CN105733202A - 耐紫外线和抗水解聚酯材料及光伏电池背板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐紫外线和抗水解聚酯材料及光伏电池背板，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解助剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76-79℃，熔点为242-246℃，紫外光区吸收比≥0.93，初始拉伸强度为50-65MPa。本发明可以耐紫外线，抗水解，适于户外使用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料，特别涉及一种具有耐紫外线和抗水解双重功效的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，简称聚酯)由于物理、化学性能优异，如机械强度好、耐热、耐化学试剂、透明性好等特点，除了运用于纤维领域，还拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域。已知现有运用中，PET暴露于阳光、长时间短距离暴露于荧光中可观察到变黄、变浊、性能损失等现象，说明PET在紫外辐射作用下性能不是很稳定。同时，PET主链中的酯键在玻璃化温度以上、高相对湿度环境中长时间暴露时会发生水解，水解反应将导致分子链在酯键处断裂，使制品力学性能下降。由于聚酯水解反应为自加速反应，酸含量增加会加速水解，所以聚酯末端羧基含量越高，其抗水解性越差。这些缺陷限制了PET在户外环境中的应用。如果开发一种能够克服上述问题，使其适用于户外使用的聚酯材料，为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐紫外线和抗水解聚酯材料及光伏电池背板，使其可以耐紫外线，抗水解，适于户外使用。
为实现上述目的，本发明提供一种耐紫外线和抗水解的聚酯材料，包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解助剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76-79℃，熔点为242-246℃，紫外光区吸收比≥0.93。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇酯化，再在缩聚开始阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。具体而言，为在缩聚开始前或者刚刚开始的阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂，使其与原料一起进行缩聚反应生成聚酯。耐紫外线和抗水解助剂在缩聚前加入的优势在于：缩聚前，原料为低粘度状态，在此低粘度状态下添加可以保证助剂在聚酯材料内的良好分散，以及与基体树脂良好的界面相互作用。现有技术中多采用喷涂的方式使抗紫外或者抗水解功能助剂依附于材料表面，或者先将聚酯制作完成，再在造粒的阶段再喷涂功能助剂，该些添加方式均存在长期使用性能不稳定及分散效果不好的问题，而本发明于缩聚反应前添加功能助剂，并且使之随缩聚反应而均匀分散于聚酯材料内部，可以大大提高助剂稳定性及分散性，有利于提高材料的长期使用性能。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇按摩尔比1:1.2-1.5酯化，再在缩聚阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的耐紫外线助剂加入量为精对苯二甲酸(PTA)重量的0.5％-2％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的抗水解助剂加入量为精对苯二甲酸(PTA)重量的1％-3％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂；三嗪类紫外吸收剂具体可为2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-[(己基)氧基-]苯酚。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的抗水解助剂为芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的聚酯材料初始拉伸强度为50-65MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的聚酯材料在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度保持率≥70％。
为实现上述目的，本发明还提供一种耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其由耐紫外线和抗水解的聚酯材料制成，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解助剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76-79℃，熔点为242-246℃，紫外光区吸收比≥0.93。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇酯化，再在缩聚开始阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇按摩尔比1:1.2-1.5酯化，再在缩聚阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的耐紫外线助剂加入量为精对苯二甲酸(PTA)重量的0.5％-2％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的抗水解助剂加入量为精对苯二甲酸(PTA)重量的1％-3％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的抗水解助剂为芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的聚酯材料初始拉伸强度为50-65MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的聚酯材料在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度保持率≥70％。
本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其制备方法是以耐紫外线助剂和抗水解助剂为改性原料，添加到以对苯二甲酸与乙二醇为主体原料的聚酯合成体系中，催化合成具有耐紫外线和抗水解双功能复合的聚酯材料。具体而言，可以采用以下步骤：
