3 涂氟背板發展機遇及氟碳涂料的技術研究

3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術發展

近年來，組件企業將降本的壓力紛紛轉嫁給組件材料供應商，迫使材料企業特別是背板企業面臨材料技術更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術、成本和價格比傳統 TPT 型背板更具優勢，將在未來占據背板市場的重要位置。 氟碳涂料的綜合成本比氟膜低，同時具有極佳的耐候性，能保證組件 25年以上的使用壽命，目前還沒有一種新材料具有這種優勢并進行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候層的氟碳涂料、氟碳樹脂是研究的熱點。針對光伏應用領域（如圖 2、表 1、表 2）展開研究，需提升氟碳涂料、氟碳樹脂的性能和功能性。現有氟碳涂料、氟碳樹脂主要采用可交聯固化型，即在氟樹脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹脂等進行加熱交聯成膜或微波、電子束固化成膜。相信經過技術革新，以這些氟碳涂料改進的背板材料將具有更優異的功能和更環保的應用。

安裝便捷
彩鋼板活動房自重輕，拼接式安裝及可隨意切割的特點，決定其活動房安裝的簡便，可大大的提高效益，節省工期。防火彩鋼板夾芯板的面質材料及保溫材料為非燃材料，完全能夠滿足活動房防火規范要求。
寶鋼股份公司對用戶承諾如下,我公司彩涂機組生產的面漆涂料為氟碳(聚偏氟乙烯的彩涂板卷自出廠后20年內,在正常儲運和使用條件下涂層變化不超過如下范圍涂層表面不起皮、開裂及龜裂2.色差(涂層顏色變化)△E-5個色差單位( Hunter?制),試驗及評定辦法按ASTM D2244-1993執行。
粉化率不超過8級,試驗及評定辦法按 ASTM D4214-1998執行。
特別說明
正常儲運和使用條件的含義如下:
1.在通常的氣候條件。
2.作為屋面的涂層板坡度不小于10度。
涂層表面不能有損傷或被修補過。
4.使用環境距離重工業區和海岸線1000米以外
涂層表面不能長時間有腐蝕性異物存在。
6.較終建筑物位于中國境內。
特別提示:
為保證利益方的權益,建議用戶在現場板取A4紙大小的樣板進行封存,并經寶鋼股份公司和用戶雙方簽字確認,由用戶保存于室內以此作為標準板。
其它:
如出現保證內容及保證條件以外的情況,寶鋼股份公司與用戶友好協商解決。
氟碳彩鋼板
合理的選材不僅可以滿足使用要求,而且可以較大限度地降低成本。如果選材不當,其結果可能是材料性能超過了使用要求,造成不必要的浪費,也可能是達不到使用要求,造成降級或無法使用。因此,用戶應高度重視合理選材的重要性,必要時請與我們聯系。彩涂板的選擇主要指力學性能、基板類型(鍍層種類和鍍層重量、正面涂層性能和反面涂層性能的選擇。用途、環境腐蝕性、使用壽命、耐久性、加工方式和變形程度等是選材時應考慮的重要因素。
力學性能、基板類型和鍍層重量的選擇
力學性能主要依據用途、加工方式和變形程度等因素進行選擇。例如,建筑物的屋面板通常不承重,且加工時變形不復雜,通常選用TDC51D即可。對于變形程度比較大的零件,應選擇TDC52D、TDC53D這樣成形性好的材料。而對于有承重要求的構件,就應根據設計要求選擇合適的結構鋼,如TS280GD、TS350GD等。彩涂板常用的加工方式有剪切

