CN109504004A - 一种高强度聚偏氟乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度聚偏氟乙烯薄膜及其制备方法，其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯70‑90份；二氧化钛1‑10份，有机溶剂3‑5份，聚丙烯助剂1‑3份，抗氧剂0.1‑0.5份，稳定剂1‑3份，抗菌剂1‑5份，防静电剂0.1‑0.2份，其他助剂0.1～0.3份；与现有技术相比，通过以低密度聚偏氟乙烯为基料，通过加入二氧化钛、有机溶剂和聚丙烯助剂共混挤出、造粒、吹塑而成，使得该聚乙烯薄膜具有较好的拉伸力，其厚度仅为普通聚乙烯薄膜的一半，降低了生产成本。

Description

一种高强度聚偏氟乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度聚偏氟乙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
聚偏氟乙烯(PVDF)由于氟含量和结晶度高，具有优异的耐化学性和户外耐候性，较高的机械强度和很好的热稳定性，优良的耐玷污性和灭菌能力，有效阻隔紫外线完全抵御日光降解，高介电强度和体积电阻率等特殊性能，在各个领域得到了广泛应用。作为薄膜材料，更是当今用量急速增长的太阳能光伏背板的新一代基础材料。
目前，全球仅美国、法国和日本等少数几家公司能生产PVDF薄膜，都采用熔融法生产工艺，虽然PVDF的熔点与分解温度相差有140℃左右，加工温度范围较宽，但是，受热塑性塑料熔融法加工条件的要求，通常需要聚合物具有高的流动系数，所以，就不宜使用超高分子量品级的PVDF，从而降低了PVDF薄膜的机械强度。
通常，PVDF在满足熔融法成型加工条件下，为提高其力学性能，可以采取添加某些填充的方式，或者引入其他聚合物进行改性的方式来实现，这样势必会降低薄膜材料 的总体氟含量，从而对PVDF固有的优良特性产生一定的不良影响。
另一方面，如果选用高分子量品级的PVDF进行熔融法制膜，因受物料熔融强度的提高和流动系数降低的影响，成型加工温度和压力相应也要提高，就容易造成PVDF产生热降价，而且它的分解产物HF为强酸，具有自催化降价作用和腐蚀性，会影响到PVDF 的机械强度和综合性能。
针对上述技术问题，故需要进行改进。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种机械性能优良、气密性好，而且保有聚偏氟乙烯薄膜优越特性的高强度聚偏氟乙烯薄膜及其制备方法。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯70-90份；二氧化钛1-10份，有机溶剂3-5份，聚丙烯助剂1-3份，抗氧剂0.1-0.5份，稳定剂1-3份，抗菌剂1-5份，防静电剂0.1-0.2份，其他助剂0.1～0.3份。
作为本发明的一种优选方案，一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯90份；二氧化钛5份，有机溶剂3份，聚丙烯助剂1份，抗氧剂0.5份，稳定剂3份，抗菌剂5份，防静电剂0.1份，其他助剂0.3份。
作为本发明的一种优选方案，一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯80份；二氧化钛8份，有机溶剂2份，聚丙烯助剂2份，抗氧剂0.4份，稳定剂2份，抗菌剂4份，防静电剂0.2份，其他助剂0.2份。
作为本发明的一种优选方案，所述的有机溶剂为丙酮、苯二甲酸二甲酯、碳酸二丙烯酯、四氢呋喃、甲乙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯和双丙酮醇中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。
作为本发明的一种优选方案，所述的抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂；辅抗氧剂选用亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
作为本发明的一种优选方案，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂与亚磷酸脂类抗氧剂按照1:2比例混合而成。
作为本发明的一种优选方案，所述主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或二种。
作为本发明的一种优选方案，所述低密度聚偏氟乙烯的熔融指数为0.2-0.5g/10min，密度为0.918-0.925g/cm3。
作为本发明的一种优选方案，所述防静电剂为椰油烷基伯胺。
