CN106159009A - 一种柔性封装复合膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柔性封装复合膜，所述柔性封装复合膜包括依次复合在一起的耐候层、黏胶层、基底层。本发明通过采用石墨烯改性环氧树脂作为黏胶层，在保证产品的高透光性、高阻水性、自清洁性等性能的前提下，有效简化了产品结构，大幅降低生产成本。

Description

一种柔性封装复合膜及其制造方法
技术领域
本发明属于封装材料领域，具体涉及一种柔性封装复合膜。
背景技术
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的关注。柔性薄膜太阳能电池作为太阳能电池的一个新品种，技术先进、性能优良、用途广泛、成本低廉，越来越受到人们的重视，其可以应用于太阳能背包、太阳能敞篷、太阳能手电筒、太阳能汽车、太阳能帆船甚至太阳能飞机上。柔性太阳能电池的一个重要应用领域是光伏建筑一体化，它可以集成在窗户或屋顶、外墙或内墙上。由于柔性薄膜太阳能电池组件要满足户外25年的使用寿命，因此对其中的封装材料要求有一定的耐候性、绝缘性、阻燃性、可绕性，同时由于某些薄膜太阳能电池对水分比较敏感,例如CuInxGa(1-x)Se2（CIGS）薄膜太阳能电池，柔性封装材料还要有高的阻水性能，水汽透过率（WVTR）小于5×10-4（g/m2·day）。
目前柔性薄膜太阳能电池的封装材料采用的是一种复合膜，其包含乙烯聚四氟乙烯（ETFE）薄膜、紫外线（UV）阻隔膜、阻水膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜等；如日本三菱公司所生产的型号为FDK4A的产品及美国3M公司所生产的“Ultra barrier films”（“超阻隔薄膜”），其中阻水膜的制备一般采用真空工艺，如溅射无机氧化物氧化铝、氧化硅等的膜层来实现阻水功能，阻止水汽进入太阳能组件内部。上述复合膜均由多层膜层复合而成，其制备工艺复杂，成本较高。同时上述复合膜水汽透过率（WVTR）在3×10-3～5×10-4g/（m2·day），阻水性能一般，制备工艺复杂，产品较硬（可挠性较差）。
公开号CN104143609A的专利文献中公开了一种用于太阳能电池封装的柔性复合膜，其采用的技术方案是于柔性基体上的第一无机氧化物薄膜，而后在第一无机氧化物薄膜上制备第二无机氧化物薄膜，最后于第二无机氧化物薄膜上制备保护膜。该工艺中第一无机氧化物膜使用溅射或蒸发工艺制备，第二无机氧化物膜采用CVD工艺制备。因此该专利文献中记载的复合膜工艺成本高，工艺复杂。
公开号为CN103764730A的专利文献中公开了一种用于太阳能电池封装的柔性复合膜，其采用的技术方案为令水蒸气阻隔膜中含有非溶胀性粘土矿物和溶胀性粘土矿物作为层状硅酸盐矿物，该层状硅酸盐矿物的含量相对于水蒸气阻隔膜的总重量为30重量%以上且90重量%以下，并且该水蒸气阻隔膜在40℃、90%RH的环境下的水蒸气透过率为0.5g/（m2·day）以下。可以看出该专利文献所记载的复合膜水汽透过率过高，并不符合柔性薄膜太阳能电池的封装需求。
本领域需要一种阻水性能良好、耐候性强，且制备简单、成本低廉的封装材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻水性能良好、耐候性强、环保性好，且制备简单、成本低廉的封装材料。且该复合膜不但可以应用于薄膜太阳能电池的封装，也可用于其他电子芯片的封装。
本发明的目的是提供一种性能优良、结构简单的柔性封装复合膜。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种柔性封装复合膜，包括依次层叠的柔性耐候层、黏胶层和柔性基底层，所述黏胶层为石墨烯改性的环氧树脂。
所述石墨烯改性的环氧树脂为石墨烯与双酚A型环氧树脂以质量比（1～2）:100混合构成。
所述黏胶层的厚度为5～200微米，所述耐候层的厚度为12～100 微米，所述基底材料的厚度为12～300 微米。
所述柔性耐候层为乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯三氟氯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、由四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯组成的三元聚和物、由四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯组成的聚合物之一。
所述柔性基底层为聚对苯二甲酸乙二醇酯 、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯之一。
本发明还提供一种柔性封装复合膜的制造方法：其包括如下步骤：
A．制备石墨烯改性环氧树脂：采用天然石墨超声剥离制备或通过还原氧化石墨烯得到直径为0.5～3微米，将石墨烯的加入环氧树脂中，石墨烯改性环氧树脂的质量比为（1～2）:100；
B. 将固化剂添加至上述石墨烯改性树脂中，固化剂与石墨烯改性环氧树脂的质量比为1：（1～2），并在真空条件下搅拌混合得到固化的石墨烯改性环氧树脂；
C．在柔性基底层上涂覆上述固化的石墨烯改性环氧树脂，石墨烯改性环氧树脂层的厚度控制在5～200微米；
D．在石墨烯改性环氧树脂层上层叠柔性耐候层，在恒温恒湿的条件下，加热至90℃保持10小时以使石墨烯改性环氧树脂的完全固化。