(1)酯化工艺
在温度220-250℃、压力0.25-0.3MPa的条件下，以摩尔比为1.2-1.5:1的乙二醇(EG)和精对苯二甲酸(PTA)进行酯化反应。
具体操作方式如下：首先将摩尔比为1.2-1.5:1的乙二醇(EG)、精对苯二甲酸(PTA)及占PTA重量的500-800ppm的缩聚催化剂醋酸锑加入釜内，进行程序升温，排净釜内空气，釜内温度达到180℃时关闭排空阀门，由系统产生的水蒸气等混合气体自行产生压力，当釜内压力达到0.25-0.3MPa时泄压，水蒸气通过分馏柱馏出。控制釜内温度为220-250℃，釜外温度为260℃，釜内压力为0.25-0.3MPa，进行酯化反应。待蒸出的副产物水达到理论量时(副产物水的理论量公式:PTA+2EG＝PET+2H2O,所以按照实施例叙述投料PTA3.5Kg(21mol),那么水的理论量即为21*2*18＝756g)，酯化反应结束。
(2)缩聚工艺
在步骤1)酯化反应产物中，加入耐紫外线助剂和抗水解助剂，在温度280-290℃、真空条件下进行缩聚反应。
具体操作方式如下：在缩聚阶段，加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂。缩聚反应在真空状态下进行。先是低真空状态，维持20-30min，然后进入高真空状态，釜内压力达到30-100Pa，维持90-120min，最终釜内温度达到280-290℃。通过搅拌功率即反应物料对搅拌轴产生的扭矩来判断反应终点(扭矩判断终点方式本领域技术人员一般以经验为主，然后产品进行粘度测试，根据粘度测试数值再进行扭矩调整，可以解释为如果需要特性粘度比较大的物料，反应终点的扭矩值则需要相应增加)，缩聚反应结束。
所述的耐紫外线助剂加入量为PTA重量的0.5％-2％。
所述的抗水解助剂加入量为PTA重量的1％-3％。
所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂。
所述的抗水解助剂为芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂。
与现有技术相比，本发明公开的聚酯材料，具有耐紫外线和抗水解的功能。其由精对苯二甲酸、乙二醇、耐紫外线剂和抗水解助剂共同合成，具体原理及技术效果如下：
1)本发明以精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为基本原料，采用“直接酯化-缩聚”反应路线，在缩聚反应阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂，使其参与聚合过程，最终得到耐紫外性能优异且抗水解的聚酯材料。
2)通过加入低挥发性、与聚合物及其他添加剂相容性很好的三嗪类紫外吸收剂，可以提高聚酯的耐紫外性能；使用芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，可以改善聚酯抗水解性能。
3)加入本发明聚酯材料的聚酯产品具有优异的耐紫外线和抗水解双功能，可用于生产光伏电池背板材料等，产品耐紫外线且抗水解助剂粒子分散均一，品种稳定。
4)本发明聚酯材料的玻璃化温度76-79℃，熔点242-246℃，由DSC-204型差示扫描量热仪测出；紫外光区吸收比≥0.93，由紫外分光光度计测出。紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)后，拉伸强度按GB/T1040-2000进行测试，测试结果为：初始拉伸强度为50-65MPa，经紫外光加速老化实验20天后，拉伸强度保持率100％。湿热实验(120℃，100％相对湿度)结果为：经湿热实验72h后拉伸强度保持率≥70％。
以下结合具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，而所列举的实施方式仅作例示之用，并不作为本发明的限制。
本发明提供一种耐紫外线和抗水解的聚酯材料，包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解助剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76-79℃，熔点为242-246℃，紫外光区吸收比≥0.93。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇酯化，再在缩聚阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。具体而言，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇按摩尔比1:1.2-1.5酯化，再在缩聚开始阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂，其加入量为精对苯二甲酸(PTA)重量的0.5％-2％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的抗水解助剂芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，其加入量为精对苯二甲酸(PTA)重量的1％-3％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的聚酯材料初始拉伸强度为50-65MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料一较佳实施例中，所述的聚酯材料在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度的保持率≥70％。
本发明还提供一种耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其由上述耐紫外线和抗水解的聚酯材料制成，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解助剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76-79℃，熔点为242-246℃，紫外光区吸收比≥0.93。
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其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的抗水解助剂芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，其加入量为精对苯二甲酸(PTA)重量的1％-3％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的聚酯材料初始拉伸强度为50-65MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。
