CN105340084A - 用于光伏模块的背板 - Google Patents

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Abstract

用于光伏模块(5)的背板(1),其包含载体(10)和在载体面对密封层(2’)的一侧提供的底漆(11),底漆包含丙烯酸类树脂和交联剂,其特征在于丙烯酸类树脂为共聚物,其包含含有UV吸收基团的至少5重量%的丙烯酸酯单体单元,和含有可交联基团的至少2重量%的丙烯酸酯单体单元,两者均相对单体单元的总重量。

Description

用于光伏模块的背板
发明领域
本发明涉及用于光伏模块的背板和制备这种背板的方法。
发明背景
随着能源价格增加和对烃类燃料的匮乏及环境影响的担忧增加,工业界正转向备选的能源,例如太阳能。
光伏(PV)模块,又称为太阳能模块,用于从日光产生电能。这种模块基于可吸收光并将其转化为电能的许多半导体电池系统(太阳能电池)。
在典型的PV模块中,太阳电池阵列放置在两个密封剂层之间,其进一步放置在前板(模块面对射入光的上侧)和背板(模块的背侧)之间。最广泛使用的密封剂为EVA,即乙烯-乙酸乙烯酯。
背板向太阳能电池模块提供防气候性、防UV性、水分阻隔性、低介电常数和高击穿电压。为了向PV模块提供这些性质,背板包含防气候膜,例如TedlarTM膜和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。例如,市场上如今广泛用作背板的有:TPT类型的背板,其中TedlarTM膜层压在PET膜两侧,或TPE类型背板,其中TedlarTM层压在PET膜一侧,而另一侧上设置密封剂粘合层。
不在载体上层压防气候板,而是有利地,可将防气候层涂布在载体上,例如以减少背板的成本。这种防气候层可由含水或不含水涂料溶液涂布。例如US2009/0151774公开了一种背板,其中防气候层涂布在塑性载体上来代替层压。
背板通常层压到密封层,也称为密封剂层。因此,背板面向这种密封层的粘附力必需足够好。为了改善粘附力,可在载体面对密封层的那侧上提供底漆。
发明概要
本发明的目标为提供用于PV模块的背板,其中所述背板在向PV模块提供足够的或甚至改进的防气候性、防UV性和水分阻隔性质的同时,其特征为对于密封或密封剂层的足够的粘附力。该目标通过权利要求1所限定的背板实现。
本发明的另一个目标为提供制备这种背板的方法。
本发明的其它优点和实施方案由以下说明和所附权利要求变得显而易见。
附图简述
图1显示本发明的光伏模块的实施方案的示意图。
图2显示本发明的背板的实施方案的示意图。
图3显示本发明的“集成”背板的实施方案的示意图。
发明详述
本发明涉及用于光伏模块(5)的背板(1),其包含载体(10)和在载体面对密封层(2’)的一侧上提供的底漆(11),所述底漆包含丙烯酸类树脂和交联剂,
其特征在于丙烯酸类树脂为共聚物,其包含含有UV吸收基团的至少5重量%的丙烯酸酯单体单元,和含有可交联基团的至少2重量%的丙烯酸酯单体单元,两者均相对单体单元的总重量。
背板优选地还包含防气候层(13),所述防气候层(13)包含含有可交联基团和异氰酸酯交联剂的粘合剂。
底漆
本发明的底漆(11)提供在载体(10)面对密封层(2’)的一侧上。所述底漆包含丙烯酸类树脂和交联剂。
丙烯酸类树脂
丙烯酸类树脂为共聚物,其包含含有UV吸收基团的至少5重量%的丙烯酸酯单体单元和含有可交联基团的至少2重量%的丙烯酸酯单体单元,两者均相对于单体单元的总重量。
优选地,丙烯酸类树脂通过使丙烯酸酯单体共聚而制备,所述丙烯酸酯单体中至少5重量%为含有UV吸收基团的丙烯酸酯单体和至少2重量%为含有可交联基团的丙烯酸酯单体,两者均相对于丙烯酸酯单体的总重量。
除了包含UV吸收基团的丙烯酸酯单体单元和包含可交联基团的丙烯酸酯单体单元之外,其它的丙烯酸酯单体可用于制备丙烯酸类树脂。优选地,丙烯酸类树脂还包含脂环族丙烯酸酯单体单元和含有HALS基团的丙烯酸酯单体单元。
通过将UV吸收剂和任选HALS化合物共聚合,当暴露于高温时,例如当背板层压到密封层时,避免这些化合物流出至底漆表面。这种流出可在UV吸收化合物或HALS化合物添加或与丙烯酸类树脂混合时发生,且可导致底漆对于密封层的粘附力的变化。
含有UV吸收基团的丙烯酸酯单体单元
丙烯酸类树脂为包含至少5重量%,优选地至少7.5重量%,更优选至少10重量%,最优选至少20重量%的含有UV吸收基团的丙烯酸酯单体单元的共聚物。
含有UV吸收基团的丙烯酸酯单体单元的实例可为含有苯并三唑基团、苯甲酮基团或三嗪基团的丙烯酸酯单体单元。
含苯并三唑的丙烯酸酯的实例包括:2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基-甲基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基-乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-3'-叔丁基-5'-(甲基丙烯酰氧基-乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-叔丁基-3'-(甲基丙烯酰氧基-乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基-乙基)苯基]-5-氯-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-5'-(甲基丙烯酰氧基-乙基)苯基]-5-甲氧基-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-3'-间丙烯酰氧氨基-5'-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-3'-间丙烯酰氧氨基甲基-5'-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-3'-间丙烯酰氧氨基苯基]-2H-苯并三唑、2-[2'-羟基-3'-间丙烯酰氧氨基甲基苯基]-2H-苯并三唑。
含苯甲酮的丙烯酸酯的实例包括2-羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]乙氧基苯甲酮、2-羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]丁氧基苯甲酮、2,2'-二羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]乙氧基苯甲酮、2-羟基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]乙氧基-4'-(2-羟乙氧基)苯甲酮、2-羟基-3-叔丁基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]乙氧基苯甲酮和2-羟基-3-叔丁基-4-[2-(甲基)丙烯酰氧基]丁氧基苯甲酮。
