CN102649309A - 多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜 - Google Patents

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苑会林
刘小建
冯刚
李鑫
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Abstract

本发明涉及一种多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的工艺。该方法是用TiO2和PMMA对PVDF树脂进行树脂改性，然后将不同的改性树脂分别加入到多层共挤设备的相应机器中。最后通过多层共挤设备共挤出流延成复合膜。本发明特点在于：通过多层共挤流延法制备的聚偏氟乙烯复合膜，该复合膜为多层结构，其外层为PVDF保护层，中间为改性层，内层为EVA胶层。该复合膜既具有了PVDF本身的良好的耐候性、抗紫外线性能和优良的力学性能。同时，该膜也具有良好的粘结性能，能够与太阳能背板基材很好的粘结在一起。并且，该产品性价比高，其生产工艺自动化程度高，适于工业化生产。

Description

多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜
一、技术领域
本发明涉及一种采用多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的方法，属于高分子材料加工领域。
二、背景技术
聚偏氟乙烯树脂(PVDF)是20世纪70年代发展起来的一种具有优良综合性能的含氟材料，属于氟碳热塑性树脂。由于氟元素电负性大，范德华半径小，碳氟键键能极强(高达485KJ/mol)，且其独特的氟化链整体结构中的螺旋形棒状分子紧密、刚硬、表面平滑，使得氟树脂的耐候性、耐热性、耐高低温性和耐化学药品性等各项性能均十分优越。氟树脂的优异特性使得含氟材料(氟膜或氟碳涂料)具有优异的耐侯性能，可保障长期户外使用的可靠性。大型高层建筑涂了PVDF外层，经受30年紫外线照射和风雨侵蚀，不污染，不脆裂，不老化，依旧保持完整如新，这是氟塑料的优良品质。
由于PVDF膜表面能低，为非极性，有极强疏水性，从而限制了PVDF膜的应用范围。目前，对PVDF膜亲水改性的方法可归结为两类：一是制膜前对基体改性，在膜材料中引入亲水性基团以从根本上改变膜的亲水性；二是制膜后对膜表面改性，在膜表面引入亲水性基团以提高膜的亲水性。上述各种改性方法都有自身的优势和局限性，但总的看来这两种方法都会在PVDF膜内引入其他物质或基团，从而会降低了PVDF膜的优良品质，并且其操作工艺复杂，不利于工业化生产。本发明采用多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜不仅保留了PVDF膜原有的各项优良性能，而且还大大改善了薄膜的亲水性能，并且生产自动化程度高，有利于工业化生产。
目前，商用硅晶太阳电池组件的使用要求为25年，而背膜作为直接与外环境大面积接触的光伏封装材料，其应具备卓越的耐长期老化(湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、水蒸气阻隔等性能。背膜作为一类重要的太阳电池组件封装材料，其技术门槛要求相当高，加之相关原材料长期受到国外氟化工巨头的专利技术制约，时至今日其国产化程度仍极低。
目前，市场上应用较为广泛的太阳能电池背膜是由美国杜邦公司提供的牌号为
Figure BSA00000438420400011
的PVF薄膜。但由于其产品供不应求，因而本发明开发使用PVDF复合膜制作太阳能电池背膜，以满足市场需求。PVDF树脂作为与PVF结构相接近的树脂产品，由于PVDF的含氟量59％远大于PVF的41％，其用于背板有着更好的特性要求。
本产品不但具有了PVDF本身的良好的耐候性、抗紫外线性能和优良的力学性能，而且与其他基材也具有良好的粘结性能，能够与PET板很好的粘结在一起，是一种理想的太阳能电池背膜。同时，本产品还可用作其它方面的保护膜。
三、发明内容
本发明的目的在于三层共挤流延成型的方法制备聚偏氟乙烯复合膜。这使产品不仅具有PVDF本身的良好的耐候性、抗紫外线性能和优良的力学性能，同时，产品又具有与EVA基材有良好的粘结性能，能够与太阳能背板很好的粘结在一起。并且，该产品性价比高，生产工艺自动化程度高，适于工业化生产。
本发明的目标是由以下技术措施实现的，其中所述的份数除特殊说明外，均为重量份数。多层共挤出流延法制备聚偏氟乙烯多层复合膜的工艺包括以下工艺步骤：
1、在TiO2中加入1％的硅烷偶联剂KH-550，用高速搅拌机高速混合20min。
2、在100份聚偏氟乙烯中加入5～20份处理好的TiO2，用高速搅拌机混合均匀。而后通过双螺杆挤出机挤出造粒，用作A料。
3、在100份聚偏氟乙烯中加入1～10份处理好的TiO2和20～45份的PMMA，用高速搅拌机混合均匀。而后通过双螺杆挤出机挤出造粒，用作B料。
4、将上述A料和B料分别加入到三层共挤设备的A机和B机中；同时将EVA树脂加入三层共挤设备的C机中，三层共挤出流延成膜。膜厚为20～50μm，膜宽为500～5000mm。
5、将上述A料和B料分别加入到双层共挤设备的A机和B机中，双层共挤出流延成膜。膜厚为25～55μm，膜宽为300～5000mm。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明采用多层共挤出流延的方式制取聚偏氟乙烯复合膜，这使产品既具有了PVDF本身的良好的耐候性、抗紫外线性能和优良的力学性能。同时，产品又具有EVA良好的粘结性能，能够与太阳能背板其他基材很好的粘结在一起。
2、本发明自动化程度高、操作简单，可实现大规模连续化生产，且工艺可控性高，制品质量稳定。
四、具体的实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
实施例一：
在TiO2中加入1％的硅烷偶联剂KH-550，在80℃下用高速搅拌机高速混合20min。在1000g PVDF中加入100g已处理的TiO2混合均匀后挤出造粒，用作A料。在1000g PVDF中加入20g已处理的TiO2和400g PMMA混合均匀后挤出造粒，用作B料。将上述A料和B料分别加入到三层共挤设备的A机和B机中；同时将EVA树脂加入三层共挤设备的C机中，挤出流延成膜。膜厚为25μm，膜宽为1000mm。。该膜为A/B/C三层复合，三层厚度比A∶B∶C为1∶1∶1。该膜外层为PVDF保护层，中间为改性层，内层为EVA胶层。经测试该膜拉伸强度为40.2MPa(ASTM D882-80，A法22℃)，与PET间剥离强度22N/5cm。
实施例二：
在TiO2中加入1.2％的硅烷偶联剂KH-550，在80℃下用高速搅拌机高速混合20min。在1000g PVDF中加入70g已处理的TiO2混合均匀后挤出造粒，用作A料。在1000g PVDF中加入15g已处理的TiO2和430g PMMA混合均匀后挤出造粒，用作B料。将上述A料和B料分别加入到三层共挤设备的A机和B机中；同时将EVA树脂加入三层共挤设备的C机中，挤出流延成膜。膜厚为38μm，膜宽为800mm。该膜为A/B/C三层复合，三层厚度比A∶B∶C为1.5∶2∶1。该膜外层为PVDF保护层，中间为改性层，内层为EVA胶层，具有很好的粘接性能。经测试该膜拉伸强度为44MPa(ASTM D882-80，A法22℃)，与PET间剥离强度23.3N/5cm。
实施例三：
在TiO2中加入1.5％的硅烷偶联剂KH-550，在80℃下用高速搅拌机高速混合20min。在1000g PVDF中加入50g已处理的TiO2混合均匀后挤出造粒，用作A料。在1000g PVDF中加入20g已处理的TiO2和450g PMMA混合均匀后挤出造粒，用作B料。将上述A料和B料分别加入到双层共挤设备的A机和B机中，双层共挤出流延成膜。膜厚为30μm，膜宽为500mm。该膜为A/B双层复合，两层厚度比A∶B为1∶1.5。该膜外层为PVDF保护层，内层为PVDF改性层，具有良好的粘接性能，经测试其拉伸强度为42.4MPa(ASTM D882-80，A法22℃)，内层表面张力为38达因。

