用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物以及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，以質(zhì)量份計(jì)，包括如下組分：組分A100份、硅烷接枝聚乙烯增韌劑20~100份、填料1~100份，組分A為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或兩者的混合物；所述硅烷接枝聚乙烯增韌劑由如下組分通過(guò)接枝反應(yīng)制備得到：組分B100份、硅烷0.2~5份、引發(fā)劑0.05~0.5份，其中，組分B為均聚聚乙烯、共聚聚乙烯或兩者的混合物。本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，獲得的最終產(chǎn)品在具有優(yōu)良的耐低溫沖擊性的同時(shí)，也具有耐老化，尤其是耐高溫濕熱老化的性能，同時(shí)具有低飽和吸水率、低水蒸氣透過(guò)率以及優(yōu)異的電絕緣性，可用于制造太陽(yáng)能背板。
【專利說(shuō)明】用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物以及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物以及制備方法，可以用來(lái)制備太陽(yáng)能電池的背板。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能是資源最豐富的可再生能源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的開發(fā)利用潛力。太陽(yáng)能發(fā)電是太陽(yáng)能利用途徑中一項(xiàng)新技術(shù)，其發(fā)電原理是利用硅等半導(dǎo)體的量子效應(yīng)，直接把太陽(yáng)光的光能轉(zhuǎn)化為電能。然而，硅晶片若直接暴露大氣中，其光電轉(zhuǎn)化功能會(huì)衰減。因此，現(xiàn)有技術(shù)中一般都是采用EVA (乙烯醋酸乙烯共聚物)膠膜作為封裝材料將硅晶片進(jìn)行包封，并和上層保護(hù)材料(如低鐵鋼化玻璃)、下層保護(hù)材料背板粘合為一體，構(gòu)成太陽(yáng)能電池。其中，太陽(yáng)能背板是太陽(yáng)能電池組件的結(jié)構(gòu)性封裝材料，對(duì)于延長(zhǎng)太陽(yáng)能電池的使用壽命起到的很大的作用。太陽(yáng)能背板用于太陽(yáng)能電池板的襯底，對(duì)太陽(yáng)能電池起到很好的保護(hù)作用，其主要作用為密封、絕緣、防水，并保持與EVA有良好的粘結(jié)性。
[0003]目前，太陽(yáng)能背板的制作工藝主要有如下2種:(1)覆膜法:將兩張聚氟乙烯(PVF)薄膜通過(guò)粘合劑復(fù)合到聚酯膜(BOPET)基材上、或者在聚酯膜的一邊復(fù)合聚偏二氟乙烯(PVDF)膜，另一邊淋膜聚乙烯(PE )樹脂或EVA樹脂；(2)涂布法:將氟碳涂料(FEVE )涂布到PET薄膜上。由上述工藝可見，現(xiàn)有的背板均為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0004]從背板的材料上來(lái)看，現(xiàn)有的背板一般都是以聚酯膜(BOPET)為基材，覆合含氟材料如聚氟乙烯膜(PVF)、聚偏二氟乙烯膜(PVDF)或者涂布氟碳樹脂(FEVE)等制造而成的，主要類型有雙面含氟背板和單面含氟背板。還有一類無(wú)氟背板，是由聚酯基材膜和其他材料復(fù)合而成的。日本專利特開2001-148497號(hào)公報(bào)、日本專利特開2001-257372號(hào)公報(bào)、日本專利特開2003-60218號(hào)公報(bào)都提出了這類結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案。日本專利特開2002-100788號(hào)公報(bào)、日本專利特開2002-134770號(hào)公報(bào)、日本專利特開2002-134771號(hào)公報(bào)提出了使用高分子量的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的技術(shù)方案，日本專利特開2007-007885號(hào)公報(bào)、日本專利特開2006-306910號(hào)公報(bào)提出了使用含2，6-萘二羧酸的聚酯膜的技術(shù)方案。但是由于聚酯是不耐水解的聚合物，即使采用這些經(jīng)過(guò)改良的技術(shù)，也仍難以達(dá)到太陽(yáng)能背板的耐濕熱老化性能要求。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN102365172A中又提出了一種新型的添加了金紅石型氧化鈦粒子的層壓聚酯膜，但其與相鄰的EVA膠膜的粘結(jié)力無(wú)法保證，并且仍存在著如下問(wèn)題:一方面含氟膜層價(jià)格昂貴，另一方面結(jié)構(gòu)中仍存在聚酯膜，改變不了這種太陽(yáng)能背板不耐濕熱，吸水率高，電絕緣性差，容易脆化的問(wèn)題。綜上所述，迄今作為光伏背板基材材料的聚酯膜(PET)或聚酰胺膜(PA)，由于材料結(jié)構(gòu)特征，難以克服吸水率高，耐濕熱老化性能差(脆化)的缺陷。
[0005]另一方面，聚丙烯是一種通用的高分子材料，其具有優(yōu)良的電絕緣性、低吸水率、低水蒸氣透過(guò)率等特點(diǎn)，但其耐寒性 差，低溫易脆斷。若其直接作為太陽(yáng)能背板基材的材料，則無(wú)法滿足其低溫抗沖擊性能。