在上述制造方法中所述环氧树脂选择双酚A型环氧树脂，所述固化剂选自邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
本发明中使用石墨烯与环氧树脂混合，将石墨烯均匀的分散在环氧树脂中，能够将石墨烯有效的填充在环氧树脂的空隙中，从而大幅提高环氧树脂的密封性与阻隔性。采用美国Mocon公司AQUATRAN® Model 2对以本发明制造方法所制造的柔性封装复合膜进行测量（测试标准：ASTM F-1249），测定其水汽透过率（WVTR）小于5×10-4g（g/m2·day）。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中 ： 1.柔性耐候层； 2.黏胶层； 3.柔性基底层。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明实施方式做进一步阐述。
步骤1，采用天然石墨超声剥离制备得到或通过还原氧化石墨烯得到直径为0.3～10μm，厚度为0.4～20nm的石墨烯；所述石墨烯的加入双酚A型环氧树脂形成石墨烯改性环氧树脂，石墨烯与双酚A型环氧树脂的质量比为1.5:100；所述石墨烯改性环氧树脂加入真空脱泡机中机械搅拌分散，所述机械搅拌的持续时间30分钟以上。
步骤2，将邻苯二甲酸酐加入上述搅拌分散后的石墨烯改性环氧树脂中，邻苯二甲酸酐与石墨烯改性环氧树脂的质量比为1：1.5，混合后加入真空脱泡机中继续搅拌分散3小时以上。
步骤3，选取聚对苯二甲酸乙二醇酯作为柔性基底层3，在其上涂覆上述搅拌分散后的固化石墨烯改性环氧树脂，所涂覆的石墨烯改性环氧树脂层的厚度为120μm，从而形成黏胶层2。
步骤4，将乙烯-四氟乙烯共聚物作为柔性耐候层1压至上述涂覆有固化石墨烯改性树脂的柔性基底层3上，与恒温恒湿条件下，保持温度90℃，湿度60%，固化10小时。
采用美国Mocon公司AQUATRAN® Model 2对以本发明制造方法所制造的柔性封装复合膜进行测量（测试标准：ASTM F-1249），测定其水汽透过率（WVTR）小于5×10-4g（g/m2·day）。
以上实施例仅用于对本发明进行具体说明，其并不对本发明的保护范围起到任何限定作用，本发明的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性封装复合膜，其特征在于，该柔性封装复合膜包括依次层叠的柔性耐候层、黏胶层和柔性基底层，所述黏胶层为石墨烯改性的环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的柔性封装复合膜，其特征在于，所述石墨烯改性的环氧树脂中石墨烯与双酚A型环氧树脂以质量比为（1～2）:100。
3.根据权利要求1所述的柔性封装复合膜，其特征在于，所述黏胶层的厚度为5～200微米，所述耐候层的厚度为12～100 微米，所述基底材料的厚度为12～300 微米。
4.根据权利要求1所述的柔性封装复合膜，其特征在于，所述柔性耐候层为乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯三氟氯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、由四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯组成的三元聚和物、由四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯组成的聚合物之一。
5.根据权利要求1所述的柔性封装复合膜，其特征在于，所述柔性基底层为聚对苯二甲酸乙二醇酯 、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯之一。
6.一种柔性封装复合膜的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
A．制备石墨烯改性环氧树脂：采用天然石墨超声剥离制备或通过还原氧化石墨烯得到石墨烯，将石墨烯的加入环氧树脂中，石墨烯改性环氧树脂的质量比为（1～2）:100；
B. 将固化剂添加至上述石墨烯改性树脂中，固化剂与石墨烯改性环氧树脂的质量比为1：（1～2），并在真空条件下搅拌混合得到固化的石墨烯改性环氧树脂；
C．在柔性基底层上涂覆上述固化的石墨烯改性环氧树脂，石墨烯改性环氧树脂层的厚度控制在5～200微米；
D．在石墨烯改性环氧树脂层上层叠柔性耐候层，在恒温恒湿的条件下，以使石墨烯改性环氧树脂的完全固化。
7.根据权利要求6所述的柔性封装复合膜的制造方法，其特征在于，所述石墨烯的直径为直径为0.3～10μm，厚度为0.4～20nm。
8.根据权利要求6所述的柔性封装复合膜的制造方法，其特征在于，所述环氧树脂选择双酚A型环氧树脂，所述固化剂选自邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的柔性封装复合膜的制造方法，其特征在于，所述真空条件下搅拌使用真空脱泡机搅拌3小时以上。
10.根据权利要求6所述的柔性封装复合膜的制造方法，其特征在于，步骤D中所述的恒温恒湿条件为保持温度90℃，湿度60%，固化持续时间为10小时。
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