含三嗪的丙烯酸酯的实例包括:2-[2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-甲基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-甲氧基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-乙基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-乙氧基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二苯基-6-[2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-甲基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-甲氧基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-乙基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2-乙氧基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2,4-二甲氧基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2,4-二甲基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2,4-二乙氧基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2,4-二(2,4-二乙基苯基)-6-[2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪、2-[2-羟基-4-(11-丙烯酰氧基十一烷氧基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2-[2-羟基-4-(11-甲基丙烯酰氧基十一烷氧基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪和2-[2-羟基-4-(11-丙烯酰氧基十一烷氧基)苯基]-4,6-二(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪。
特别优选的UV-可固化单体为苯并噻唑亚基衍生物,例如:2-甲基-2-丙烯酸2-[2-甲氧基-4-[[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]甲基]苯氧基]乙酯、2-甲基-2-丙烯酸2-[3-甲氧基-4-[[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]甲基]苯氧基]乙酯、2-甲基-2-丙烯酸2-甲氧基-4-[[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]甲基]苯酯、2-甲基-2-丙烯酸2-[4-[1-[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]乙基]苯氧基]乙酯、4-[[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]甲基]苯甲酸2-[(2-甲基-1-氧-2-丙-1-基)氧]乙酯、2-甲基-2-丙烯酸4-[[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]甲基]苯酯、2-丙烯酸4-[[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]甲基]苯酯、苯甲酸4-[(2-甲基--1-氧-2-丙-1-基)氨基]-2-甲氧基-4-[[2-(3-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基)亚肼基]甲基]苯酯。已观察到使用这些苯并噻唑亚基衍生物代替基于苯并三唑、苯甲酮或三嗪的丙烯酸酯作为UV可固化单体,得到底漆对于密封剂层的更好的粘附力。
含有可交联基团的丙烯酸酯单体单元
丙烯酸类树脂为包含至少2重量%,优选地至少5重量%,更优选至少10重量%,最优选至少20重量%的含有可交联基团的丙烯酸酯单体的共聚物。
可固化基团的实例包括羟基、羧基、氨基、缩水甘油基、甲硅烷基、硅烷化物(silanate)基、环氧基和异氰酸酯基。优选的可固化基团为羟基。
包含羟基的丙烯酸酯单体的实例包括2-羟基-乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-丁基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)芳基化物和己内酯改性的羟基(甲基)丙烯酸酯。
含有HALS基团的丙烯酸酯单体单元
任选地,丙烯酸类树脂可包含含有HALS基团的丙烯酸酯单体单元。这种受阻胺类光稳定剂为众所周知的UV稳定剂。这种HALS化合物可通过使用包含空间位阻氨基的丙烯酸酯单体引入到丙烯酸类树脂中。
这种单体的实例包括:4-(甲基)丙烯酰氧基-2,2,6,6-四甲基-哌啶、4-(甲基)丙烯酰氧氨基-2,2,6,6-四甲基-哌啶、4-(甲基)丙烯酰氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-(甲基)丙烯酰氧氨基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-氰基-4-(甲基)丙烯酰氧氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-(甲基)丙烯酰氧氨基-4-(甲基)丙烯酰氧氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-巴豆酰基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-巴豆酰胺-2,2,6,6-四甲基哌啶和1-巴豆酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶。
优选地,丙烯酸类树脂包含至少0.5重量%,更优选至少1重量%,最优选至少2重量%的含有HALS基团的丙烯酸酯单体,相对于单体单元的总重量。
其它丙烯酸酯单体单元
丙烯酸类树脂可包含其它丙烯酸类单体。这些其它单体可经选择以优化丙烯酸类树脂的性质,例如优化丙烯酸类树脂的Tg。
这种丙烯酸酯单体的实例包括(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异癸酯和(间)丙烯酸叔丁基己酯。
优选地,丙烯酸类树脂包含脂环族丙烯酸酯单体单元。脂环族丙烯酸酯单体单元的实例包括(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲基环己酯、(甲基)丙烯酸环十二烷酯、(甲基)丙烯酸冰片酯和(甲基)丙烯酸异冰片酯。
优选地,丙烯酸类树脂包含至少20重量%,更优选至少40重量%,最优选至少60重量%的脂环族丙烯酸酯单体单元,相对于单体单元的总重量。
市售可得的包含UV吸收化合物和HALS化合物的丙烯酸类树脂为来自NipponShokubai的HALSHYBRIDUV-G系列。
丙烯酸类树脂在底漆中的量优选地为0.05-5.0g/m2,更优选0.1-2.5g/m2,最优选0.25-1.0g/m2
交联剂
交联剂可选自环氧化合物、异氰酸酯化合物、三聚氰胺化合物、碳二亚胺化合物和噁唑啉化合物。
交联剂优选为多异氰酸酯化合物。标准市售的多异氰酸酯全部源自仅仅一些具有脂族、脂环族(或环脂族)或芳族异氰酸酯基团的二异氰酸酯。
工业规模上可得的最重要的二异氰酸酯概括在表1中。
表1
除MDI之外,以上表格的二异氰酸酯化合物被分类为有毒物质。出于该原因,也为了提高官能度,二异氰酸酯转化为多异氰酸酯。具有大于2的官能度的多异氰酸酯使得立体交联成为可能。
用于制造这些多异氰酸酯化合物的制造过程导致显示分子量分布的低聚混合物。这使得能优化产物的粘度、异氰酸酯官能度等。
