨喷漆得到光伏边框。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其中，
所述单体溶液包括：化学单体、反应助剂及填料；
注入所述单体溶液包括如下步骤：通过高压注入头将来自不同料罐的化学单体、反应助剂及填料混合，并通过超声分散将所述混合物均匀分散后注入所述模具。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述化学单体选自己内酰胺、丁内酰胺、戊内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺中的一种或两种以上；或者
所述反应助剂选自引发剂、催化剂、脱模剂中的一种或两种以上；或者
所述填料选自空心玻璃微珠、碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、钛白粉或硅灰石中的一种或两种以上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
当所述化学单体为己内酰胺、丁内酰胺或戊内酰胺时，所述低温的温度范围为80℃～100℃，所述高温的温度范围为120℃～140℃，所述聚合温度范围为140℃～160℃，以及所述预热温度为90℃～100℃；
当所述化学单体为十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺时，所述低温的温度范围为160℃～170℃，所述高温的温度范围为170℃～180℃，所述聚合温度范围为180℃～245℃，以及所述预热温度为170℃～180℃。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的方法，其中，所述连续纤维选自玻璃纤维无捻粗纱、聚合物纤维或生物质纤维中的一种或两种以上，优选所述聚合物纤维选自超高分子量聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酰对苯二胺，优选所述生物质纤维选自竹浆纤维、麻浆纤维和壳聚糖纤维；
所述纤维毡选自碳纤维毡、玻璃纤维毡或聚酯纤维毡；或者，
所述纤维布选自玻璃纤维平纹编织布、玻璃纤维斜纹编织布、玻璃纤维缎纹编织布。
12.一种热塑性复合材料光伏边框的制备装置，其包括：
纤维预成型体成型机构，其利用连续纤维和纤维毡形成纤维预成型体；
边框成型模具，其用于放置所述纤维预成型体且能够控制温度并用于进行纤维预成型体的浸渍和聚合反应；
注胶机构，其能够向所述模具中注入单体溶液；
输送机构和切断机构，其用于输送经冷却的边框形成并加工成光伏边框；
其中，所述模具分为低温区和高温区，所述注胶机构包括一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道，所述低温区与一次浸渍注入流道连通以进行所述一次浸渍，所述高温区与二次浸渍注入流道连通以进行所述二次浸渍。
13.根据权利要求12所述的制备装置，其中，
在所述模具的低温区，通过一次浸渍注入流道和第一注胶口向所述模具中注入所述单体溶液对所述纤维预成型体进行一次浸渍，
在所述模具的高温区，向所述模具导入纤维布以覆盖所述经一次浸渍的纤维预成型体的表面以形成复合预成型体，并通过二次浸渍注入流道和第二注胶口向所述模具中注入所述单体溶液对所述复合预成型体的纤维布进行二次浸渍，
在模具的高温区，在注胶机构模具中使经过两次浸渍的复合预成型体中的单体发生聚合反应；
其中一次浸渍注入流道和二次浸渍注入流道彼此独立。
14.根据权利要求13所述的制备装置，其还包括温度控制系统，其能够基于用于进行浸渍和聚合反应的单体的不同来控制模具的温度，其能够将所述模具独立地控制在如下温度范围：
所述低温的温度范围为80℃～170℃，或者
所述高温的温度范围为120℃～180℃，或者
所述聚合温度范围为140℃～245℃。
15.根据权利要求13或14所述的制备装置，其还包括：
预热机构，其用于在导入所述边框成型模具之前，还包括对所述纤维预成型体进行预热，优选温度控制系统控制预热机构的预热温度为90℃～180℃。
16.根据权利要求13～15中任一项所述的制备装置，其中，注胶机构控制进入一次浸渍注入流道和进入二次浸渍注入流道的混合物的体积比的范围为(70～90):(30～10)。
17.根据权利要求14或15所述的制备装置，其还包括：
温度控制系统，其能够基于用于进行浸渍和聚合反应的单体的不同来控制模具以及预热机构的温度，
其中当所述化学单体为己内酰胺、丁内酰胺或戊内酰胺时，温度控制系统控制所述注胶机构的低温区的温度范围为80℃～100℃，温度控制系统控制所述高温区的温度范围为120℃～140℃，温度控制系统控制所述高温区的聚合温度范围为140℃～160℃，以及温度控制系统控制所述预热机构的预热温度为90℃～100℃；
当所述化学单体为十一内酰胺、十二内酰胺或十三内酰胺时，温度控制系统控制所述注胶机构的低温区的温度范围为160℃～170℃，温度控制系统控制所述高温区的温度范围为170℃～180℃，温度控制系统控制所述高温区的聚合温度范围为80℃～245℃，以及温度控制系统控制所述预热机构的预热温度为170℃～180℃。
18.一种热塑性复合材料光伏边框，其包括依次叠层的如下结构：
表面形成有热塑性树脂的、包括连续纤维和纤维毡的纤维成型体；
表面形成有热塑性树脂的纤维布；以及
在所述纤维布上涂覆的耐候性涂料。
19.根据权利要求18所述的光伏边框，其中，所述热塑性树脂是通过包括化学单体、反应助剂及填料的单体溶液在纤维成型体上进行聚合得到的。
20.根据权利要求18或19所述的光伏边框，其中，其是通过权利要求1～12中任一项所述的方法制备或者通过权利要求13～17中任一项所述的制备装置制备。
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|---|---|---|---|
| CN202410993065.4A CN119036896A (zh) | 2024-07-23 | 2024-07-23 | 一种复合材料光伏边框及其制备方法和制备装置 |
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| CN119036896A true CN119036896A (zh) | 2024-11-29 |
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|---|---|
| CN (1) | CN119036896A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120171080A (zh) * | 2025-05-16 | 2025-06-20 | 康泰塑胶科技股份有限公司 | 一种连续纤维增强热塑多层复合材料及其成型方法与装置 |
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2024
- 2024-07-23 CN CN202410993065.4A patent/CN119036896A/zh active Pending
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