CN103773217B - 一种光固化含氟涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光固化含氟涂料。该涂料组成包括齐聚物、活性稀释剂、光引发剂、助剂和溶剂，所述的活性稀释剂为丙烯酸酯类活性单体和含氟丙烯酸酯单体的混合。本发明工艺简单，固化速度快，操作容易，产品质量稳定。制得的含氟涂料，对聚酯薄膜等极性塑料的两相界面黏结强度高，柔韧性好，耐候性强，是一种用于太阳能电池背板的优良涂料。
Description
技术领域
本发明涉及一种光固化含氟涂料，属于光固化涂料技术领域。
背景技术
光伏发电中的太阳能电池组件必须满足25年以上的户外使用要求，因此组件的背板表面材料一般由含氟材料/中间层/含氟材料三层结构而成。
当背板表面为含氟薄膜如聚氟乙烯（PVF）、聚偏氟乙烯（PVDF）时，在含氟膜与中间层（通常为PET）之间需要涂覆胶黏剂并采用固化工艺，不仅含氟膜成本昂贵而且加工周期需几十小时。
氟涂料是替代氟膜的一种较低成本解决方案，公开号为CN101272903，CN101645465等发明专利中公开了导入固化型官能团的含氟涂层作为保护层的太阳能电池背板，其利用了氟树脂中的羟基与固化剂中异氰酸酯基在高温下发生缩合反应。将氟碳涂料直接涂覆到中间层表面进行高温固化，此法不仅省去胶粘层，也把固化时间缩短至几分钟。但此法所需温度需150℃左右，而且氟涂料中的高沸点溶剂易残留导致背板性能下降。
光固化涂料(UVCC)受到紫外光照射后发生光化学反应，其固化速度快（0.1～10s），可使涂层快速聚合、交联。光固化涂料能降低涂层生产工艺的同时，还可减少环境污染，用于涂覆型背板所用涂层的制备，将大大提高背板产品的生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种光固化含氟涂料。该涂料固化速度快，对PET等塑料的两相界面黏结强度高，柔韧性好，耐候性强，是一种用于太阳能电池背板的优良涂料。
为实现本发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种光固化含氟涂料，所述光固化含氟涂料主要包括质量配比如下的组份：齐聚物20～60份，活性稀释剂30～75份,光引发剂0.1～5份。
所述光固化含氟涂料优选由质量配比如下的组份组成：齐聚物20～60份，活性稀释剂30～75份,光引发剂0.1～5份。
所述光固化含氟涂料还可以含有助剂，所述光固化含氟涂料主要包括质量配比如下的组份：齐聚物20～60份，活性稀释剂30～75份,光引发剂0.1～5份；助剂0～10份，其中的0代表无限接近于0但不为0。
进一步，所述光固化含氟涂料优选由质量配比如下的组份组成：齐聚物20～60份，活性稀释剂30～75份,光引发剂0.1～5份；助剂0～10份，其中的0代表无限接近于0但不为0；更优选为齐聚物30～50份，活性稀释剂40～70份,光引发剂2～3份；助剂1～2份。
所述光固化含氟涂料还可以含有助剂和溶剂，所述光固化含氟涂料优选由质量配比如下的组份组成：齐聚物20～60份，活性稀释剂30～75份,光引发剂0.1～5份；助剂0～10份，溶剂0～10份，所述助剂或溶剂中的0代表无限接近于0但不为0；更优选为齐聚物30～50份，活性稀释剂40～70份,光引发剂2～3份；助剂1～2份；溶剂1～10份。
所述齐聚物为环氧丙烯酸酯（EA）、聚氨酯丙烯酸酯（PUA）、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物，优选聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯或丙烯酸酯。
所述活性稀释剂为含氟丙烯酸酯单体和丙烯酸酯类活性单体以质量比1：0.5～2的混合，优选为含氟丙烯酸酯单体和丙烯酸酯类活性单体以质量比1：0.7～1.7的混合。
所述含氟丙烯酸酯单体为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或两种以上的混合物。
所述的丙烯酸酯类活性单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、已二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物，优选为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、已二醇二丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。
