[發明專利]一種熱可逆交聯聚合物薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310291560.2
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103408684A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 阮文紅;薛涵與;章明秋;容敏智;汪加勝;余鵬
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08F210/02
• 分類號: C08F210/02;C08F116/06;C08F116/38;C08F8/14;C08F8/32;C09J7/00;C09J123/08;C09J129/04;C09J129/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 謝敏楠

技術領域

本發明涉及熱可逆交聯聚合物，特別是可光轉換的超支化聚合物及其制備方法。

背景技術

依照太陽能光伏組件的使用壽命推斷，在不遠的將來，將會有大量的光伏組件報廢。光伏組件中的晶體硅電池和金屬部件價格昂貴，廢棄后還會給環境帶來極大的污染，而熱固性封裝材料不熔不溶的性質又給組件分離帶來困難目前，太陽能光伏組件的回收利用主要有兩種方法，一種是煅燒法，即高溫煅燒整個光伏組件，再從熔融液中分離、純化分別得到晶體硅和金屬。另一種是用酸堿浸泡光伏組件，利用酸堿液的蝕刻作用將封裝膠膜剝離，然后分離得到的晶體硅和金屬再分別熔融、提純。這兩種回收方法不僅效率低下，而且能耗高，得到的晶體硅純度也難以達到再利用的要求。因此，光伏組件中各構件之間的分離、回收和再利用已成為世界性的難題。

本研究研發一種新型的熱可逆交聯型太陽能光伏組件用封裝膠膜，以解決光伏組件中各構件之間的分離、回收和再利用的難題。熱可逆交聯反應主要是基于雙烯體（如呋喃）和親雙烯體（如雙馬來酰亞胺）的可逆Diels-Alder?反應（如以下反應式所示），將帶有雙烯體的單體接枝到聚合物側鏈上，再與親雙烯體反應制備熱可逆交聯的聚合物。該聚合物可以通過先加熱使交聯鍵發生逆DA反應（retro-DA），然后在降溫過程中重新進行DA反應使側鏈交聯。該種熱可逆交聯的聚合物的優點在于可以進行重復多次的可逆交聯。

?Diels-Alder?反應。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種熱可逆交聯聚合物。

本發明的目的之二在于提供一種熱可逆交聯聚合物的制備方法。

本發明的目的之三在于體統一種熱可逆交聯聚合物的應用。

發明通過以下技術方案實現上述目的。

發明提供了一種熱可逆交聯聚合物，其特征在于由以下原料反應制得：

含有羥基的聚合物；

呋喃類化合物；

親雙烯體類化合物；

所述呋喃類化合物為含呋喃基團的有機酸類化合物。

優選地，所述的呋喃類化合物為2-呋喃甲酸、3-呋喃甲酸、2-呋喃基丙稀酸、呋喃二甲酸、或呋喃苯胺酸。

優選地，由以下重量份數的原料反應制得：

含有羥基的聚合物??100份；

含呋喃基團的有機酸類化合物??40～60份；

親雙烯體類化合物??4～6份。

更為優選地，由以下重量份數的原料反應制得：

含有羥基的聚合物??100份；

含呋喃基團的有機酸類化合物??50份；

親雙烯體類化合物??5份。

優選地，所述含有羥基的聚合物為乙烯/乙烯醇共聚物（EVOH）、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛（PVB）、多羥基聚丙烯酸樹脂、或殼聚糖。

優選地，所述含呋喃基團的有機酸類化合物為2-呋喃甲酸、3-呋喃甲酸。

優選地，所述親雙烯體類化合物為為雙馬來酰亞胺、1，8-雙馬來酰亞胺-3，6-二氧雜辛烷。

發明同時提供了一種熱可逆交聯聚合物的制備方法：將含有羥基的聚合物與呋喃類化合物反應得到熱可逆交聯聚合物，再與親雙烯體類化合物進一步反應獲得。

具體地說，所述方法包括以下步驟：

（1）將含有羥基的聚合物和呋喃類化合物溶解于有機溶劑中，添加催化劑，80～120℃進行酯化反應，獲得呋喃接枝聚合物；所述催化劑為4-二甲氨基吡啶、二丁基二月桂酸錫、草酸亞錫、濃硫酸、對甲苯磺酸、或1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亞胺鹽酸鹽。

（2）將呋喃接枝聚合物進一步與親雙烯體類化合物反應獲得。可以優選地通過溶液共混、模壓、流延等加工工藝混合得到熱可逆交聯聚合物。

優選地，步驟（1）所述的溶劑為二甲基亞砜或N,N-二甲基甲酰胺；（1）所述的酯化反應進行時間為48~72h，反應結束后，通過加入過量丙酮，沉淀出呋喃接枝聚合物。

優選地，其特征在于所述催化劑的添加量為聚合物總質量的5～6wt‰。

本發明所制備獲得的熱可逆交聯聚合物可應用作為太陽能封裝膠膜。

發明是通過酯化反應將具有熱可逆反應的官能團引入到聚合物分子鏈中，通過特定的加工工藝將熱可逆交聯聚合物與另一種可逆交聯助劑混合并制備成薄膜材料。這種熱可逆交聯聚合物薄膜可以在特定溫度下，進行Diels-Alder反應發生交聯，然后在另一溫度下進行逆Diels-Alder反應發生解交聯反應，實現聚合物的熱可逆交聯。