一種聚偏氟乙烯薄膜的製作方法
2023-05-31 13:04:21
專利名稱：一種聚偏氟乙烯薄膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚偏氟乙烯薄膜，特別是涉及一種太陽能電池背板用聚偏氟乙烯薄膜。
背景技術：
聚偏氟乙烯(PVDF)具有優異的耐化學性和戶外耐候性、較高的機械強度和很好的熱穩定性、優良的耐玷汙性和滅菌能力、有效阻隔紫外線、完全抵禦日光降解、高介電強度和體積電阻率等特殊性能，而且較其他氟聚物生產成本低，在各個領域得到了廣泛應用。目前太陽能電池背板中電氣絕緣層兩側應用的主要是聚氟乙烯(PVF)和聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜，對絕緣背板的品質優劣起著決定性的作用。已有技術中，由杜邦公司生產的並且擁有專利的聚氟乙烯薄膜基本上壟斷了用於構成絕緣背板的耐候層所用的材料市場，這些材料的成本高，不利於太陽能光伏發電平價上網的推廣。因此，需要一種能夠降低成本並提高發電效率且具有良好的耐候性和低溫耐衝擊性的太陽能電池背板。
發明內容
本發明的一個目的在於提供一種能夠解決上述問題中的至少一個問題的聚偏氟
乙烯薄膜。本發明的另一目的在於提供一種能夠阻擋紫外線的聚偏氟乙烯薄膜。本發明的又一目的在於提供一種具有良好的電絕緣性和耐候性的聚偏氟乙烯薄膜。本發明的再一目的在於提供一種成本較低的聚偏氟乙烯薄膜。為了實現本發明的目的，提供了一種聚偏氟乙烯薄膜，所述聚偏氟乙烯薄膜包括兩個聚偏氟乙烯層及設置在所述兩個聚偏氟乙烯層之間的中間層，所述中間層包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。還提供了一種製造聚偏氟乙烯薄膜的方法，所述方法包括以下步驟將聚偏氟乙烯潛溶液、包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種的溶液、聚偏氟乙烯潛溶液三層共擠；流延於60-180°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯；將片型聚偏氟乙烯經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的氟乙烯薄膜。根據本發明的示例性實施例，聚偏氟乙烯潛溶液包括5-50重量份的聚偏氟乙烯樹脂、0. 1-10重量份的鈦白粉、10-300重量份的N，N- 二甲基甲醯胺和0-30重量份的磷酸
三苯酯。 根據本發明的示例性實施例，聚偏氟乙烯為高分子量品級的聚偏氟乙烯且平均分子量為500000-1500000，鈦白粉的平均粒徑範圍為1-100 y m，N，N-二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純。根據本發明的示例性實施例，乙烯-醋酸乙烯共聚物的分子量為5000-500000，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為3000-600000。為了實現本發明的目的，還提供了一種製造聚偏氟乙烯薄膜的方法，所述方法包括以下步驟將聚偏氟乙烯潛溶液、包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種的溶液、聚偏氟乙烯潛溶液三層共擠；流延於60-180°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯；將片型聚偏氟乙烯經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的氟乙烯薄膜。在根據本發明實施例的製造聚偏 氟乙烯薄膜的方法中，聚偏氟乙烯層、中間層和聚偏氟乙烯層之間的厚度比可為(5-80) (2-100) (5-80)。在根據本發明實施例的製造聚偏氟乙烯薄膜的方法中，當所述包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種的溶液包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯時，乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯的重量份比可為(1-5) (1-50)。在根據本發明實施例的製造聚偏氟乙烯薄膜的方法中，聚偏氟乙烯潛溶液可包括5-50重量份的聚偏氟乙烯樹脂、0. 1-10重量份的鈦白粉、10-300重量份的N，N- 二甲基甲醯胺和0-30重量份的磷酸三苯酯。在根據本發明實施例的製造聚偏氟乙烯薄膜的方法中，聚偏氟乙烯為高分子量品級的聚偏氟乙烯且平均分子量為500000-1500000，鈦白粉的平均粒徑範圍為1-100 y m，N，N-二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純，乙烯-醋酸乙烯共聚物的分子量為5000-500000，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為3000-600000。因此，本發明對氟樹脂進行改性制膜，來滿足太陽能背板對氟薄膜的要求，得到了性能良好的聚偏氟乙烯薄膜。
