CN105015121A - 一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜及其制备方法，背板膜包括抗水解PET层以及涂覆在抗水解PET层两面的改性聚烯烃层和POE胶膜层，其中改性聚烯烃层厚度为100-200μm，抗水解PET层厚度为200-300μm，POE胶膜层厚度为300-500μm。本发明加工工艺简单，成本低，成品具有良好的阻隔性、耐热性、电绝缘性和耐老化性，可直接作为粘结背板和电池片的连接层，作为光伏组件封装材料有潜在的应用。

Description

一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜及其制备方法
技术领域
    本发明涉及复合薄膜技术领域，具体是一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜及其制备方法。
背景技术
背板膜是太阳能电池组件不可或缺的保护性材料。背板膜位于太阳能电池板的背面的最外层，对电池片起保护和支撑作用，要求背板具有耐湿热老化性、耐高低温性、耐水解性、耐腐蚀性以及持续抵御光照直射的能力。
目前市场主流背板主要有含氟材料背板与多层功能性的PET复合膜背板。含氟背板中由于含氟层作为最外保护层，材料的强度最弱，容易受外界尖锐物的刮伤，影响内部材料的防老化功能，含氟薄膜在所有塑料薄膜加工中难度最大，工艺最复杂，成本也最高。含氟材料的使用，也使环境的潜在污染以及加工中造成的污染成为可能。多层功能性的PET复合膜背板通过将功能化PET复合得到，PET提供了优异的机械性能，然而在较为极端的紫外长期照射以及高温高湿的环境下长期使用。聚酯容易水解或降解，逐渐粉化，在很大程度上影响材料的机械性能。
PET作为聚酯，是常见的工程塑料的一种，其熔融温度260 ℃，连续使用温度120 ℃，可在150 ℃短期使用，可耐-70 ℃低温，拉伸强度140 MPa，收缩率为1.5%，拉伸断裂伸长率2.1%，冲击强度70 J/m，机械强度优异，高低温对其机械性能影响很小。同时，PET的介电常数为3.37（106 Hz），吸水性0.02%，电绝缘性能优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，气体和水蒸气渗透率低，具有优良的水汽阻隔性能。但因为PET为聚酯结构，极易发生水解以至逐步失去性能，通过添加助剂对PET进行改性，以使聚酯分子链两端残余的羧基被封闭而减慢其水解速度，使其达到耐候性的要求。
聚烯烃弹性体(polyolefin elastomer)(POE)是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。它的共聚单体辛烯含量高且单一均匀分布，分子量分布窄，这些特性赋予了POE树脂优良的材料性能。POE树脂分子中不含有不饱和双键，具有良好的热稳定性、耐候性、耐老化性、卓越的韧性同时具有良好的加工性。EVA胶膜是目前主要用于封装太阳能电池的材料，但其存在一些不足，如易黄变老化，耐候性差、使用寿命短。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜及其制备方法，加工工艺简单，成本低，制造出的背板膜具有良好的阻隔性、耐热性、电绝缘性和耐老化性，并且使用寿命长。
本发明包括抗水解PET层以及涂覆在抗水解PET层两面的改性聚烯烃层和POE胶膜层，其中改性聚烯烃层厚度为100-200 μm，抗水解PET层厚度为200-300μm ，POE胶膜层厚度为300-500 μm。
所述的抗水解PET层包括PET薄膜以及涂覆在PET薄膜表面的抗水解涂层，抗水解涂层厚度为5-15 μm。
所述的改性聚烯烃层包括以下重量百分比的组分：聚烯烃树脂树脂90%-98%、有机紫外线吸收剂1%-5%，无机抗氧化剂杂化物1%-5%。
所述的有机紫外线吸收剂为自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类中的一种。
所述的无机抗氧化剂杂化物为滑石粉、碳酸钙、二氧化钛、炭黑中一种。
所述的POE胶膜层包括以下重量百分比的组分，POE树脂85%~95%，光引发剂0.1%~5%，光敏化剂0.1%~5%，抗氧化剂0.1%~5%。
本发明还提供了一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜的制备方法，包括以下步骤：
1）将聚烯烃树脂（如聚丙烯、聚乙烯）与有机紫外线吸收剂、无机抗氧化剂杂化物经高速混料机混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到改性聚烯烃树脂，其中，改性聚烯烃树脂包括以下重量百分比的组分：聚烯烃树脂90%-98%、有机紫外线吸收剂1%-5%，无机抗氧化剂杂化物1%-5%；
2）将POE树脂与光引发剂、光敏化剂、抗氧化剂溶液经高速混料机混合均匀，通过烘箱在40~60 °C温度下烘干溶剂，得到改性POE混合物，其中各组分重量百分比为POE树脂85%~95%，光引发剂0.1%~5%，光敏化剂0.1%~5%，抗氧化剂0.1%~5%；
3）在PET薄膜表面涂布厚度为5-15 μm的抗水解涂层，得到抗水解PET薄膜；
4）将步骤1）得到的改性聚烯烃树脂和步骤2）得到的改性POE混合物通过挤出机熔融挤出得到改性聚烯烃薄膜和改性POE薄膜，再与步骤3）经电晕表面处理的抗水解PET薄膜的两面分别进行贴压复合，得到三层结构的复合薄膜。
    本发明有益效果在于：加工工艺简单，成本低，成品具有良好的阻隔性、耐热性、电绝缘性和耐老化性，可直接作为粘结背板和电池片的连接层，作为光伏组件封装材料有潜在的应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1：
1、将聚丙烯树脂与有机紫外线吸收剂、无机抗氧化剂杂化物经高速混料机混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到改性聚烯烃树脂，其中，改性聚烯烃树脂包括以下重量百分比的组分：聚丙烯树脂96%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮2%，无机二氧化钛2%；