一种高强度聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将二氧化钛1-10份加入至机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在40-50℃下进行0.5-1小时超声振荡去除气泡；搅拌3h后，经过滤、洗涤、干燥、气流粉碎即得改性二氧化钛；
步骤（2），将低密度聚偏氟乙烯70-90份；有机溶剂3-5份，聚丙烯助剂1-3份，抗氧剂0.1-0.5份，稳定剂1-3份，抗菌剂1-5份，防静电剂0.1-0.2份，其他助剂0.1～0.3份和步骤（1）中的改性二氧化钛分别加入高速混合机中，高速混合搅拌均匀；
步骤（3），将步骤（1）中的混合料投入到双螺杆挤出机进行熔融、分散与挤出造粒：得到原材料粒子；
步骤（4），将原材料粒子放置于常温下静将薄膜材料均匀的平铺在玻璃面板上，静置2h～3h；干燥后，形成母粒；
步骤（5），将将母粒加入到单螺杆挤出机中在200～230℃下熔融后，经由薄膜口模，通过流延拉伸装置成型，并将薄膜经过150℃的热处理定型后经过拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到聚偏氟乙烯薄膜。
本发明的有益效果是：
1.与现有技术相比，通过以低密度聚偏氟乙烯为基料，通过加入二氧化钛、有机溶剂和聚丙烯助剂共混挤出、造粒、吹塑而成，使得该聚乙烯薄膜具有较好的拉伸力，其厚度仅为普通聚乙烯薄膜的一半，降低了生产成本；
2.本发明采用改性二氧化钛，改性后的二氧化钛与低密度聚偏氟乙烯基体相容性好，薄膜缺陷少；
3.本发明制备工艺简单，成本低，利于工业化生产。
具体实施方式
下面对本发明实施例作详细说明。
实施例1：一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯90份；二氧化钛5份，有机溶剂3份，聚丙烯助剂1份，抗氧剂0.5份，稳定剂3份，抗菌剂5份，防静电剂0.1份，其他助剂0.3份；防静电剂为椰油烷基伯胺。
低密度聚偏氟乙烯的熔融指数为0.2-0.5g/10min，密度为0.918-0.925g/cm3。
有机溶剂为丙酮、苯二甲酸二甲酯、碳酸二丙烯酯、四氢呋喃、甲乙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯和双丙酮醇中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。
通过聚丙烯助剂和抗氧剂，使得低密度聚偏氟乙烯在压延过程中，不仅可以促进凝胶化，增加了原料的弹性，使得在加工温度下的熔化体强度和拉伸率增大，且有利于脱模，通过低密度聚偏氟乙烯，有利于各原料之间的分散，充分混合相容；同时也能保持其优良的光稳定性。
抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂；辅抗氧剂选用亚磷酸盐或酯类抗氧剂；主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或二种。
抗氧剂为受阻胺类抗氧剂与亚磷酸脂类抗氧剂按照1:2比例混合而成；抗氧剂的添加抑制材料在加工过程及使用过程中的氧化，不但保证了材料在加工过程中黄变，使本发明成品材料具有较高的透明度，从而达到高透明；
一种高强度聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将二氧化钛5份加入至机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在40-50℃下进行0.5-1小时超声振荡去除气泡；搅拌3h后，经过滤、洗涤、干燥、气流粉碎即得改性二氧化钛；
步骤（2），将低密度聚偏氟乙烯90份；有机溶剂3份，聚丙烯助剂1份，抗氧剂0.5份，稳定剂3份，抗菌剂5份，防静电剂0.1份，其他助剂0.3份和步骤（1）中的改性二氧化钛分别加入高速混合机中，高速混合搅拌均匀；
步骤（3），将步骤（1）中的混合料投入到双螺杆挤出机进行熔融、分散与挤出造粒：得到原材料粒子；
步骤（4），将原材料粒子放置于常温下静将薄膜材料均匀的平铺在玻璃面板上，静置2h～3h；干燥后，形成母粒；
步骤（5），将将母粒加入到单螺杆挤出机中在200～230℃下熔融后，经由薄膜口模，通过流延拉伸装置成型，并将薄膜经过150℃的热处理定型后经过拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到聚偏氟乙烯薄膜。
实施例2：
本实施例内容与实施例1内容基本相同，相同部分内容不在重复，与实施例1不同的是：本实施例中配方组成由以下重量份的组分：
低密度聚偏氟乙烯80份；
二氧化钛8份；
有机溶剂2份；
聚丙烯助剂2份；
抗氧剂0.4份；
稳定剂2份；
抗菌剂4份；
防静电剂0.2份；
其他助剂0.2份。
一种高强度聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将二氧化钛8份加入至机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在40-50℃下进行0.5-1小时超声振荡去除气泡；搅拌3h后，经过滤、洗涤、干燥、气流粉碎即得改性二氧化钛；
