一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜，其特征是：該薄膜由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯制備的雙向拉伸聚酯薄膜及其涂敷在該膜兩側(cè)表面的聚酯型膠涂層組成，聚酯薄膜厚度為150～250μm、聚酯型膠涂層厚度均為0.08～0.25μm；聚酯型膠由含聚酯樹脂25%的水溶性聚酯乳液、納米硅溶膠、表面活性劑、流平劑、消泡劑、固化劑和去離子水組成；聚酯切片經(jīng)擠出機(jī)融熔鑄片、縱向拉伸成膜后，采用在線涂布方式將聚酯型膠涂敷在該膜的兩個(gè)表面上，再經(jīng)橫向拉伸、烘干交聯(lián)固化和熱定型而制得聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜。本發(fā)明薄膜適用于制造太陽能電池背板膜或其它需低水汽透過率的聚酯薄膜制品。
【專利說明】一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)高分子化合物及其制備，涉及一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜及其制備方法。本發(fā)明制備的聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜適用于制造太陽能電池背板膜或其它需低水汽透過率的聚酯薄膜制品?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]應(yīng)用于太陽能電池背板膜制造的聚酯薄膜材料，作為太陽能電池組件的基礎(chǔ)材料之一，其重要的作用之一是使聚酯薄膜材料具有低水汽透過率，以提高太陽能電池的使用壽命，該研究工作一直受到人們的高度重視。在此領(lǐng)域許多研究采用不同的方法來解決太陽能聚酯薄膜水汽阻隔性，絕緣性，尺寸穩(wěn)定性，耐濕熱老化性以及阻燃性?，F(xiàn)有技術(shù)中，CN103022192A公開了采用阻隔層、耐水解層、高反射率耐水解層等多層復(fù)合制作的一種高反射率太陽能電池背板膜用聚酯薄膜，其250 μ m高反射率太陽能電池背板膜用聚酯薄膜的水蒸氣透過率達(dá)到1.2g/m2.天(38°C，濕度90%)的水平。但該技術(shù)方案存在如下缺陷:(O多層結(jié)構(gòu)需要膠粘層，而膠粘層易于老化，直接導(dǎo)致太陽能背板聚酯薄膜性能不穩(wěn)定；
[2]結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致加工復(fù)雜、還使生產(chǎn)成本增加。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜及其制備方法。本發(fā)明可以有效解決現(xiàn)有太陽能電池背板膜用聚酯薄膜在使用過程中的水汽透過率高、阻隔性差、絕緣性差的問題；提供太陽能電池背板膜用的一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜(簡稱:聚酯型涂層膜)產(chǎn)品及其制備方法。
[0004]本發(fā)明的內(nèi)容是:一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜，其特征是:該薄膜由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(簡稱PET)或聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(簡稱PEN)制備的雙向拉伸聚酯薄膜及其涂敷在該膜兩側(cè)表面的聚酯型膠涂層組成，聚酯薄膜厚度為150~250 μ m、聚酯型膠涂層厚度均為0.08~0.25 μ m。
[0005]本發(fā)明的內(nèi)容中:所述聚酯型膠涂層是在聚酯切片經(jīng)擠出機(jī)融熔鑄片、縱向拉伸成膜后，采用在線涂布方式將聚酯型膠涂敷在該膜的兩個(gè)表面上，再經(jīng)橫向拉伸、烘干交聯(lián)固化和熱定型而得到的涂層。
[0006]本發(fā)明的另一內(nèi)容是:一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜的制備方法，其特征是包括下列步驟:
[0007]a、制備聚酯型膠:
[0008]在可稱重量的配制容器中，加入40重量份的去離子水，在攪拌下加入16~50重量份含聚酯樹脂25% (質(zhì)量百分比含量)的水溶性聚酯乳液，繼續(xù)攪拌30分鐘后，再滴加(極微量)pH調(diào)節(jié)劑N，N- 二甲基乙醇胺，使水溶性聚酯乳液的pH=9.5，攪拌下依次加入1.2~
3.75重量份納米硅溶膠、0.5~I重量份表面活性劑、0.2~0.5重量份流平劑、0.2~0.5重量份消泡劑，最后加入0.12~0.625重量份固化劑，再加入去離子水至總物料達(dá)到100重量份，再次滴加(極微量)N，N- 二甲基乙醇胺調(diào)pH至9.5，再攪拌30分鐘，制得聚酯型膠；
[0009]所述納米硅溶膠為納米級(jí)二氧化硅乳液，可以是美國GRACE公司的LUDOX TM-50牌號(hào)產(chǎn)品；
[0010]所述表面活性劑為改性聚二甲基硅氧烷，可以是德國畢克化學(xué)公司的BYK-333牌
號(hào)產(chǎn)品；
[0011]所述流平劑為聚醚硅氧烷，可以是德國畢克化學(xué)公司的DISPERBYK-198牌號(hào)產(chǎn)品;
