CN104356615A - 一种用于太阳能背板的改性pet基材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，属于太阳能电池技术领域。包括如下步骤：在反应器中加入水、乳化剂，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯、六氟丙烯、顺丁烯二酸单甲酯、甲基丙烯酰氧基丙酸，搅拌均匀后，再加入引发剂，加热进行聚合反应，再加入二氧化钛粉体，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；将预聚体、PET树脂、古马隆树脂、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂、稳定剂、增塑剂混合均匀，通过挤出机挤出、压延机压延，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。通过对PET基材进行预聚体的掺杂改性，提高了片材与EVA膜的附着强度，减小了水汽的透过量。

Description

一种用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法
 
技术领域
    本发明涉及一种用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，属于太阳能电池技术领域。
 
背景技术
太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。 太阳能电池的种类可以包括有：1、硅系太阳能电池，例如：单晶硅、多晶硅太阳能电池，多晶硅薄膜太阳能电池；2、多元化合物薄膜太阳能电池；3、聚合物多层修饰电极型太阳能电池；4、纳米晶化学太阳能电池。从转换效率和材料的来源角度讲，今后发展的重点仍是硅太阳能电池，特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品。
电池背板位于组件的背面的最外层，在户外环境下保护太阳能电池组件不受水汽的侵蚀，阻隔氧气防止氧化 、耐高低温、良好的绝缘性和耐老化性能 、 耐腐蚀性能，可以反射阳光，提高组件的转化效率，具有较高的红外发射率，可以降低组件的温度。
CN103057223A公开了一种聚酰胺太阳能背板，从内到外包括内表层、芯层和外表层，以质量比例计，内表层∶芯层∶外表层=10~20∶60~80∶10~20；所述内表层以及外表层由聚酰胺树脂、填料以及添加剂制成；所述芯层由改性聚酰胺树脂组合物制成；所述改性聚酰胺树脂组合物包括聚酰胺树脂、接枝聚乙烯、聚丙烯树脂、填料以及添加剂。CN103897266A公开了一种用于太阳能背板基材的树脂组合物，以质量份计，包括如下组分：组分A100份、组分B 20~100份，所述组分A为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或两者的混合物；组分A的DSC熔点为160~165℃，熔体流动速率为1~2g/10min；所述组分B为均聚聚乙烯、共聚聚乙烯或两者的混合物；组分B的DSC熔点为120~135℃，熔体流动速率为1~2g/10min，密度为0.941~0.959g/cm3。但是上述的背板材料与EVA薄膜的结合力不强、水汽透过量高。
 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：太阳能背板的PET片材与EVA薄膜的结合力不强、水汽透过量高，对其制备方法进行了改进，提出一种用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法。
技术方案：
一种用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，包括如下步骤：
第1步、预聚体的制备：按重量份计，在反应器中加入水70～90份、乳化剂2～4份，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯5～8份、六氟丙烯2～4份、顺丁烯二酸单甲酯1～3份、甲基丙烯酰氧基丙酸2～4份，搅拌均匀后，再加入引发剂0.3～0.5份，加热进行聚合反应，再加入二氧化钛粉体15～20份，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）70～90份、古马隆树脂2～4份、季戊四醇硬脂酸酯2～4份、抗氧剂1～3份、稳定剂2～4份、增塑剂1～3份混合均匀，通过挤出机挤出、压延机压延，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
所述的引发剂选自过氧化氢、过硫酸钾、异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、对甲基丙苯过氧化氢。
所述的乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、羟基烷基磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸钠、聚丙烯酰胺。
所述的第1步中，聚合反应的温度是70～80℃，聚合反应时间是1～2小时。
所述的第1步中，二氧化钛粉体最好采用经过硅烷偶联剂改性的二氧化钛。
上述的抗氧剂最好采用的是抗氧剂1010或者抗氧剂168中的一种或者两种任意比例混合物。
所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯或者环氧大豆油。
所述的稳定剂选自有机锡类稳定剂，例如：二月桂酸二丁基锡。
所述的第2步中，挤出温度为140～185℃，螺杆转速为160～300r/min，喂料转速为20～40r/min，压延机的辊温是155～170℃，辊速是8.0～35.0m/min。
 