圖I是根據本發明的示例性實施例I、實施例2、實施例3和對比示例I的聚偏氟乙烯薄膜的示意性剖視圖；圖2是根據對比示例2的聚偏氟乙烯薄膜的示意性剖視圖。
具體實施例方式下面將結合附圖詳細描述根據本發明示例性實施例的用於太陽能電池背板的聚偏氟乙烯薄膜。實施例I參照圖I，根據本發明實施例I的聚偏氟乙烯薄膜包括聚偏氟乙烯(PVDF)層I和3以及設置在PVDF層I和3之間的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)層2。在根據本發明的實施例I中，將0. I重量份的鈦白粉溶於10重量份的N，N- 二甲基甲醯胺中，再將5重量份的聚偏氟乙烯樹脂加入該溶液中，攪拌混合溶液使之均勻，得到PVDF潛溶液。將PVDF潛溶液、PMMA溶液(PMMA的分子量為30000) ,PVDF潛溶液三層共擠，再流涎於60°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯，將其經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的聚偏氟乙烯薄膜。共擠流延的時候，PMMA是乙酸乙酯溶解的PMMA溶液。
所述聚偏氟乙烯樹脂為聞分子量品級的聚偏氟乙烯，分子量為500000。所述鈦白粉的高純度鈦白粉，平均粒徑為I U m。所述N，N- 二甲基甲醯胺級別為分析純試劑。所得的聚偏氟乙烯薄膜厚度為30 U m,每個PVDF單層厚度為10 y m，中間PMMA層厚度為IOumo將PVDF潛溶液、PMMA溶液、PVDF潛溶液流延共擠時，PVDF潛溶液、PMMA溶液、PVDF潛溶液由真空計量泵控制。按PVDF潛溶液、PMMA溶液、PVDF潛溶液將形成的層的厚度要求來控制真空計量泵的流量。在本實施例中，真空計量泵擠出的量與將形成的層的厚度成正 t匕，以下實施例相同。實施例2參照圖I，根據本發明實施例2的聚偏氟乙烯薄膜包括PVDF層I和3以及設置在PVDF層I和3之間的PMMA層2。在根據本發明的實施例2中，將5重量份的磷酸三苯酯溶於45重量份的N，N- 二甲基甲醯胺中，再將I重量份的鈦白粉和10重量份的聚偏氟乙烯樹脂依次加入該溶液中，攪拌混合溶液使之均勻，得到PVDF潛溶液。將PVDF潛溶液、PMMA溶液(PMMA的分子量為100000)、PVDF潛溶液三層共擠，再流涎於150°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯，將其經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的聚偏氟乙烯薄膜。共擠流延的時候，PMMA是乙酸乙酯溶解的PMMA溶液。所述聚偏氟乙烯樹脂為聞分子量品級的聚偏氟乙烯，分子量為1000000。所述鈦白粉的高純度鈦白粉，平均粒徑為lOym。所述N，N- 二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純試劑。所得的聚偏氟乙烯薄膜厚度為30 U m,每個PVDF單層厚度為10 y m，中間PMMA層厚度為IOumo實施例3參照圖I，根據本發明實施例3的聚偏氟乙烯薄膜包括PVDF層I和3以及設置在PVDF層I和3之間的PMMA層2。在根據本發明的實施例3中，將30重量份的磷酸三苯酯溶於300重量份的N，N- 二甲基甲醯胺中，再將10重量份的鈦白粉和50重量份的聚偏氟乙烯樹脂依次加入該溶液中，攪拌混合溶液使之均勻，得到PVDF潛溶液。將PVDF潛溶液、PMMA溶液(PMMA的分子量為6000000)、PVDF潛溶液三層共擠，再流涎於180°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯，將其經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的聚偏氟乙烯薄膜。共擠流延的時候，PMMA是乙酸乙酯溶解的PMMA溶液。所述聚偏氟乙烯樹脂為聞分子量品級的聚偏氟乙烯，分子量為1500000。所述鈦白粉的高純度鈦白粉，平均粒徑為100 iim。所述N，N- 二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純試劑。所得的聚偏氟乙烯薄膜厚度為30 U m,每個PVDF單層厚度為10 y m，中間PMMA層厚度為IOumo對比示例I參照圖I，根據本發明對比示例I的聚偏氟乙烯薄膜包括聚偏氟乙烯(PVDF)層I和3以及設置在PVDF層I和3之間的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)層2。在根據本發明的對比示例I中，將40重量份的磷酸三苯酯溶於5重量份的N，N- 二甲基甲醯胺中，再將0. 