CN102888037A - 太阳能电池板背板专用改性耐水解pe膜配方及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池板背板PE膜，公开了太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方及生产工艺，配方包括原料乙烯基树脂与母料，母料包括乙烯基树脂，母料还包括紫外光吸收剂、抗氧剂、可见光调节剂。生产工艺包括制备母料以及将原料与母料混合制备聚乙烯薄膜。本发明通过在改性耐水解PE膜，具有力学性能优异，回弹性和抗张力高，紫外光照射下膜成分不容易挥发，更加稳定可靠等优点。

Description

太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方及生产工艺
技术领域
本发明涉及太阳能电池板背板PE膜，尤其涉及太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方及生产工艺。
背景技术
现有的太阳能背板膜生产设备复杂，占地面积大，投资大，收效快，同时生产的薄膜经拉伸，吹胀，力学强度较低。而普通的PE膜其大多数聚合物相容性差，与聚烯烃的相容性差，且通过紫外光照射后内的成分容易挥发，从而影响了PE膜使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中PE膜力学性能低，紫外光照射后容易挥发，产品的使用寿命短等缺点，提供了一种改性耐水解PE膜，具有力学性能优异，回弹性和抗张力高，紫外光照射下膜成分不容易挥发，更加稳定可靠等优点。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，包括原料乙烯基树脂与母料，母料包括乙烯基树脂，母料还包括紫外光吸收剂、抗氧剂、可见光调节剂。聚乙烯，简称PE，这种材料主要用于食品的包装，像我们平常买回来的水果、蔬菜用的这个膜，包括在超市采购回来的半成品都用的是这种材料，PE膜就是聚乙烯膜。
作为优选，所述的乙烯基树脂为聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂，原料乙烯基树脂的质量为母料的9-10倍，以聚乙烯为主的聚烯烃树脂为中密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物。
作为优选，所述的母料中各组分质量含量如下：
中密度聚乙烯                                88-90份
乙烯-醋酸乙烯共聚物                          8-10份
紫外光吸收剂                                 0.5-0.8份
抗氧剂                                       0.05-0.15份
可见光调节剂                                 0.05-0.2份
作为优选，所述的母料还包括0.5-2份的其他助剂，其他助剂包括润滑剂和加工改性剂，润滑剂为聚乙烯蜡；加工改性剂为油酸酰胺。
作为优选，所述的紫外光吸收剂由受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂以2:2:1的质量比配合组成。
作为优选，所述的聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂与紫外光吸收剂的重量比为100:0.3-100:0.9，紫外光吸收剂与抗氧剂的重量比为3:1-16:1。
太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜生产工艺，采用所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，括以下步骤：
a、将中密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，获得的共混物即树脂载体；
b、将树脂载体、紫外光吸收剂、抗氧剂和可见光调节剂混合后，最后加入其他助剂，然后将所有混合原料放入混炼造粒机，通过混炼造粒机挤出造粒制得改性耐水解PE膜母料；
c、将乙烯基树脂与母料按照9:1-10:1的质量比进行混合后，将混合后的乙烯基树脂与母料送入挤出机，控制挤出机按吹塑薄膜法吹膜的加工工艺，制成厚度为0.03-0.05mm的聚乙烯薄膜；
d、将聚乙烯薄膜进行等离子体改性处理。
作为优选，所述的步骤c中，吹塑薄膜法吹膜的加工工艺为：将母料熔融后通过单螺杆挤出机挤成薄管，然后趁热用压缩空气将它吹胀，经冷却定型后即得薄膜制品。
作为优选，所述的步骤d中，等离子体改性处理为：将聚乙烯薄膜送入等离子表面处理机对聚乙烯薄膜表面进行激活处理。
本发明通过在改性耐水解PE膜，具有力学性能优异，回弹性和抗张力高，紫外光照射下膜成分不容易挥发，更加稳定可靠等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1