背板的內層材料及工藝方式都有向氟碳涂料涂層膜方向發展的趨勢。CPC 結構的 FFC（雙面四氟型涂層材料）氟碳涂層背板近8年持續穩定供電約15GW，大量戶外實際電站運行驗證，電站運行正常，背板材料與初始比較幾乎沒有變化，克服了傳統復合型背板易產生層間粘結失效、黃變失效和粉化的問題，積累了大量的應用數據。 XFB 結構背板的 X（代表氟膜），當前主要以為主，對比產品與國產氟膜產品，主要的區別在于兩方面：一是氟膜生產商的生產設備先進、工藝配方成熟、原料控制手段完善；二是氟膜均有較長的生產歷史，戶外應用經歷和案例多。國產氟膜生產商如何克服當前的技術和裝備問題并且穩定持續是氟膜國產化進程中較大的難題。長期的戶外實踐經驗證明：若背板內、外層均為含氟型材料，則該類型背板具有更好的耐候性。背板材料耐候性優劣的主要區別還在于材料自身分子結構中是否含有C—F鍵（如圖 5 所示），氟原子的電負性是所有元素中較強的，C—F鍵的鍵長短，鍵能大（485.6kJ/mol），能抵抗太陽光中波長為 220~380nm的紫外光光子能量對其分子鍵的破壞，而小于220nm波長的紫外線光子本身在太陽光中含量較少，這些短波紫外線在照向地球過程中已基本完全被地球外圍臭氧層所吸收，能達到地球表面的太陽光幾乎對含氟聚合物沒有分解影響 。同時從圖 5 可以進一步看出，含氟聚合物分子結構中氟原子呈螺旋形緊密排列，氟原子很好地保護了內層非氟分子及其間相互作用鍵，從而使含氟材料具有優異的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學穩定性等，這些是非氟材料不具有的優勢，因而含氟型背板仍是現階段及今后很長一段時間應用的主流。涂層技術在太陽能背板材料中的應用發展，突破了傳統復合工藝的限制，讓背板差異化和功能化的設想得以輕松實現，打開了背板以涂覆技術和材料功能選型決定來區分其功能結構的窗口，同時也打開了氟碳涂料在太陽能電站在其他材料防護領域應用（如支架、接線盒、控制設施）的窗口。



保溫隔熱
該彩鋼板復合板常用保溫材料有：巖棉、玻璃纖維棉、聚苯乙烯（EPS）、聚氨酯等，導熱系數低，從而活動房具有良好保溫隔熱效果。高強度彩鋼板采用高強度鋼板為基材（抗張拉強度5600kg/cm）再加上較先進的設計與滾壓成型。因此彩鋼板活動房具有極佳的結構特性。

彩鋼板涂層是冷軋鋼板、鍍鋅鋼板，進行表面化學處理后涂敷（輥涂）或復合有機薄膜（PVC膜等），再經烘烤固化而制成的產品。也有人把這種產品稱之為“預輥涂彩鋼板”、“塑料彩鋼板”。

高分子柔性背板特指一類以高分子材料為主體經過多層復合、涂覆、共擠等工藝成卷制成的背板，第1代高分子柔性背板以 TPT、KPK、TPE（一面干式復合PVF材料，另一面復合 PE 等烯烴類或改性的熱塑性）、KPE（一面干式復合PVDF，另一面復合PE等烯烴類或改性的熱塑性材料）含氟復合型背板為代表；因PE 等烯烴類或改性的熱塑性材料僅是從粘結性、低成本考量的短期環境應用材料，故目前主流過渡到一面涂覆一面復合、雙面涂覆的雙面含氟背板，代表結構類型有 XFB和 FFC，即往第2代背板方向發展，XFB 結構背板所用氟膜主要為PVF和PVDF膜，PVDF 膜隨著國內制膜技術的發展，未來2~3年有大規模取代的趨勢；PET 結構背板因其經濟性，逐步從一代技術的多層復合PET過渡為 AB（A和B 2種或以上改性PET類材料共擠、共混等工藝）結構共擠PET技術，消除了復合PET的2個剛性界面粘結容易失效的短板，提升了 PET 結構背板的耐濕熱 UV 循環的綜合性能，可以在溫和環境的分布式電站中應用，同時降低了成本。 當前高分子柔性背板的四大主流結構 XFB、FFC、XPE、PET 的技術路線如圖 4 所示。



彩鋼板，是指彩涂鋼板，彩涂鋼板是一種帶有有機涂層的鋼板。彩鋼板分為單板、彩鋼復合板、樓承板等。廣泛使用于大型公共建筑、公共廠房、活動板房、及集成房屋的墻面和屋面。



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