05重量份的鈦白粉和10重量份的聚偏氟乙烯樹脂依次加入該溶液中，攪拌混合溶液使之均勻，得到PVDF潛溶液。將PVDF潛溶液、PMMA溶液(PMMA的分子量為1000000)、PVDF潛溶液三層共擠，再流涎於150°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯，將其經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的聚偏氟乙烯薄膜。共擠流延的時候，PMMA是乙酸乙酯溶解的PMMA溶液。 所述聚偏氟乙烯樹脂為聞分子量品級的聚偏氟乙烯，分子量為1000000。所述鈦白粉的高純度鈦白粉，平均粒徑為lOym。所述N，N- 二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純試劑。所得的聚偏氟乙烯薄膜厚度為30 u m,每個PVDF單層厚度為10 y m，中間PMMA層厚度為IOumo對比示例2參照圖2，根據對比示例2的聚偏氟乙烯薄膜包括純PVDF層。在對比示例2中，將5重量份的磷酸三苯酯溶於45重量份的N，N- 二甲基甲醯胺中，再將I重量份的鈦白粉和10重量份的聚偏氟乙烯樹脂依次加入該溶液中，攪拌混合溶液使之均勻，得到PVDF潛溶液。將PVDF潛溶液兩層共擠，再流涎於150°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯，將其經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的聚偏氟乙烯薄膜。共擠流延的時候，PMMA是乙酸乙酯溶解的PMMA溶液。所述聚偏氟乙烯樹脂為聞分子量品級的聚偏氟乙烯，分子量為1000000。所述鈦白粉的高純度鈦白粉，平均粒徑為lOym。所述N，N- 二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純試劑。所得的聚偏氟乙烯薄膜厚度為30 U m。以下對實施例進行進一步的說明。在上述實施例中，PMMA具有高透明度，低價格，耐光老化性優異，在戶外放置數年而不著色，它還有不易破碎，易於機械加工等優點。因此，選取PMMA作為中間層，可明顯提高聚偏氟乙烯薄膜的耐老化性。在上述實施例中，若聚偏氟乙烯樹脂分子量小於500000，則PVDF潛溶液不易成膜，即使成膜後，膜的抗拉伸力也很小，不能符合要求。若聚偏氟乙烯樹脂分子量大於1500000,則不利於鈦白粉在PVDF潛溶液分散，不容易得到均與的PVDF潛溶液。因此，優選地，聚偏氟乙烯樹脂分子量在500000和1500000之間。在上述實施例中，若PMMA分子量小於30000，則成膜後，膜的力學性能不能達到要求。若PMMA分子量大於6000000，則PMMA不易溶於乙酸乙酯中，使得制膜工藝變得複雜。因此,優選地，PMMA分子量在30000和6000000之間。在上述實施例中，如果抗紫外線助劑(例如，鈦白粉)的平均粒徑小於lum，則首先原料成本高，工業化可能性變小，其次是因微粒本身發生團聚而不利於抗紫外線助劑與其他組分共混。如果抗紫外線助劑的平均粒徑大於100 ym，則不利於抗紫外線助劑均勻的分散於PVDF潛溶液中，容易有大的顆粒物或塊狀物產生。因此，抗紫外線助劑(例如，鈦白粉)的平均粒徑優選為I U m 100 ii m。
在根據本發明的各個實施例中，聚偏氟乙烯層、中間層和聚偏氟乙烯層之間的厚度比為(5-80) (2-100) (5-80)。在 各個實施例中，各組分的重量份存在一定的比例關係。如果聚偏氟乙烯樹脂含量少，則PVDF潛溶液不易成膜；如果聚偏氟乙烯樹脂含量多，則聚偏氟乙烯樹脂不能均勻分散於溶液中。如果鈦白粉的含量少，則膜的抗紫外線性能低；如果鈦白粉的含量過多，則抗紫外線效果不會因為含量增多而增大，因此沒有必要使抗紫外線助劑的含量過多，以致成本提高。N，N-二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯主要作為溶劑來分散聚偏氟乙烯樹脂和鈦白粉，因此溶劑的含量應在一定的比例範圍內。即，優選地，磷酸三苯酯N，N-二甲基甲醯胺鈦白粉聚偏氟乙烯的比例為(0-30) (10-300) (0.1-10) (5-50)。在上述實施例中，採用三層共擠法製備聚偏氟乙烯薄膜，不鏽鋼轉軸溫度控制在60-180°C為了便於溶劑的揮發，使溶液快速成膜，如果溫度超過180°C，部分物質受熱發生變化，則影響聚偏氟乙烯薄膜的性能。該法既能節省PVDF潛溶液的用量，還能提高聚偏氟乙烯薄膜的耐老化性和抗拉伸性，得到綜合性能優良的聚偏氟乙烯薄膜。具體實施中可根據材料的不同要求拉伸製備不同厚度的聚偏氟乙烯薄膜。實施例1-3和對比示例1-2所得聚偏氟乙烯薄膜的檢測結果見下表I。在根據本發明的實施例中，N，N-二甲基甲醯胺為主要溶劑，並且N，N-二甲基甲醯胺與磷酸三苯酯的重量份比為(10-300) (0-30)。而在對比示例I中，因為N，N-二甲基甲醯胺與磷酸三苯酯的重量份比不在(10-300) (0-30)的範圍內，因此檢測結果與實施例I、2、3相比較差。在對比示例2中，由於缺少中間層，同樣30 y m厚度的薄膜的對比示例2的成本要高於實施例1-3。由表I可知，根據本發明實施例的方法製得的聚偏氟乙烯薄膜表面性能優異，在添加了 PMMA後，薄膜複合效果得到明顯改善。如上述實施例只採用了 PMMA作為中間層，EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)或EVA與PMMA共混作為中間層也同樣在本發明的保護範圍內。當中間層包括EVA和PMMA時，EVA和PMMA的重量份比為(1-5) (1-50)。表I
