一種單組分水性氟塗料和太陽能電池背膜的製作方法

2023-04-26 10:44:46 3

專利名稱：一種單組分水性氟塗料和太陽能電池背膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單組分水性氟塗料和太陽能電池背膜。
背景技術：
光伏組件中太陽能電池背膜作為重要的組成部分用於保護電池片。塗布型太陽能電池背膜因具有成本低、高耐候的特點，成為近年來發展的重點。雙組份水性氟塗料因活化期短，在背膜的生產中難以進行大規模生產化，研究活化期較長的單組份水性氟塗料可以克服雙組份水性氟塗料的缺點。目前，市場上出售的FEVE和PVDF單組分水性氟塗料均為熱塑性氟塗料，它們能夠在建築內外牆塗料、鋼結構的裝飾與防腐塗裝上使用。由於其存在塗層的硬度低、耐丁酮擦試差、與PET的附著力較差等缺點，無法滿足太陽能電池背膜的需要。

發明內容
本發明所要解決的問題是針對現有技術存在的不足之處，提供一種單組份水性氟塗料。本發明要解決的另一技術問題是提供一種太陽能電池背膜。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案
一種單組分水性氟 塗料，所述的水性氟塗料的組分及其重量份為
水性氟乳液100 190份，
固化劑55 110份，
聚合物填料2. 5 5份，
助溶劑0. 5 3份，
水20 70份。上述單組分水性氟塗料中，所述的水性氟乳液中含有氟樹脂和丙烯酸類樹脂。上述單組分水性氟塗料中，所述的含氟樹脂可以是偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯中的一種或幾種，還可以是三氟氯乙烯-烯烴共聚物。上述單組分水性氟塗料中，所述的固化劑為封端基異氰酸酯和氨基樹脂的混合物，封端基異氰酸酯和氨基樹脂之間的重量比9 :1 15 :1。上述單組分水性氟塗料中，所述的聚合物填料可以是平均粒徑為I 4i!m的丙烯酸酯聚合物顆粒、聚丙烯酸酯聚合物顆粒、含氟乙烯基聚合物顆粒或聚醯胺顆粒。上述單組分水性氟塗料中，所述的助溶劑為二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮或二丙酮醇。一種太陽能電池背膜，包括基材、耐候層和粘接層，所述的耐候層由單組分水性氟塗料塗覆在基材表面經固化而得到。與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明通過對組分的選擇，以及對各組分之間用量比例的調整，使塗料固化後形成的塗層交聯度較高，鉛筆硬度在H級以上，與PET附著力為O級，耐丁酮的擦試性能達200次以上，塗層無變化；能夠滿足太陽能電池背膜生產的需要。2.本發明提供的太陽能電池背膜中的耐侯層由單組分水性氟塗料直接塗覆在基材的表面，不需加入底塗，減少了生產工序，降低了生產成本，提高工作效率，並且滿足太陽能電池組件的要求。
具體實施例方式一般用於太陽能電池背膜的基材是聚酯，例如，它可以是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹脂、聚對萘二甲酸乙二醇酯(PEN)樹脂等構成的單層或多層薄膜。從熱穩定性、電絕緣性、成本等評價，最佳選擇為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。根據太陽能電池背膜的用途不同，可選擇不同厚度、不同顏色的基材。本發明的水性氟乳液中含有氟樹脂和丙烯酸類樹脂，其中，氟樹脂可以是偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，還可以是三氟氯乙烯-乙烯酯共聚物。優選為偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，三氟氯乙烯-乙烯酯共聚物。最佳選為偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、三氟氯乙烯-乙烯酯共聚物。本發明的水性氟乳液中的丙烯酸類樹脂具有高耐候性，可以是丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丙酯共聚物等，優選丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯共聚 物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物，更優選丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物。