2、将POE树脂与光引发剂、光敏化剂、抗亚磷酸双酚A酯溶液经高速混料机混合均匀，通过烘箱在50°C温度下烘干溶剂，得到改性POE混合物，其中各组分重量百分比为POE树脂90%，光引发剂3.5%，光敏化剂3.5%，抗氧化剂3%；
3、在PET薄膜表面涂布厚度为10μm的抗水解涂层，得到抗水解PET薄膜；
4、将步骤1得到的改性聚烯烃树脂和步骤2得到的改性POE混合物通过挤出机熔融挤出得到改性聚烯烃薄膜和改性POE薄膜，再与步骤3经电晕表面处理的抗水解PET薄膜的两面分别进行贴压复合，得到三层结构的复合薄膜。
实施例2：
1、将聚乙烯树脂与有机紫外线吸收剂、无机抗氧化剂杂化物经高速混料机混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到改性聚烯烃树脂，其中，改性聚烯烃树脂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯树脂97%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮1.5%，无机碳酸钙1.5%；
2、将POE树脂与光引发剂、光敏化剂、抗氧化剂溶液经高速混料机混合均匀，通过烘箱在60℃温度下烘干溶剂，得到改性POE混合物，其中各组分重量百分比为POE树脂95%，光引发剂2%，光敏化剂2%，抗氧化剂1%；
3、在PET薄膜表面涂布厚度为15μm的抗水解涂层，得到抗水解PET薄膜；
4、将步骤1得到的改性聚烯烃树脂和步骤2得到的改性POE混合物通过挤出机熔融挤出得到改性聚烯烃薄膜和改性POE薄膜，再与步骤3经电晕表面处理的抗水解PET薄膜的两面分别进行贴压复合，得到三层结构的复合薄膜。
实施例3：
1、将聚丙烯树脂与有机紫外线吸收剂、无机抗氧化剂杂化物经高速混料机混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到改性聚烯烃树脂，其中，改性聚烯烃树脂包括以下重量百分比的组分：聚丙烯树脂90%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮5%，无机二氧化钛5%；
2、将POE树脂与光引发剂、光敏化剂、抗亚磷酸双酚A酯溶液经高速混料机混合均匀，通过烘箱在50°C温度下烘干溶剂，得到改性POE混合物，其中各组分重量百分比为POE树脂85%，光引发剂5%，光敏化剂5%，抗氧化剂5%；
3、在PET薄膜表面涂布厚度为5μm的抗水解涂层，得到抗水解PET薄膜；
4、将步骤1得到的改性聚烯烃树脂和步骤2得到的改性POE混合物通过挤出机熔融挤出得到改性聚烯烃薄膜和改性POE薄膜，再与步骤3经电晕表面处理的抗水解PET薄膜的两面分别进行贴压复合，得到三层结构的复合薄膜。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜，其特征在于：包括抗水解PET层以及涂覆在抗水解PET层两面的改性聚烯烃层和POE胶膜层，其中改性聚烯烃层厚度为100-200 μm，抗水解PET层厚度为200-300μm ，POE胶膜层厚度为300-500 μm。
2.根据权利要求1所述的胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜，其特征在于：所述的抗水解PET层包括PET薄膜以及涂覆在PET薄膜表面的抗水解涂层，抗水解涂层厚度为5-15 μm。
3.根据权利要求1所述的胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜，其特征在于：所述的改性聚烯烃层包括以下重量百分比的组分：聚烯烃树脂树脂90%-97%、有机紫外线吸收剂1%-5%，无机抗氧化剂杂化物1%-5%。
4.根据权利要求3所述的胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜，其特征在于：所述的有机紫外线吸收剂为自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类中的一种。
5.根据权利要求3所述的胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜，其特征在于：所述的无机抗氧化剂杂化物为滑石粉、碳酸钙、二氧化钛、炭黑中一种。
6.根据权利要求1所述的胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜，其特征在于：所述的POE胶膜层包括以下重量百分比的组分，POE树脂85%~95%，光引发剂0.1%~5%，光敏化剂0.1%~5%，抗氧化剂0.1%~5%。
7.一种胶膜一体化改性聚烯烃类背板膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将聚烯烃树脂与有机紫外线吸收剂、无机抗氧化剂杂化物经高速混料机混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到改性聚烯烃树脂，其中，聚烯烃层包括以下重量百分比的组分：聚烯烃树脂90%-98%、有机紫外线吸收剂1%-5%，无机抗氧化剂杂化物1%-5%；
2）将POE树脂与光引发剂、光敏化剂、抗氧化剂溶液经高速混料机混合均匀，通过烘箱在40~60 °C温度下烘干溶剂，得到改性POE混合物，其中各组分重量百分比为POE树脂85%~95%，光引发剂0.1%~5%，光敏化剂0.1%~5%，抗氧化剂0.1%~5%；
3）在PET薄膜表面涂布厚度为5-15 μm的抗水解涂层，得到抗水解PET薄膜；
4）将步骤1）得到的改性聚烯烃树脂和步骤2）得到的改性POE混合物通过挤出机熔融挤出得到改性聚烯烃薄膜和改性POE薄膜，再与步骤3）经电晕表面处理的抗水解PET薄膜的两面分别进行挤出复合，得到三层结构的复合薄膜。
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