脂族多异氰酸酯化合物可源自HDI和TMDI,脂环族多异氰酸酯化合物源自IPDI、H12MDI和1,3-H6XDI,和芳族多异氰酸酯化合物源自TDI、MDI、XDI和TMXDI。还可使用基于脂族或芳族二异氰酸酯的预聚物。这种产物可通过二异氰酸酯与长链多元醇,尤其是聚醚多醇反应获得。
底漆可包含脂族、芳族或脂环族异氰酸酯交联剂,或它们的组合。
全部异氰酸酯交联剂的异氰酸酯基团与粘合剂的可交联基团(优选羟基)的摩尔比([NCO]/[OH])优选地为0.25-2.5,更优选0.50-1.75,最优选0.75-1.50。已观察到所述摩尔比[NCO]/[OH]优选地对于含水层比对于溶剂层更高,大概是因为水可与NCO基团反应,使得它们不可用于交联反应。
除上述丙烯酸类树脂和交联剂之外,底漆可包含其它类型的树脂,例如公开用于防气候外层的那些。
硅烷化合物
已观察到,当硅烷化合物添加到底漆层中时,底漆对于密封剂层的粘附力进一步改进。优选的硅烷为环氧硅烷或氨基硅烷。
市售可得的环氧硅烷的实例为来自MOMENTIVE的CoatOSil*MP200、CoatOSil*2287、CoatOSil*1770、SilquestA-187、SilquestA-1871、SilquestA-186;来自ITOCHU的SCA-403;来自EVONIK的Dynasylan?GLYMO;和来自DowCorning的DowCorning?Z-6040硅烷。
市售可得的氨基硅烷的实例,例如来自MOMENTIVE的SilquestA1170、SilquestALink15、SilquestA-1100、SilquestA-1110、SilquestA-1130、SilquestA-1120;来自ITOCHU的SCA-603;来自DowCorning的DowCorning?Z-6020硅烷、DowCorning?Z-6011硅烷。
另一种优选的硅烷化合物为来自Wacker的Geniosil?GF31。
还可使用来自MOMENTIVE的异氰酸基官能硅烷,例如A-Link25和A-Link35。
可使用的其它硅烷添加剂为来自EVONIK的VestanatEP-M95、Tegopakbond150;来自MOMENTIVE的A-Link597和SilquestA-1524;来自KANEKA的kanekaXMAPSA110S、kanekaSilylSAX015、SilylSAT145;来自Wacker的Geniosil?XB502、GeniosilSMP100;来自DowCorning的DowCorning?硅烷AY43-031、DowCorning硅烷AY43-026、DowCorning硅烷Z-6920和DowCorning?硅烷Z-6940。
硅烷化合物可结合至含有UV吸收剂和可交联基团的丙烯酸类树脂。可用于将硅烷化合物结合至丙烯酸类树脂的可聚合硅烷添加剂为,例如,来自ITOCHU的SCA-503;来自MOMENTIVE的SilquestA-171、SilquestA-151NT、SilquestA-2171;来自KANEKA的乙烯基甲基二甲氧基硅烷Kanekasilylmax923;来自DowCorning的DowCorning?硅烷Z-6030、DowCorning硅烷Z-6300、DowCorning?硅烷Z-6032和DowCorning?硅烷AY43-060;来自EVONIK的Dynasylan1124。
底漆的其它成分
底漆可包含无机细小颗粒。这些可选自二氧化硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸镁和氧化锡。优选氧化锡和二氧化硅。
无机颗粒的粒径优选地为10-700nm,更优选20-300nm。
这些无机颗粒的量优选地为5-400重量%,更优选10-300重量%,相对于粘合剂的总重量。
底漆还可包含消光剂,例如聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚酰胺消光剂。
底漆还可包含表面活性剂,例如阴离子或非离子型表面活性剂。
将底漆涂敷在载体上
底漆优选地通过将涂料液体涂布在载体上涂敷在聚合载体上。可使用任何的已知的涂布方法,例如凹版涂布、辊式涂布、棒式涂层、刮刀涂布或帘式涂布。
涂料溶剂可为水或有机溶剂,例如MEK、乙酸乙酯或乙酸丁酯。
底漆的厚度优选为0.05-8μm,更优选0.1-5μm。底漆可由一层或两层或更多层组成。
其上涂敷底漆的载体表面可经表面处理,如下所述,以改进底漆和密封剂对聚合物载体的粘附力。
底漆的涂料溶液可涂敷在聚合载体上,在载体双轴拉伸之前或之后,或更优选,在纵向和横向拉伸之间。
防气候层
防气候层优选包含含可交联的基团的粘合剂、异氰酸酯交联剂和改善粘合剂交联的催化剂。防气候层还可包含UV吸收剂、表面活性剂或其它成分以进一步优化它的性质。
具有可交联基团的粘合剂
防气候层包含含可交联基团的粘合剂。这种可交联基团也称为官能团或可固化基团。
粘合剂的可交联基团可选自羟基、羧基、氨基、缩水甘油基、甲硅烷基、硅烷化物(silanate)基、环氧基、1,3-二羧基(例如,双丙酮丙烯酰胺的乙酰乙酰氧基甲基丙烯酸酯),或异氰酸酯基。这些之中,特别优选羟基。
在优选实施方案中,粘合剂为具有可交联基团的氟基聚合物,例如在诸如EP-A1938967、WO2007072826和EP-A2309551中所公开。
可引入到氟基聚合物中的可固化基团的实例为,例如,羟基、羧基、氨基、缩水甘油基、甲硅烷基、硅烷化物基、1,3-二羰基(例如双丙酮丙烯酰胺的乙酰乙酰氧基甲基丙烯酸酯)和异氰酸酯基。优选的可固化基团为羟基。
通过将氟代烯烃与包含可固化基团的单体共聚合,可固化基团可引入到氟基聚合物中。
氟代烯烃可为四氟乙烯(TFE)、氯代三氟乙烯(CTFE)、六氟丙烯、氟乙烯或偏氟乙烯。这些之中,从涂布层的抗气候性和耐溶剂性的观点来看,特别优选TFE和CFTE。可使用一类氟代烯烃或可按两种或更多种类型的组合使用。在含氟聚合物中,氟代烯烃单体的比例变得更大,涂膜的抗气候性将得到改善。另一方面,当其变得更小时,含氟聚合物的可溶性改善。氟代烯烃单体相对于单体总量的比例优选为30-70mol%,更优选40-60mol%。
含羟基的单体的实例为:含羟基乙烯醚,例如2-羟乙基乙烯醚、3-羟丙基乙烯醚、2-羟基-2-甲基丙基乙烯醚、4-羟丁基乙烯醚、4-羟基-2-甲基丁基乙烯醚、5-羟戊基乙烯醚和6-羟己基乙烯醚;含羟基烯丙基醚,例如2-羟乙基烯丙基醚、4-羟丁基烯丙基醚和甘油单烯丙基醚;或(甲基)丙烯酸的羟烷基酯,例如2-丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸2-羟基乙酯。其它的实例在EP2309551,[0024]-[0026]段公开。这些之中,特别优选含羟基乙烯醚,尤其是4-羟丁基乙烯醚和2-羟乙基乙烯醚。
含氟聚合物的羟基含量优选地为30-200mgKOH/g,更优选为40-150mgKOH/g。
含羧基的单体的实例,含氨基的单体的实例,和含甲硅烷基的单体的实例在EP-A1938967,[0028]-[0032]段和EP2309551,[0028]-[0036]段中公开。
除了氟代烯烃和包含可固化基团的单体以外,其它单体可结合至含氟聚合物中。优选的单体具有C2-20线型或支化烷基以及通过醚或酯键彼此连接的可聚合不饱和基团。这种单体的实例在EP2309551,[0059]-[0077]段中公开。
其它优选的单体可与上述单体组合使用,例如,乙烯、丙烯、正丁烯、异丁烯或苯甲酸乙烯酯。
