專利名稱：：用于光伏電池背板的聚酯薄膜的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于光伏電池背板的聚酯薄膜的制備方法。屬于高分子聚合和加工
技術領域：
。(二)
背景技術：
：太陽能電池早期發(fā)明主要目的是應用于宇宙飛船上，選用杜邦的TPT三層復合薄膜做為其背膜，Tedlar(聚偏二氟乙烯薄膜)PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)Tedlar(聚偏二氟乙烯薄膜)三層復合而成，里層與外層采用聚偏二氟乙烯，由于FC鍵鍵能高，耐老化性能極好。早期曾試用過純PET背板，但由于當時PET合成技術的落后，未能成功。近年來轉為民用時光伏電池背板仍就延承使用了TPT，典型品牌是奧地利Isovolta公司的TPT(聚偏二氟乙烯是杜邦公司合成)。TPT最關鍵材料是聚偏氟乙烯樹脂的制備，聚偏氟乙烯合成易污染環(huán)境，市場供應量嚴重受限，且價格昂貴，現(xiàn)美國杜邦公司已減量生產(chǎn)。因此第二代聚偏二氟乙烯薄膜采用溶劑法生產(chǎn)，用溶劑涂覆在其它薄膜基材上，再蒸發(fā)溶劑，在干燥過程中背板色澤發(fā)黃，且物理機械性能差，這樣象奧地利Isovolta、德國Krempel、韓國SFC、意大利Coveme、日本Toppan等企業(yè)均因采用杜邦聚偏二氟乙烯而面臨供貨困難的問題。美國3M公司推出由四氟乙烯、六氟乙烯和偏二氯乙烯三元共聚而成，氟含量高，耐候性高，但薄膜太軟，物理機械性能較差，相對成本很高，進口到我國的氟樹脂成本高達6090萬元/噸，限制了光伏電池的推廣應用。由于聚氟乙烯價格昂貴而又難以加工，人們就開始探索用價廉物美的改性耐老化聚酯來替代，光伏電池大量轉為民用僅有幾年的時間，關于這方面公開報道和發(fā)明的專利主要集中在近幾年的日本企業(yè)，比如日本有公開專利(JP2006310461)報道，在聚酯薄膜中加入4%的紫外線吸收劑和500卯m的潤滑劑研制而成。2007年在我國市場上出現(xiàn)了由日本Toray和Toyal兩家公司的全聚酯光伏電池背板產(chǎn)品，通過強制老化試驗與聚偏二氟乙烯對比，強度衰減明顯，國內(nèi)有一些小型光伏企業(yè)在買不到TPT背板時替代使用。光伏電池背板長期暴露在戶外，主要處于溫度《6(TC、濕度《100%的環(huán)境下，由于背板是在電池板的下面，因此太陽光的紫外線照射相對較弱。聚酯本身雖然具有良好的結構穩(wěn)定性，常規(guī)聚酯一般在戶外的使用壽命可達510年，但遠不能滿足光伏電池的需要。由于太陽能光伏電池戶外使用壽命保證在25年以上，作為其背板的聚酯材料，必須要有非常高的耐老化性能。因此，研究在戶外環(huán)境聚酯降解機理，添加有效抗老化劑，最大限度地提高聚酯薄膜的戶外使用壽命是作為光伏電池背板材料的關鍵因素。目前人們研究戶外聚酯主要添加紫外線吸收劑、抗氧化劑和熱穩(wěn)定劑的方法來提高聚酯的抗老化性能，這種做法忽視了戶外聚酯水解的作用。聚酯大分子兩端的活潑的端羧基極易引發(fā)聚酯水解。這樣大大降低了聚酯薄膜的耐老化性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能將聚酯大分子兩端的活潑的端羧基變成穩(wěn)定基團的用于光伏電池背板的聚酯薄膜的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種用于光伏電池背板的聚酯薄膜的制備方法，所述方法包括以下工藝過程步驟一、合成聚酯切片首先將對苯二甲酸、乙二醇和催化劑醋酸銻按一定比例加入反應釜，溫度升至265°C士5t:，進行酯化反應，此時將熱穩(wěn)定劑三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010用乙二醇進行調(diào)配，在酯化反應的酯化率達到90%95%時，加入用乙二醇調(diào)配的三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010，在25士2Pa壓力下，280290。C反應35小時出料，得到粘度為0.680.72、熔點在25826(TC的聚酯切片，其中所述各原料的投料重量份為對苯二甲酸乙二醇8688份3133份0.030.06份0.050.10份0.050.10份三乙基磷酸酯抗氧化劑1010步驟二、制備母粒將步驟一合成的聚酯切片用粉碎機粉碎，并在真空轉鼓中80士1(TC干燥3士0.5小時，加入聚碳化二亞胺、紫外線吸收劑MV3638、三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010混合后，通過雙螺桿擠出機擠出造粒，所述各原料的投料重量份為聚酯切片85-聚碳化二亞胺1紫外線吸收劑MV36381-三乙基磷酸酯0.1抗氧化劑1010雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度如表1表1雙螺桿擠出機各區(qū)溫度設置<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>物料在雙螺桿中的停留時間3.5±1分鐘。