步骤（2），将低密度聚偏氟乙烯80份；有机溶剂2份；聚丙烯助剂2份；抗氧剂0.4份；稳定剂2份；抗菌剂4份；防静电剂0.2份；其他助剂0.2份和步骤（1）中的改性二氧化钛分别加入高速混合机中，高速混合搅拌均匀；
步骤（3），将步骤（1）中的混合料投入到双螺杆挤出机进行熔融、分散与挤出造粒：得到原材料粒子；
步骤（4），将原材料粒子放置于常温下静将薄膜材料均匀的平铺在玻璃面板上，静置2h～3h；干燥后，形成母粒；
步骤（5），将将母粒加入到单螺杆挤出机中在200～230℃下熔融后，经由薄膜口模，通过流延拉伸装置成型，并将薄膜经过150℃的热处理定型后经过拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到聚偏氟乙烯薄膜。
实施例3：
本实施例内容与实施例1内容基本相同，相同部分内容不在重复，与实施例1不同的是：本实施例中配方组成由以下重量份的组分：
低密度聚偏氟乙烯85份；
二氧化钛5份；
有机溶剂4份；
聚丙烯助剂2份；
抗氧剂0.2份；
稳定剂2份；
抗菌剂3份；
防静电剂0.1份；
助剂0.1份；
一种高强度聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将二氧化钛5份加入至机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在40-50℃下进行0.5-1小时超声振荡去除气泡；搅拌3h后，经过滤、洗涤、干燥、气流粉碎即得改性二氧化钛；
步骤（2），将低密度聚偏氟乙烯80份；有机溶剂2份；聚丙烯助剂2份；抗氧剂0.4份；稳定剂2份；抗菌剂4份；防静电剂0.2份；其他助剂0.2份和步骤（1）中的改性二氧化钛分别加入高速混合机中，高速混合搅拌均匀；
步骤（3），将步骤（1）中的混合料投入到双螺杆挤出机进行熔融、分散与挤出造粒：得到原材料粒子；
步骤（4），将原材料粒子放置于常温下静将薄膜材料均匀的平铺在玻璃面板上，静置2h～3h；干燥后，形成母粒；
步骤（5），将将母粒加入到单螺杆挤出机中在200～230℃下熔融后，经由薄膜口模，通过流延拉伸装置成型，并将薄膜经过150℃的热处理定型后经过拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到聚偏氟乙烯薄膜。
实施例4：
本实施例内容与实施例3内容基本相同，相同部分内容不在重复，与实施例3不同的是：本实施例中配方组成由以下重量份的组分：
低密度聚偏氟乙烯88份；
二氧化钛8份；
有机溶剂4份；
聚丙烯助剂2份；
抗氧剂0.2份；
稳定剂2份；
抗菌剂3份；
防静电剂0.1份；
助剂0.1份；
一种高强度聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将二氧化钛8份加入至机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在40-50℃下进行0.5-1小时超声振荡去除气泡；搅拌3h后，经过滤、洗涤、干燥、气流粉碎即得改性二氧化钛；
步骤（2），将低密度聚偏氟乙烯88份；有机溶剂4份；聚丙烯助剂2份；抗氧剂0.2份；稳定剂2份；抗菌剂3份；防静电剂0.1份；助剂0.1份和步骤（1）中的改性二氧化钛分别加入高速混合机中，高速混合搅拌均匀；
步骤（3），将步骤（1）中的混合料投入到双螺杆挤出机进行熔融、分散与挤出造粒：得到原材料粒子；
步骤（4），将原材料粒子放置于常温下静将薄膜材料均匀的平铺在玻璃面板上，静置2h～3h；干燥后，形成母粒；
步骤（5），将将母粒加入到单螺杆挤出机中在200～230℃下熔融后，经由薄膜口模，通过流延拉伸装置成型，并将薄膜经过150℃的热处理定型后经过拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到聚偏氟乙烯薄膜。
与实施例3不同的是：本方案中将低密度聚偏氟乙烯的重量份的组分由85份调整至88份，二氧化钛的重量份的组分由5份调整至8份，申请人发现，调整上述两种组分以后，可以提高本发明的薄膜整体的强度，提高抗拉性。
实施例5：
本实施例内容与实施例4内容基本相同，相同部分内容不在重复，与实施例4不同的是：本实施例中配方组成由以下重量份的组分：
低密度聚偏氟乙烯88份；
二氧化钛8份；
有机溶剂4份；
聚丙烯助剂3份；
抗氧剂0.3份；
稳定剂2份；
抗菌剂3份；
防静电剂0.1份；
助剂0.1份；
一种高强度聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1），将二氧化钛8份加入至机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在40-50℃下进行0.5-1小时超声振荡去除气泡；搅拌3h后，经过滤、洗涤、干燥、气流粉碎即得改性二氧化钛；
