專利名稱：一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，該聚偏氟乙烯薄膜在阻燃性能、力學(xué)性能和平整性等方面有所改進(jìn)。本發(fā)明采用流涎法制備阻燃聚偏氟乙烯薄膜。
背景技術(shù)：
聚偏氟乙烯(PVDF)樹(shù)脂主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他少量含氟乙烯基單體的共聚物。PVDF中氟原子的質(zhì)量含量在59 60%之間，結(jié)構(gòu)比較規(guī)整。氟原子最大的電負(fù)性能使得形成的氟碳鍵十分牢固，加上其分子獨(dú)特對(duì)稱結(jié)構(gòu)，使PVDF具有優(yōu)異的戶外耐候性和耐腐蝕性，極好的抗污染性能和抗?jié)B透性能。同時(shí)，PVDF樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度 高,耐溫性、耐磨性和抗蠕變性優(yōu)良。PVDF作為防腐、絕緣、耐候材料應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用于化工設(shè)備、電子電氣、能源、環(huán)保和建筑涂料等方面，現(xiàn)已成為氟樹(shù)脂中僅次于聚四氟乙烯(PTFE)的第二大品種。太陽(yáng)能電池在室外長(zhǎng)期使用至少25年，要經(jīng)受風(fēng)吹日曬、雨淋等惡劣天氣的考驗(yàn)，對(duì)其封裝材料要求很高，不僅要求具有優(yōu)異的耐候性、抗紫外線輻射以及極為優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，而且要求具有優(yōu)良的電絕緣性能以及較低的水蒸氣、氧氣滲透率。采用單一品種的塑料薄膜根本無(wú)法滿足上述苛刻的要求。目前，使用最多的是用PVDF薄膜與PET薄膜粘接復(fù)合制備的背板，能夠滿足太陽(yáng)能光伏電池組件戶外長(zhǎng)期使用的封裝要求。隨著太陽(yáng)能光伏電池的迅速發(fā)展，PVDF薄膜的需求量越來(lái)越大。純PVDF樹(shù)脂的熔點(diǎn)與分解溫度相差140°C以上，但是在添加二氧化鈦等無(wú)機(jī)填料后，其分解溫度大幅下降，變得容易降解，造成加工困難。另外PVDF薄膜的成膜性能比較差，需要添加其他樹(shù)脂和助劑來(lái)進(jìn)行改善。配方、加工工藝和制膜設(shè)備的精度等對(duì)PVDF薄膜的加工性能、成膜性能、力學(xué)性能、復(fù)合性能等影響很大。目前，世界上只有少數(shù)幾家公司能夠生產(chǎn)聚偏氟乙烯薄膜，主要集中在歐美、日本及韓國(guó)，主要采用吹塑法或流涎法。例如，法國(guó)的Arkema公司采用吹塑法。韓國(guó)SKC等公司采用流涎法。兩種方法相比較而言，流涎法制備的薄膜雖然橫向撕裂強(qiáng)度較低，但其平整性比吹膜法要好，易于與其他薄膜進(jìn)行粘結(jié)復(fù)合形成多層結(jié)構(gòu)。PVDF自身的阻燃性能比較好，極限氧指數(shù)為42 44，比空氣中的氧含量高，所以在空氣中可以自熄。但是，通常為了改善PVDF的加工性能和成膜性能，需要加入其他樹(shù)脂、填料、助劑等進(jìn)行改性，從而影響到材料的燃燒性。另外，對(duì)于某些應(yīng)用或有成本要求需要PVDF薄膜很薄(彡30 μ m)時(shí)，其阻燃性能也大大下降，很難達(dá)到UL94 VTM-O級(jí)。這就需要通過(guò)添加阻燃劑來(lái)提高PVDF共混體系的阻燃性能。為了降低阻燃劑對(duì)PVDF共混體系性能的影響，需要從阻燃劑種類和用量、添加方式、共混加工方式等多方面對(duì)配方和加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決聚偏氟乙烯薄膜生產(chǎn)和使用過(guò)程中仍存在的一些問(wèn)題，提供一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，該阻燃聚偏氟乙烯薄膜是由擠出流涎法制備得到，在阻燃性能、力學(xué)性能和平整性等方面有所改進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是所述的阻燃聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于用于制備這種薄膜的原料及組分含量如下
聚偏氟乙烯樹(shù)脂59 81重量份
填料5 17重量份
增強(qiáng)樹(shù)脂9 20重量份
熱穩(wěn)定劑O. 2 I重量份·
阻燃劑I 17重量份
偶聯(lián)劑O. I 2重量份
