CN102336992A

CN102336992A - 一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法

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Publication number: CN102336992A
Application number: CN2010102296609A
Authority: CN
Inventors: 刘波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明涉及一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法。专用料配方是：聚偏氟乙烯50～85重量份、增强树脂5～30重量份、无机填料5～15重量份、纳米级填料5～15重量份、流动性改性剂0.5～5重量份、热稳定助剂0.1～2重量份，加入至混合搅拌机中，在室温下以每分钟50～1000转的转速混合10～40分钟，然后通过双螺杆挤出机在170～230℃下熔融挤出、冷却、干燥、切粒，得到专用料粒子。以此专用料为原料的后续成膜加工具有熔体流动性好、生产产量高、设备适用性强等优点；同时生产得到的氟塑料薄膜的水汽阻隔性能优异、撕裂强度高、耐候性优异、耐酸碱，完全满足太阳能电池封装背板中保护层膜的性能要求。

Description

一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，专用料特别用于生产耐候性优异、低水蒸汽透过率、力学性能优异的一种氟塑料薄膜。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是氟塑料家族中重要一员，但由于流动性差，所以熔融加工困难，成膜更难。另一方面，聚偏氟乙烯具有突出的耐高低温、耐化学腐蚀和耐候性，优异的电绝缘性，已经应用于工业、民用的许多领域，聚偏氟乙烯的这些优良性能恰好满足太阳能电池封装背板膜保护层膜的要求。本发明要解决的技术问题之一是：研制开发聚偏氟乙烯的薄膜专用料，以制备高性能聚偏氟乙烯薄膜，满足太阳能电池工业需求。

太阳能电池背板是由具有25年以上使用寿命的含氟塑料薄膜或涂料作为保护层，与作为基层的耐高压、绝缘性能优异的的片材(如聚对苯三甲酸乙二醇酯，简称PET)复合而成。由于需要对能够进行光伏转化的芯片封装、保护和绝缘，使其能够长时间、高效率地进行光电转化，因此要求背板具有较高的电绝缘性能、耐水、隔湿、耐紫外、耐酸碱和耐冷热冲击性。氟塑料薄膜层是背板中起保护作用的最关键膜层。

目前，太阳能电池背板用氟膜制备技术为欧美少数国家掌握，形成垄断市场，因此氟膜价格很高，如聚氟乙烯(简称PVF)薄膜，商品名为Tedlar，美国杜邦公司生产。美国3M公司有四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的三元共聚物(简称THV)的薄膜。美国Honeywell公司采用三氟氯乙烯(CF₂CFCl)-乙烯(CH₂CH₂)共聚物(简称ECTFE)制备氟膜。Akema公司制备了聚偏氟乙烯薄膜，商品名为Kynar，但其薄膜阻水蒸汽透过性不佳。与PVF相比，PVDF在分子结构上多一个氟原子，所以PVDF比PVF更致密、更耐候、水汽阻隔性更好，纯PVDF薄膜的水蒸汽透过率只有同等厚度的PVF薄膜的1/5左右。而THV和ECTFE原料成本较高，不适于大规模推广。但是纯PVDF原料也存在成膜困难，成膜后容易翘曲变形，热收缩率高等不足，因此迫切需要对纯PVDF原料进行改性，研制一种高拉伸强度、高水汽阻隔性、高耐候性、低热收缩率的太阳能电池背板用聚偏氟乙烯薄膜专用料。

发明内容

本发明旨在通过对聚偏氟乙烯进行共混改性，得到一种具有高拉伸强度、优异耐候性、低水蒸汽透过率、低热收缩率的太阳能电池背板用聚偏氟乙烯薄膜专用料。

本发明涉及聚偏氟乙烯薄膜专用料的制备方法如下：(以重量份来表示)

聚偏氟乙烯50～85重量份、增强树脂5～30重量份、无机填料5～15重量份、纳米级填料5～15重量份、流动性改性剂0.5～5重量份、热稳定助剂0.1～2重量份，加入至混合搅拌机中，在室温下以每分钟50～1000转的转速混合10～40分钟，然后通过双螺杆挤出机在170～230℃下熔融挤出、冷却、干燥、切粒，得到专用料粒子。

本发明所用的含氟树脂是一种聚偏氟乙烯或几种聚偏氟乙烯，其指标为分子量，分子量介于20～100万之间。

本发明所用的增强树脂是丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类树脂中的一种或几种，其指标为分子量，分子量介于5～20万之间。

本发明所用的无机填料为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硫化锌中的一种或几种，其颗粒尺寸介于1～100微米之间。

