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      高水汽阻隔性pvdf涂料及其制備方法

      文檔序號(hào):3716968閱讀:365來源:國知局
      高水汽阻隔性pvdf涂料及其制備方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法。該涂料由以下重量份的原料制得:PVDF72-80份、丙烯酸羥乙酯10-15份、丙烯酸六氟丁酯13-17份、縮二脲7-11份、丙烯酸羥丙酯7-11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5-9份、偶氮二異丁腈5-9份、二乙胺二胺3-6份、二丙二醇甲醚3-6份、烯酸4-6份、流平劑2-5份、KH5504-7份、N-甲基-2-吡咯烷酮1-4份。本發(fā)明的涂料具有耐候性好、水汽阻隔性強(qiáng)、高附著力的特點(diǎn),能夠形成與太陽能電池組件中的密封材、特別是EVA的密合性優(yōu)異。且本發(fā)明生產(chǎn)過程簡單,生產(chǎn)成本低廉,環(huán)保,易于運(yùn)輸和貯存,易于工業(yè)化生產(chǎn),具有市場應(yīng)用價(jià)值。
      【專利說明】高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 隨著不可再生資源的逐步減少以及礦物類資源生產(chǎn)、使用中產(chǎn)生的各種污染問 趣,各國都在用政策的、法律的手段逐步加大對(duì)再生能源和清潔能源的開發(fā)利用,并努力提 高其在整個(gè)能源使用中的比例。在這些清潔和可再生能源中,太陽能是其中最重要的能源 之一。太陽能光伏發(fā)電越來越多的成為我們生活中的一部分,國家十二五計(jì)劃把2015年總 安裝量設(shè)定在15GW,這就預(yù)示了我們生活用電的一部分會(huì)在不久的將來悄然變?yōu)閬碜蕴?能發(fā)電。對(duì)于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)來說,在不斷提高技術(shù)的同時(shí),更要降低成本。目前太陽能設(shè)備 常用的是太陽能電池板,它是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的一個(gè)重要設(shè)備。太陽電池板主要包括 玻璃、EVA膠膜、邊框、背膜、接線盒、硅膠等,目前除背膜以外的其它材料均已在中國光伏 產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高度國產(chǎn)化,大大降低了太陽電池組件單位發(fā)電功率的制造成本。但是,背膜作為 一類重要的太陽電池組件封裝材料,其技術(shù)門檻要求相當(dāng)高,加之相關(guān)原材料長期受到國 外氟化工巨頭的專利技術(shù)制約,時(shí)至今日其國產(chǎn)化程度仍極低,造成現(xiàn)在國內(nèi)太陽電池組 件生產(chǎn)商所采用的背膜大多為國外進(jìn)口產(chǎn)品,價(jià)格較高且供貨期不能保證。因此,從降低太 陽電池組件單位發(fā)電功率的制造成本角度來講,背膜國產(chǎn)化是中國光伏企業(yè)的必然選擇。
      [0003] 由于太舊能電池模組是放置在室外的電氣產(chǎn)品,因此背板除了具有保護(hù)功能以 夕卜,還必須具備25年之久的可靠的絕緣性能、阻水性、耐老化性能。若太陽能背板阻隔水蒸 氣滲透的性能不良,則空氣中的濕氣(尤其是陰雨濕氣更大)會(huì)透過太陽能背板進(jìn)入到內(nèi) 偵牝水蒸氣的滲透會(huì)影響到EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)的粘結(jié)性能,導(dǎo)致背板與EVA脫 離,進(jìn)而使更多濕氣直接接觸電池片而使電池片被氧化。此類產(chǎn)品使用年限一般按照25年 以上進(jìn)行設(shè)計(jì),要確保產(chǎn)品達(dá)到如此長的使用期限,就需要嚴(yán)格控制各組件質(zhì)量,而這些組 件中太陽能電池背板的作用不容小覷,太陽能電池背板起著保護(hù)光伏組件中的電池片的作 用。作為太陽能發(fā)電的主要部件,光伏組件的質(zhì)量非常的重要,而光伏組件的壽命與其使用 的原料密切相關(guān)。在所有的原料中,塑料部件壽命是最短的。所以光伏組件中塑料部件的 壽命決定了光伏組件的壽命。在所有塑料部件中,背板無疑是最重要的。背板是所有封裝 材料中成本比重最大的部分,由于硅材料價(jià)格的迅速降低,其也成為組件成本重要構(gòu)成之 一。背板的成本由其所用的材料所決定,而不同材料的壽命是不同的,是否能滿足組件要 求的25年壽命也成為越來越多組件廠和發(fā)電用戶所關(guān)心的問題。如果背膜在耐老化、耐 絕緣、耐水氣等方面無法滿足太陽電池組件25年的環(huán)境考驗(yàn),最終將導(dǎo)致太陽電池的可靠 性、穩(wěn)定性與耐久性無法得到保障,造成電池模塊脫落、電池片滑移、電池有效輸出功率降 低等不良,更危險(xiǎn)的是電池組件會(huì)在較低電壓和電流值的情況下出現(xiàn)電打弧現(xiàn)象,引起電 池組件燃燒并促發(fā)火災(zāi),造成人員安全損害和財(cái)產(chǎn)損失。