市售可得的TFE氟代聚合物,例如来自DAIKININDUSTRIES的ZeffleTMGK聚合物。基于溶剂应用的典型等级为ZeffleGK570和ZeffleGK571。水基应用的典型等级为ZeffleSE-310、ZeffleSE-405和ZeffleSE-700。市售可得的CTFE含氟聚合物为,例如来自ASAHIGLASS的LUMIFLON?聚合物。基于溶剂应用的典型等级为LumiflonLF200F和LumiflonFL916F。水基应用的典型等级为LumiflonFD1000和LumiflonFE4300。其它可使用的市售可得的氟代聚合物为,例如来自DAINIPPONINK&CHEMICALS的FLUONATETM含氟聚合物,例如用于基于溶剂涂层的FluonateK-700和K-702。市售可得的来自AGCCOAT-TECH的OBBLIGATO?涂层制剂,例如ObbligatoSW0011FClear,也含有包含可交联基团的氟代聚合物。还可使用来自OMNOVA公司的商品名POLYFOX的氟化氧杂环丁烷聚合物和低聚物,例如用于基于溶剂应用的Polyfox652、PolyfoxPF159N、Polyfox6520,和用于水基应用的Polyfox652和PolyfoxPF159N和Polyfox6520。其它可使用的含氟聚合物为来自AcrymaxtechnolgiesInc的Acrymax等级,例如AcrymaxAF-5500,和甲基丙烯酸三氟乙酯共聚物,例如NeocrylAF10,由DSMNeoresins可得。
在另一个优选实施方案中,粘合剂为包含可交联基团的丙烯酸类树脂。这种聚合物通常为烷基(甲基)丙烯酸酯单体和含羟基(甲基)丙烯酸酯单体的共聚物。优选的单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸羟乙酯。这种丙烯酸类树脂例如,市售可得的来自EVONIK的DEGALAN?丙烯酸类树脂,和来自DSM的URACRONTM和NEOCRYLTM丙烯酸类树脂,和来自CRAYVALLEYACRYLICS的SYNOCURETM丙烯酸类树脂。其它可使用的丙烯酸类树脂为来自ARKEMA的ENCOR2171(先前的Craymul2171),BAYHYDROL等级,例如来自BAYER的BayhydrolA2601,JONCRYL等级,例如来自BASF的JoncrylOH8312。
以上公开的底漆的含有UV吸收基团和可交联基团的丙烯酸类树脂还可用作防气候层中的粘合剂。
优选地,防气候层包含以上公开的含氟聚合物和丙烯酸类树脂两者的混合物。含氟聚合物与丙烯酸类树脂的量之比优选地小于4.0,更优选小于3.0,最优选小于2。
有和没有可交联基团的其它粘合剂可添加到防气候层中。
优选地,防气候层包含交联剂。用于以上底漆的所述交联剂还可用于防气候层。
可添加催化剂以改进粘合剂的交联效率。众所周知的催化剂为Sn基催化剂,例如二月桂酸二丁锡(DBTL)或月桂酸二辛锡。然而,使用Zn或Bi基催化剂代替通常使用的Sn基催化剂可能是有利的。例如,利用Bi和Zn基催化剂,获得最佳的固化速度,组合防气候层的良好物理性质和该层的高效生产。
锌基催化剂例如为来自KingIndustries的K-KAT-XK-622和XK-614,和来自Borchers的Octa-Soligen?Zn催化剂。
优选使用铋基催化剂。铋基催化剂例如为来自Borchers的Borchi?Kat0243、Borchi?Kat0244和Borchi?Kat315和来自AirProducts的Dabco?MB20。
Borchi?Kat0244包含铋和锌两者。
催化剂的量取决于催化剂的类型,但优选为0.005-3.00重量%,相对于具有可交联基团的粘合剂的总量,更优选0.05-2.00重量%,最优选0.1-1.00重量%。
催化剂的量取决于催化剂的类型,但优选为0.005-3.00重量%,相对于具有可交联基团的粘合剂的总量,更优选0.05-1.00重量%,最优选0.01-0.50重量%。
为了保护载体免受UV光,防气候层优选地包含UV光吸收剂和/或UV光稳定剂。
UV光吸收化合物吸收到达防气候层的UV光的至少一部分。
UV光吸收化合物可为有机或无机UV吸收化合物。
可添加到聚酯载体(见下文)的UV光吸收化合物和UV光稳定剂也可用于防气候层。
优选的UV光吸收化合物为无机UV吸收颗粒,例如TiO2颗粒、ZnO颗粒和它们的混合物。这些无机UV吸收化合物的粒径优选地为0.01-5.00μm,更优选0.10-2.50μm,最优选0.20-1.00μm。
无机UV吸收颗粒的量优选地为2.5-20g/m2,更优选5-15g/m2
外层还可包含其它成分,例如表面活性剂,填料例如胶态二氧化硅,和进一步优化它的性质的其它成分。
防气候层的总干涂层重量优选为5-75g/m2,更优选10-50g/m2,最优选15-35g/m2
防气候层可由含水或不含水涂料溶液涂布。
当使用溶剂基涂料溶液时,优选的溶剂为甲基乙基酮(MEK)、乙酸正丁酯和乙酸乙酯。
当使用含水涂料溶液时,有机溶剂可与水混合以改善成分的可溶性。这些溶剂的实例为丙酮、甲氧基丙醇和乙二醇醚。
防气候层优选地在载体已经双轴拉伸之后涂敷。所述层优选地“在线”涂敷,即在载体双轴拉伸之后立即涂敷。
载体
用于本发明的背板的载体,也称为基底,优选地为聚合载体。载体可提供有附加层以改善其与底漆和/或防气候层的粘附。
聚合载体的实例包括由以下制备的载体:聚酯、聚烯烃例如聚丙烯和聚乙烯、或聚酰胺,例如聚酰胺12(尼龙12)。可用于载体的聚酯的实例为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、对苯二甲酸2,6-萘二酯(PEN)、1,4-环己二醇的共聚物、1,2-乙二醇和1,4-苯二甲酸(PETG)和包含异山梨糖醇的共聚酯。特别优选的载体为PET载体。
聚酯载体的生产
典型的聚酯树脂生产过程包含两个阶段:二羧酸或它的酯衍生物和二醇化合物的酯化和/或酯交换步骤,后接缩聚步骤。
任选地,缩聚步骤之后得到的聚酯可经受所谓的固相聚合以进一步提高聚酯的分子量(MW),例如以减少末端羧基的量。
得到的聚酯树脂然后进料至熔体挤出机以形成聚酯膜,然后将其双轴拉伸以形成具有特定厚度的双轴拉伸的聚酯膜(即聚酯载体)。
通常,催化剂用于聚酯生产过程。这种催化剂可存在于酯化步骤中,缩聚步骤中,或存在于两者中。
在聚酯生产过程期间可添加若干其它化合物,来优化得到的聚酯树脂或膜的聚合反应和/或物理性质。这种化合物可存在于酯化步骤、缩聚步骤、酯化和缩聚步骤两者中,或可连同聚酯树脂一起添加至熔体挤出机,然后形成膜。
二羧酸
二羧酸可选自脂族、脂环族和芳族二羧酸。
脂族二羧酸的实例为丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸、二聚酸、二十烷二酸、庚二酸、壬二酸、甲基丙二酸和乙基丙二酸。
脂环族二羧酸的实例为金刚烷二甲酸、降冰片烯二甲酸、环己二甲酸和十氢化萘二甲酸。
芳族二羧酸的实例为对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,8-萘二甲酸、4,4'-联苯二甲酸、4,4'-二苯醚二甲酸和5-磺酸钠间苯二甲酸。
优选地,使用至少一种芳族二羧酸。更优选,使用的二羧酸的至少80重量%为芳族二羧酸。最优选,使用的二羧酸选自对苯二甲酸和间苯二甲酸。
二醇化合物
二醇化合物可选自脂族二醇化合物、脂环族二醇化合物和芳族二醇化合物。
脂族二醇化合物的实例为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇和1,3-丁二醇。
脂环族二醇化合物的实例为环己烷二甲醇、螺环乙二醇、异山梨糖醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇(CBDO)。
芳族二醇化合物的实例为双酚A、1,3-苯-二甲醇和1,4-苯二甲醇。
优选地,使用至少一种脂族二醇化合物。最优选,乙二醇用作二醇化合物。
具有三个或更多个羧基或羟基的化合物
