一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，以聚偏氟乙烯PVDF、高密度聚乙烯HDPE、乙烯?丙烯酸丁酯?甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物PTW为原料，利用较好的相容性，通过熔融共混，制备了PVDF/HDPE/PTW合金膜材料.在PVDF/HDPE质量比为70/30的体系中，添加不同质量份的PTW得到了一系列的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料.其中PVDF和HDPE总量为100份，PTW的用量相对于PVDF和HDPE总量为30份，即配比为70/30/30的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料的综合性能达到最佳。
【专利说明】
一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于高分子材料与共混改性技术领域，具体涉及一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚偏氟乙烯(PVDF)是高结晶度的含氟聚合物。具有优异的耐候性、耐热性、耐污性、耐药性、耐溶剂性、耐久性、机械性能。PVDF树脂制成的防护膜，可以满足对耐候、耐溶剂等长期要求的太阳能电池、燃料电池中的应用。在PVDF膜材料的使用中，由于其结晶度很高，加工能力差，难以热塑加工;表面能低，与底材的粘附性差。
[0003]为实现PVDF的热塑加工，通常采用共聚、共混、增塑等改性方法，减弱高分子内和分子间的作用力，以降低熔点，改善熔融加工性能。对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)等材料与PVDF材料共混改性;②多层材质膜复合，如PVDF/对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合膜。有研究(冯刚，太阳能电池背膜的制备[D ]及李卫，P VDF/PMMA和PVDF/PMMA/T i O2共混体系结构与性能研究[D ])表明:PVDF/PMMA/Ti02共混体系中，T12可以很好地分散在PVDF/PMMA中；少量T12的加入可以提高其力学性能，改善其加工性能;T12对PVDF的分解起了催化作用，但PVDF/PMMA/Ti02复合膜仍有很好的热稳定性，表明PVDF/PMMA和PVDF/PMMA/Ti02膜都有很好的综合性能。中国专利(CN200880023687.3)提供了一种按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备的PMMA/PVDF膜，实现表面保护膜片的优异的气候稳定性，以及提高的固有稳定性。中国专利(CN200910097955.2)提供了一种PDMS/PVDF复合膜的制备方法，将PVDF溶于磷酸三乙酯溶剂配制成PVDF溶液，再将TOMS溶于正己烷溶剂中，得到TOMS/PVDF复合膜。有研究(膜科学与技术，2005，25(5): 31-33)表明:通过改变PVDF-HFP含量、DBP含量和增塑剂种类，制备了一系列聚合物复合膜，PVDF-HFP的质量分数为4% [m(PVDF-HFP):m(DBP) =1:1]及以DBP为增塑剂的浆液处理PP多孔膜得到的PVDF-HFP复合膜具有较高的吸液率;复合膜吸液率也随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，但真正市场化产品鲜有报道。但同时还注意到，多层材质膜复合制备过程技术难度大、生产成本高，其他改性方法中须添加大量的改性剂来大幅度降低PVDF的熔点实现热塑加工，由此导致PVDF制品的结晶性能明显下降，同时还会由于改性剂(如增塑剂)的迀移引起性能下降、污染接触物等问题。因此，最具应用前景的方法是与少量的聚合物共混，降低PVDF熔点的同时保持其固有的性能，采用热塑加工开发性能优良的PVDF涂层材料。
[0005]本专利利用高密度聚乙烯(HDPE)与PVDF结晶性相似的特性，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)作为增韧剂，开发PVDF/HDPE/PTW涂层材料。该技术的优势在于在PVDF中加入HDPE，一方面不会对PVDF的老化性能、力学性能等造成过多影响；另一方面可降低PVDF的结晶程度，有效提高PVDF的加工可塑性。制备的共混材料具有良好的加工性，可直接注塑、挤出、流延加工，制膜容易；具有优异的耐老化性、耐光、耐候性和柔韧性，抗UV紫外线;材料中添加的聚乙烯成分，可以方便使用乙烯-醋酸乙烯(EVA)类材料进行粘接。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，其特征在于:按重量份数计，各组分配比为聚偏氟乙烯PVDF 70份，高密度聚乙烯HDPE30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物PTW 10-50份，其中PTW份数是相对于PVDF和HDPE总量100份。
[0007]所述聚偏氟乙烯PVDF为熔点在164?172°C，加工温度在180?300°C，热分解温度在300°C以上。所述高密度聚乙烯为在190°C，负荷为2.16kg下，熔融指数20g/10min。所述乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物PTW为在190°C，负荷为2.16kg下，熔融指数12g/10min，熔点 72°C。
[0008]本发明的一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，步骤为:(I)将PVDF和HDPE放在真空烘箱中80 °C下干燥12h; (2)将PVDF和HDPE混合得到PVDF/HDPE共混物，按重量份计，PVDF为70份，HDPE为30份；(3)将PVDF、HDPE和PTW得到PVDF/HDPE/PTW混合得到5个质量配比的共混物，PVDF为70份，HDPE为30份，相对于总质量为100份PVDF和HDPE，PTW为10-50份；(4)将5个不同质量配比的原料在转矩流变仪中进行共混，转矩流变仪转速设为100rad/min，温度保持在200 V，共混6min后取出共混物；(5)将所得到的共混物在210°C进行热压成型，随后进行冷压成型，形成厚度为Imm的聚偏氟乙烯合金膜材料。
[0009]本发明的聚偏氟乙烯合金膜材料的应用，在于将所述聚偏氟乙烯合金膜材料用作背板膜，尤其用于太阳能电池防护用背板膜。
[0010]本发明的有益效果:本发明的一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，以PVDF、HDPE、PTW为原料，利用较好的相容性，通过熔融共混，制备了PVDF/HDPE/PTW合金膜材料。在PVDF/HDPE质量比为70/30的体系中，添加不同质量份的PTW得到了一系列的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料。其中PVDF和HDPE总量为100份，PTW的用量相对于PVDF和HDPE总量为30份，即配比为70/30/30的PVDF/HDPE/PTW合金膜材料的综合性能达到最佳.
