CN108485159A - 一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能光伏电池背板膜等技术领域，尤其涉及一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料及其制造方法。该方法以环烯烃共聚物（COC）、聚烯烃树脂为主要原料，与无机钛白粉、抗氧剂、分散剂、紫外吸收剂等助剂，通过高速混合机进行混合分散，然后再由双螺杆挤出机挤出造粒制备而成。太阳能背板一般为三层复合结构，由于背板快速发展，内层氟塑料薄膜逐渐替换成聚烯烃类薄膜，且与EVA具有良好的粘接功能。本发明制造的内层聚烯烃薄膜相比传统内层聚烯烃膜具有更高的耐热性和更低的水汽透过率，并且机械强度大大提高，对提升背板整体性能具有明显优势。

Description

一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃薄膜原料，尤其涉及一种耐高温低水透薄膜原料及其制造方法。
背景技术
太阳能背板作为太阳能电池的重要封装材料，对电池片起保护和支撑作用，具有可靠的耐老化性、阻隔性和绝缘性。一般由三层机构组成，外层通常为具有良好抗紫外老化的含氟塑料膜，由于氟碳键键能极强，使得氟树脂的耐候性、耐热性和耐化学品性等各项性能均十分优越。传统背板一般采用TPT或者KPK结构作为保护太阳能电池的背膜。然而内层氟膜因为其较低的表面能，使其与电池片的封装材料EVA很难粘接。因此既耐候又容易粘接的内层聚烯烃膜应运而生，出现了性价比更高的TPE结构背板。
传统的聚烯烃材料以碳碳键为循环单元，一般为线性结构，聚乙烯的热变形温度一般在50~80℃，高耐热的聚丙烯热变形温度也不超过135℃。尽管市面上TPE结构背板已经广泛使用，在保证聚烯烃膜良好粘接性能的同时，却发现其耐热性相比含氟薄膜差很多。
发明内容
本发明旨在解决上述缺陷，提供一种耐高温低水透薄膜原料的制造方法。
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种耐高温低水透的薄膜原料，其主要成分为环烯烃共聚物（COC）、聚烯烃树脂、无机填料的混合物，该混合物的质量百分比为：
环烯烃共聚物 50% ~100%；
聚烯烃树脂 0 ~30%；
无机填料 10%~30%；
与该混合物共混的还有助剂，包括分散剂、抗氧剂、紫外吸收剂等，其质量百分比为：
分散剂 0.1%~8%；
抗氧剂 0.01%~4%；
紫外吸收剂剂 0.01%~4%。
所述的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚烯烃弹性体（POE）、茂金属聚乙烯（mPE）中的一种或多种。
所述的无机填料为钛白粉、碳酸钙、滑石粉、云母、硅酸钙或高岭土中的一种或多种，无机填料的平均粒径为0.5~50微米。
所述的分散剂为硬脂酸类、脂肪族酰胺类和酯类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡类中的一种或多种。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂或含硫抗氧剂中的一种或多种的混合物。
所述的紫外吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类或受阻胺类中的任意一种或者至少两种的混合物。
原料的制造方法是：
第一步，混料：将环烯烃共聚物和聚烯烃树脂的中的一种或多种按配比放入混合搅拌机中进行混合，混好后与按配方比例加入的抗氧剂、分散剂、紫外吸收剂及无机填料一起放入高速混合机中，将高速混合机温度升至50~80℃，高速混合5~20min后将物料放出；
第二步，造粒：将混合好的物料放入双螺杆挤出机加料斗中，开启挤出机，挤出机的加工温度设置在150~280℃，螺杆转速为300~800 r/min，挤出料条经过水槽冷却后引入切粒机中造粒即得薄膜原料。
本发明的有益效果是：本发明使用了一种全新的聚烯烃树脂，包括一般为线性结构的、聚烯烃材料以碳碳键为循环单元和特殊的环烯烃共聚物，这种环烯烃共聚物在其分子链循环单元中具有环状结构，分子链呈刚性，大大提高其耐热性，而且具有较好的刚性以及低吸水性，通过改性让其拥有较好耐候性的同时，也能提高太阳能电池的发电效率。
具体实施方式
本发明采用以下配方组成的混合物进行双螺杆挤出造粒，配方按质量百分比如下：