      [0004] 目前,主流的太陽電池背膜多為雙面含氟的復(fù)膠型背膜和涂覆型背膜。復(fù)膠型太 陽電池背膜(TPT、KPK等)多是以歐美一些氟化工企業(yè)開發(fā)的PVF或PVDF等氟膜通過膠 粘劑與PET基材粘結(jié)復(fù)合而成。復(fù)膠型背膜由于其內(nèi)部PET基材兩面存在膠粘劑,而膠 粘劑的質(zhì)量水準(zhǔn)不一,加之復(fù)合工藝良莠不齊,在電池組件戶外長期使用過程中復(fù)合型背 膜受濕度與溫度雙重因素的綜合影響,易發(fā)生粘結(jié)膠層水解等損害,最終導(dǎo)致氟膜(PVF或 PVDF等)與PET基材的層間剝離,難以滿足電池組件長期的可靠性要求。同時(shí),由于制造 專利技術(shù)制約和氟膜表面的親水性改性處理技術(shù)等原因,目前PVF和PVDF等氟膜產(chǎn)品還 沒有在中國實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。因此,采用PVF或PVDF等氟膜開發(fā)生產(chǎn)雙面含氟太陽電池背膜的 中國企業(yè)長期受制于外國氟膜制造商,其背膜制造成本居高不下,且適用于氟膜與PET粘 結(jié)的高品質(zhì)膠粘劑多為國外極少數(shù)廠商技術(shù)壟斷,很難進(jìn)口。而國內(nèi)一些背膜生產(chǎn)企業(yè)只 能采用一些普通的聚氨酯、環(huán)氧或丙烯酸類膠粘劑,這些膠粘劑容易老化,在性能上無法滿 足25年的耐久性要求。
      [0005] 而涂覆型背膜主要是使用氟涂料,氟涂料由于其優(yōu)異的性能在建筑、化學(xué)工業(yè)、電 器電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、航空航天產(chǎn)業(yè)、家庭用品的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,成為繼丙烯酸 涂料、聚氣醋涂料、有機(jī)娃涂料等1?性能涂料之后,綜合性能最1?的涂料品種。目如,應(yīng)用比 較廣泛的氟樹脂涂料主要有PVDF、PCTFE、PTFE三大類型,我國也是繼美國、日本之后第三 個(gè)擁有氟碳涂料合成技術(shù)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家。氟碳涂料被廣泛應(yīng)用于橋梁、大廈、鐵路、 通信設(shè)施的表面防護(hù)上,并經(jīng)受了 40年以上的戶外嚴(yán)酷考驗(yàn),表現(xiàn)出極佳的耐候性能。因 此,將氟碳涂料應(yīng)用于太陽電池背膜的開發(fā),從而實(shí)現(xiàn)不使用膠粘劑并具有優(yōu)異長期耐候 性能的低成本高品質(zhì)涂覆型背膜產(chǎn)品是完全可行的,也是今后背膜材料發(fā)展和國產(chǎn)化的必 由之路。但是由于氟涂料是使用聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯的微小顆粒和基礎(chǔ)樹脂一起分散 在溶劑中而形成。使用時(shí)將溶劑揮發(fā),氟塑料顆粒和基礎(chǔ)樹脂固化在被保護(hù)物表面,基礎(chǔ)樹 脂可以交聯(lián)也可以不交聯(lián)。氟塑料本身以顆粒形式分散在基礎(chǔ)樹脂中,相互不接觸。水汽 或紫外線首先攻擊氟塑料顆粒間基礎(chǔ)樹脂,導(dǎo)致其很快降解?;A(chǔ)樹脂為環(huán)氧樹脂、丙烯酸 酯樹脂或者是聚氨酯樹脂,其耐候性遠(yuǎn)差于氟塑料。其本身是極性樹脂,由于分子鏈較為復(fù) 雜而樹脂的結(jié)晶性低,所以其透水率也較高。水汽會(huì)通過涂層中的基礎(chǔ)樹脂和涂層中的細(xì) 小裂紋攻擊在下層的PET薄膜,而使PET很快降解開裂,而使這類背板在強(qiáng)濕熱老化時(shí)開裂 嚴(yán)重。例如:中國專利申請?zhí)朇N201310095115. 9與申請?zhí)朇N201310534583. 1,這兩件專 利都存在上述問題。鑒于上述缺陷,開發(fā)一種具有高水汽阻隔性能的低成本的氟涂料,是目 前背膜開發(fā)與技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法,該涂料在背 板的制備中避免使用膠粘劑、同時(shí)具有較高一體化程度和具有優(yōu)異長期耐候性能。
      [0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的 原料制得:PVDF72-80份、丙烯酸羥乙酯10-15份、丙烯酸六氟丁酯13-17份、縮二脲7-11 份、丙烯酸羥丙酯7-11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5-9份、偶氮二異丁腈5-9份、二乙胺 二胺3-6份、二丙二醇甲醚3-6份、烯酸4-6份、流平劑2-5份、KH550 4-7份、N-甲基-2-批 咯烷酮1-4份。
      [0008] 優(yōu)選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF72份、丙烯酸羥乙酯10份、丙烯酸六 氟丁酯13份、縮二脲7份、丙烯酸羥丙酯7份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5份、偶氮二異丁腈 5份、二乙胺二胺3份、二丙二醇甲醚3份、烯酸4份、流平劑2份、KH550 4份、N-甲基-2-批 咯烷酮1份。