有益效果
本发明通过对PET基材进行预聚体的掺杂改性，提高了片材与EVA膜的附着强度，同时减小了水汽的透过量。
 
具体实施方式
 
实施例1
PET基材的制备方法，步骤如下：
第1步、预聚体的制备：在反应器中加入水70Kg、乳化剂（二异辛基丁二酸酯磺酸钠）2Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯5Kg、六氟丙烯2Kg、顺丁烯二酸单甲酯1Kg、甲基丙烯酰氧基丙酸2Kg，搅拌均匀后，再加入引发剂（过硫酸钾）0.3Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是70℃，聚合反应时间是1小时，再加入二氧化钛粉体15Kg，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）70Kg、古马隆树脂2Kg、季戊四醇硬脂酸酯2Kg、抗氧剂（抗氧剂1010）1Kg、稳定剂（二月桂酸二丁基锡）2Kg、增塑剂（环氧大豆油）1Kg混合均匀，通过挤出机挤出，挤出温度为140℃，螺杆转速为160r/min，喂料转速为20r/min，再经压延机压延，压延机的辊温是155℃，辊速是8.0m/min，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
 
实施例2
PET基材的制备方法，步骤如下：
第1步、预聚体的制备：在反应器中加入水90Kg、乳化剂（二异辛基丁二酸酯磺酸钠）4Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯8Kg、六氟丙烯4Kg、顺丁烯二酸单甲酯3Kg、甲基丙烯酰氧基丙酸4Kg，搅拌均匀后，再加入引发剂（过硫酸钾）0.5Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是80℃，聚合反应时间是2小时，再加入二氧化钛粉体20Kg，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）90Kg、古马隆树脂4Kg、季戊四醇硬脂酸酯4Kg、抗氧剂（抗氧剂1010）3Kg、稳定剂（二月桂酸二丁基锡）4Kg、增塑剂（环氧大豆油）3Kg混合均匀，通过挤出机挤出，挤出温度为185℃，螺杆转速为300r/min，喂料转速为40r/min，再经压延机压延，压延机的辊温是170℃，辊速是35.0m/min，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
 
实施例3
PET基材的制备方法，步骤如下：
第1步、预聚体的制备：在反应器中加入水80Kg、乳化剂（二异辛基丁二酸酯磺酸钠）3Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯6Kg、六氟丙烯3Kg、顺丁烯二酸单甲酯2Kg、甲基丙烯酰氧基丙酸3Kg，搅拌均匀后，再加入引发剂（过硫酸钾）0.4Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，再加入二氧化钛粉体17Kg，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）80Kg、古马隆树脂3Kg、季戊四醇硬脂酸酯3Kg、抗氧剂（抗氧剂1010）2Kg、稳定剂（二月桂酸二丁基锡）3Kg、增塑剂（环氧大豆油）2Kg混合均匀，通过挤出机挤出，挤出温度为165℃，螺杆转速为200r/min，喂料转速为30r/min，再经压延机压延，压延机的辊温是160℃，辊速是25.0m/min，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
 