当使用少量的具有三个或更多个羧基或羟基的化合物时,可诱导聚酯分子链支化,因此促进聚酯链的缠结。因此,当聚酯分子水解和从而降低聚酯的分子量时,可避免聚酯膜的脆裂。这样的缠结也可抑制聚酯膜的热收缩。这种化合物和它们的优选使用量在例如US2011/0306747,[0121]-[0127]段中公开。
酯化
芳族二羧酸和脂族二醇可通过以下引入到生产过程中:制备包含这些化合物的浆料,并将所述浆料供应至酯化阶段。可使用串联连接的至少两个反应器的多级单元进行酯化,其中乙二醇保持在回流下,且从系统中去除由反应形成的水和醇。
脂族二醇例如乙二醇的量优选为1.015-1.50mol/mol芳族二羧酸,例如对苯二甲酸或它的酯衍生物,更优选为1.10-1.30mol,最优选1.15-1.25mol。
缩聚
在酯化步骤中产生的酯化产物然后经缩聚。缩聚可在一个阶段或多个阶段中进行。缩聚通常在降低的压力下进行。
催化剂
在聚酯生产过程中,可使用任何已知的常规催化剂,例如碱金属化合物、碱土金属化合物、锌化合物、铅化合物、锰化合物、钴化合物、铝化合物、锑化合物、钛化合物、锗化合物或磷化合物。优选地,在聚酯生产中使用锑化合物、锗化合物或钛化合物。
最优选,使用钛催化剂(Ti催化剂)。Ti催化剂包括氧化物、氢氧化物、醇化物、羧酸酯、碳酸酯、草酸酯、有机螯合Ti络合物和卤化物。可使用两种或更多种不同类型的Ti化合物。优选的Ti催化剂为有机酸作为配体的有机螯合Ti络合物。有机酸可选自柠檬酸、乳酸、偏苯三酸和苹果酸。优选地使用柠檬酸作为配合体的螯合Ti络合物。这种柠檬酸根螯合Ti催化剂为市售可得的,如来自DorfKetal的TyzorAC422或来自CatalyticTechnologies的Ti184。
催化剂可在酯化阶段、缩聚阶段或两个阶段中添加。催化剂的量优选为1-50ppm,更优选2-30ppm,最优选3-15ppm,关于Ti元素。
磷化合物
优选地,不具有芳环的五价磷化合物作为取代基与Ti催化剂组合使用。
五价磷化合物可选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三正丁酯、磷酸三辛酯、三(三甘醇)磷酸酯、酸式磷酸甲酯、酸式磷酸乙酯、磷酸一丁酯、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯和三甘醇酸式磷酸酯。最优选使用磷酸三甲酯和磷酸三乙酯。与上述柠檬酸根螯合Ti催化剂组合,使用磷酸三甲酯或磷酸三乙酯产生具有均衡的聚合活性、色调和热稳定性的聚酯树脂。
优选地在酯化阶段添加五价磷化合物,但也可添加至缩聚阶段或两个阶段中。五价磷化合物的量优选地为1-100ppm,更优选5-50ppm,最优选7.5-25ppm,关于P元素。
镁化合物
添加镁化合物(Mg化合物)给予树脂膜静电性质。镁化合物可选自氧化镁、氢氧化镁、醇镁、乙酸镁和碳酸镁。在这些镁化合物当中,优选乙酸镁。
Mg化合物可在酯化阶段、缩聚阶段或两个阶段中添加。Mg化合物还可在挤出机中,即在熔体中添加。镁化合物的量优选为1-100ppm,更优选2-50ppm,最优选3-30ppm,关于Mg元素。
聚酯膜形成
挤出
在缩聚步骤之后,缩聚产物直接供应给熔体挤出机,或缩聚产物首先粒化然后在挤出机中熔化。
挤出机中的熔化温度优选为250-320℃,更优选260-310℃,最优选270-300℃。挤出机可为单螺杆挤出机或多螺杆挤出机。挤出机可用氮吹扫以阻止通过热氧化(或热-氧化)分解形成末端羧基。
熔体优选通过挤出模经由齿轮泵和过滤单元挤出。
挤出的熔体然后在一个或多个冷却辊上冷却以在其上形成膜。冷却辊的温度优选为5-80℃,更优选15-70℃,最优选20-60℃。当使用两个冷却辊时,两个的温度可不同,例如第一冷却辊为5-25℃而第二冷却辊为30-60℃。
为了增强树脂熔体和冷却辊之间的粘附力和提高冷却效率,优选地在熔体引至与冷却辊接触之前,对冷却辊施加静电。
拉伸
然后拉伸挤出膜,优选双轴拉伸,以获得聚酯膜。
纵向和横向两者的拉伸比优选为2-5。在双轴拉伸中,纵向拉伸(加工方向(MD)或膜的运行方向)和横向拉伸(横向CD)或宽度方向)的顺序未特别限定。优选,首先进行纵向拉伸。
优选,横向拉伸比大于纵向拉伸比。优选,横向拉伸比/纵向拉伸比为1.05-1.25,更优选1.10-1.20。
拉伸温度优选80-160℃,更优选85-155℃。优选,在后一种拉伸(优选横向拉伸)中,拉伸温度优选比前一种拉伸(优选纵向拉伸)的温度更高。
除了该逐步双轴拉伸法(其中在纵向的拉伸和宽度方向的拉伸单独实施)以外,还可使用同步双轴拉伸法(其中纵向的拉伸和横向的拉伸同时实施)。
热固化
为了完成结晶定向并给予双轴拉伸膜平整度和尺寸稳定性,该膜优选经受1-30秒的热处理,同时双轴拉伸膜的侧边固定,优选在等于或高于树脂的玻璃态转化温度(Tg)但低于它们的熔融温度(Tm)下。然后,这种热处理之后均匀和逐渐冷却至室温。
这种处理通常称为热固化。
当热固化温度太低时,得到的膜的热收缩增加。另一方面,当热处理温度太高时,得到的膜的水解稳定性降低。优选的热固化温度为160-250℃,更优选175-235℃,最优选200-225℃。
弛豫
除热固化之外和热固化之后,可进行所谓的弛豫处理。这种弛豫处理优选在80-160℃,更优选100-140℃的温度下进行。弛豫度为1-30%,更优选2-25%,最优选3-20%。
弛豫可在膜的横向或纵向,或在两个方向获得。
膜的厚度
双轴拉伸聚酯膜的厚度优选为75μm-500μm,更优选100μm-350μm,最优选125μm-250μm。
聚酯中的羧基
聚酯中存在的羧基可作为聚酯分子水解中的酸催化剂。这种水解,例如当聚酯在高湿度条件下保存一段时间时,导致分子量减少,并因此导致聚酯膜的机械强度降低。为了获得聚酯膜的足够的水解稳定性,优选尽可能低的羧基含量。
另一方面,在聚酯膜表面的羧基可增强聚酯膜和在其上面提供的层之间的粘附。因此,优选羧基含量不为零。
聚酯膜的羧基含量优选为0-40meq/kg,更优选5-20meq/kg。
为了保证聚酯膜中羧基的低浓度,在膜的完全制备过程期间,例如在缩聚作用过程期间的高温保持尽可能低。
为了进一步减少聚酯的羧基量,与聚酯的羧基反应的化合物可添加到聚酯中。这种化合物的实例包括碳二亚胺化合物、环氧化合物和噁唑啉化合物。
碳二亚胺化合物
碳二亚胺化合物可分为单官能和多官能碳二亚胺。单官能碳二亚胺的实例包括N,N'-二环己基碳二亚胺、1,3-二异丙基碳二亚胺、N,N'-二异丙基苯基碳二亚胺、N,N'-二甲基碳二亚胺、N,N'-二异丁基碳二亚胺、N,N'-二辛基碳二亚胺、叔丁基异丙基碳二亚胺、N,N'-二苯基碳二亚胺、N,N'-二叔丁基碳二亚胺、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和二萘基碳二亚胺。
市售可得的碳二亚胺化合物的实例包括来自Rheinchemie的StabaxolI和来自Rashig的Stablizer7000,两者都基于N,N'-二异丙基苯基碳二亚胺。
多官能碳二亚胺通常为聚碳二亚胺化合物,即通过碳二亚胺化合物聚合获得的聚合物。这种聚碳二亚胺的具体实例为聚(1,3,5-三异丙基亚苯基-2,4-二碳二亚胺)。
市售可得的聚合碳二亚胺的实例包括来自Raschig的Stabilizer9000和来自Rheinchemie的StabaxolP。
其它的可得自Rheinchemie的聚合碳二亚胺为StabaxolP100和StabaxolP200。
由于碳二亚胺化合物通过热分解可产生异氰酸酯类气体,优选使用具有高耐热性的碳二亚胺化合物。已观察到聚合碳二亚胺的分子量增加导致热分解改善。
环氧化合物
优选的环氧化合物实例包括缩水甘油酯化合物和缩水甘油醚化合物。其它优选的实例为WO2012120260中公开的那些(例如CarduraE10P)。
其它优选的环氧化合物为例如US2010/0120946,[0020]-[0067]段中公开的环氧脂肪酸酯或环氧脂肪酸甘油酯。