進(jìn)一步地，本發(fā)明所述聚偏氟乙烯樹(shù)脂，其指標(biāo)為重均分子量，重均分子量介于20 100萬(wàn)之間。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述填料是二氧化鈦、碳酸鈣、二氧化硅或滑石粉中的任意一種或任意幾種的組合。所述填料的平均粒徑小于I微米。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述增強(qiáng)樹(shù)脂是丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類樹(shù)脂中的一種或幾種組合，其指標(biāo)為重均分子量，重均分子量介于5 20萬(wàn)之間。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述熱穩(wěn)定劑是受阻酚類、亞磷酸酯類、有機(jī)錫類中的任意一種或任意幾種組合。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述阻燃劑是氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸酯類、磺酸鹽、磺酰胺類或三聚氰胺類中的任意一種或任意幾種組合。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的任意一種。此外，其他添加劑如增韌劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、有機(jī)或無(wú)機(jī)顏料和染料，可以被加入到本發(fā)明的原料配方中。本發(fā)明一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜的制備方法如下
(1)使用高速混合機(jī)將聚偏氟乙烯樹(shù)脂、填料、增強(qiáng)樹(shù)脂、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑和偶聯(lián)劑等原料均勻混合，得到混合料；高速混合機(jī)攪拌速率為500 1500rpm，攪拌時(shí)間為5 20分鐘；
(2)然后使用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)步驟(I)所述的混合料進(jìn)行輸送、塑化、共混造粒，得到造粒料；雙螺桿機(jī)擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為40 52、擠出加工溫度為200 245°C、螺桿轉(zhuǎn)速為200 400rpm ；
(3)接著將步驟(2)所述的造粒料加入擠出流涎機(jī)中，進(jìn)行擠出流涎；在線進(jìn)行電暈表面處理；擠出溫度為200 245°C、螺桿轉(zhuǎn)速為20 lOOrpm、流涎機(jī)頭溫度為200 250°C、薄膜牽引速度為5 50m/min ;最后對(duì)薄膜進(jìn)行切邊、收卷即可得到聚偏氟乙烯薄膜；
本發(fā)明中上述步驟(2)所述造粒料的熔融指數(shù)為5 30g/10min(230°C，負(fù)載5kg)。本發(fā)明中上述步驟(3)所述阻燃聚偏氟乙烯薄膜的厚度為15 50微米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明制備的聚偏氟乙烯薄膜具有優(yōu)異的耐候性、耐紫外老化性及力學(xué)性能，良好的阻燃性能，即使薄膜厚度小于30微米時(shí)，仍能達(dá)到UL94 VTM-O級(jí)。能夠滿足太陽(yáng)能組件的封裝要求，作為背板最外層使用；并且可應(yīng)用于電子和建筑等領(lǐng)域。本發(fā)明所述的造粒料具有良好的流動(dòng)性和熱穩(wěn)定性，填料和助劑在樹(shù)脂中分散均勻，可在較低溫度下加工成型，而且熔體強(qiáng)度高，非常適合擠出流涎工藝，極易得到平整性好、厚薄均一的聚偏氟乙烯薄膜。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而本發(fā)明并非局限于以下實(shí)施例和實(shí)施方法。實(shí)施例中用到的原料如下
聚偏氟乙烯樹(shù)脂(PVDF):牌號(hào)SOLEF 1001，美國(guó)Solvay公司 填料二氧化鈦(TiO2)，牌號(hào)R-103，美國(guó)杜邦公司 增強(qiáng)樹(shù)脂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，牌號(hào)SR6350，日本旭化成公司 熱穩(wěn)定劑牌號(hào)Irganox 1076,德國(guó)巴斯夫公司 阻燃劑超細(xì)氫氧化鎂Mg (OH) 2，合肥中科阻燃新材料有限公司 間苯二酚雙磷酸酯RDP，浙江萬(wàn)盛化工有限公司 偶聯(lián)劑牌號(hào)NDZ-105，南京曙光化工集團(tuán)有限公司 對(duì)比例和實(shí)施例的原料配方列于表I中，各組分含量按照重量百分比計(jì)算。表I對(duì)比例和實(shí)施例原料配方表