所述的光引发剂为安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮、1-羟基-环己基苯基甲酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮-1、双（2,4,6-三甲基苯甲酰）苯基氧化膦中的一种或两种以上的混合物，优选2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮、1-羟基-环己基苯基甲酮或双（2,4,6-三甲基苯甲酰）苯基氧化膦。
所述的助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的一种或两种以上的混合物。所述分散剂可以为德国BYK公司生产的牌号为BYK-110、BYK-111、BYK-112、BYK-116的分散剂，所述流平剂可以为德国BYK公司生产的牌号为BYK331或BYK333的流平剂或者荷兰AFCONA公司生产的牌号为AFCONA3034流平剂。所述消泡剂可以为BYK052、BYK055或者AFCONA2022消泡剂。这都是本领域常用的各种助剂。
所述溶剂通常为丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮或丁酮，优选丙二醇甲醚醋酸酯。
本发明提供的光固化含氟涂料可按以下方法制得：将各组份按配方比例混合，高速分散（通常1000r/min高速分散0.5小时），制得所述光固化含氟涂料。
本发明提供的光固化含氟涂料可用于制备太阳能电池背板，所述应用的方法为，将光固化含氟涂料喷涂于太阳能电池背板的基材两面，基材可以为PET薄膜等，采用365nm波长的紫外光固化机进行固化，固化时间为10～15s，制得光固化涂膜，即制得太阳能电池背板。涂膜的厚度一般为5～30μm，优选15μm。
本发明的有益效果在于：本发明采用了含氟丙烯酸酯单体作为活性稀释剂，调节体系黏度的同时，引入了氟基团，提高了涂料的耐候性，耐黄变性能等。由于该涂料的齐聚物可采用聚氨酯丙烯酸酯等，在PET等塑料基材上有较好的附着力及剥离强度。由于光固化涂料有固化前可以流动，易于流平成型，同时固化可以瞬间完成，利于工业化生产的特点以及该涂料表现出耐候性优异等特点，该光固化涂料可应用于光伏组件封装用背板上的工业生产中。
本发明工艺简单，固化速度快，操作容易，产品质量稳定。制得的含氟涂料，对聚酯薄膜等极性塑料的两相界面黏结强度高，柔韧性好，耐候性强，是一种适用于太阳能电池背板的优良涂料。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但本发明的保护范围不局限于此。
一、光固化涂料的配制
实施例1：在装有搅拌装置的容器中加入40g聚氨酯丙烯酸酯并开始搅拌，依次加入30g丙烯酸三氟乙酯，20g二缩三丙二醇二丙烯酸酯，10g三羟甲基丙烷二丙烯酸酯,2g 2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮以及0.3gBYK333、1gBYK052以1000r/min高速分散0.5小时，得到光固化涂料。
实施例2：在装有搅拌装置的容器中加入50g聚氨酯丙烯酸酯并开始搅拌，依次加入15g丙烯酸六氟丁酯，20g二缩三丙二醇二丙烯酸酯，5g季戊四醇三丙烯酸酯,3g1-羟基-环己基苯基甲酮，0.4gBYK331、0.8gBYK055以及10g丙二醇甲醚醋酸酯溶剂，以1000r/min高速分散0.5小时，得到光固化涂料。
实施例3：在装有搅拌装置的容器中加入30g环氧丙烯酸酯并开始搅拌，依次加入40g甲基丙烯酸三氟乙酯，25g已二醇二丙烯酸酯，5g三羟甲基丙烷二丙烯酸酯,3g 2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮以及1gBKY111、0.2g AFCONA3034、0.5gAFCONA2022，以1000r/min高速分散0.5小时，得到光固化涂料。