      [0009] 優(yōu)選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF80份、丙烯酸羥乙酯15份、丙烯酸六 氟丁酯17份、縮二脲11份、丙烯酸羥丙酯11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯9份、偶氮二異 丁腈9份、二乙胺二胺6份、二丙二醇甲醚6份、烯酸6份、流平劑5份、KH550 7份、N-甲 基-2-吡咯烷酮4份。
      [0010] 優(yōu)選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF74份、丙烯酸羥乙酯12份、丙烯酸六 氟丁酯14份、縮二脲8份、丙烯酸羥丙酯8份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯6份、偶氮二異丁腈 6份、二乙胺二胺4份、二丙二醇甲醚4份、烯酸5份、流平劑3份、KH550 5份、N-甲基-2-批 咯烷酮2份。
      [0011] 優(yōu)選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF78份、丙烯酸羥乙酯14份、丙烯酸六 氟丁酯16份、縮二脲10份、丙烯酸羥丙酯9份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯8份、偶氮二異 丁腈7份、二乙胺二胺5份、二丙二醇甲醚5份、烯酸5份、流平劑4份、KH550 6份、N-甲 基-2-吡咯烷酮3份。
      [0012] 所述烯酸為丙烯酸、甲基丙烯酸或十一烯酸。
      [0013] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
      [0014] 高水汽阻隔性PVDF涂料的制備方法,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應(yīng)釜中,開啟反應(yīng)釜于80-88°C下攪拌2. 5-3小時(shí),然后冷卻至室溫出料,得到的產(chǎn) 物。
      [0015] 本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的涂料具有耐候性好、水汽阻隔性強(qiáng)、高附著力 的特點(diǎn),能夠形成與太陽能電池組件中的密封材、特別是EVA的密合性優(yōu)異。且本發(fā)明生產(chǎn) 過程簡單,生產(chǎn)成本低廉,環(huán)保,易于運(yùn)輸和貯存,易于工業(yè)化生產(chǎn),具有市場應(yīng)用價(jià)值。

      【具體實(shí)施方式】
      [0016] 實(shí)施例1 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF72份、丙烯酸羥 乙酯10份、丙烯酸六氟丁酯13份、縮二脲7份、丙烯酸羥丙酯7份、三羥甲基丙烷二丙烯酸 酯5份、偶氮二異丁腈5份、二乙胺二胺3份、二丙二醇甲醚3份、烯酸4份、流平劑2份、 KH550 4份、N-甲基-2-吡咯烷酮1份。
      [0017] 所述烯酸為丙烯酸。
      [0018] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
      [0019] 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應(yīng)釜中,開啟反應(yīng)釜于88°C下攪拌2. 5小時(shí),然后冷卻至室溫出料,得到的產(chǎn)物。
      [0020] 實(shí)施例2 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF80份、丙烯酸羥 乙酯15份、丙烯酸六氟丁酯17份、縮二脲11份、丙烯酸羥丙酯11份、三羥甲基丙烷二丙烯 酸酯9份、偶氮二異丁腈9份、二乙胺二胺6份、二丙二醇甲醚6份、烯酸6份、流平劑5份、 KH550 7份、N-甲基-2-吡咯烷酮4份。
      [0021] 所述烯酸為甲基丙烯酸。
      [0022] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
      [0023] 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應(yīng)釜中,開啟反應(yīng)釜于88°C下攪拌3小時(shí),然后冷卻至室溫出料,得到的產(chǎn)物。
      [0024] 實(shí)施例3 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF74份、丙烯酸羥 乙酯12份、丙烯酸六氟丁酯14份、縮二脲8份、丙烯酸羥丙酯8份、三羥甲基丙烷二丙烯酸 酯6份、偶氮二異丁腈6份、二乙胺二胺4份、二丙二醇甲醚4份、烯酸5份、流平劑3份、 KH550 5份、N-甲基-2-吡咯烷酮2份。
      [0025] 所述烯酸為i^一烯酸。
      [0026] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
