CN110117400A - 高韧性pvdf薄膜材料及其制备方法、tpt背膜、tpe背膜及太阳能电池板 - Google Patents

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Abstract

本发明属于PVDF薄膜技术领域，具体涉及一种高韧性PVDF薄膜材料及其制备方法、TPT背膜、TPE背膜及太阳能电池板。该高韧性PVDF薄膜材料，包括以下重量百分含量的各组分：PVDF 60％～70％，PMMA 5％～20％，钛白粉10％～20％，增韧剂0～10％，抗氧剂0～0.5％，紫外吸收剂0～0.5％，其中，所述增韧剂为玻璃化温度小于或等于T的聚合物，0℃≤T≤25℃。本发明通过玻璃化温度小于或等于常温的增韧剂的增加，使得PVDF薄膜在常温或低温下仍然具有一定的韧性，从而减小了材料在常温下的热胀冷缩程度。该材料因其适应温度的变化韧性，可以适用于昼夜温差大的环境，尤其可以适用于类似沙漠环境昼夜温差较大的情况。

Description

高韧性PVDF薄膜材料及其制备方法、TPT背膜、TPE背膜及太阳 能电池板
技术领域
本发明属于PVDF薄膜技术领域，具体涉及一种高韧性PVDF薄膜材料及其制备方法、TPT背膜、TPE背膜及太阳能电池板。
背景技术
太阳能电池背膜位于太阳能电池板的背面，作为直接与外界环境大面积接触的光伏封装材料，不但要具有保护功能，还应具备25年之久的可靠的绝缘性能、耐长期老化(湿热、干热、紫外)、水蒸气阻隔等性能。太阳能电池背膜与EVA胶膜、晶硅电池片、玻璃、边框、接线盒组装成晶硅太阳能电池板。背膜按照制作工艺可分为复膜型背板和涂覆型背板。复膜型背板以PVF、PVDF或ETFE等氟膜与PET基膜通过胶黏剂复合制备。该工艺是目前背膜产品的主要生产工艺。市场份额占主。从材料结构看，背膜主要有TPT、TPE和PPE结构等类型，其中又以TPT和TPE结构最常见，两种结构约占90％市场份额。TPT即双面覆膜结构(氟膜+PET+氟膜)，TPE即单面氟膜结构(氟膜+PET+PE)、主要是以PE替代内层氟膜。由公司自主研发生产的GZF-120型PVDF薄膜即用于TPT、TPE结构中的氟膜层。
2013-2018全球光伏每年新增总需求量35-55GW，对应太阳能电池背板需求量2.6-4亿平米，平均每年都以20％左右的速度增长。由于光伏组件应用环境复杂化，光伏组件对太阳能电池背膜的要求也越来越高，从而对背膜两边的氟膜的要求也越来越高。太阳能电池组件在沙漠里的组装就是一个例子，在沙漠中的应用将会越来越广泛。但由于沙漠环境的昼夜温差较大，平常山地、平地使用的太阳能光伏背膜便不能很好的满足沙漠太阳能光伏组件的要求。高韧性PVDF薄膜的开发便是市场对公司PVDF薄膜提出的新的要求。
热胀冷缩是材料随温度变化的表现，昼夜温差大的环境就要求材料有相应的韧性以适应温度的变化。而刚性材料不能随温度变化而变化，久而久之便容易开裂。马路、桥梁上的切割线便是解决热胀冷缩的一个办法。太阳能光伏背板膜由于不能使用切割线的办法从而得从材料本身角度考虑解决问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高韧性PVDF薄膜材料。本发明所提供的高韧性PVDF薄膜材料具有合适的韧性，具有随温度变化的功能，在昼夜温差大的环境中可以适应温度的变化，从而有效的避免开裂。
本发明所提供的技术方案如下：
一种高韧性PVDF薄膜材料，包括以下重量百分含量的各组分：PVDF 60％～70％，PMMA 5％～20％，钛白粉10％～20％，增韧剂0～10％(不包括端值0％)，抗氧剂0～0.5％，紫外吸收剂0～0.5％，其中，所述增韧剂为玻璃化温度小于或等于T的聚合物，0℃≤T≤25℃。
基于上述技术方案，通过玻璃化温度小于或等于常温的增韧剂的添加，使得PVDF薄膜在常温或低温下仍然具有良好的韧性，从而减小了材料在常温或低温下的热胀冷缩程度。该材料因其适应温度变化的韧性，可以适用于昼夜温差大的环境，尤其可以适用于类似沙漠环境昼夜温差较大的情况。
具体的，所述增韧剂为均聚物或共聚物。
具体的，所述增韧剂选自氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸树脂(ACR)、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、丁腈橡胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的任意一种。
上述技术方案所提供的各增韧剂在不影响PVDF薄膜的各性能的情况下，可以提升PVDF薄膜材料的常温或低温韧性。
优选的，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)或丙烯酸树脂(ACR)。
上述技术方案所提供的各增韧剂在不影响PVDF薄膜的各性能的情况下，可以显著提升PVDF薄膜材料的常温或低温韧性。
本发明还提供了本发明所提供的高韧性PVDF薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：将各组分混合后熔融，得到高韧性PVDF薄膜材料。
具体的，可将高韧性PVDF薄膜材料制备成母粒状，具体的步骤如下：