太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，包括原料乙烯基树脂与母料，母料包括乙烯基树脂，母料还包括紫外光吸收剂、抗氧剂、可见光调节剂。
乙烯基树脂为聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂，原料乙烯基树脂的质量为母料的9倍，以聚乙烯为主的聚烯烃树脂为中密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物。中密度聚乙烯简称：MDPE，是在合成过程中用α烯烃共聚，控制密度而成。即原料9份，母料1份。
乙烯-醋酸乙烯共聚物英文简称：EVA，其具有良好的耐水性、耐腐蚀性以及易加工性，具体为密闭泡孔结构、不吸水、防潮、耐水性能良好；耐海水、油脂、酸、碱等化学品腐蚀，抗菌、无毒、无味、无污染；无接头，且易于进行热压、剪裁、涂胶、贴合等加工。
EVA同时还具有防震动、保温性、隔音性优良，回弹性和抗张力高，韧性高，具有良好的防震、缓冲性能；隔热，保温防寒及低温性能优异，可耐严寒和曝晒；密闭泡孔，隔音效果好。EVA中的醋酸乙烯的含量低于20%时，这时才可作为塑料使用。EVA有很好的耐低温性能，其热分解温度较低，约为230℃左右，随着分子量的增大，EVA的软化点上升，加工性和塑件表面光泽性下降，但强度增加，冲击韧性和耐环境应力开裂性提高，EVA的耐化学药品、耐油性方面较之PE，PVC稍差，并随醋酸乙烯含量的增加，变化更加明显。
EVA比PE的性能改善，主要是弹性、柔性、光泽性、透气性等方面，另外，它的耐环境应力开裂性得到了提高，对填料的受容性增大，可以采用加入较多增强填料的方法来避免或减少EVA力学性能比PE的下降。EVA还可以通过改性而得到新的应用，其改性主要可从二个方面考虑：一是将EVA作为其他单体接枝的主干；二是将EVA进行部分醇解。
所述的母料中各组分质量含量如下：
中密度聚乙烯                                88份
乙烯-醋酸乙烯共聚物                          10份
紫外光吸收剂                                 0.6份
抗氧剂                                       0.1份
可见光调节剂                                 0.1份
母料还包括1.2份的其他助剂，其他助剂包括润滑剂和加工改性剂，润滑剂与加工改性剂各0.6份，润滑剂为聚乙烯蜡；加工改性剂为油酸酰胺。采用聚乙烯蜡作为润滑剂，其化学性质稳定、电性能良好，能改善聚乙烯的流动性。增加产品的光译和加工性能。采用油酸酰胺作为改性剂，可以减少加工过程中的内摩擦薄膜和传送设备之间摩擦，从而增加生产量，简化对最终产品的操作。
紫外光吸收剂由受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂以2:2:1的质量比配合组成。
受阻胺类光稳定剂作用是利用受阻胺官能团属于脂环胺类结构，本身不吸收任何大于260nm的光线，也不能猝灭激发态分子。但在氧的存在下，受阻胺能被氧化生成相应的氮氧自由基，这种化合物相当稳定，能非常有效地捕获聚合物光氧化降解产生的活性自由基，且在此过程中具有再生功能，这是受阻胺类光稳定剂区别其他稳定剂的最大特征；过氧化物的存在和积累是引发聚合物光氧化降解的根源。受阻胺能有效地分解过氧化物，使之转化为相对稳定的醇、酮化合物，从而抑制聚合物的降解。受阻胺在分解过氧化物时能生成更有效的光稳定剂——氮氧自由基，显示出自由基捕获和过氧化物分解的协同作用；受阻胺在胺态时其猝灭效率很低，但当被氧化为氮氧自由基时，能有效地猝灭包括单线态氧在内的高能激发态，猝灭效果完全可同有机镍络合物相媲美。
三嗪类光稳定剂作用是在户外使用的PVC制品，因受到它敏感波长范围的紫外线照射，PVC分子成激发态，或其化学键被破坏，引起游离基链式反应，促使PVC降解与老化。为了提高抗紫外线的能力，常加入紫外线吸收剂。PVC常用的紫外线吸收剂有三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS。三嗪-5效果最好，但因呈黄色使薄膜略带黄色，加入少量酞菁蓝可以改善。在PVC农膜中常用UV-9，一般用量0.2~0.5份。属水杨酸类的TBS、BAD与OBS作用温和，与抗氧剂配合使用，会得到很好的耐老化效果。对于非透明制品，一般通过添加遮光的金红石型钛白粉来改善耐候性，这时如果再添加紫外线吸收剂，则需要很大用量，不十分合算。
二苯甲酮类光稳定剂作用是用作光稳定剂，适用于聚氯乙烯，加氢树脂，不饱和聚酯等塑料及涂料，最大吸收波段为280~340nm紫外光。与大多数聚合物相容性好，与聚烯烃的相容性尤佳，挥发性低。
采用受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂按照2:2:1的质量配比，使得紫外光吸收剂在母料中的分散性更好，户外长期使用中性能稳定，不易衰减，同时使得吸收紫外光的波段范围更大。而采用受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂中的一种或两种时，紫外光吸收剂在母料中的分散速度慢，分散效果不够均衡，因此直接导致薄膜的紫外光吸收波段范围小，同时薄膜的稳定性欠佳，容易发生衰减。
聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂与紫外光吸收剂的重量比为100:0.61，紫外光吸收剂与抗氧剂的重量比为6:1。其目的是权衡产品的综合性能，考虑到产品的各项性能指标要趋于平衡，经过实验发现，助剂的添加比例过高，会造成原料的特性下降，从而影响产品整体性能。而选择聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂与紫外光吸收剂的重量比大于100: 0.9时，原料的特性如稳定性及紫外光吸收性明显下降。而当聚乙烯与紫外光吸收剂比例为100:0.61，紫外光吸收剂与抗氧剂的重量比为6:1时，产品的稳定性及紫外光吸收性能最佳。而当聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂与紫外光吸收剂的重量比小于100:0.3时，原料稳定性及紫外光吸收性也会发生下降。
实施例2
太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，包括原料乙烯基树脂与母料，母料包括乙烯基树脂，母料还包括紫外光吸收剂、抗氧剂、可见光调节剂。
乙烯基树脂为聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂，原料乙烯基树脂的质量为母料的10倍，以聚乙烯为主的聚烯烃树脂为中密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物。中密度聚乙烯简称：MDPE，是在合成过程中用α烯烃共聚，控制密度而成。即原料10份，母料1份。
所述的母料中各组分质量含量如下：
中密度聚乙烯                                90份
乙烯-醋酸乙烯共聚物                          8份
紫外光吸收剂                                 0.8份
抗氧剂                                       0.05份
可见光调节剂                                 0.05份
母料还包括1.1份的其他助剂，其他助剂包括润滑剂和加工改性剂，润滑剂与加工改性剂各0.55份，润滑剂为聚乙烯蜡；加工改性剂为油酸酰胺。采用聚乙烯蜡作为润滑剂，其化学性质稳定、电性能良好，能改善聚乙烯的流动性。增加产品的光译和加工性能。采用油酸酰胺作为改性剂，可以减少加工过程中的内摩擦薄膜和传送设备之间摩擦，从而增加生产量，简化对最终产品的操作。
紫外光吸收剂由受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂以2:2:1的质量比配合组成。
采用受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂按照2:2:1的质量配比，使得紫外光吸收剂在母料中的分散性更好，户外长期使用中性能稳定，不易衰减，同时使得吸收紫外光的波段范围更大。而采用受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂中的一种或两种时，紫外光吸收剂在母料中的分散速度慢，分散效果不够均衡，因此直接导致薄膜的紫外光吸收波段范围小，同时薄膜的稳定性欠佳，容易发生衰减。
聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂与紫外光吸收剂的重量比为100:0.81，紫外光吸收剂与抗氧剂的重量比为16:1。通过权衡产品的综合性能，考虑到产品的各项性能指标要趋于平衡，经过实验发现，助剂的添加比例过高，会造成原料的特性下降，从而影响产品整体性能。而选择聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂与紫外光吸收剂的重量比大于100: 0.9时，原料的特性如稳定性及紫外光吸收性明显下降。而当聚乙烯与紫外光吸收剂比例为100:0. 81，紫外光吸收剂与抗氧剂的重量比为16:1时，产品的稳定性及紫外光吸收性能较佳。
实施例3
    太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜生产工艺，采用太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，包括以下步骤：
a、将中密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，获得的共混物即树脂载体；
b、将树脂载体、紫外光吸收剂、抗氧剂和可见光调节剂混合后，最后加入其他助剂，然后将所有混合原料放入混炼造粒机，通过混炼造粒机挤出造粒制得改性耐水解PE膜母料；
c、将乙烯基树脂与母料按照9:1-10:1的质量比进行混合后，将混合后的乙烯基树脂与母料送入挤出机，控制挤出机按吹塑薄膜法吹膜的加工工艺，制成厚度为0.03-0.05mm的聚乙烯薄膜；