步驟三、雙向拉伸制成薄膜均按重量份計，將步驟一合成的聚酯切片6289份、步驟二制備的母粒1030份與含Si(^3000士100ppm的PET聚酯切片18份的比例一起置于雙螺桿擠出機共混后，16018(TC干燥1060分鐘，后置于雙螺桿擠出機融熔擠出，進入鑄片機鑄片，再進行雙向拉伸制成薄膜。其中雙螺桿擠出機雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度I區(qū)溫度為15018(TC，其余各區(qū)溫度為25028(TC，模頭溫度為26529(TC，縱向拉伸比25倍，橫向拉伸比25倍，薄膜生產(chǎn)速度120180米/分，得到100200iim的雙向拉伸聚酯薄膜。本發(fā)明的有益效果是作為光伏電池的背板考察的性能主要是耐老化性能(電氣絕緣性能和耐壓性能主要薄膜的厚度來保證的)。12(TC、2個大氣壓下進行高溫、高濕強制老化試驗(強制老化24小時近似戶外10年)。取本發(fā)明的產(chǎn)品150iim的聚酯薄膜(樣品1)，普通150ym的聚酯薄膜(樣品2)，聚偏氟乙烯薄膜Tedlar50ym(樣品3)，每隔10小時取出各取出一塊樣品，進行拉伸強度對比。表2強制老化條件下各樣品縱向拉伸強度(MPa)對比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>與已有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)作為光伏背板用的聚酯薄膜，在戶外長期處于風吹、雨淋、日曬的環(huán)境中，易發(fā)生熱降解、熱氧化降解、水解等降解反應而老化。由于背板處于相對低溫環(huán)境中，老化主要是因水解產(chǎn)生。本發(fā)明通過添加熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑，抗水解劑等綜合手段來實現(xiàn)抗老化。聚酯水解的主要原因是特別是大分子鏈兩端的未發(fā)生聚合反應的端羧基，分子鏈降解斷鏈，產(chǎn)生更多的端羧基，又反過來加劇降解。本發(fā)明顯著特點是在防止聚酯熱降解的基礎上，重點又加入聚碳化二亞胺，可將活潑的端羧基中和成穩(wěn)定基團脲，從而使老化速度終止或減緩。所得的發(fā)明樣品在高溫高濕強制老化100小時，強度保持率仍然在70%以上，而同等條件下的常規(guī)聚酯薄膜，已完全降解脆化。(2)高溫高濕強制老化100小時，已完全能保證光伏電池的戶外使用安全要求。本發(fā)明產(chǎn)品經(jīng)過100小時的高溫高濕強制老化，強度保持在120MPa，仍大于聚偏二氟乙烯薄膜的強度，從試驗可以看出聚偏二氟乙烯薄膜具有非常優(yōu)良的耐老化性能。具體實施例方式以下用具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，所述的實施例容易被本領域的技術人員掌握和驗證。通過實施例對本發(fā)明作出說明，并非對發(fā)明作出限制。對苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)、三乙基磷酸酯(TEP)、醋酸銻和抗氧化劑1010，五種物質(zhì)具體配方如下表3PET合成單體配比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在聚酯間歇聚合裝置上，首先將對苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和醋酸銻按上述配方加入反應釜，溫度升至265t:進行酯化反應，此時將三乙基磷酸酯(TEP)和抗氧化劑1010用乙二醇(EG)進行調(diào)配，在酯化率達到95%時，加入用乙二醇調(diào)配的三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010。在25Pa壓力下，282t:反應275分鐘出料，得到粘度為0.698的PET切片。本實施例共加工3釜，得到6.9噸切片。表4母粒制備配方添加組分重量(kg)重量百分比(％)合成切片70085.6聚碳化二亞胺9811.9MV363S14.81.8TEP2.20.210102.30.2取將上述合成的切片700kg用粉碎機粉碎，干燥后按表4配比混合后通過雙螺桿擠出機擠出造粒，雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度分別為1區(qū)溫度73tMI區(qū)溫度134°C，III區(qū)溫度213°C，IV區(qū)溫度211°C，V區(qū)溫度205°C，機頭溫度208°C，物料在雙螺桿中的停留時間3.5分鐘，共制得797kg母粒。