一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，以聚偏氟乙烯PVDF、高密度聚乙烯HDPE、乙烯?丙烯酸丁酯?甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物PTW為原料，利用較好的相容性，通過熔融共混，制備了PVDF/HDPE/PTW合金膜材料.在PVDF/HDPE質(zhì)量比為70/30的體系中，添加不同質(zhì)量份的PTW得到了一系列的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料.其中PVDF和HDPE總量為100份，PTW的用量相對于PVDF和HDPE總量為30份，即配比為70/30/30的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料的綜合性能達到最佳。
【專利說明】
一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料與共混改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚偏氟乙烯(PVDF)是高結(jié)晶度的含氟聚合物。具有優(yōu)異的耐候性、耐熱性、耐污性、耐藥性、耐溶劑性、耐久性、機械性能。PVDF樹脂制成的防護膜，可以滿足對耐候、耐溶劑等長期要求的太陽能電池、燃料電池中的應(yīng)用。在PVDF膜材料的使用中，由于其結(jié)晶度很高，加工能力差，難以熱塑加工;表面能低，與底材的粘附性差。
[0003]為實現(xiàn)PVDF的熱塑加工，通常采用共聚、共混、增塑等改性方法，減弱高分子內(nèi)和分子間的作用力，以降低熔點，改善熔融加工性能。對PVDF膜材料的改性方法是:主要采用①聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料與PVDF材料共混改性;②多層材質(zhì)膜復(fù)合，如PVDF/對苯二甲酸乙二醇酯(PET)復(fù)合膜。有研究(馮剛，太陽能電池背膜的制備[D ]及李衛(wèi)，P VDF/PMMA和PVDF/PMMA/T i O2共混體系結(jié)構(gòu)與性能研究[D ])表明:PVDF/PMMA/Ti02共混體系中，T12可以很好地分散在PVDF/PMMA中；少量T12的加入可以提高其力學(xué)性能，改善其加工性能;T12對PVDF的分解起了催化作用，但PVDF/PMMA/Ti02復(fù)合膜仍有很好的熱穩(wěn)定性，表明PVDF/PMMA和PVDF/PMMA/Ti02膜都有很好的綜合性能。中國專利(CN200880023687.3)提供了一種按1/0.01至1/1(?/￥)的比例的聚(甲基)丙烯酸酯和聚偏二氟乙烯制備的PMMA/PVDF膜，實現(xiàn)表面保護膜片的優(yōu)異的氣候穩(wěn)定性，以及提高的固有穩(wěn)定性。中國專利(CN200910097955.2)提供了一種PDMS/PVDF復(fù)合膜的制備方法，將PVDF溶于磷酸三乙酯溶劑配制成PVDF溶液，再將TOMS溶于正己烷溶劑中，得到TOMS/PVDF復(fù)合膜。有研究(膜科學(xué)與技術(shù)，2005，25(5): 31-33)表明:通過改變PVDF-HFP含量、DBP含量和增塑劑種類，制備了一系列聚合物復(fù)合膜，PVDF-HFP的質(zhì)量分數(shù)為4% [m(PVDF-HFP):m(DBP) =1:1]及以DBP為增塑劑的漿液處理PP多孔膜得到的PVDF-HFP復(fù)合膜具有較高的吸液率;復(fù)合膜吸液率也隨DBP含量的增加而增加。
[0004]以上改性方法可在一定程度上改善PVDF的性能，但真正市場化產(chǎn)品鮮有報道。但同時還注意到，多層材質(zhì)膜復(fù)合制備過程技術(shù)難度大、生產(chǎn)成本高，其他改性方法中須添加大量的改性劑來大幅度降低PVDF的熔點實現(xiàn)熱塑加工，由此導(dǎo)致PVDF制品的結(jié)晶性能明顯下降，同時還會由于改性劑(如增塑劑)的迀移引起性能下降、污染接觸物等問題。因此，最具應(yīng)用前景的方法是與少量的聚合物共混，降低PVDF熔點的同時保持其固有的性能，采用熱塑加工開發(fā)性能優(yōu)良的PVDF涂層材料。
[0005]本專利利用高密度聚乙烯(HDPE)與PVDF結(jié)晶性相似的特性，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(PTW)作為增韌劑，開發(fā)PVDF/HDPE/PTW涂層材料。該技術(shù)的優(yōu)勢在于在PVDF中加入HDPE，一方面不會對PVDF的老化性能、力學(xué)性能等造成過多影響；另一方面可降低PVDF的結(jié)晶程度，有效提高PVDF的加工可塑性。制備的共混材料具有良好的加工性，可直接注塑、擠出、流延加工，制膜容易；具有優(yōu)異的耐老化性、耐光、耐候性和柔韌性，抗UV紫外線;材料中添加的聚乙烯成分，可以方便使用乙烯-醋酸乙烯(EVA)類材料進行粘接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，其特征在于:按重量份數(shù)計，各組分配比為聚偏氟乙烯PVDF 70份，高密度聚乙烯HDPE30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物PTW 10-50份，其中PTW份數(shù)是相對于PVDF和HDPE總量100份。
[0007]所述聚偏氟乙烯PVDF為熔點在164?172°C，加工溫度在180?300°C，熱分解溫度在300°C以上。所述高密度聚乙烯為在190°C，負荷為2.16kg下，熔融指數(shù)20g/10min。所述乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物PTW為在190°C，負荷為2.16kg下，熔融指數(shù)12g/10min，熔點 72°C。
[0008]本發(fā)明的一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，步驟為:(I)將PVDF和HDPE放在真空烘箱中80 °C下干燥12h; (2)將PVDF和HDPE混合得到PVDF/HDPE共混物，按重量份計，PVDF為70份，HDPE為30份；(3)將PVDF、HDPE和PTW得到PVDF/HDPE/PTW混合得到5個質(zhì)量配比的共混物，PVDF為70份，HDPE為30份，相對于總質(zhì)量為100份PVDF和HDPE，PTW為10-50份；(4)將5個不同質(zhì)量配比的原料在轉(zhuǎn)矩流變儀中進行共混，轉(zhuǎn)矩流變儀轉(zhuǎn)速設(shè)為100rad/min，溫度保持在200 V，共混6min后取出共混物；(5)將所得到的共混物在210°C進行熱壓成型，隨后進行冷壓成型，形成厚度為Imm的聚偏氟乙烯合金膜材料。
[0009]本發(fā)明的聚偏氟乙烯合金膜材料的應(yīng)用，在于將所述聚偏氟乙烯合金膜材料用作背板膜，尤其用于太陽能電池防護用背板膜。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，以PVDF、HDPE、PTW為原料，利用較好的相容性，通過熔融共混，制備了PVDF/HDPE/PTW合金膜材料。在PVDF/HDPE質(zhì)量比為70/30的體系中，添加不同質(zhì)量份的PTW得到了一系列的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料。其中PVDF和HDPE總量為100份，PTW的用量相對于PVDF和HDPE總量為30份，即配比為70/30/30的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料的綜合性能達到最佳.
【具體實施方式】
[0011]以下利用實施例進一步詳細說明本發(fā)明，但不能認為是限定發(fā)明的范圍。
[0012]實施例1
[0013]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份數(shù)計，各組分配比為聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物10份。
[0014]實施例2
[0015]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份數(shù)計，各組分配比為聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物20份。
[0016]實施例3
[0017]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份數(shù)計，各組分配比為聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物30份。
[0018]實施例4
[0019]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份數(shù)計，各組分配比為聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物40份。
[0020]實施例5
[0021]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份數(shù)計，各組分配比為聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物50份。
[0022]實施例6
[0023]將實施例1，2，3，4，5中的聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，在轉(zhuǎn)矩流變儀中進行共混，轉(zhuǎn)矩流變儀轉(zhuǎn)速設(shè)為100rad/min，溫度保持在200°C，共混6min后取出共混物;將所得到的共混物在210°C進行熱壓成型，隨后進行冷壓成型，形成厚底為Imm的聚偏氟乙烯合金膜。比較不同配比膜的拉伸強度和斷裂伸長率等性能，得到實驗結(jié)果:重量配比為聚偏氟乙烯/高密度聚乙烯/乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物為70/30/30w/W/W時，拉伸強度為35MPa，斷裂伸長率為102%，此配比下的聚偏氟乙烯合金膜材料的綜合性能最好。
【附圖說明】
[0024]圖1實施例6中聚偏氟乙烯合金膜材料的拉伸強度圖
[0025]圖2實施例6中聚偏氟乙烯合金膜材料的斷裂伸長率圖。
【主權(quán)項】
1.一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，其特征在于:按重量份數(shù)計，各組分配比為聚偏氟乙烯PVDF 70份，高密度聚乙烯HDPE 30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物PTW 10-50份，其中PTW份數(shù)是相對于PVDF和HDPE總量100份。2.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，其特征在于:所述聚偏氟乙烯PVDF為熔點在164?172°C，加工溫度在180?300°C，熱分解溫度在300°C以上。3.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，其特征在于:所述高密度聚乙烯HDPE為在190°C，負荷為2.16kg下，熔融指數(shù)20g/10min。4.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，其特征在于:乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物PTW為在190°C，負荷為2.16kg下，熔融指數(shù) 12g/10min，熔點72°C。5.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池防護用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制備方法，其特征在于:步驟為:(I)將PVDF和HDPE放在真空烘箱中80°C下干燥12h； (2)將PVDF和HDPE混合得到PVDF/HDPE共混物，按重量份計，PVDF 70份，HDPE 30份；(3)將PVDF、HDPE和PTW混合得到5個質(zhì)量配比的PVDF/HDPE/PTW共混物，按重量份數(shù)計，各組分配比為PVDF 70份，HDPE 30份，PTW 10,20,30,40,50份，其中PTW的份數(shù)是相對于PVDF和HDPE總量100份；(4)將5個不同質(zhì)量配比的原料在轉(zhuǎn)矩流變儀中進行共混，轉(zhuǎn)矩流變儀轉(zhuǎn)速設(shè)為lOOrad/min，溫度保持在200°C，共混6min后取出共混物；(5)將所得到的共混物在210°C進行熱壓成型，隨后進行冷壓成型，形成厚度為Imm的聚偏氟乙烯合金膜材料。
【文檔編號】C08L27/16GK105885310SQ201610260330
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】白繪宇, 陸佳俊, 王瑋, 張勝文, 趙東明, 劉曉亞
【申請人】江南大學(xué), 蘇州禾昌聚合材料股份有限公司