步骤（2），将低密度聚偏氟乙烯88份；有机溶剂4份；聚丙烯助剂3份；抗氧剂0.3份；稳定剂2份；抗菌剂3份；防静电剂0.1份；助剂0.1份和步骤（1）中的改性二氧化钛分别加入高速混合机中，高速混合搅拌均匀；
步骤（3），将步骤（1）中的混合料投入到双螺杆挤出机进行熔融、分散与挤出造粒：得到原材料粒子；
步骤（4），将原材料粒子放置于常温下静将薄膜材料均匀的平铺在玻璃面板上，静置2h～3h；干燥后，形成母粒；
步骤（5），将将母粒加入到单螺杆挤出机中在200～230℃下熔融后，经由薄膜口模，通过流延拉伸装置成型，并将薄膜经过150℃的热处理定型后经过拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到聚偏氟乙烯薄膜。
与实施例4不同的是，本方案中，将聚丙烯助剂的份数由2份调整为3份，抗氧剂由0.2份调整为0.3份，申请人发现，调整上述两种组分以后，可以有利于各原料之间的分散，充分混合相容，提高薄膜的热稳定性，同时也能保持其优良的光稳定性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯70-90份；二氧化钛1-10份，有机溶剂3-5份，聚丙烯助剂1-3份，抗氧剂0.1-0.5份，稳定剂1-3份，抗菌剂1-5份，防静电剂0.1-0.2份，其他助剂0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯90份；二氧化钛5份，有机溶剂3份，聚丙烯助剂1份，抗氧剂0.5份，稳定剂3份，抗菌剂5份，防静电剂0.1份，其他助剂0.3份。
3.根据权利要求1所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：其配方组成包括如下重量份的组分：低密度聚偏氟乙烯80份；二氧化钛8份，有机溶剂2份，聚丙烯助剂2份，抗氧剂0.4份，稳定剂2份，抗菌剂4份，防静电剂0.2份，其他助剂0.2份。
4.根据权利要求1所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：所述的有机溶剂为丙酮、苯二甲酸二甲酯、碳酸二丙烯酯、四氢呋喃、甲乙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯和双丙酮醇中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：所述的抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂；辅抗氧剂选用亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
6.根据权利要求5所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂与亚磷酸脂类抗氧剂按照1:2比例混合而成。
7.根据权利要求5所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：所述主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或二种。
8.根据权利要求1所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：所述低密度聚偏氟乙烯的熔融指数为0.2-0.5g/10min，密度为0.918-0.925g/cm3。
9.根据权利要求1所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于：所述防静电剂为椰油烷基伯胺。
10.根据权利要求1-7任一所述的一种高强度聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1），将二氧化钛1-10份加入至机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在40-50℃下进行0.5-1小时超声振荡去除气泡；搅拌3h后，经过滤、洗涤、干燥、气流粉碎即得改性二氧化钛；
步骤（2），将低密度聚偏氟乙烯70-90份；有机溶剂3-5份，聚丙烯助剂1-3份，抗氧剂0.1-0.5份，稳定剂1-3份，抗菌剂1-5份，防静电剂0.1-0.2份，其他助剂0.1～0.3份和步骤（1）中的改性二氧化钛分别加入高速混合机中，高速混合搅拌均匀；
步骤（3），将步骤（1）中的混合料投入到双螺杆挤出机进行熔融、分散与挤出造粒：得到原材料粒子；
步骤（4），将原材料粒子放置于常温下静将薄膜材料均匀的平铺在玻璃面板上，静置2h～3h；干燥后，形成母粒；
步骤（5），将将母粒加入到单螺杆挤出机中在200～230℃下熔融后，经由薄膜口模，通过流延拉伸装置成型，并将薄膜经过150℃的热处理定型后经过拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到聚偏氟乙烯薄膜。
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