[0006]此外，對(duì)于太陽(yáng)能背板基材的材料而言，還需要滿足太陽(yáng)能電池背板的耐老化性，尤其是耐高溫濕熱老化的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是提供一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物以及制備方法。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，以質(zhì)量份計(jì)，包括如下組分:
組分A100份
硅烷接枝聚乙烯增韌劑 20-100份 填料1~100份
所述組分A為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或兩者的混合物；
所述硅烷接枝聚乙烯增韌劑由如下組分通過(guò)接枝反應(yīng)制備得到:
組分B100份
硅烷0.2~5份
引發(fā)劑0.05~0.5份
其中，所述組分B為均聚聚乙烯、共聚聚乙烯或兩者的混合物。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述組分A的DSC熔點(diǎn)為16(Tl65°C，熔體流動(dòng)速率為廣2g/10mino
[0010]上述技術(shù)方案中，所述組分B的DSC熔點(diǎn)為12(Tl25°C，熔體流動(dòng)速率為廣2g/10mino
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，所述硅烷為乙烯基二甲氧基硅烷或乙烯基二乙氧基硅烷。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述引發(fā)劑為二叔丁基過(guò)氧化物(DTBP)或過(guò)氧化二異丙苯(DCP)0
[0013]上述技術(shù)方案中，所述填料為無(wú)機(jī)填料或高分子填料；所述無(wú)機(jī)填料為云母、硅灰石或鈦白粉；所述高分子填料為聚酰胺或聚酯。即聚酰胺(PA)和聚酯(PET)。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述樹脂組合物還包括抗氧劑和抗紫外劑。
[0015]本發(fā)明同時(shí)請(qǐng)求保護(hù)上述用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物的制備方法，包括如下步驟:
(1)按權(quán)利要求1所述的配比將組分B、硅烷和引發(fā)劑混合均勻，經(jīng)螺桿熔融擠出加工，制備得到硅烷接枝聚乙烯增韌劑；
(2)按配比將余下組分加入到上述硅烷接枝聚乙烯增韌劑中并混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，即可得到所述樹脂組合物。
[0016]所述步驟⑵中的樹脂組合物是具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂組合物。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中的螺桿熔融擠出加工的反應(yīng)擠出溫度為15(T220°C。
[0018]本發(fā)明同時(shí)請(qǐng)求保護(hù)由上述樹脂組合物制備的太陽(yáng)能背板基材膜。該背板基材膜可以通過(guò)一種片材擠出機(jī)組制備得到，即先將本發(fā)明的樹脂組合物加入單螺桿擠出機(jī)熔融擠出，然后經(jīng)T型模頭流延、冷卻、牽引、卷取等工序，得到厚度0.25 mm，寬度1000 mm的聚丙烯背板基材膜。
[0019]本發(fā)明的聚丙烯背板基材膜可以通過(guò)覆膜法和涂布法制備得到太陽(yáng)能背板。[0020]本發(fā)明的工作機(jī)理是:本發(fā)明依據(jù)高分子合金化最新理論即高分子自增溶理論設(shè)計(jì)制造的PP/PE合金，由于引入了高分子交聯(lián)元素因而制品在獲得優(yōu)良的耐低溫沖擊性的同時(shí)，也獲得耐老化，尤其是耐高溫濕熱老化的性能。本發(fā)明采用熔點(diǎn)(DSC)大于150°C的聚丙烯或聚丙烯共聚物或其共混物作為本發(fā)明的主要材料的原因之一是其能滿足太陽(yáng)能電池板的加工要求。在本發(fā)明中，硅烷、引發(fā)劑均為現(xiàn)有技術(shù)，其關(guān)鍵是由于硅烷引進(jìn)使部分PE交聯(lián)，形成類似于橡膠類的交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以增韌聚丙烯，使其獲得優(yōu)異的抗低溫沖擊的性能和耐高溫濕熱老化性能。通過(guò)測(cè)試(測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D6110)，其簡(jiǎn)支梁缺口沖擊(_20°C)可以達(dá)到15 KJ/m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通聚丙烯材料的2.55 KJ/m2，因而可以用作太陽(yáng)能背板基材。另外，本發(fā)明的樹脂組合物的低溫脆化溫度都小于_40°C，未經(jīng)增韌改性的嵌段共聚聚丙烯的低溫脆化溫度只有_30°C，將線性低密度聚乙烯加入嵌段共聚聚丙烯共混改性的樹脂組合物其低溫脆化溫度只能達(dá)到_20°C。
[0021]由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，以組分A的聚丙烯樹脂為主體，以硅烷接枝聚乙烯增韌劑進(jìn)行增韌，獲得的最終產(chǎn)品在具有優(yōu)良的耐低溫沖擊性的同時(shí)，也具有耐老化，尤其是耐高溫濕熱老化的性能，同時(shí)具有低飽和吸水率、低水蒸氣透過(guò)率以及優(yōu)異的電絕緣性，可用于制造太陽(yáng)能背板。
[0022]2.本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，成本較低，適于推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一:
一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其制備方法如下:
(1)增韌劑A208的制備
將100份(質(zhì)量份)LLDPE7042 (北京燕山石化公司，其190°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為2.0克/10min)、2份乙烯基三甲氧基硅烷A151 (美國(guó)道康寧公司)、0.2份DCP引發(fā)劑(天津阿克蘇公司)分別計(jì)量后加入混合器中進(jìn)行混合均化，均化兩小時(shí)后投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；(雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長(zhǎng)徑比33，螺桿溫度控制在16(T220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間為2~4分鐘；)冷卻切粒得到顆粒狀增韌劑A208，其190°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為0.2克g/10min ；所述LLDPE7042 (北京燕山石化公司)為線性低密度聚乙烯，其DSC熔點(diǎn)為125°C，熔體流動(dòng)速率2g/10min (190°C，2.16公斤)，數(shù)均分子量17000，重均分子量100000，拉伸強(qiáng)度12MPa,斷裂伸長(zhǎng)率500% ；
(2)將33份(質(zhì)量份)A208和67份嵌段共聚聚丙烯K8303(北京燕山石化公司，其2300C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為2.0克/lOmin)，以及10份硅灰石分別計(jì)量后均勻混合，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長(zhǎng)徑比33，螺桿溫度控制在16(T220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間為21分鐘；物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品SI，其230°C/2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為
0.8克g/10min，材料性能測(cè)試見表1。
[0024] 上文中，所述嵌段共聚聚丙烯K8303為北京燕山石化公司生產(chǎn)的嵌段共聚聚丙烯產(chǎn)品，其DSC熔融溫度163°C，熔體流動(dòng)速率2g/10min (230°C, 2.16公斤)，數(shù)均分子量29000，重均分子量38000，拉伸屈服強(qiáng)度22MPa，斷裂伸長(zhǎng)率22%，洛氏硬度75R，懸臂梁沖擊強(qiáng)度 23°C時(shí)為 480J/M，-20°C時(shí)為 40J/M。
[0025]實(shí)施例二:
一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其制備方法如下:
(1)增韌劑A208的制備，參見實(shí)施例一；
(2)將25份A208和75份嵌段共聚聚丙烯K8303，以及10份硅灰石分別計(jì)量后均勻混合，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長(zhǎng)徑比33，螺桿溫度控制在16(T220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間為21分鐘；物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品S2，其230°C/2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為
1.0克g/10min，材料性能測(cè)試見表1。
[0026]實(shí)施例三:
一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其制備方法如下:
(1)增韌劑A208的制備，參見實(shí)施例一；
(2)將33份A208和67份聚丙烯1300(北京燕山石化公司，其230°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為1.5克/lOmin)，以及10份硅灰石分別計(jì)量后均勻混合，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長(zhǎng)徑比33，螺桿溫度控制在16(T220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間為2~4分鐘；物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品S3，其230°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為0.9克g/10min，材料性能測(cè)試見表1。
[0027]所述聚丙烯1300為北京燕山石化公司生產(chǎn)的均聚聚丙烯，DSC熔點(diǎn)166°C，熔體流動(dòng)速率1.5g/10min (230°C, 2.16公斤)，數(shù)均分子量31000，重均分子量40000，拉伸屈服強(qiáng)度32MPa，斷裂伸長(zhǎng)率500%，洛氏硬度100R。
[0028]實(shí)施例四:
一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其制備方法如下:
(1)增韌劑A208的制備，參見實(shí)施例一；