具有可反應官能團的丙烯酸類樹脂與固化劑反應形成高交聯度的分子鏈，提高了與PET基材的附著性能；同時與氟樹脂分子鏈形成分子鏈水平的混合，丙烯酸類樹脂分子鏈受到氟樹脂分子鏈的保護，從而提高塗層整體的耐候性能。為提高塗層的性能，本發明中採用的固化劑為封端基異氰酸酯和氨基樹脂的混合物，封端基異氰酸酯和氨基樹脂均為水溶性。單一採用水性封端基異氰酸酯作為固化劑，耐紫外老化和溼熱老化後的附著力明顯下降；單一採用水性氨基樹脂作為固化劑，溼熱老化後的塗層表面嚴重破損。所以採用水性封端基異氰酸酯和水性氨基樹脂的混合物作為固化劑的辦法，解決了塗層耐紫外老化和溼熱老化後的性能問題。本發明中，封端基異氰酸酯與氨基樹脂之間的重量比為9 :1 15 :1，能夠達到塗層交聯性能要求。為了解決含氟樹脂在水中的分散問題，本發明的塗料體系中，除水外還使用了少量的助溶劑，通過水和助溶劑的組合使用，將含氟樹脂均勻分散成穩定的體系，提高塗層的交聯密度，從而提高塗層的硬度和耐溶劑擦試性能。適合本發明的助溶劑與水和氟樹脂均有相溶能力，它可以選自如二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮、二丙酮醇、二丙二醇甲醚醋酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯等；優選二丙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、丙二醇丙醚和丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或幾種，優選二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮或二丙酮醇。為提高進一步提高含氟聚合物層的硬度，本發明的含氟聚合物層中含有聚合物填料，這些聚合物填料可以是丙烯酸酯聚合物顆粒、聚丙烯酸酯聚合物顆粒、含氟乙烯基聚合物顆粒、聚醯胺顆粒等，其平均粒徑為I 4i!m，顆粒可以是規則的球形，也可以是片狀、棒狀或其它不規則形狀，顆粒的尺寸可以是均勻的也可以是不規則分布的。本發明中，可根據需要加入不同顏料製備成不同顏色的塗料，可以加入耐候性較好的金紅石型鈦白粉、耐候性較好的水性碳黑或其它顏料，以適應不同裝飾的需要。本發明中，可根據不同光澤度的需要加入水性或水溶兩用的消光粉，可根據需要製成不同程度光澤度的塗層。本發明中，水性氟塗料中各組份及其重量分數為
水性氟乳液100 190，
固化劑55 110，
聚合物填料2. 5 5，
助溶劑0. 5 3，
水20 70 ,
下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。實施例1
水性氟乳液928W140份，
封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL XP 270660份，
氨基樹脂FY51005份，
聚四氟乙烯粉23份，
水30份，
二丙二醇甲醚(DPM)I份，
在裝有攪拌裝置的容器中加入30份的水和I份二丙二醇甲醚(DPM)，攪拌均勻，然後再依次加入140份的水性氟乳液928W (樂凱膠片股份公司制)、60份的封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL XP 2706 ( Bayer Materialscience 制)、5 份的氨基樹脂 FY5100 (玉山縣方宇貿易有限公司)和3份的聚四氟乙烯粉依(煙臺雲開化工有限責任公司制，平均粒徑為
2u m)，攪拌均勻，過濾，得到單組分水性氟塗料。在己清潔並電暈處理的基材PET膜的一面經凹版塗布法塗布單組分水性氟塗料，在160°C乾燥固化3分鐘，得到25 y m的水性含氟聚合物層；再在基材的另一側通過複合粘貼厚度70微米的聚醋酸乙烯酯(EVA)粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。實施例2
水性氟乳液ZH-Ol100份，
封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL 533549. 5份，
氨基樹脂Cymel 3255. 5份，
丙烯酸酯聚合物顆粒2. 5份，
水20份，
二丙二醇乙醚(DPE)0.5份，在裝有攪拌裝置的容器中加入20份水和0. 5份的二丙二醇乙醚(DPE)，攪拌均勻，然後依次加入100份的水性氟乳液ZH-Ol (常熟三愛富中昊制)、49. 5份的封端基異氰酸酯BAYHYDUR BL 5335 ( Bayer Materialscience 制)、5. 5 份的氨基樹脂 Cymel 325 (美國氰特公司制)和2. 5份的丙烯酸酯聚合物顆粒(Solvay solexis制,平均粒徑I ii m),,攪拌20分鐘至均勻，過濾，得到單組分水性氟塗料。在己清潔並電暈處理的基材PET膜的一面經凹版塗布法塗布單組分水性氟塗料，得到25 ii m的水性含氟聚合物層；再在PET基材的另一面複合粘接或擠出流延300微米的聚乙烯醇縮丁醛粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。實施例3