d、将聚乙烯薄膜进行等离子体改性处理。
    步骤c中，吹塑薄膜法吹膜的加工工艺为：将母料熔融后通过单螺杆挤出机挤成薄管，然后趁热用压缩空气将它吹胀，经冷却定型后即得薄膜制品。用吹塑工艺成型方法生产薄膜与其他工艺方法相比，具有以下优点：设备简单，投资少，收效快；设备结构紧凑，占地面积少，厂房造价低；薄膜经拉伸，吹胀，力学强度较高；产品无边料，废料少，成本低。本发明所述的PE膜采用吹塑法生产，将塑料原料通过单螺杆挤出机把原料熔融挤成薄管，然后趁热用压缩空气将它吹胀，经冷却定型后即得薄膜制品，工艺流程包括为：物料塑化挤出、形成管环吹胀成型、冷却、牵引、卷取。
     步骤d中，等离子体改性处理为：将聚乙烯薄膜送入等离子表面处理机对聚乙烯薄膜表面进行激活处理。等离子体是物质存在的第四种状态。它由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。将聚乙烯薄膜经过等离子体的表面处理和改性，提高聚乙烯薄膜的表面活性以及接触性能，从而使得薄膜的接合强度和可靠性得到了提高。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。 

Claims (8)

1.太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，包括原料乙烯基树脂与母料，母料包括乙烯基树脂，其特征在于：母料还包括紫外光吸收剂、抗氧剂、可见光调节剂。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，其特征在于：所述的乙烯基树脂为聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂，原料乙烯基树脂的质量为母料的9-10倍，以聚乙烯为主的聚烯烃树脂为中密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，其特征在于：所述的母料中各组分质量含量如下：
中密度聚乙烯                                88-90份
乙烯-醋酸乙烯共聚物                          8-10份
紫外光吸收剂                                 0.5-0.8份
抗氧剂                                       0.05-0.15份
可见光调节剂                                 0.05-0.2份
根据权利要求1或2或3所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，其特征在于：母料还包括0.5-2份的其他助剂，其他助剂包括润滑剂和加工改性剂，润滑剂为聚乙烯蜡；加工改性剂为油酸酰胺。
4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，其特征在于：所述的紫外光吸收剂由受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂以2:2:1的质量比配合组成。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，其特征在于：所述的聚乙烯或以聚乙烯为主的聚烯烃树脂与紫外光吸收剂的重量比为100:0.3-100:0.9，紫外光吸收剂与抗氧剂的重量比为3:1-16:1。
6.太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜生产工艺，采用权利要求1-7所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜配方，其特征在于：包括以下步骤：
a、将中密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，获得的共混物即树脂载体；
b、将树脂载体、紫外光吸收剂、抗氧剂和可见光调节剂混合后，最后加入其他助剂，然后将所有混合原料放入混炼造粒机，通过混炼造粒机挤出造粒制得改性耐水解PE膜母料；
c、将乙烯基树脂与母料按照9:1-10:1的质量比进行混合后，将混合后的乙烯基树脂与母料送入挤出机，控制挤出机按吹塑薄膜法吹膜的加工工艺，制成厚度为0.03-0.05mm的聚乙烯薄膜；
d、将聚乙烯薄膜进行等离子体改性处理。
7.根据权利要求7所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜生产工艺，其特征在于：所述的步骤c中，吹塑薄膜法吹膜的加工工艺为：将母料熔融后通过单螺杆挤出机挤成薄管，然后趁热用压缩空气将它吹胀，经冷却定型后即得薄膜制品。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池板背板专用改性耐水解PE膜生产工艺，其特征在于：所述的步骤d中，等离子体改性处理为：将聚乙烯薄膜送入等离子表面处理机对聚乙烯薄膜表面进行激活处理。
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