此外,其它优选的环氧化合物为在例如US2010/0120947中公开的所谓增链剂。增链剂为具有至少两个反应性基团的分子,优选环氧基,其可在挤出期间与聚酯反应并使聚酯链彼此结合。通常,在挤出期间它们的反应性基团已基本耗尽(至75%或更高的程度)且在它们生产之后不再可用于聚酯膜使用期间的链修复。优选的增链剂为双官能环氧化物,甚至更优选的增链剂为多官能环氧化物。环氧官能团封端排列在分子链或侧链的尾部。优选多官能环氧化物,因为需要较低的量,形成更高分子量的终产物,和形成较低水平的气态分裂产物。市售可得的增链剂包括BASF出售的JoncrylADR商标名下的聚合物。
噁唑啉化合物
噁唑啉化合物优选地为二噁唑啉化合物,例如2,2'-二(2-噁唑啉)、2,2'-二(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4,4'-二甲基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-乙基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4,4'-二乙基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-丙基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-丁基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-己基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-二环己基-2-噁唑啉)、2,2'-二(4-苯甲基-2-噁唑啉)、2,2'-对亚苯基-二(2-噁唑啉)、2,2'-间亚苯基-二(2-噁唑啉)、2,2'-邻亚苯基-二(2-噁唑啉)、2,2'-对亚苯基-二(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-对亚苯基-二(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2'-间亚苯基-二(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2'-间亚苯基-二(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-间亚苯基-二(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2'-亚乙基-二(2-噁唑啉)、2,2'-亚丁基-二(2-噁唑啉)、2,2'-亚己基-二(2-噁唑啉)、2,2'-亚辛基-二(2-噁唑啉)、2,2'-亚癸基-二(2-噁唑啉)、2,2'-亚乙基-二(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2'-亚乙基-二(4,4-二甲基-2-噁唑啉)、2,2'-9,9'-二苯氧基乙烷-二(2-噁唑啉)、2,2'-亚环己基-二(2-噁唑啉)、2,2'-亚联苯基-二(2-噁唑啉)。这些当中,出于与聚酯的反应性的观点,最优选使用2,2'-二(2-噁唑啉)。
特别优选的噁唑啉化合物为2-苯基-4,5-二氢-噁唑和4,5-二氢-2-苯基-6H-1,3-噁嗪。
二噁唑啉化合物可单独使用,或两种或更多种不同的化合物可一起使用。
碳二亚胺化合物、环氧化合物或噁唑啉化合物在聚酯膜中的量通常为0.1-5重量%,优选0.3-4重量%,更优选0.5-3重量%,相对于聚酯树脂的总重量。
UV光吸收剂/UV光稳定剂
为了阻止由UV光引起的降解,UV光吸收剂和/或UV光稳定剂可添加到聚酯膜中。UV光吸收剂吸收UV光并将其转化为热能,而UV光稳定剂清除由聚酯树脂感光分解产生的自由基并阻止树脂的进一步分解。聚酯树脂的降解可导致局部放电电压的降低,聚酯膜强度的降低和聚酯膜色调的改变(例如变黄)。
UV光吸收化合物可为有机或无机UV吸收化合物。
有机UV光吸收剂的实例包括水杨酸化合物,例如对-叔丁基苯基水杨酸酯或对-辛基苯基水杨酸酯;苯甲酮化合物,例如2,4-二羟基苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基苯甲酮、2,2'4,4'-四羟基苯甲酮和二(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰苯基)甲烷;苯并三唑化合物,例如2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑和2,2'-亚甲基-二[4-(1,1,3,3-三甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)酚];氰基丙烯酸酯化合物,例如乙基-2-氰基-3,3'-二苯基丙烯酸酯;三嗪化合物,例如2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(triadizine)-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(Tinuvin1577)和2-(2-羟基-4-(2-乙基己基)氧苯基)-4,6-二(4-苯基苯基)-1,3,5-三嗪(Tinuvin1600)和2-[4-[4,6-二([1,1'-联苯]-4-基)-1,3,5-三嗪-2-基]-3-羟苯氧基]-丙酸异辛酯(Tinuvin479)。
无机UV吸收剂的实例为TiO2颗粒、ZnO颗粒和它们的混合物。
UV光稳定剂的实例为受阻胺类化合物,例如二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,和二甲基琥珀酸酯与1-(2-羟乙基)-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶的缩聚物。
UV光吸收剂或UV光稳定剂在聚酯树脂组合物中的含量优选为0.1-10重量%,更优选0.3-7重量%,甚至更优选0.7-4重量%。
其它添加剂
优选添加无机颗粒至聚酯中以优化性质,如聚酯膜表面的平滑性、抗磨性、抗刮性。无机颗粒的实例例如为粘土、云母、氧化钛、碳酸钙、高岭土、滑石、二氧化硅、磷酸钙、硫酸钡、氧化铝和氧化锆的颗粒。
优选的无机颗粒为二氧化硅和氧化铝。二氧化硅和/或氧化铝的量优选为0.025-1.500重量%,更优选0.050-1.000重量%。
荧光增白剂例如2,5-噻吩二基双(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑)(UvitexOB、BenetexOBPlus)还可添加至聚酯。
母料技术
优选的是,将例如无机颗粒、UV光吸收化合物的添加剂,用于改善抗水解性的添加剂通过所谓母料添加至聚酯树脂。为了制备这种母料,添加剂首先分散在载体材料中。载体材料优选地为聚酯,但其可为与聚酯相容的另一种聚合物。在膜生产之前,母料在熔体挤出机中添加到聚酯中,导致母料的组分溶解或细分散在聚酯中。
表面处理
聚合载体可经表面处理,通常用于增强载体和在其上提供的层之间的粘附力。
这种表面处理的实例包括电晕放电处理、火焰处理、UV处理、低压等离子体处理和大气压等离子体处理。表面的化学处理也为本领域已知的。
在电晕放电处理中,通常,高频和高压电施加在涂布有介电物质的金属辊与绝缘电极之间,以诱导电极之间空气的离子化,即电晕放电。载体的电晕放电处理通过将载体通过电晕放电来实施。电晕处理还可在改变的气氛条件下实施。
例如,在电极和介电辊之间的间隙距离可为1-3mm,可使用1-100kHz的频率和0.2-5kV.A.min/m2的施加能量。