權利要求
1.一種聚偏氟乙烯薄膜，所述聚偏氟乙烯薄膜包括兩個聚偏氟乙烯層及設置在所述兩個聚偏氟乙烯層之間的中間層，其特徵在於所述中間層包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
2.根據權利要求I所述的聚偏氟乙烯薄膜，其特徵在於聚偏氟乙烯層、中間層和聚偏氟乙烯層之間的厚度比為(5-80) (2-100) (5-80)。
3.根據權利要求I所述的聚偏氟乙烯薄膜，其特徵在於聚偏氟乙烯層包括5-50重量份的聚偏氟乙烯樹脂、0. 1-10重量份的鈦白粉、10-300重量份的N，N-二甲基甲醯胺和0-30重量份的磷酸三苯酯。
4.根據權利要求3所述的聚偏氟乙烯薄膜，其特徵在於聚偏氟乙烯為高分子量品級的聚偏氟乙烯且平均分子量為500000-1500000，鈦白粉的平均粒徑範圍為1-100 y m，N，N-二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純，乙烯-醋酸乙烯共聚物的分子量為5000-500000，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為3000-600000。
5.根據權利要求I所述的聚偏氟乙烯薄膜，其特徵在於當所述中間層包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯時，乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯的重量份比為(1-5) (1-50)。
6.一種製造聚偏氟乙烯薄膜的方法，所述方法包括以下步驟 將聚偏氟乙烯潛溶液、包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種的溶液、聚偏氟乙烯潛溶液三層共擠； 流延於60-180°C不鏽鋼轉軸上，經烘乾成型得片型聚偏氟乙烯； 將片型聚偏氟乙烯經過縱向拉伸、橫向拉伸、脫揮、定型、表面處理、切邊得到不同厚度的氟乙烯薄膜。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於聚偏氟乙烯層、中間層和聚偏氟乙烯層之間的厚度比為(5-80) (2-100) (5-80)。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於當所述包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種的溶液包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯時，乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯的重量份比為(1-5) (1-50)。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於聚偏氟乙烯潛溶液包括5-50重量份的聚偏氟乙烯樹脂、0. 1-10重量份的鈦白粉、10-300重量份的N，N-二甲基甲醯胺和0-30重量份的磷酸三苯酯。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於聚偏氟乙烯為高分子量品級的聚偏氟乙烯且平均分子量為500000-1500000，鈦白粉的平均粒徑範圍為1-100 y m，N，N-二甲基甲醯胺和磷酸三苯酯級別為分析純，乙烯-醋酸乙烯共聚物的分子量為5000-500000，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為3000-600000。
全文摘要
本發明提供了一種聚偏氟乙烯薄膜，所述聚偏氟乙烯薄膜包括兩個聚偏氟乙烯層及設置在所述兩個聚偏氟乙烯層之間的中間層，其特徵在於所述中間層包括乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。根據本發明的聚偏氟乙烯薄膜具有優異的均勻性、電絕緣性、耐候性以及抗紫外性，並可作為太陽能光伏背板的良好基材。
文檔編號H01L31/18GK102642358SQ201210120599
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月23日 優先權日2012年4月23日
發明者李華 申請人:升信新材(北京)科技有限公司