1)将PMMA磨粉细化，具体的，可采用磨粉机磨粉细化；
2)将PMMA粉与PVDF、增韧剂、钛白粉、抗氧剂和紫外吸收剂搅拌混合，得到混合粉料，具体的，可采用混合机搅拌混合；
3)将混合粉料在180～230℃加热熔融，具体的，可采用造粒机加热熔融；
4)将熔融的物料拉条或拉丝并切粒，具体的，可采用切粒机；
5)物料颗粒过筛得到高韧性PVDF薄膜材料母粒，并再打包成产品，具体的，切粒可采用切粒机。
上述制备方法简单、成本低，得到的高韧性PVDF薄膜材料性能稳定，适于工业生产。
本发明还提供了一种TPT背膜，包括第一氟膜、附着在所述第一氟膜上的PET膜以及附着在所述PET膜上的第二氟膜，所述第一氟膜和/或所述第二氟膜的材料选自本发明所提供的高韧性PVDF薄膜材料。
上述技术方案所提供的TPT背膜因具有本发明所提供的高韧性PVDF 薄膜，在常温或低温下整体具有良好的韧性，从而减小了TPT背膜整体在常温或低温下的热胀冷缩程度。该TPT背膜因其适应温度变化的韧性，可以适用于昼夜温差大的环境，尤其可以适用于类似沙漠环境昼夜温差较大的情况。
本发明还提供了一种TPE背膜，包括氟膜、附着在所述氟膜上的PET 膜以及附着在所述PET膜上的PE膜，所述氟膜的材料选自本发明所提供的高韧性PVDF薄膜材料。
上述技术方案所提供的TPE背膜因具有本发明所提供的高韧性PVDF 薄膜，在常温或低温下整体具有良好的韧性，从而减小了TPT背膜整体在常温或低温下的热胀冷缩程度。该TPE背膜因其适应温度变化的韧性，可以适用于昼夜温差大的环境，尤其可以适用于类似沙漠环境昼夜温差较大的情况。
本发明还提供了一种太阳能电池板，所述太阳能电池板具有背膜，所述背膜为本发明所提供的TPT背膜，或者，为本发明所提供的TPE背膜。
TPT背膜和TPE背膜中的氟膜即为高韧性PVDF薄膜材料背板膜，可由高韧性PVDF薄膜材料母粒制备得到，具体的步骤如下：
1)将高韧性PVDF薄膜材料母粒加热挤出，得到熔融树脂，具体的，可次用流延机加热挤出；
2)将熔融树脂经过胶辊成型并冷却，得到背板膜；
3)对背板膜检测厚度、高压电机、切边和复卷，得到成品背板膜，并再打包成产品，具体的，可采用测厚仪检测厚度，可采用电晕机高压电机，可采用切边机切边，可采用复卷机复卷。
上述技术方案所提供的太阳能电池板的背膜因具有本发明所提供的高韧性PVDF薄膜，在常温或低温下整体具有良好的韧性，从而减小了太阳能电池板整体在常温或低温下的热胀冷缩程度。该太阳能电池板因其适应温度变化的韧性，可以适用于昼夜温差大的环境，尤其可以适用于类似沙漠环境昼夜温差较大的情况。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF60％， PMMA 20％，钛白粉14％，增韧剂5％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于110％。
实施例2
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF70％， PMMA13％，钛白粉10％，增韧剂6％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择为甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于130％。
实施例3
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF62％，PMMA20％，钛白粉10％，增韧剂7％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择为丙烯酸树脂。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于200％。
实施例4
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF65％， PMMA 20％，钛白粉10％，增韧剂5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择为丙烯酸树脂。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于120％。
实施例5
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF 70％， PMMA 10％，钛白粉10％，增韧剂9.65％，抗氧剂0.25％，紫外吸收剂0.1％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于240％。
实施例6
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF 60％， PMMA20％，钛白粉15％，增韧剂4.25％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.25％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于100％。
实施例7