环烯烃共聚物 50% ~100%；
聚烯烃树脂 0 ~30%；
无机填料 10%~30%
分散剂 0.1%~8%；
抗氧剂 0.01%~4%；
紫外吸收剂 0.01%~4%。
配方中各种组分含量之和为100%。
聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚烯烃弹性体（POE）、茂金属聚乙烯（mPE）中的一种或多种。
环烯烃共聚物在其分子链循环单元中具有环状结构，大大提高其耐热性，而且具有较好的刚性以及低吸水性，能提高太阳能电池的发电效率。其热变形温度最高可达175℃以上，远远高于传统聚烯烃材料。
无机填料为钛白粉、碳酸钙、滑石粉、云母、硅酸钙或高岭土中的一种或多种，无机填料的平均粒径为0.5~50微米。
分散剂为硬脂酸类、脂肪族酰胺类和酯类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡类中的一种或多种
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂或含硫抗氧剂中的一种或多种的混合物。
紫外吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类或受阻胺类中的任意一种或者至少两种的混合物。
为了更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
实施例1：
用电子秤准确称取以下质量百分比的原料：环烯烃共聚物（COC）55份，线性低密度聚乙烯（LLDPE）30份、钛白粉10份、抗氧剂0.5份、分散剂3.5份、紫外吸收剂1份。将以上混合物放入高速混合机中高速混合5~10 min后放出，高速混合机的温度控制在60~80℃。
将以上混合物放入双螺杆挤出机中造粒制备聚烯烃颗粒，挤出机的加工温度如下：加工温度设置为1~10区的温度为180℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃，机头温度220℃。挤出机的螺杆转速为350 r/min，控制物料温度在190℃~280℃，机头压力为1~15 MPa，即可得到所需改性颗粒。
实施例2：
用电子秤准确称取以下质量百分比的原料：环烯烃共聚物（COC）70份，线性低密度聚乙烯（LLDPE）10份、钛白粉15份、抗氧剂0.5份、分散剂3.5份、紫外吸收剂1份。将以上混合物放入高速混合机中高速混合5~10 min后放出，高速混合机的温度控制在60~80℃。
将以上混合物放入双螺杆挤出机中造粒制备聚烯烃颗粒，挤出机的加工温度如下：加工温度设置为1~10区的温度为180℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃，机头温度220℃。挤出机的螺杆转速为350 r/min，控制物料温度在190℃~280℃，机头压力为1~15 MPa，即可得到所需改性颗粒。
实施例3：
用电子秤准确称取以下质量百分比的原料：环烯烃共聚物（COC）75份，茂金属聚乙烯（mE）5份、钛白粉15份、抗氧剂0.5份、分散剂3.5份、紫外吸收剂1份。将以上混合物放入高速混合机中高速混合5~10 min后放出，高速混合机的温度控制在60~80℃。
将以上混合物放入双螺杆挤出机中造粒制备聚烯烃颗粒，挤出机的加工温度如下：加工温度设置为1~10区的温度为180℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃，机头温度220℃。挤出机的螺杆转速为300 r/min，控制物料温度在190℃~280℃，机头压力为1~15 MPa，即可得到所需改性颗粒。
实施例4：
用电子秤准确称取以下质量百分比的原料：环烯烃共聚物（COC）80份、线性低密度聚乙烯（LLDPE）5份、茂金属聚乙烯（mPE）5份、钛白粉10份、抗氧剂0.6份、分散剂3份、紫外吸收剂1.4份。将以上混合物放入高速混合机中高速混合5~10 min后放出，高速混合机的温度控制在60~80℃。
将以上混合物放入双螺杆挤出机中造粒制备聚烯烃颗粒，挤出机的加工温度如下：加工温度设置为1~10区的温度为180℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃，机头温度220℃。挤出机的螺杆转速为350r/min，控制物料温度在190℃~280℃，机头压力为1~15 MPa，即可得到所需改性颗粒。