实施例4
与实施例3的区别在于：第1步中，二氧化钛粉体是经过硅烷偶联剂改性的二氧化钛。硅烷偶联剂改性的TiO2的改性步骤是：将纳米TiO2滤饼配成50g/L的悬浮液，用1mol/L的硅酸钠水溶液把悬浮液的pH值调节到9.5，先用乳化机高速分散30min再超声分散30min，然后升温至85℃，.在搅拌的同时，向纳米TiO2悬浮液中并流滴加1mol/L的硅酸钠水溶液和1mol/L的稀硫酸，维持反应温度85℃，pH=9.0～10.0，硅酸钠的用量为m(SiO2):m(TiO2)=3:10，硅酸钠水溶液滴完后，熟化30min，用1mol/L的稀硫酸调节pH=7.0，继续搅拌30min.过滤，用去离子水洗涤除去可溶性盐，然后用正丁醇对所得滤饼进行共沸蒸馏，脱除其中的水分，最后，将纳米TiO2置于马弗炉中，在700℃下煅烧2h，即得到经氧化硅表面包覆的纳米TiO2粉体。将经氧化硅表面包覆的纳米TiO2粉体配制成50g/L的悬浮液，用5wt%的醋酸溶液调节pH=4.0，先用乳化机高速分散30min再超声分散30min，移入三口烧瓶中，加入m(KH-570):m(TiO2)=1:5的硅烷偶联剂，放在恒温水槽中维持反应温度80℃，在快速搅拌的条件下反应4h，然后过滤、洗涤，分离的固体用无水乙醇抽提6h，在l00℃下干燥12h，粉碎后即得经KH-570改性的TiO2。
PET基材的制备方法，步骤如下：
第1步、预聚体的制备：在反应器中加入水80Kg、乳化剂（二异辛基丁二酸酯磺酸钠）3Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯6Kg、六氟丙烯3Kg、顺丁烯二酸单甲酯2Kg、甲基丙烯酰氧基丙酸3Kg，搅拌均匀后，再加入引发剂（过硫酸钾）0.4Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，再加入硅烷偶联剂改性的二氧化钛粉体17Kg，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）80Kg、古马隆树脂3Kg、季戊四醇硬脂酸酯3Kg、抗氧剂（抗氧剂1010）2Kg、稳定剂（二月桂酸二丁基锡）3Kg、增塑剂（环氧大豆油）2Kg混合均匀，通过挤出机挤出，挤出温度为165℃，螺杆转速为200r/min，喂料转速为30r/min，再经压延机压延，压延机的辊温是160℃，辊速是25.0m/min，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
 
对照例1
与实施例3的区别在于，第1步中未加入六氟丙烯单体。
PET基材的制备方法，步骤如下：
第1步、预聚体的制备：在反应器中加入水80Kg、乳化剂（二异辛基丁二酸酯磺酸钠）3Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯6Kg、顺丁烯二酸单甲酯2Kg、甲基丙烯酰氧基丙酸3Kg，搅拌均匀后，再加入引发剂（过硫酸钾）0.4Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，再加入二氧化钛粉体17Kg，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）80Kg、古马隆树脂3Kg、季戊四醇硬脂酸酯3Kg、抗氧剂（抗氧剂1010）2Kg、稳定剂（二月桂酸二丁基锡）3Kg、增塑剂（环氧大豆油）2Kg混合均匀，通过挤出机挤出，挤出温度为165℃，螺杆转速为200r/min，喂料转速为30r/min，再经压延机压延，压延机的辊温是160℃，辊速是25.0m/min，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
 
对照例2
与实施例3的区别在于，第1步中未加入甲基丙烯酰氧基丙酸单体。
PET基材的制备方法，步骤如下：
第1步、预聚体的制备：在反应器中加入水80Kg、乳化剂（二异辛基丁二酸酯磺酸钠）3Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯6Kg、六氟丙烯3Kg、顺丁烯二酸单甲酯2Kg，搅拌均匀后，再加入引发剂（过硫酸钾）0.4Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，再加入二氧化钛粉体17Kg，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）80Kg、古马隆树脂3Kg、季戊四醇硬脂酸酯3Kg、抗氧剂（抗氧剂1010）2Kg、稳定剂（二月桂酸二丁基锡）3Kg、增塑剂（环氧大豆油）2Kg混合均匀，通过挤出机挤出，挤出温度为165℃，螺杆转速为200r/min，喂料转速为30r/min，再经压延机压延，压延机的辊温是160℃，辊速是25.0m/min，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
 