实施例4：在装有搅拌装置的容器中加入50g丙烯酸酯并开始搅拌，依次加入20g甲基丙烯酸十二氟庚酯,30g二缩三丙二醇二丙烯酸酯,2g双（2,4,6-三甲基苯甲酰）苯基氧化膦以及40.3gBYK333、1gBYK055，以1000r/min高速分散0.5小时，得到光固化涂料。
比较例1：在装有搅拌装置的容器中加入40g聚氨酯丙烯酸酯并开始搅拌，依次加入40g二缩三丙二醇二丙烯酸酯，20g三羟甲基丙烷二丙烯酸酯,2g 2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮以及0.3gBYK333、1gBYK052，以1000r/min高速分散0.5小时，得到光固化涂料。
比较例2：
在装有搅拌装置的容器中加入50g含氟树脂（GK570）并开始搅拌，依次加入1g二月桂二丁基锡，15g丙二醇甲醚醋酸酯溶剂,，以1000r/min高速分散10分钟，再加入固化剂（TPA-90SB）11.8g，再以1000r/min分散5min,得到热固化氟碳涂料。
二、涂膜性能
采用实施例1-4与比较例1配制的光固化涂料，喷涂在250μm厚的PET薄膜的两面，采用365nm波长的紫外光固化机进行固化，固化时间为10s，制得15μm厚的光固化涂膜,按下述方法进行涂膜性能检测和评定，涂膜性能见表1中。
使用刮刀涂布法将比较例2的热固化氟碳涂液涂覆于250μm厚的PET基膜上，通过120℃热风干燥2min成膜，得到具有15μm厚的含氟树脂涂层的涂膜，按下述方法进行涂膜性能检测和评定，涂膜性能见表1中。
测试评定方法：
外观：目测，○表示良好。
附着力：按ASTM D3359-2009测试，评定结果分0-5级，其中0为最好，5为最差。
硬度：按GB/T6739-2006方法检测。
丁酮双向擦拭：按GB/T23989-2009方法检测。在丁酮润湿的脱脂棉上以1000g的负荷在测试板上来回擦拭，以露出基材层时来回移动次数表示。
湿热实验：按IEC 61215-2005的规定进行，在85℃±2℃，湿度（85±5）％RH的温湿度箱中进行加速老化。记录样品经老化1000h后的黄变指数（△YI）及附着力等级。
表1
从测试数据可以看出，本发明提供的光固化含氟涂料的涂膜性能良好，耐黄变性能强，附着力高，而且光固化速度快，实现了发明目的提出的要求，完全可以应用在太阳能背板上。
Claims (7)
1.一种光固化含氟涂料，其特征在于所述光固化含氟涂料由质量配比如下的组份组成：齐聚物20～60份，活性稀释剂30～75份,光引发剂0.1～5份；助剂0～10份，其中的0代表无限接近于0但不为0；所述活性稀释剂为含氟丙烯酸酯单体和丙烯酸酯类活性单体以质量比1：0.5～2的混合；所述齐聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。
2.一种光固化含氟涂料，其特征在于所述光固化含氟涂料由质量配比如下的组份组成：齐聚物20～60份，活性稀释剂30～75份,光引发剂0.1～5份；助剂0～10份，溶剂0～10份，所述助剂或溶剂中的0代表无限接近于0但不为0，所述活性稀释剂为含氟丙烯酸酯单体和丙烯酸酯类活性单体以质量比1：0.5～2的混合；所述齐聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的光固化含氟涂料，其特征在于所述含氟丙烯酸酯单体为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的光固化含氟涂料，其特征在于所述的丙烯酸酯类活性单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的光固化含氟涂料，其特征在于所述光引发剂为安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基-环己基苯基甲酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的光固化含氟涂料，其特征在于所述助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的一种或两种以上混合物。
7.根据权利要求1或2所述的光固化含氟涂料在制备太阳能电池背板中的应用。
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