均按重量份計，含Si023000ppm的PET切片4份，步驟一合成的聚酯切片74份與制備的母粒22份共混后，17(TC干燥30分鐘。螺桿擠出機雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度I區(qū)溫度為175t:，其余各區(qū)溫度為275t:，模頭溫度為278°C?？v向拉伸比3.05倍，橫向拉伸比3.66倍。薄膜生產(chǎn)速度130米/分，得到150iim的雙向拉伸聚薄膜聚酯薄膜，即可制得本發(fā)明產(chǎn)品。權利要求一種用于光伏電池背板的聚酯薄膜的制備方法，其特征在于所述方法包括以下工藝過程步驟一、合成聚酯切片首先將對苯二甲酸、乙二醇和催化劑醋酸銻按一定比例加入反應釜，溫度升至265℃±5℃，進行酯化反應，此時將熱穩(wěn)定劑三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010用乙二醇進行調(diào)配，在酯化反應的酯化率達到90％～95％時，加入用乙二醇調(diào)配的三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010，在25±2Pa壓力下，280～290℃反應3～5小時出料，得到粘度為0.68～0.72、熔點在258～260℃的聚酯切片，其中所述各原料的投料重量份為對苯二甲酸86～88份乙二醇31～33份醋酸銻0.03～0.06份三乙基磷酸酯0.05～0.10份抗氧化劑10100.05～0.10份；步驟二、制備母粒將步驟一合成的聚酯切片用粉碎機粉碎，并在真空轉鼓中80±10℃干燥3±0.5小時，加入聚碳化二亞胺、紫外線吸收劑MV～3638、三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010混合后，通過雙螺桿擠出機擠出造粒，所述各原料的投料重量份為聚酯切片85～98份聚碳化二亞胺1～15份紫外線吸收劑MV～36381～5份三乙基磷酸酯0.1～0.5份抗氧化劑10100.1～0.5份，雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度如下I區(qū)溫度/℃II區(qū)溫度/℃III區(qū)溫度/℃IV區(qū)溫度/℃V區(qū)溫度/℃機頭/℃70～120130～200200～250200～250200～250200～250物料在雙螺桿中的停留時間3.5±1分鐘；步驟三、雙向拉伸制成薄膜均按重量份計，將步驟一合成的聚酯切片62～89份、步驟二制備的母粒10～30份與含SiO23000±100ppm的PET聚酯切片1～8份的比例一起置于雙螺桿擠出機共混后，160～180℃干燥10～60分鐘，后置于雙螺桿擠出機融熔擠出，進入鑄片機鑄片，再進行雙向拉伸制成薄膜，其中雙螺桿擠出機雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度I區(qū)溫度為150～180℃，其余各區(qū)溫度為250～280℃，模頭溫度為265～290℃，縱向拉伸比2～5倍，橫向拉伸比2～5倍，薄膜生產(chǎn)速度120～180米/分，得到100～200μm的雙向拉伸聚酯薄膜。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于光伏電池背板的聚酯薄膜的制備方法，所述方法包括以下工藝過程一、合成聚酯切片首先將對苯二甲酸、乙二醇和催化劑醋酸銻加入反應釜，進行酯化反應，后加入用乙二醇調(diào)配的三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010，反應出料；二、制備母粒將步驟一合成的聚酯切片粉碎，干燥，加入聚碳化二亞胺、紫外線吸收劑MV～3638、三乙基磷酸酯和抗氧化劑1010混合后，通過雙螺桿擠出機擠出造粒；三、雙向拉伸制成薄膜將步驟一合成的聚酯切片、步驟二制備的母粒與含SiO23000±100ppm的PET聚酯切片置于雙螺桿擠出機共混后，后置于雙螺桿擠出機融熔擠出，進入鑄片機鑄片，再進行雙向拉伸制成薄膜。本發(fā)明方法能將聚酯大分子兩端的活潑的端羧基變成穩(wěn)定基團，因此耐老化性能好。文檔編號B29B9/02GK101733925SQ20091018498公開日2010年6月16日申請日期2009年10月26日優(yōu)先權日2009年10月26日發(fā)明者薛峰,薛志剛,魏文良申請人:申達集團有限公司;天津渤海職業(yè)技術學院