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF 65％， PMMA 5％，钛白粉20％，增韧剂9.4％，抗氧剂0.1％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择丙烯酸树脂。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于220％。
对比例1
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF69％， PMMA20％，钛白粉10％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于50％。通过对比例1可以看出，本发明通过所公开的增韧剂增添加，显著的提高了PVDF薄膜材料的韧性。
对比例2
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF55％， PMMA 25％，钛白粉14％，增韧剂5％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于50％。
对比例3
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF55％， PMMA15％，钛白粉14％，增韧剂15％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于120％。
对比例4
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF72％， PMMA 3％，钛白粉14％，增韧剂5％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于70％。
对比例5
高韧性PVDF薄膜材料包括以下重量百分含量的各组分：PVDF72％， PMMA 13％，钛白粉4％，增韧剂5％，抗氧剂0.5％，紫外吸收剂0.5％。
PVDF为浙江巨化股份有限公司生产的JHG-600。
PMMA为中国台湾奇美CM-207。
钛白粉为美国杜邦R104。
增韧剂选择苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
抗氧剂为抗氧剂1010。
紫外吸收剂为UV326。
将各组分混合后熔融，并制备得到高韧性PVDF薄膜材料薄膜。
按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对制备得到的高韧性 PVDF薄膜材料薄膜进行测试，结果为：进行-40℃-85℃冷热循环1000次，每次6小时处理，膜进行冷热循环1000次后，薄膜不开裂，断裂伸长率大于60％。
通过对比例2、3、4、5可以看出，在PVDF 60％～70％且PMMA 5％～ 20％的配比条件下，增加本发明所公开的增韧剂，才可显著的提高PVDF薄膜材料的韧性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高韧性PVDF薄膜材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：PVDF60％～70％，PMMA 5％～20％，钛白粉10％～20％，增韧剂0～10％，抗氧剂0～0.5％，紫外吸收剂0～0.5％，其中，所述增韧剂为玻璃化温度小于或等于T的聚合物，0℃≤T≤25℃。
2.根据权利要求1所述的高韧性PVDF薄膜材料，其特征在于：所述增韧剂为均聚物或共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的高韧性PVDF薄膜材料，其特征在于：所述增韧剂选自氯化聚乙烯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物、丁腈橡胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种。
4.根据权利要求1或2所述的高韧性PVDF薄膜材料，其特征在于：所述增韧剂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯酸树脂中的任意一种。
5.一种根据权利要求1至4任一所述的高韧性PVDF薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各组分混合后熔融，得到高韧性PVDF薄膜材料。
6.一种TPT背膜，包括第一氟膜、附着在所述第一氟膜上的PET膜以及附着在所述PET膜上的第二氟膜，其特征在于：所述第一氟膜和/或所述第二氟膜的材料选自权利要求1至4任一所述的高韧性PVDF薄膜材料。
7.一种TPE背膜，包括氟膜、附着在所述氟膜上的PET膜以及附着在所述PET膜上的PE膜，其特征在于：所述氟膜的材料选自权利要求1至4任一所述的高韧性PVDF薄膜材料。
8.一种太阳能电池板，所述太阳能电池板具有背膜，其特征在于：所述背膜为权利要求6所述的TPT背膜，或者，为权利要求7所述的TPE背膜。
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