在火焰处理中,火焰的外焰部分接触到载体。必需注意,火焰均匀到达载体表面。这可通过使用多个、圆形燃烧器来实现。可用于火焰处理的燃烧气的实例包括基于链烷烃的气体,例如天然气、甲烷气、乙烷气、丙烷气和丁烷气,和基于烯烃的气体,例如乙烯气、丙烯气和乙炔气。这些气体可单独使用,或作为两种或更多种气体的混合物使用。氧或空气优选地用作与燃烧气混合的氧化气体。
如US2011/0284075,[0247]-[0258]段公开,火焰处理优选地用于优化聚合载体的表面能。
在UV处理中,载体的表面用UV辐射照射以改善它的粘附力和湿润性。通常,低压汞UV灯用作UV辐射源。优选254nm,更优选185nm的UV辐射源用于这种UV处理。UV处理通常在大气压力下进行1-500秒。
在低压等离子体处理中,载体的表面用等离子体处理,所述等离子体由在低压气氛下气体中的放电(等离子体气体)产生。可使用的等离子体气体的实例包括氧气、氮气、水蒸汽、氩气和氦气。优选地使用氧,或氧气和氩气的混合气体。等离子体气体的压力优选地为0.005-10Torr,更优选为0.008-3Torr。等离子体输出功率优选地为100-2500W,更优选500-1500W。处理时间优选地为0.05-100秒,更优选0.5-30秒。等离子体可使用直流电辉光放电、高频波放电或微波放电产生。
在大气压力等离子体处理中,稳定的等离子体放电在大气压力下使用高频波产生。氩气或氦气可用作载气。氧气可与载气混合。大气压力等离子体处理优选地在大气压力或接近于大气压力或大气压力以下的压力下进行,例如500-800Torr。放电的电源频率优选地为1-100kHz,更优选1-10kHz。放电强度优选为50-500W.min/m2
面向防气候层的底漆
底漆(12)可提供在聚合载体(10)和防气候层(13)之间以改善两者之间的粘附力。
这种底漆的厚度优选小于2μm,更优选0.05-2.00μm,甚至更优选0.1-1.50μm。
底漆可包含粘合剂,例如聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂或聚烯烃。除粘合剂外,底漆还可包含选自以下的化合物:环氧化合物、异氰酸酯化合物、三聚氰胺化合物、碳二亚胺化合物和噁唑啉化合物,选自阴离子和非离子型表面活性剂的表面活性剂,或填料,例如二氧化硅。
用于底漆的涂布方法可为任何常规的涂布方法,例如可使用刮条涂布机的凹板式涂布机。涂料溶液的涂层溶剂可为水或有机溶剂,例如甲苯或MEK。一种或多种溶剂可单独或组合使用。
涂料溶液可涂敷在聚合载体上,在载体双轴拉伸之前或之后,更优选,在横向和纵向拉伸之间。
太阳能电池模块
图1示意性地表示本发明的光伏模块的实施方案。
根据本发明,太阳能电池模块(5)具有以下构造:太阳能电池元件(3),其将太阳光的光能转化为电能,布置于透明板(4)(日光通过其进入(也称为前板))和背板(1)之间。太阳能电池元件(3)被密封剂或封闭层(2,2')密封。
该太阳能电池模块通常通过将所有组件,即背板、前板、密封板和太阳能电池元件,在一个步骤中层压制备。
本发明的背板(1)的优选实施方案示意性地表示在图2中。
背板(1)包含聚合物载体(10),在载体的一侧的任选的底漆(12)和防气候层(13),和在载体另一侧的底漆(11)以增强相对于密封剂层(2')的粘附力。
模块制造商为了简化太阳能电池模块的组件,可优选将背板(1)和密封剂层(2')集成。
这样的集成背板对太阳能电池模块的成本价格具有积极影响。
图3示意性地代表一种实施方案,其中本发明的背板(1)与密封剂层(2')集成。密封剂层(2')可通过将密封剂层层压在背板上或将密封剂层挤出涂布在背板上而涂敷在背板(1)上。
实施例
材料
在实施例中使用的全部材料可容易地从标准来源获取,例如AldrichChemicalCo.(比利时)和Acros(比利时),除非另作说明。
·HHUV-G13、HALSHYBRIDUV-G13,来自NIPPONSHOKUBAI的丙烯酸类树脂在乙酸乙酯中42重量%的分散液。
·DESMODURN3300,来自BAYER的脂肪族多异氰酸酯(含有HDI三聚体的低聚物)。
·来自NOVOPOLYMER的EVA密封剂。
·得自BASF,Ludwigshafen,Germany的甲基丙烯酸环己酯,最小98.0%。
·RUVA-93,可聚合UV吸收剂,得自OTSUKACHEMICALCO.。其具有以下化学结构
·ADKStabLA-87,可聚合HALS化合物,得自ADEKAPALMAROLE。
·WakoV601,来自WAKO的引发剂。
·HEMA,甲基丙烯酸羟乙酯。
·SCA-403,来自ITOCHU的环氧硅烷。
·Geniosil?GF31,来自WACKER的3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
·Silquest*A-1100,来自MOMENTIVE。
实施例1
丙烯酸类树脂AR-01至AR-15的合成
全部丙烯酸类树脂根据相同的反应程序但是不同的共聚单体比来制备。
溶液聚合在STEMRS600并联反应器中(来自Electrothermal)预形成。共聚在高浓度(±70重量%)下实施以获得高的单体转化率,由于Trommsdorffs-Norrish或胶凝效应。在共聚之后,反应混合物稀释以获得40重量%的溶液。
使用的共聚单体为甲基丙烯酸环己酯(CHMA)、丙烯酸丁酯(BuA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、RUVA-93、ADKStabLA-87。共聚单体的总量一直为70g。用于不同的丙烯酸类树脂的不同共聚单体的相对量(重量%)在表2中给出。
表2
CHME BUA HEMA RUVA-93 ADK Stab LA-87
AR-01 77.8 22.2 0.0 - -
AR-02 90.0 10.0 0.0 - -
AR-03 75.0 20.0 5.0 - -
AR-04 70.0 20.0 10.0 - -
AR-05 67.0 16.0 5.0 10.0 2.0
AR-06 63.0 15.0 10.0 10.0 2.0
AR-07 48.0 20.0 20.0 10.0 2.0
AR-08 73.0 20.0 5.0 - 2.0
AR-09 63.0 - 5.0 30.0 2.0
AR-10 80.4 7.6 10.0 - 2.0
AR-11 63.0 20.0 10.0 5.0 2.0
AR-12 58.0 - 10.0 30.0 2.0
AR-13 83.0 - 10.0 5.0 2.0
AR-14 68.0 - 20.0 10.0 2.0
AR-15 58.0 7.5 7.5 18.0 -
共聚单体和19.88克乙酸乙酯添加到STEMRS600并联反应器的250ml反应器中。反应器然后放置进STEMRS600并联反应器中并用氮冲洗。在1小时之后,反应器加热至75℃,随后在2小时内投料引发剂溶液,即12.31gWakoV601在12.65ml乙酸乙酯中的溶液。由于共聚反应期间产生的放热,反应混合物的温度达到84℃。当反应混合物的温度下降至±80℃时,混合物保持在该温度6小时。然后,使聚合混合物冷却至室温过夜。第二天反应混合物再次加热至60℃,稀释为理论固体含量40重量%,和使用搅拌器混合均匀。然后,溶液转移至瓶中并进一步在辊床(rollerbench)上均化。然后,测定固体含量并调节至精确的40重量%。
实施例2
在乙酸乙酯中10重量%的DesmodurN3300的制备
5.0gDesmodurN3300与45.0g乙酸乙酯在100mL锥形瓶中混合并搅拌5分钟。
涂料溶液的制备
转移6.0g丙烯酸类树脂,用巴氏移液管转移5.0g10重量%的DesmodurN3300的乙酸乙酯溶液和84.0g乙酸乙酯至锥形瓶中并搅拌10分钟。