其中，于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板一较佳实施例中，所述的聚酯材料在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度保持率≥70％。
本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其制备方法是以耐紫外线助剂和抗水解助剂为改性原料，添加到以对苯二甲酸与乙二醇为主体原料的聚酯合成体系中，催化合成具有耐紫外线和抗水解双功能复合的聚酯材料。但需要特别指出的是，本发明的主要创新之处在于耐紫外线和抗水解助剂的添加，本发明中所述的聚酯的制备方法以及各项参数，仅为一个较佳实施方式，并非作为本发明的限制。本领域技术人员也可以根据实际情况，选择现有技术中的其他聚酯制作参数，只要在缩聚阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂即可。
为举例说明，本发明的聚酯制作方法可以采用以下步骤：
(1)酯化工艺
在温度220-250℃、压力0.25-0.3MPa的条件下，以摩尔比为1.2-1.5:1的乙二醇(EG)和精对苯二甲酸(PTA)进行酯化反应。
具体操作方式如下：首先将摩尔比为1.2-1.5:1的乙二醇(EG)、精对苯二甲酸(PTA)及占PTA重量的500-800ppm的缩聚催化剂醋酸锑加入釜内，进行程序升温，排净釜内空气，釜内温度达到180℃时关闭排空阀门，由系统产生的水蒸气等混合气体自行产生压力，当釜内压力达到0.25-0.3MPa时泄压，水蒸气通过分馏柱馏出。控制釜内温度为220-250℃，釜外温度为260℃，釜内压力为0.25-0.3MPa，进行酯化反应。待蒸出的副产物水达到理论量时，酯化反应结束。
(2)缩聚工艺
在步骤1)酯化反应产物中，加入耐紫外线助剂和抗水解助剂，在温度280-290℃、30-100Pa真空条件下进行缩聚反应。
具体操作方式如下：在缩聚阶段，加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂。缩聚反应在真空状态下进行。先是低真空状态，维持20-30min，然后进入高真空状态，釜内压力达到30-100Pa，维持90-120min，最终釜内温度达到280-290℃。通过搅拌功率即反应物料对搅拌轴产生的扭矩来判断反应终点(扭矩判断终点方式本领域技术人员一般以经验为主，然后产品进行粘度测试，根据粘度测试数值再进行扭矩调整，可以解释为如果需要特性粘度比较大的物料，反应终点的扭矩值则需要相应增加)，缩聚反应结束。
于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料及光伏电池背板一较佳实施例中，所述的耐紫外线助剂加入量为PTA重量的0.5％-2％。
于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料及光伏电池背板一较佳实施例中，所述的抗水解助剂加入量为PTA重量的1％-3％。
于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料及光伏电池背板一较佳实施例中，所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂。
于本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料及光伏电池背板一较佳实施例中，所述的抗水解助剂为芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂。
实施例a
在温度220℃、压力0.25MPa的条件下，以摩尔比为1.2:1的乙二醇和精对苯二甲酸进行酯化反应。在酯化反应产物中，加入耐紫外线助剂和抗水解助剂，在温度280℃、30Pa真空条件下进行缩聚反应。所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的0.5％。所述的抗水解助剂芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的1％。
反应最终产物为本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的三嗪类紫外吸收剂(耐紫外线助剂)和芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂(抗水解助剂)，以精对苯二甲酸重量为100％计，三嗪类紫外吸收剂加入量为0.5％，芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂加入量为1％。
该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76℃，熔点为242℃，紫外光区吸收比≥0.93。初始拉伸强度为50MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度保持率≥70％。
实施例a’
由实施例a的耐紫外线和抗水解的聚酯材料制成的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板。
实施例b
在温度250℃、压力0.3MPa的条件下，以摩尔比为1.5:1的乙二醇和精对苯二甲酸进行酯化反应。在酯化反应产物中，加入耐紫外线助剂和抗水解助剂，在温度290℃、100Pa真空条件下进行缩聚反应。所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的2％。所述的抗水解助剂芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的3％。
反应最终产物为本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的三嗪类紫外吸收剂(耐紫外线助剂)和芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂(抗水解助剂)，以精对苯二甲酸重量为100％计，三嗪类紫外吸收剂加入量为2％，芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂加入量为3％。
该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为79℃，熔点为246℃，紫外光区吸收比≥0.93。初始拉伸强度为65MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度保持率≥70％。
实施例b’
由实施例b的耐紫外线和抗水解的聚酯材料制成的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板。