水性氟乳液ZB-F600190份，
封端基異氰酸酯ELASTRON SF-2840D100份，
氨基樹脂Cymel 32710份，
聚醯胺顆粒3份，
水70份，
丙二醇丁醚2份，
在裝有攪拌裝置的容器中加入70份水和2份助溶劑丙二醇丁醚，攪拌均勻，然後依次加入190份的水性氟乳液ZB-F600 (大連振邦公司制)、100份的封端基異氰酸酯ELASTRONSF-2840D(日本第一工業製藥株式會社制)、10份的氨基樹脂Cymel 327(美國氰特公司制)和3份的聚醯胺顆粒粉(上海焦耳蠟業有限公司制，平均粒徑4 u m)，攪拌20分鐘至均勻，過濾，得到單組分水性氟塗料 。在己清潔並電暈處理的基材PET膜的一面經凹版塗布法塗布單組分水性氟塗料，在160°C乾燥3分鐘，得到25 y m的水性含氟聚合物層；再在基材的另一側通過複合粘貼厚度5微米的聚醋酸乙烯酯(EVA)粘接層，得到太陽能電池背膜，測其性能。實施例4
水性氟乳液925W170份，
封端基異氰酸酯ELASTRON F-292IE80份，
水性氨基樹脂5. 5份，
聚四氟乙烯粉4份，
水50份，
二丙酮醇3份，
在裝有攪拌裝置的容器中加入50份水和3份助溶劑二丙酮醇，攪拌均勻，然後依次加A 170份的水性氟乳液925W (樂凱膠片集團公司制)、80份的封端基異氰酸酯ELASTRONF-2921E (日本第一工業製藥株式會社制)、5. 5份的水性氨基樹脂(濟南乾來環保技術有限公司制)和4份的聚四氟乙烯粉(北京華通瑞馳材料科技有限公司制，平均粒徑3. 5pm)，攪拌20分鐘至均勻，過濾，得到單組分水性氟塗料。在己清潔並電暈處理的基材PET膜的一面經凹版塗布法塗布得到單組分水性氟塗料，得到25 ii m的水性含氟聚合物層；同樣的方法，在基材PET膜的另一側塗布本實例的水性氟樹脂，得到20 的水性含氟聚合物層，得到太陽能電池背膜，測其性能。對比例在厚度為250Mffl的PET (四川東方絕緣材料股份有限公司)基材上一面分別塗布、固化幹厚25Mm上海衡峰公司FC-W350塗料，另一面塗熱固性粘合劑(Hexion制)後熱壓貼合厚度為40Mm的聚醋酸乙烯酯(EVA)粘接層薄膜(杭州福斯特光伏材料股份有限公司)，得到對比樣品。
權利要求
1.一種單組分水性氟塗料，其特徵在於，所述的水性氟塗料的組分及其重量份為 水性氟乳液100 190份， 固化劑55 110份， 聚合物填料2. 5 5份， 助溶劑O. 5 3份， 水20 70份。
2.根據權利要求1所述的單組分水性氟塗料，其特徵在於，所述的水性氟乳液中含有氟樹脂和丙烯酸類樹脂。
3.根據權利要求2所述的單組分水性氟塗料，其特徵在於，所述的含氟樹脂可以是偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯中的一種或幾種，還可以是三氟氯乙烯-烯烴共聚物。
4.根據權利要求3所述的單組分水性氟塗料，其特徵在於，所述的固化劑為封端基異氰酸酯和氨基樹脂的混合物，封端基異氰酸酯和氨基樹脂之間的重量比9 :1 15 :1。
5.根據權利要求4所述的單組分水性氟塗料，其特徵在於，所述的聚合物填料可以是平均粒徑為I 4μπι的丙烯酸酯聚合物顆粒、聚丙烯酸酯聚合物顆粒、含氟乙烯基聚合物顆粒或聚醯胺顆粒。
6.根據權利要求5所述的單組分水性氟塗料，其特徵在於，所述的助溶劑為二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮或二丙酮醇。
7.一種太陽能電池背膜，包括基材、耐候層和粘接層，其特徵在於，所述的耐候層由權利要求I 6所述的單組分水性氟塗料塗覆在基材表面經固化而得到。
全文摘要
一種單組分水性氟塗料和太陽能電池背膜，所述塗料的組分及其重量份為水性氟乳液100～190份，固化劑55～110份，聚合物填料2.5～5份，助溶劑0.5～3份，水20～70份。本發明塗料固化後形成的塗層交聯度較高，鉛筆硬度在H級以上，與PET附著力高，耐丁酮的擦試性能達200次以上，能夠滿足太陽能電池背膜生產的需要。
文檔編號C09D127/18GK103059664SQ20121049815
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月29日 優先權日2012年11月29日
發明者張學建, 柳青, 杜彥飛, 李華鋒, 何彥達, 張伊偉 申請人:樂凱膠片股份有限公司