本发明所用的纳米级填料为纳米级二氧化硅、纳米级碳酸钙中的一种或几种，其颗粒尺寸介于1～100纳米之间。

本发明所用的流动性改性剂为邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类中的一种或几种，其指标为沸点，其沸点不低于170℃。

本发明所用的热稳定助剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、有机锡类中的一种或几种。

本发明涉及的聚偏氟乙烯薄膜专用料，流动改性剂大大改善氟塑料的流动性，能够进行熔融挤出和薄膜成型。增强树脂同时起增塑、增韧作用，大大提高薄膜的撕裂强度。在双螺杆挤出机强剪切作用下，纳米填料能够均匀分散，纳米颗粒的引入有利于减少薄膜的透光率利水蒸汽透过率。实验结果证明此专用料能够实现薄膜力学性能、优异耐候性及低水蒸汽透过率、低热收缩率等诸性能的平衡，是一种性能优异的太阳能电池背板保护层膜材料，同时国产化后，价格远低于进口产品。

具体实施方式

下面的实施实例是对本发明的进一步说明，而本发明并非局限于以下实施例和实施方法。

实施例1、2、3、4是四种不同的专用料配方，列于表1中。实施例中采用的原材料如下：

聚偏氟乙烯(PVDF)：SOLEF 1001，美国Solvay公司

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)：6N，德国赢创公司

二氧化钛(Ti0₂)：R-103，美国杜邦公司

碳酸钙(CaCO₃，纳米级)：NPCC-201，山西芮城新泰纳米材料有限公司

邻苯二甲酸二辛酯(DOP)：电气级DOP，山东齐鲁增塑剂股份有限公司

热稳定助剂：抗氧剂Irganox 1010，瑞士汽巴精化有限公司

实施例1～4配方如表1所示。

表1实施例1～4配方(重量份数：％)

原料名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					PVDF	60	65	70	75
PMMA	19	16	13	10
					Ti0₂	10	8.5	7	5.5
纳米CaCO₃	10	8.5	7	5.5
					DOP	0.5	1.5	2.5	3.5
1010	0.5	0.5	0.5	0.5

按表1中的配方，称量原料组分加入混合机中，在室温下以每分钟800转的转速混合20分钟，然后通过双螺杆挤出机在190～200℃下挤出、冷却、干燥、切粒，得到聚偏氟乙烯薄膜专用料塑料粒子；然后将专用料通过挤出流涎或挤出吹膜等工艺制成25微米厚度的薄膜。分别按ASTM标准制样，然后测试拉伸强度、水蒸汽透过率、耐候性、热收缩率等关键性能指标。测试结果如表2所示。

表2实施例1～4与对比例的性能测试结果

注：表2中对比例是指市售某欧美公司生产的氟膜的测试结果。

实施例各配方易于进行双螺杆挤出及薄膜成型。比较实施例与对比例的测试结果，说明本发明涉及的聚偏氟乙烯薄膜专用科能够制备性能更优的太阳能电池背板用氟膜。

Claims

1.一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于，配方与制备方法如下：以组分重量份来表示

聚偏氟乙烯50～85重量份、增强树脂5～30重量份、无机填料5～15重量份、纳米级填科5～15重量份、流动性改性剂0.5～5重量份、热稳定助剂0.1～2重量份，加入至混合搅拌机中，在室温下以每分钟50～1000转的转速混合10～40分钟，然后通过双螺杆挤出机在170～230℃下熔融挤出、冷却、干燥、切粒，得到含氟塑料薄膜专用料，此专用料可通过挤出薄膜成型工艺生产得到性能优异的太阳能背板用氟膜层。

2.根据权利要求1所述的一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于所述的含氟塑料是一种聚偏氟乙烯或几种聚偏氟乙烯，其指标为分子量，分子量介于20～100万之间。

3.根据权利要求1所述的一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于所述的增强树脂是丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类树脂中的一种或几种，其指标为分子量，分子量介于5～20万之间。

4.根据权利要求1所述的一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于所述的无机填料为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硫化锌中的一种或几种，其颗粒尺寸介于1～100微米之间。

5.根据权利要求1所述的一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于所述的纳米级填料为纳米级二氧化硅、纳米级碳酸钙中的一种或几种，其颗粒尺寸介于1～100纳米之间。

6.根据权利要求1所述的一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于所述的流动性改性剂为邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类中的一种或几种，其指标为沸点，其沸点不低于170℃。

7.根据权利要求1所述的一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于所述的热稳定助剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、有机锡类中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种含氟塑料薄膜专用料的制备方法，其特征在于此专用料用于制备太阳能电池背板用氟膜，起阻隔水蒸汽透过、防老化、保护太阳能电池作用。