实施例5
用电子秤准确称取以下质量百分比的原料：环烯烃共聚物（COC）50份、线性低密度聚乙烯（LLDPE）5份、茂金属聚乙烯（mPE）30份、钛白粉10份、抗氧剂0.6份、分散剂3份、紫外吸收剂1.4份。将以上混合物放入高速混合机中高速混合5~10 min后放出，高速混合机的温度控制在60~80℃。
将以上混合物放入双螺杆挤出机中造粒制备聚烯烃颗粒，挤出机的加工温度如下：加工温度设置为1~10区的温度为180℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃，机头温度200℃。挤出机的螺杆转速为400r/min，控制物料温度在190℃~280℃，机头压力为1~15 MPa，即可得到所需改性颗粒。
实施例1~5中所造的颗粒按第一种方式经过流延机成膜，流延机的温度为180~230℃，螺杆转速为20~90rpm，流延机机头温度为190~240℃。流延机流出的薄膜经过牵引缠绕收卷，即制得所需的聚烯烃薄膜。按第二种方式经过吹膜机成膜，吹膜机的挤出段温度控制在180~220℃，螺杆转速30~120rpm，吹膜机机头温度控制在190~230℃。吹出的膜泡经过吹胀牵引，吹胀比控制在3以内，在收卷机上缠绕制得所需聚烯烃薄膜。
通过对比实施例1~5的薄膜各自的耐热性和水汽透过率可以发现，相比传统聚烯烃薄膜，该配方体系的薄膜耐热温度更高，耐热时间更久，并且水汽透过率更低，同时其反射率也得到提高。

Claims (7)

1.一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料，其特征在于：其成分包括环烯烃共聚物（COC）、聚烯烃树脂、无机填料的混合物，该混合物的质量百分比为：
环烯烃共聚物 50% ~100%；
聚烯烃树脂 0 ~30%；
无机填料 10%~30%；
与该混合物共混的还有助剂，包括分散剂、抗氧剂、紫外吸收剂，其质量百分比为：
分散剂 0.1%~8%；
抗氧剂 0.01%~4%；
紫外吸收剂 0.01%~4%。
2.如权利要求1所述的一种耐高温低水透聚烯烃薄膜原料，其特征在于：所述的聚烯烃树脂为线性低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚烯烃弹性体（POE）、茂金属聚乙烯（mPE）中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料，其特征在于：所述的无机填料为钛白粉、碳酸钙、滑石粉、云母、硅酸钙或高岭土中的一种或多种，无机填料的平均粒径为0.5~50微米。
4.如权利要求1所述的一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料，其特征在于：所述的分散剂为硬脂酸类、脂肪族酰胺类、酯类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡类中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂或含硫抗氧剂中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求1所述的一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料，其特征在于：所述的紫外吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类或受阻胺类中的一种或者至少两种的混合物。
7.如权利要求1所述的一种耐高温低水透的聚烯烃薄膜原料的制造方法，其特征在于：原料的制造方法是：
第一步，混料：将环烯烃共聚物和聚烯烃树脂的中的一种或多种按配比放入混合搅拌机中进行混合，混好后与按配方比例加入的抗氧剂、分散剂、紫外吸收剂及无机填料一起放入高速混合机中，将高速混合机温度升至50~80℃，高速混合5~20min后将物料放出；
第二步，造粒：将混合好的物料放入双螺杆挤出机加料斗中，开启挤出机，挤出机的加工温度设置在150~280℃，螺杆转速为150~500 r/min，挤出料条经过水槽冷却后引入切粒机中造粒即得薄膜原料。
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