对照例3
与实施例4的区别在于：改性的二氧化钛粉体是放在第2步中加入。
PET基材的制备方法，步骤如下：
第1步、预聚体的制备：在反应器中加入水80Kg、乳化剂（二异辛基丁二酸酯磺酸钠）3Kg，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯6Kg、六氟丙烯3Kg、顺丁烯二酸单甲酯2Kg、甲基丙烯酰氧基丙酸3Kg，搅拌均匀后，再加入引发剂（过硫酸钾）0.4Kg，加热进行聚合反应，聚合反应的温度是75℃，聚合反应时间是2小时，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、硅烷偶联剂改性的二氧化钛粉体17Kg、PET树脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯）80Kg、古马隆树脂3Kg、季戊四醇硬脂酸酯3Kg、抗氧剂（抗氧剂1010）2Kg、稳定剂（二月桂酸二丁基锡）3Kg、增塑剂（环氧大豆油）2Kg混合均匀，通过挤出机挤出，挤出温度为165℃，螺杆转速为200r/min，喂料转速为30r/min，再经压延机压延，压延机的辊温是160℃，辊速是25.0m/min，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
 
性能测试
在厚度约75μm的PET基材上的两面涂覆亚克力胶水，再于100℃下加热固化4小时，胶粘层的厚度约20μm，再在胶粘层上压合EVA薄膜，压合温度90℃，压力20Kg/cm2，再在80℃下烧烤6小时。
水蒸汽透过性测试照F-1249，附着力按照ASTM3359，耐候性测试照双85方法（温度85℃，湿度85%RH，当目测出现变黄、鼓包为停止时间）
通过实施例3和实施例4对比可以看出，将二氧化钛进行硅烷偶联剂的包覆改性之后，可以提高耐候性，另外从对照例1和实施例的对比可以看出，通过引入六氟丙烯单体可以提高与EVA薄层的附着力，从对照例2和实施例的对比可以看出，通过在基材中引入甲基丙烯酰氧基丙酸单体可以显著地降低水蒸汽的透过量，通过对照例3和实施例3可以看出，二氧化钛包覆于预聚体中可以提高耐侯性能。

Claims (9)

1.一种用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步、预聚体的制备：按重量份计，在反应器中加入水70～90份、乳化剂2～4份，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸异丁酯5～8份、六氟丙烯2～4份、顺丁烯二酸单甲酯1～3份、甲基丙烯酰氧基丙酸2～4份，搅拌均匀后，再加入引发剂0.3～0.5份，加热进行聚合反应，再加入二氧化钛粉体15～20份，搅拌均匀，抽滤后得到聚合物，再用乙醇洗涤滤饼，将滤饼烘干后，得到预聚体；
第2步、片材颗粒的制备：将预聚体、PET树脂70～90份、古马隆树脂2～4份、季戊四醇硬脂酸酯2～4份、抗氧剂1～3份、稳定剂2～4份、增塑剂1～3份混合均匀，通过挤出机挤出、压延机压延，然后经过引离、拉伸、冷却、牵引、卷取、分切，得到片材。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：所述的引发剂选自过氧化氢、过硫酸钾、异丙苯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、对甲基丙苯过氧化氢。
3.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：所述的乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、羟基烷基磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸钠、聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，聚合反应的温度优选是70～80℃，聚合反应时间是1～2小时。
5.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，二氧化钛粉体最好采用经过硅烷偶联剂改性的二氧化钛。
6.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：上述的抗氧剂是抗氧剂1010或者抗氧剂168中的一种或者两种任意比例混合物。
7.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯或者环氧大豆油。
8.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：所述的稳定剂选自有机锡类稳定剂。
9.根据权利要求1所述的用于太阳能背板的改性PET基材的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，挤出温度为140～185℃，螺杆转速为160～300r/min，喂料转速为20～40r/min，压延机的辊温是155～170℃，辊速是8.0～35.0m/min。
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