      [0027] 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應(yīng)釜中,開啟反應(yīng)釜于80°C下攪拌2. 5小時(shí),然后冷卻至室溫出料,得到的產(chǎn)物。
      [0028] 實(shí)施例4 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF78份、丙烯酸羥 乙酯14份、丙烯酸六氟丁酯16份、縮二脲10份、丙烯酸羥丙酯9份、三羥甲基丙烷二丙烯 酸酯8份、偶氮二異丁腈7份、二乙胺二胺5份、二丙二醇甲醚5份、烯酸5份、流平劑4份、 KH550 6份、N-甲基-2-吡咯烷酮3份。
      [0029] 所述烯酸為丙烯酸。
      [0030] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
      [0031] 本實(shí)施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應(yīng)釜中,開啟反應(yīng)釜于80°C下攪拌3小時(shí),然后冷卻至室溫出料,得到的產(chǎn)物。
      [0032] 實(shí)施例5 將實(shí)施例1-4制得的涂料,按HG/T-3792-2005標(biāo)準(zhǔn)制樣并檢測性能,檢測結(jié)果如表1 所示。
      [0033] 表1本發(fā)明實(shí)施例制得的涂料檢測結(jié)果

      【權(quán)利要求】
      1. 高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于包括以下重量份的原料:PVDF72-80份、丙烯酸 羥乙酯10-15份、丙烯酸六氟丁酯13-17份、縮二脲7-11份、丙烯酸羥丙酯7-11份、三羥甲 基丙烷二丙烯酸酯5-9份、偶氮二異丁腈5-9份、二乙胺二胺3-6份、二丙二醇甲醚3-6份、 烯酸4-6份、流平劑2-5份、KH550 4-7份、N-甲基-2-吡咯烷酮1-4份。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF72份、丙烯酸羥乙酯10份、丙烯酸六氟丁酯13份、縮二脲7份、丙烯酸羥丙酯7 份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5份、偶氮二異丁腈5份、二乙胺二胺3份、二丙二醇甲醚3份、 烯酸4份、流平劑2份、KH550 4份、N-甲基-2-吡咯烷酮1份。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF80份、丙烯酸羥乙酯15份、丙烯酸六氟丁酯17份、縮二脲11份、丙烯酸羥丙酯 11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯9份、偶氮二異丁腈9份、二乙胺二胺6份、二丙二醇甲醚6 份、烯酸6份、流平劑5份、KH550 7份、N-甲基-2-吡咯烷酮4份。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF74份、丙烯酸羥乙酯12份、丙烯酸六氟丁酯14份、縮二脲8份、丙烯酸羥丙酯8 份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯6份、偶氮二異丁腈6份、二乙胺二胺4份、二丙二醇甲醚4份、 烯酸5份、流平劑3份、KH550 5份、N-甲基-2-吡咯烷酮2份。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF78份、丙烯酸羥乙酯14份、丙烯酸六氟丁酯16份、縮二脲10份、丙烯酸羥丙酯 9份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯8份、偶氮二異丁腈7份、二乙胺二胺5份、二丙二醇甲醚5 份、烯酸5份、流平劑4份、KH550 6份、N-甲基-2-吡咯烷酮3份。
      6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于所述烯酸為丙烯酸、 甲基丙烯酸或十一烯酸。
      7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于所述所述流平劑為丙 二醇甲醚乙酸酯。
      8. 根據(jù)權(quán)利要求1 _7中任一項(xiàng)所述的高水汽阻隔性PVDF涂料的制備方法,其特征在 于包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料,加入反應(yīng)釜中,開啟反應(yīng)釜于80-88°C下攪拌 2. 5-3小時(shí),然后冷卻至室溫出料,得到的產(chǎn)物。
      【文檔編號(hào)】C09D151/06GK104371475SQ201410644502
      【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
      【發(fā)明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術(shù)有限公司
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