实施例c
在温度230℃、压力0.27MPa的条件下，以摩尔比为1.3:1的乙二醇和精对苯二甲酸进行酯化反应。在酯化反应产物中，加入耐紫外线助剂和抗水解助剂，在温度283℃、50Pa真空条件下进行缩聚反应。所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的1.0％。所述的抗水解助剂芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的1.5％。
反应最终产物为本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的三嗪类紫外吸收剂(耐紫外线助剂)和芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂(抗水解助剂)，以精对苯二甲酸重量为100％计，三嗪类紫外吸收剂加入量为1％，芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂加入量为1.5％。
该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为77℃，熔点为243℃，紫外光区吸收比≥0.93。初始拉伸强度为55MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度保持率≥70％。
实施例c’
由实施例c的耐紫外线和抗水解的聚酯材料制成的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板。
实施例d
在温度240℃、压力0.29MPa的条件下，以摩尔比为1.4:1的乙二醇和精对苯二甲酸进行酯化反应。在酯化反应产物中，加入耐紫外线助剂和抗水解助剂，在温度287℃、70Pa真空条件下进行缩聚反应。所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的1.5％。所述的抗水解助剂芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，其加入量为精对苯二甲酸重量的2％。
反应最终产物为本发明的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的三嗪类紫外吸收剂(耐紫外线助剂)和芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂(抗水解助剂)，以精对苯二甲酸重量为100％计，三嗪类紫外吸收剂加入量为1.5％，芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂加入量为2％。
该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为78℃，熔点为245℃，紫外光区吸收比≥0.93。初始拉伸强度为60MPa，在紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)20天后，拉伸强度保持率100％。在湿热实验(120℃，100％相对湿度)72h后，拉伸强度保持率≥70％。
实施例d’
由实施例d的耐紫外线和抗水解的聚酯材料制成的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板。
与现有技术相比，本发明公开的聚酯材料，具有耐紫外线和抗水解的功能。其由精对苯二甲酸、乙二醇、耐紫外线剂和抗水解助剂共同合成，具体原理及技术效果如下：
1)本发明以精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为基本原料，采用“直接酯化-缩聚”反应路线，在缩聚反应阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂，使其参与聚合过程，最终得到耐紫外性能优异且抗水解的聚酯材料。
2)通过加入低挥发性、与聚合物及其他添加剂相容性很好的三嗪类紫外吸收剂，可以提高聚酯的耐紫外性能；使用芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂，可以改善聚酯抗水解性能。
3)加入本发明聚酯材料的聚酯产品具有优异的耐紫外线和抗水解双功能，可用于生产光伏电池背板材料等，产品耐紫外线且抗水解助剂粒子分散均一，品种稳定。
4)本发明聚酯材料的玻璃化温度76-79℃，熔点242-246℃，由DSC-204型差示扫描量热仪测出；紫外光区吸收比≥0.93，由紫外分光光度计测出。紫外光加速老化实验(1000W高压汞灯，365nm紫外光密度约为33.6W/m2，工作室温度为40℃，光源与试样距离为37cm)后，拉伸强度按GB/T1040-2000进行测试，测试结果为：初始拉伸强度为50-65MPa，经紫外光加速老化实验20天后，拉伸强度保持率100％。湿热实验(120℃，100％相对湿度)结果为：经湿热实验72h后拉伸强度保持率≥70％。
下面通过不同工艺条件下的实施例及其实验数据对本发明作进一步说明，以清楚显示其技术效果。除非另有说明，实施例中所有的份数和百分数都是以PTA的重量为基准。
实施例1：
在10L不锈钢反应釜内加乙二醇(EG)1.9kg，精对苯二甲酸(PTA)3.5kg、醋酸锑2.1g，搅拌均匀后，升温至到180℃时关闭排空阀门，当釜内压力达到0.3MPa时泄压，水蒸气通过分馏柱馏出。酯化温度控制215-245℃。待蒸出的副产物水达到理论量时，停止酯化反应。
酯化结束后，在缩聚初始阶段，加入17.5g耐紫外线和35g抗水解的双功能复合助剂，关闭出水阀门，打开缩聚馏出物阀门，进入抽真空阶段。先是低真空状态，维持30min，然后进入高真空状态，釜内压力达到50Pa，维持100min，聚合温度最终达到285℃。由搅拌功率判断反应终点，停止反应，用氮气消真空，冷却，铸带，切粒。测得PET专用料玻璃化温度77.4℃，熔点245℃，紫外光区吸收比为0.936，初始拉伸强度为62.9Mpa，紫外光加速老化实验20天后，拉伸强度保持率为100％。经湿热实验72h后，拉伸强度保持率≥70％。
实施例2：
在10L不锈钢反应釜内加乙二醇(EG)1.9kg，精对苯二甲酸(PTA)3.5kg、醋酸锑2.1g，搅拌均匀后，升温至到180℃时关闭排空阀门，当釜内压力达到0.3MPa时泄压，水蒸气通过分馏柱馏出。酯化温度控制215-245℃。待蒸出的副产物水达到理论量时，停止酯化反应。
酯化结束后，关闭出水阀门，打开缩聚馏出物阀门，进入抽真空阶段。先是低真空状态，维持30min，然后进入高真空状态，釜内压力达到50Pa，维持100min，聚合温度最终达到285℃。当反应釜搅拌功率达到预定功率70％时，向反应釜内充入氮气中和负压，并加入35g耐紫外线和52.5g抗水解的双功能复合助剂，继续进行高真空操作，当功率增长至预期值时停止反应，用氮气消真空，冷却，铸带，切粒。测得PET专用料玻璃化温度76.5℃，熔点245.8℃，紫外光区吸收比为0.938，初始拉伸强度为65.1MPa，紫外光加速老化实验20天后，拉伸强度保持率为100％，湿热实验72h后，拉伸强度保持率≥70％。
