[發明專利]一種高阻水的耐刮擦聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710684671.8
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107501815A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 羅祎瑋;劉會舉;顧方明;王佩剛
• 申請（專利權）人: 紹興福膜新材料有限公司
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L33/04;C08L27/18;C08L83/04;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/34;C08K3/04;C08K3/22;C08K3/26;C08K5/57;C08K5/098;C0
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及一種高阻水的耐刮擦聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，屬于太陽能光伏電池應用領域。

背景技術

太陽能電池是一種將光能直接轉化為電能的器件，是應對能源短缺和環境污染的重要利器。太陽能電池的工作環境多為戶外，濕度大，易腐蝕，同時會受到各種惡劣天氣的損害，因此太陽能電池的封裝會直接影響其使用壽命。電池背板位于組件背面的最外層，在戶外環境下保護太陽能電池組件不受水汽的侵蝕，阻隔氧氣防止氧化、耐高低溫、良好的絕緣性和耐老化性能、耐腐蝕性能。常見的背板一般具有三層結構：內層為聚乙烯(PE)薄膜或含氟涂層；中間層為雙向拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜；外層是氟膜，包括聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)或其他含氟材料。

聚偏氟乙烯是一種性能優異的含氟材料，具有突出的耐化學腐蝕、耐候性、耐高低溫以及優異的電絕緣性，因此非常適合作為光伏背板保護膜。但其表面能低，與PET等材料的粘接性能差，因而常使用丙烯酸酯類聚合物對其改性，以達到改善粘結能力、提高可加工性能的目的。目前，在我國最多使用的Arkema公司的Kynar膜以及杜邦公司的Tedlar膜，都是以含氟高分子/丙烯酸酯聚合物為基礎材料的氟膜。

由于PMMA熱穩定性、水汽阻隔特性等方面不如PVDF，因此使得PVDF/丙烯酸酯聚合物膜成為背板各組成中阻水能力最弱的部件。由于背板的阻水能力影響組件的發電效率以及使用壽命，因而研制具有高阻水特性的氟膜迫在眉睫。

另外，由于氟膜的制造、膜與背板覆合以及接線盒粘接時不可避免地存在人工操作，從而可能帶來薄膜劃痕刮痕等損傷，而這種損傷除了給人以視覺感官沖擊外，也有可能影響薄膜對紫外光、水汽等的阻隔性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是研制具有高阻水特性，同時兼具耐刮擦特性的太陽能電池背板保護氟膜。

本發明還提供上述太陽能背板膜的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種高阻水的耐刮擦聚偏氟乙烯薄膜，所述的耐刮擦聚偏氟乙烯薄膜由以下下按重量份計的組分混合后吹膜或流延而成：聚偏氟乙烯69.9～87.4份，有機改性的層狀納米無機化合物2～6份，增韌改性劑8～15份，無機類紫外線屏蔽劑1～15份，耐刮擦劑1～5份，加工助劑0.5～5份與熱穩定劑0.1～2份。

在本技術方案中，本發明中的有機改性的層狀納米無機化合物利用了層狀無機物的納米片層結構及其取向性，可以有效改善薄膜的阻隔性能；增韌改性劑有利于薄膜保持良好的韌性，顯著提高薄膜的抗沖擊性和斷裂伸長率；無機類紫外線屏蔽劑能大量阻隔紫外線，保護基材和背板材料；耐刮擦劑能夠潤滑聚合物表面，顯著降低薄膜表面摩擦系數，使得薄膜具有出色的耐刮擦性能；加工助劑改善聚偏氟乙烯的流動性，易于進行熔融擠出和薄膜加工成型；熱穩定劑能防止或延緩配方的熱老化。本發明制備的聚偏氟乙烯薄膜具有優良的力學性能、水汽阻隔特性、耐刮擦性以及高耐候性等優點。

作為優選，所述有機改性的層狀納米無機化合物是經改性插層劑處理的具有納米層狀結構的無機化合物，可以是有機插層改性的層狀硅酸鹽、片狀石墨和層狀金屬氧化物中的一種或幾種的組合。其中有機插層改性的層狀硅酸鹽可以是：有機插層改性的滑石、云母和黏土(高嶺土、蒙脫土和泥灰石)等；層狀金屬氧化物可以是：五氧化二釩、三氧化二鉬和三氧化鎢等。所述有機改性的層狀納米無機化合物具有大的徑厚比，當其均勻分散在聚合物基體中，能起到阻隔作用，使得氣體或液體小分子在聚合物基體中的擴散運動必須繞過這些片層，大大增加了氣體、液體分子在聚合物基體中擴散的有效路徑，大大提高了聚合物材料對氣體和液體的阻隔性能。層狀納米無機化合物的層間含有大量的無機離子，具有較高的親水性。因此，在層狀納米無機化合物的有機復合材料的制備過程中對層狀納米無機化合物進行有機化處理使非常關鍵的一步。通過有機化處理，使其由親水性轉變為親油性，聚合物分子鏈才能夠容易地插層到納米無機化合物層間。

作為優選，所述的增韌改性劑是具有核殼結構的丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類彈性體中的一種或幾種的組合。

作為優選，所述無機類紫外線屏蔽劑為二氧化鈦、氧化鋅、硫酸鋇、硫化鋅、色素炭黑、高嶺土、滑石粉、碳酸鈣和金屬氧化物混相顏料中的一種或幾種的組合，其中二氧化鈦、氧化鋅、硫酸鋇、硫化鋅、高嶺土、滑石粉、碳酸鈣和金屬氧化物混相顏料的平均粒徑為0.2～3微米，色素炭黑的原生粒徑為8～70納米。

作為優選，所述的耐刮擦劑是小分子酰胺類潤滑劑、聚四氟乙烯微粉和有機聚硅氧烷中的一種或幾種的組合。