(2)將50份A208和50份嵌段共聚聚丙烯K8303，以及10份硅灰石分別計(jì)量后均勻混合，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒。雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長(zhǎng)徑比33，螺桿溫度控制在16(T220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間為2~4分鐘。物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品S4，其230°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為0.6克g/10min，材料性能測(cè)試見表1。
[0029]實(shí)施例五
一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其制備方法如下:
(1)增韌劑A208的制備，參見實(shí)施例一；
(2)將33份A208、33份嵌段共聚聚丙烯K8303、34份聚丙烯1300和10份硅灰石分別計(jì)量后均勻混合，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長(zhǎng)徑比33，螺桿溫度控制在16(T220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間為2~4分鐘。物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品S5，其230°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為0.6克g/10min，材料性能測(cè)試見表1。[0030]對(duì)比例一:
采用原料嵌段共聚聚丙烯K8303，其230°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為2.0克g/10min，成品記為BI，其材料性能測(cè)試見表1。
[0031]對(duì)比例二:
將33份線性低密度聚乙烯7042和67份嵌段共聚聚丙烯K8303分別計(jì)量后均勻混合，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長(zhǎng)徑比33，螺桿溫度控制在16(T220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間為2~4分鐘；物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品B2，其230°C /2.16公斤的熔體流動(dòng)速率為
3.5克g/10min，材料性能測(cè)試見表1。
[0032]
表1、各種樹脂組合物的表征
【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其特征在于，以質(zhì)量份計(jì)，包括如下組分: 組分A100份 硅烷接枝聚乙烯增韌劑 20-100份 填料1~100份 所述組分A為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或兩者的混合物； 所述硅烷接枝聚乙烯增韌劑由如下組分通過(guò)接枝反應(yīng)制備得到: 組分B100份 硅烷0.2飛份 引發(fā)劑0.05、.5份 其中，所述組分B為均聚聚乙烯、共聚聚乙烯或兩者的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述組分A的DSC熔點(diǎn)為160~165°C，熔體流動(dòng)速率為I~2 g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述組分B的DSC熔點(diǎn)為120~125°C，熔體流動(dòng)速率為I~2 g/10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述硅烷為乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述引發(fā)劑為二叔丁基過(guò)氧化物或過(guò)氧化二異丙苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述填料為無(wú)機(jī)填料或高分子填料；所述無(wú)機(jī)填料為云母、硅灰石或鈦白粉；所述高分子填料為聚酰胺或聚酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述樹脂組合物還包括抗氧劑和抗紫外劑。
8.—種如權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能背板基材的樹脂組合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)按權(quán)利要求1所述的配比將組分B、硅烷和引發(fā)劑混合均勻，經(jīng)螺桿熔融擠出加工，制備得到硅烷接枝聚乙烯增韌劑； (2)按配比將余下組分加入到上述硅烷接枝聚乙烯增韌劑中并混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，即可得到所述樹脂組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中的螺桿熔融擠出加工的反應(yīng)擠出溫度為15(T220°C。
10.采用權(quán)利要求1所述的樹脂組合物制得的太陽(yáng)能背板基材膜。
【文檔編號(hào)】C08K3/22GK103897265SQ201210582651
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】羅吉江, 符書臻 申請(qǐng)人:蘇州度辰新材料有限公司