Claims (6)

  1. 多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜是指通过多层共挤出流延的方式制取聚偏氟乙烯复合膜的方法。
    1.多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的工艺，其特征在于包括下述工艺步骤：(1)在TiO2中加入1％的硅烷偶联剂KH-550，用高速搅拌机高速混合20min；(2)在100份PVDF树脂中加入5～10份处理好的TiO2，用高速搅拌机混合均匀。而后通过螺杆挤出机挤出造粒，用作A料；(3)在100份聚偏氟乙烯中加入1～5份处理好的TiO2和30～45份的PMMA，用高速搅拌机混合均匀。而后通过螺杆挤出机挤出造粒，用作B料；(4)将上述A料和B料分别加入到三层共挤设备的A机和B机中；同时将EVA树脂加入三层共挤设备的C机中，挤出流延成复合膜；(6)最后由收卷机收卷，得到聚偏氟乙烯复合膜成品。
  2. 2.如权利要求1所述的多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的工艺，其特征在于所述的偶联剂可选用硅烷偶联剂、钛酸酯或其他偶联剂进行表面处理。其添加量为0.1％～5％份，最佳含量为1％份。
  3. 3.如权利要求1所述的多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的工艺，其特征在于所述的TiO2其可以直接与PVDF树脂混合造粒，也可以先将其制成母粒后再加入到树脂中去造粒。其添加量为1～20份，最佳范围为2～10份。
  4. 4.如权利要求1所述的多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的工艺，其特征在于B料中所添加的PMMA可以直接与PVDF树脂混合造粒，也可以先将PVDF树脂与TiO2混合造粒后，再与PMMA混合做B料。其中PMMA的添加量为1～50份，最佳范围为30～45份。
  5. 5.如权利要求1所述的多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的工艺，其特征在于造粒所用的挤出机可以是单螺杆挤出机也可以是双螺杆挤出机。
  6. 6.如权利要求1所述的多层共挤流延法制备聚偏氟乙烯复合膜的工艺，其特征在于多层共挤设备可以是两层共挤也可以是多层共挤。
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