【具体实施方式】
[0011]以下利用实施例进一步详细说明本发明，但不能认为是限定发明的范围。
[0012]实施例1
[0013]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份数计，各组分配比为聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物10份。
[0014]实施例2
[0015]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份数计，各组分配比为聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物20份。
[0016]实施例3
[0017]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份数计，各组分配比为聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物30份。
[0018]实施例4
[0019]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份数计，各组分配比为聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物40份。
[0020]实施例5
[0021]聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，按重量份数计，各组分配比为聚偏氟乙烯70份，高密度聚乙烯30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物50份。
[0022]实施例6
[0023]将实施例1，2，3，4，5中的聚偏氟乙烯合金膜材料共混物，在转矩流变仪中进行共混，转矩流变仪转速设为100rad/min，温度保持在200°C，共混6min后取出共混物;将所得到的共混物在210°C进行热压成型，随后进行冷压成型，形成厚底为Imm的聚偏氟乙烯合金膜。比较不同配比膜的拉伸强度和断裂伸长率等性能，得到实验结果:重量配比为聚偏氟乙烯/高密度聚乙烯/乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物为70/30/30w/W/W时，拉伸强度为35MPa，断裂伸长率为102%，此配比下的聚偏氟乙烯合金膜材料的综合性能最好。
【附图说明】
[0024]图1实施例6中聚偏氟乙烯合金膜材料的拉伸强度图
[0025]图2实施例6中聚偏氟乙烯合金膜材料的断裂伸长率图。
【主权项】
1.一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，其特征在于:按重量份数计，各组分配比为聚偏氟乙烯PVDF 70份，高密度聚乙烯HDPE 30份，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物PTW 10-50份，其中PTW份数是相对于PVDF和HDPE总量100份。2.如权利要求1所述的一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，其特征在于:所述聚偏氟乙烯PVDF为熔点在164?172°C，加工温度在180?300°C，热分解温度在300°C以上。3.如权利要求1所述的一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，其特征在于:所述高密度聚乙烯HDPE为在190°C，负荷为2.16kg下，熔融指数20g/10min。4.如权利要求1所述的一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，其特征在于:乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物PTW为在190°C，负荷为2.16kg下，熔融指数 12g/10min，熔点72°C。5.如权利要求1所述的一种太阳能电池防护用聚偏氟乙烯合金膜材料及其制备方法，其特征在于:步骤为:(I)将PVDF和HDPE放在真空烘箱中80°C下干燥12h； (2)将PVDF和HDPE混合得到PVDF/HDPE共混物，按重量份计，PVDF 70份，HDPE 30份；(3)将PVDF、HDPE和PTW混合得到5个质量配比的PVDF/HDPE/PTW共混物，按重量份数计，各组分配比为PVDF 70份，HDPE 30份，PTW 10,20,30,40,50份，其中PTW的份数是相对于PVDF和HDPE总量100份；(4)将5个不同质量配比的原料在转矩流变仪中进行共混，转矩流变仪转速设为lOOrad/min，温度保持在200°C，共混6min后取出共混物；(5)将所得到的共混物在210°C进行热压成型，随后进行冷压成型，形成厚度为Imm的聚偏氟乙烯合金膜材料。
【文档编号】C08L27/16GK105885310SQ201610260330
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】白绘宇, 陆佳俊, 王玮, 张胜文, 赵东明, 刘晓亚
【申请人】江南大学, 苏州禾昌聚合材料股份有限公司