全部混合物在室温下制备(~20℃)。涂料溶液在涂布之前保存不超过1小时。
涂布
将电晕处理的PET箔(250μm)放置在加热的涂布台(45℃并通过回形针固定)上。涂料溶液使用绕线棒涂布(涂层厚度为26μm)在PET基底上。涂层用热空气干燥,然后放入烘箱中在90℃下预固化10-15分钟。然后,样品垂直悬挂在第二烘箱中,在90℃下过夜(±15小时)。
对各涂料溶液制备两个涂层。
涂层的组成在表2中给出。
表2
成分(g/m2) COMP-01 COMP-02 COMP-03 COMP-04 INV-01
AR-01 0.5 - - - -
AR-02 - 0.5 - - -
AR-03 - - 0.5 - -
AR-04 - - - 0.5 -
AR-05 - - - - 0.5
Desmodur N3300 0.1 = = = =
成分(g/m2) INV-02 INV-03 COMP-05 INV-04 COMP-06
AR-06 0.5 - - - -
AR-07 - 0.5 - - -
AR-08 - - 0.5 - -
AR-09 - - - 0.5 -
AR-10 - - - - 0.5
Desmodur N3300 0.1 = = = =
成分(g/m2) INV-05 INV-06 INV-07 INV-08 INV-09
AR-11 0.5 - - - -
AR-12 - 0.5 - - -
AR-13 - - 0.5 - -
AR-14 - - - 0.5 -
AR-15 - - - - 0.5
Desmodur N3300 0.1 = = = =
层压
玻璃(3mm厚)切为适合的尺寸并使用正丙醇清洁和放置24小时至干。然后,使用无绒布抛光玻璃。EVA密封材料(来自Novopolymers)从贮藏袋中移出并切为适合的尺寸,未用的材料在实验室条件下保留尽可能短的时间。
密封材料放置在玻璃上,然后是硅纸和最终是PET箔,保证涂布侧面对EVA密封材料。
然后,全部材料的组合放置在预温热的装料盘内部并放置在烘箱内部。
层压完成之后,样品被移除并放置冷却至室温。
在层压材料内涂层的粘附力水平,即,底漆对于EVA密封剂的粘附力,根据ASTMD903-98(2010)测量剥离强度来测定。样品放置24小时,然后测量剥离强度。
用Instron33R49设备测量的样品的剥离强度在表3中给出。
表3
丙烯酸类树脂 CHME BUA HEMA UV HALS 剥离强度(N/cm)
COMP-01 AR-01 77.8 22.2 0.0 - - 8
COMP-02 AR-02 90.0 10.0 0.0 - - 1
COMP-03 AR-03 75.0 20.0 5.0 - - 35
COMP-04 AR-04 70.0 20.0 10.0 - - 47
INV-01 AR-05 67.0 16.0 5.0 10.0 2.0 65
INV-02 AR-06 63.0 15.0 10.0 10.0 2.0 67
INV-03 AR-07 48.0 20.0 20.0 10.0 2.0 54
COMP-05 AR-08 73.0 20.0 5.0 - 2.0 46
INV-04 AR-09 63.0 - 5.0 30.0 2.0 89
COMP-06 AR-10 80.4 7.6 10.0 - 2.0 45
INV-05 AR-11 63.0 20.0 10.0 5.0 2.0 57
INV-06 AR-12 58.0 - 10.0 30.0 2.0 91
INV-07 AR-13 83.0 - 10.0 5.0 2.0 74
INV-08 AR-14 68.0 - 20.0 10.0 2.0 88
INV-09 AR-15 58.0 - 10.0 30.0 2.0 91
由表3清楚可见,使用发明性实施例对EVA密封剂具有更好的粘附力,其中用至少2重量%的含有可交联基团的丙烯酸酯单体和至少5.0重量%的含有UV吸收基团的丙烯酸酯单体制备的丙烯酸类树脂,两者均相对于丙烯酸类单体的总量。
实施例3
该实施例显示了硅烷化合物对底漆对于密封剂层的粘附力的影响。
涂布如实施例2中实施。涂层的组成在表4中给出。
表4
成分(g/m2) INV-10 INV-11 INV-12 INV-13 INV-14 INV-15
HH UV-G 13 0.5 = = = = =
Desmodur N3300 0.1 = = = = =
SCA-403 - 0.025 - - - -
SCA-403 - - 0.050 - - -
Geniosil? GF 31 - - - 0.025 - -
Geniosil? GF 31 - - - - 0.050 -
Silquest* A-1100 - - - - - 0.025
这些涂层层压至EVA密封剂,如实施例2所述。
底漆和密封剂之间的粘附力通过测量剥离强度来评价,如实施例2所述。剥离强度目前在500小时湿热试验(DHT)之后评价,所述湿热试验中,样品在85℃温度和85%的相对湿度(RH)下保持500小时。剥离强度结果显示在表5中。
表5
硅烷化合物 剥离强度(N/cm)
INV-10 - - 47
INV-11 SCA-403 25 mg/m2 75
INV-12 SCA-403 50 mg/m2 93
INV-13 Geniosil? GF 31 25 mg/m2 79
INV-14 Geniosil? GF 31 50 mg/m2 85
INV-15 Silquest* A-1100 25 mg/m2 64
HHUV-G13是根据本发明的市售可得的丙烯酸类树脂。
由表5清楚可见,硅烷化合物添加至底漆还改进了载体对EVA密封剂层的粘附力。

Claims (15)

1.用于光伏模块(5)的背板(1),其包含载体(10)和在载体面对密封层(2’)的一侧上提供的底漆(11),所述底漆包含丙烯酸类树脂和交联剂,
其特征在于所述丙烯酸类树脂为共聚物,其包含含有UV吸收基团的至少5重量%的丙烯酸酯单体单元,和含有可交联基团的至少2重量%的丙烯酸酯单体单元,两者均相对单体单元的总重量。
2.权利要求1的背板,其中所述可交联基团为羟基。
3.前述权利要求中任一项的背板,其中所述UV吸收剂为苯并噻唑亚基衍生物。
4.前述权利要求中任一项的背板,其中所述丙烯酸类树脂包含至少40重量%的脂环族丙烯酸酯单体单元。
5.前述权利要求中任一项的背板,其中所述丙烯酸类树脂包含含有HALS基团的丙烯酸酯单体单元。
6.前述权利要求中任一项的背板,其中所述交联剂为多异氰酸酯化合物。
7.前述权利要求中任一项的背板,其中所述底漆还包含硅烷化合物。
8.权利要求7的背板,其中所述硅烷化合物的量为5-500mg/m2
9.前述权利要求中任一项的背板,其进一步包含在所述载体的相对侧上提供的防气候层(13),所述防气候层包含含有可交联基团和交联剂的粘合剂。
10.权利要求9的背板,其中含有可交联基团的所述粘合剂选自含氟聚合物和丙烯酸类树脂。
11.权利要求10的背板,其含有含氟聚合物和丙烯酸类树脂两种,其中所述含氟聚合物与所述丙烯酸类树脂的重量比为至少4.0。
12.太阳能电池模块(5),其包含如权利要求1-11任一项所限定的背板(1)。
13.集成背板(15),其包含如权利要求1-11任一项所限定的背板(1)和密封剂层(2’)。
14.制备权利要求10-11任一项所限定的背板的方法,其包含以下步骤:
-提供聚合载体(10);
-将底漆层涂敷在所述载体的一侧上;
-将防气候层(13)涂敷在所述载体的另一侧上。
15.权利要求14的方法,其中所述底漆和所述防气候层通过由含水或不含水涂料溶液涂布而涂敷在所述载体上。
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