權(quán)利要求
1.一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于包括聚偏氟乙烯、填料、增強(qiáng)樹(shù)脂、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑與偶聯(lián)劑，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的配比如下 聚偏氟乙烯樹(shù)脂59 81重量份填料5 17重量份 增強(qiáng)樹(shù)脂9 20重量份 熱穩(wěn)定劑O. 2 I重量份 阻燃劑I 17重量份 偶聯(lián)劑O. I 2重量份。
2.如權(quán)利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯樹(shù)脂，其指標(biāo)為重均分子量，重均分子量介于20 100萬(wàn)之間。
3.如權(quán)利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述填料是二氧化鈦、碳酸鈣、二氧化硅或滑石粉中的任意一種或任意幾種的組合，所述填料的平均粒徑小于I微米。
4.如權(quán)利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述增強(qiáng)樹(shù)脂是丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類樹(shù)脂中的一種或幾種組合，其指標(biāo)為重均分子量，重均分子量介于5 20萬(wàn)之間。
5.如權(quán)利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述熱穩(wěn)定劑是受阻酚類、亞磷酸酯類、有機(jī)錫類中的任意一種或任意幾種組合。
6.如權(quán)利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述阻燃劑是氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸酯類、磺酸鹽、磺酰胺類或三聚氰胺類中的任意一種或任意幾種組合。
7.如權(quán)利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的任意一種。
8.如權(quán)利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于薄膜的制備方法如下 (1)使用高速混合機(jī)將聚偏氟乙烯樹(shù)脂、填料、增強(qiáng)樹(shù)脂、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑和偶聯(lián)劑等原料均勻混合，得到混合料；高速混合機(jī)攪拌速率為500 1500rpm，攪拌時(shí)間為5 20分鐘； (2)然后使用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)步驟(I)所述的混合料進(jìn)行輸送、塑化、共混造粒，得到造粒料；雙螺桿機(jī)擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為40 52、擠出加工溫度為200 245°C、螺桿轉(zhuǎn)速為·200 400rpm ； (3)接著將步驟(2)所述的造粒料加入擠出流涎機(jī)中，進(jìn)行擠出流涎；在線進(jìn)行電暈表面處理；擠出溫度為200 245°C、螺桿轉(zhuǎn)速為20 lOOrpm、流涎機(jī)頭溫度為200 250°C、薄膜牽引速度為5 50m/min ;最后對(duì)薄膜進(jìn)行切邊、收卷即可得到聚偏氟乙烯薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，屬于塑料薄膜技術(shù)領(lǐng)域。該阻燃聚偏氟乙烯薄膜的配方包括聚偏氟乙烯樹(shù)脂59～81重量份；填料5～17重量份；增強(qiáng)樹(shù)脂9～20重量份；熱穩(wěn)定劑0.2～1重量份；阻燃劑1～17重量份；偶聯(lián)劑0.1～2重量份。本發(fā)明采用擠出流涎法制備得到阻燃聚偏氟乙烯薄膜。制備得到的聚偏氟乙烯耐候膜平整性好，具有較好的力學(xué)性能，較低的薄膜收縮率，同時(shí)阻燃劑的添加改善了復(fù)合體系的阻燃性能。該聚偏氟乙烯薄膜可用于太陽(yáng)能光伏電池組件的封裝材料背板上。
文檔編號(hào)C08L27/16GK102796334SQ20121033590
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者田敬華, 劉波 申請(qǐng)人:常州榮晟新材料科技有限公司