实施例3：
在10L不锈钢反应釜内加乙二醇(EG)1.9kg，精对苯二甲酸(PTA)3.5kg、醋酸锑2.1g，搅拌均匀后，升温至到180℃时关闭排空阀门，当釜内压力达到0.3MPa时泄压，水蒸气通过分馏柱馏出。酯化温度控制215-245℃。待蒸出的副产物水达到理论量时，停止酯化反应。
酯化结束后，在缩聚初始阶段，加入70g耐紫外线和105g抗水解的双功能复合助剂，关闭出水阀门，打开缩聚馏出物阀门，进入抽真空阶段。先是低真空状态，维持30min，然后进入高真空状态，釜内压力达到50Pa，维持100min，聚合温度最终达到285℃。由搅拌功率判断反应终点，停止反应，用氮气消真空，冷却，铸带，切粒。测得PET专用料玻璃化温度76.5℃，熔点245.8℃，紫外光区吸收比为0.944，初始拉伸强度为65.1MPa，紫外光加速老化实验20天后，拉伸强度保持率为100％，湿热实验72h后，拉伸强度保持率≥70％。
比较例：
比较例相对实施例1，除未加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂，控制其它条件不变，得PET粒料。测得PET粒料的玻璃化温度76.9℃，熔点243.2℃，紫外光区吸收比为0.426，初始拉伸强度为55.1MPa，紫外光加速老化实验12天后，拉伸强度保持率为69％，湿热实验48h后，样品拉伸强度保持率为4.5％；72h后，样品拉伸强度保持率为0。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (14)
1.一种耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其特征在于，包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解助剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76-79℃，熔点为242-246℃，紫外光区吸收比≥0.93。
2.根据权利要求1所述的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其特征在于，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇酯化，再在缩聚开始阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
3.根据权利要求1所述的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其特征在于，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇按摩尔比1:1.2-1.5酯化，再在缩聚阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
4.根据权利要求1至3任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其特征在于，所述的耐紫外线助剂加入量为精对苯二甲酸重量的0.5％-2％。
5.根据权利要求1至3任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其特征在于，所述的抗水解助剂加入量为精对苯二甲酸重量的1％-3％。
6.根据权利要求1至3任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其特征在于，所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂。
7.根据权利要求1至3任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯材料，其特征在于，所述的抗水解助剂为芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂。
8.一种耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其特征在于，其由耐紫外线和抗水解的聚酯材料制成，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料包括精对苯二甲酸及乙二醇缩合而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及均匀分散于其中的耐紫外线助剂和抗水解助剂，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料的玻璃化温度为76-79℃，熔点为242-246℃，紫外光区吸收比≥0.93。
9.根据权利要求8所述的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其特征在于，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇酯化，再在缩聚开始阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
10.根据权利要求8所述的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其特征在于，该耐紫外线和抗水解的聚酯材料为先由精对苯二甲酸与乙二醇按摩尔比1:1.2-1.5酯化，再在缩聚阶段加入耐紫外线和抗水解的双功能复合助剂聚合制成。
11.根据权利要求8至10任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其特征在于，所述的耐紫外线助剂加入量为精对苯二甲酸重量的0.5％-2％。
12.根据权利要求8至10任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其特征在于，所述的抗水解助剂加入量为精对苯二甲酸重量的1％-3％。
13.根据权利要求8至10任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其特征在于，所述的耐紫外线助剂为三嗪类紫外吸收剂。
14.根据权利要求8至10任一项所述的耐紫外线和抗水解的聚酯光伏电池背板，其特征在于，所述的抗水解助剂为芳香族聚碳化二亚胺类水解稳定剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160706 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |