一种耐低温耐紫外、抗冲击的透明含氟聚合物薄膜的制作方法

本发明涉及含氟聚合物薄膜领域，特别涉及一种耐低温耐紫外、抗冲击的透明含氟聚合物薄膜。

背景技术：

1、随着太阳能发电技术的发展，行业对整个产业提出了更严苛的降本增效要求。传统电池的工艺将电池效率带到瓶颈，双面发电技术逐渐被人们所关注。未来双面组件的产能也将得到大幅度提高。现有的双玻技术由于存在易碎、重量大的缺点，在推广中遇到较大阻力。透明背板因为结构和传统背板相似，应用到双面电池组件中具有较大的优势，因此会成为双面组件的较佳选择。

2、作为透明背板中最重要的空气面耐候保护膜，透明氟膜对透明背板的耐候性起到关键作用，而pvdf由于具有突出的耐化学腐蚀、耐候性等优异性能，因此特别适合做太阳能背板膜材料。

3、专利文献cn109627649a公开了光伏用聚偏二氟乙烯高抗紫外透明氟膜，所述氟膜在聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯的基础上，添加了抗冲击改性剂、紫外线吸收剂以及抗氧剂，遮挡紫外对组件内层的伤害，阻隔水汽对内层材料的侵蚀，提高组件的发电效率。但是，所述氟膜的缺点在于未经改性的抗冲击改性剂与聚偏氟乙烯的相容性较差。专利文献cn102010554a公开了一种聚偏氟乙烯薄膜专用料，该薄膜使用增强树脂(丙烯酸酯类)对pvdf增塑和增韧，提高薄膜的耐撕裂强度。但是，缺点在于丙烯酸酯类增强树脂在苛刻的高湿高温下不能保持长久的性能。专利文献cn109337260a公开了一种透明聚偏氟乙烯薄膜及其制造方法，所述薄膜采用聚偏氟乙烯树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂、增白剂、无机粉料作为配方材料，制备了透明的具有高透光率高紫外阻隔的耐候聚偏氟乙烯薄膜。但是，缺点在于小分子紫外线吸收剂易发生迁移析出。

4、目前，光伏透明背板膜仍存在抗冲击强度、耐低温性能不足等缺点，而且配方中的无机纳米填料与pvdf相容分散较差，有机紫外线吸收剂存在易迁移析出等特点，导致pvdf透明薄膜不能保持持久的耐紫外性能。

5、针对上述存在的问题，急需提出一种耐低温、抗冲击、耐紫外的透明含氟聚合物薄膜。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明通过poe-g-mah将无机纳米填料和有机紫外线吸收剂通过化学键连接，获得的含氟聚合物薄膜不仅耐低温、抗冲击性能好，而且耐紫外和耐候性能好、使用寿命长。

2、本发明提供一种耐低温耐紫外、抗冲击的透明含氟聚合物薄膜，所述透明含氟聚合物薄膜组分按质量百分比包括：

3、聚偏氟乙烯pvdf 60～90份

4、聚甲基丙烯酸甲酯pmma 10份～40份

5、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体poe-g-mah 1份～5份

6、无机纳米填料 0.5份～5份

7、有机紫外线吸收剂 0.5份～3份

8、抗氧剂 0.1份～0.5份

9、所述poe-g-mah与所述无机纳米填料和所述有机紫外线吸收剂通过化学键键合。

10、本发明所述pvdf是偏氟乙烯均聚物，或是偏氟乙烯与含氟单体的共聚物。所述含氟单体选自氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯中的至少一种。优选地，pvdf为偏氟乙烯均聚物。

11、本发明所述聚甲基丙烯酸甲酯，优选地，在温度230℃，5kg载荷下的熔体质量流动速率为0.5～25g/10min。

12、本发明所述无机纳米填料能与poe-g-mah通过化学键键合即可，优选地，所述无机纳米填料选自纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的至少一种，优选地为纳米二氧化硅。本发明所述无机纳米填料能够有效屏蔽紫外光，提高薄膜耐低温性能，无机纳米填料通过羟基与poe-g-mah键合，解决了无机纳米填料在含氟聚合物中分散性差的问题。

13、本发明所述有机紫外线吸收剂能与poe-g-mah通过化学键键合即可，优选地，所述有机紫外线吸收剂选自二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类紫外吸收剂中的至少一种，优选地，为三嗪类紫外线吸收剂。二苯甲酮类如[4-[3-(癸氧基)-2-羟基丙氧基]-2-羟基苯基]苯基酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮。苯并三唑类如3-[3-(2-h-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸-聚乙二醇300酯。三嗪类如2-[2-羟基-4-[3-(2-乙基己氧基)-2-羟基丙氧基]苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[4-[2-羟基-3-十三烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪和2-[4-[2-羟基-3-十二烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪。本发明所述有机紫外线吸收剂能够吸收紫外线以热能形式散失，有机紫外线吸收剂通过与poe-g-mah键合，解决了紫外吸收剂容易迁移析出的问题，保持紫外吸收剂长期有效。

14、本发明所述抗氧剂选自受阻酚、亚磷酸酯中的至少一种，优选地，为受阻酚和亚磷酸酯共用，二者复配能够产生协同作用，效果更佳。抗氧剂能够有效提高加工热稳定性及材料使用过程中的抗氧化性能。

15、本发明所述聚烯烃弹性体poe为乙烯-辛烯共聚物，优选地，在温度230℃，5kg载荷下熔体流动速率为0.5～5g/10min的乙烯-辛烯共聚物。

16、本发明所述马来酸酐接枝聚烯烃弹性体的制备方法为引发剂、poe、马来酸酐混合后经双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为170～190℃，所述引发剂为过氧化二异丙苯，引发剂、马来酸酐、poe的质量配比为1:10:100。

17、本发明所述透明含氟聚合物薄膜的厚度满足实际应用场合即可，优选地，厚度为10～50μm。

18、本发明还提供一种耐低温耐紫外、抗冲击的透明含氟聚合物薄膜的制备方法，包括如下步骤：

19、(1)所述含氟聚合物薄膜组分中除pvdf之外的其他组分，通过混合挤出造粒，使所述马来酸酐接枝聚烯烃弹性体与所述无机纳米填料和所述有机紫外线吸收剂通过化学键键合，制得母粒。

20、(2)所述母粒与所述pvdf混合，经挤出流延制得薄膜。

21、进一步地，所述挤出流延的挤出温度为150～300℃，转速为50～300rpm，流延辊冷却温度为50～120℃。优选地，所述挤出流延的挤出温度为230℃，转速为100rpm，流延辊冷却温度为60℃。

22、本发明还提供一种耐低温耐紫外、抗冲击的透明含氟聚合物薄膜的应用，所述耐低温耐紫外、抗冲击的透明含氟聚合物薄膜作为保护膜应用于光伏、建筑领域。

23、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

24、本发明采用共混改性的技术手段，在pvdf/pmma基体材料的基础上，加入了抗冲改性剂poe-g-mah，显著提高材料的耐低温及抗冲击性能。

25、本发明使poe-g-mah与纳米二氧化硅表面的硅羟基发生接枝反应，提高无机纳米填料与pvdf的相容性，提高纳米二氧化硅在pvdf中的分散程度，而且纳米二氧化硅均匀分散在pvdf中还可以起到一定的增韧效果，从而改善pvdf的抗冲击性能。

26、本发明使poe-g-mah与有机紫外线吸收剂进行接枝反应，提高有机紫外线吸收剂与pvdf的相容性，改善有机紫外线吸收剂易迁移析出的缺点，使薄膜保持长效耐紫外性能。