[0012]所述消泡劑為有機(jī)硅聚醚共聚物，可以是德國TEGO公司的TEGO? Foamex825牌號(hào)產(chǎn)品；
[0013]所述固化劑為丁醚化氨基樹脂或異氰酸酯，可以是美國CYTEC公司的CYMEL659牌號(hào)產(chǎn)品或德國拜耳公司的Bayhydur?: 305牌號(hào)產(chǎn)品；
[0014]b、制備聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜:
[0015]將干燥后的聚酯切片加入擠出機(jī)在265~300°C溫度下融熔，經(jīng)擠出機(jī)模具唇口擠出，在12~20°C冷鼓上鑄片，并以10~20m/分鐘速度進(jìn)入3~5m長、65~95°C的縱向拉伸段拉伸3.0±0.8倍后，此時(shí)經(jīng)縱向拉伸的聚酯薄膜以22~76m/分鐘的速度進(jìn)入冷卻電暈段，用I~3秒鐘冷卻至15~45°C,進(jìn)行電暈處理，經(jīng)縱向拉伸和電暈處理的聚酯薄膜進(jìn)入在線涂布裝置，采用凹版輥涂的涂布方式將上述第一步制備的聚酯型膠對(duì)其進(jìn)行涂布，涂布后的聚酯薄膜兩側(cè) 涂層厚度分別為0.08~0.25 μ m，經(jīng)縱向拉伸、電暈處理和涂布后的聚酯薄膜進(jìn)入5~9m長、溫度100~135°C的預(yù)熱段除去水分，然后在8~12m長、溫度135~155°C的橫向拉伸段拉伸3.0±0.8倍，再經(jīng)溫度在10~16m長、225~245°C的熱定型段定型0.1~0.8分鐘，使涂層交聯(lián)固化形成致密的涂層，再經(jīng)60~80°C、0.1~I分鐘和在室溫下兩個(gè)階段的冷卻后收卷，即制得聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜；
[0016]所述聚酯切片是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片或聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯切片；
[0017]本發(fā)明的另一內(nèi)容中:步驟b所述制得的聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜中，聚酯薄膜厚度為150~250 μ m、各聚酯型涂層厚度均為0.08~0.25 μ m。所述涂層厚度可以通過調(diào)整涂布輥與聚酯薄膜相對(duì)速度，以及壓輥和涂布輥的間隙距離來控制。
[0018]本發(fā)明的另一內(nèi)容中:步驟a所述含聚酯樹脂25% (質(zhì)量百分比含量)的水溶性聚酯乳液的pH為7~10、粒徑為50~150nm，羥值<6mg/g (KOH)，粘度〈ldPa.s (25。。)，斷裂伸長率在300~1200% ;可以是自制水溶性聚酯乳液或使用日本Τ0Υ0Β0公司的VYLONAL R 1480牌號(hào)等水溶性聚酯乳液產(chǎn)品。
[0019]所述自制水溶性聚酯乳液的制備方法是:采用現(xiàn)有技術(shù)，以乙二醇、二乙二醇、三羥甲基丙烷、對(duì)苯二甲酸、偏苯三酸酐、二丁基氧化錫、氨水、去離子水為原料，通過縮聚制備出水溶性聚酯乳液。該水溶性聚酯乳液呈白色帶藍(lán)光、與聚酯薄膜附著力優(yōu)異、成膜后無色透明、成膜性優(yōu)異。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點(diǎn)和有益效果:
[0021](I)本發(fā)明使用的水溶性聚酯樹脂具有較小的羥值，粘度小，斷裂伸長率在300~1200%之間，成膜性能良好，附著力優(yōu)異(達(dá)到O級(jí))；
[0022](2)本發(fā)明采用在線涂布方式在其表面涂敷固含量在4~12.5%的水溶性聚酯阻水膠層。聚酯薄膜表面阻水涂層可降低聚酯薄膜水汽透過率，其值可達(dá)到0.75g/m2.天(38°C，濕度90%)。并且提高了產(chǎn)品的粘結(jié)性，同時(shí)保證了產(chǎn)品使用的其他性能要求；
[0023](3)本發(fā)明的聚酯型涂層膜涂層厚度0.08~0.25 μ m,厚度公差小，外觀良好，性能穩(wěn)定；
[0024](4)到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)采用將聚酯片材先縱向拉伸并經(jīng)在線涂布在聚酯薄膜上涂敷一層水溶性聚酯樹脂阻水膠層后，再經(jīng)橫向拉伸并熱定型，制備的用于太陽能電池背板膜的低水汽透過率聚酯薄膜及其制備方法；采用本發(fā)明制備的太陽能電池用背板膜具有低水汽透過率，良好的粘結(jié)性，優(yōu)異的阻隔性，從而大大提高背板膜的使用壽命以及工作效率；
[0025](5)本發(fā) 明采用雙向拉伸和在線涂布的生產(chǎn)方法，簡化了生產(chǎn)工藝、提高了涂布精度，增加了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，減少環(huán)境污染；產(chǎn)品制備工藝簡單實(shí)用性強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面給出的實(shí)施例擬以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能理解為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]第一部分聚酯型膠的制備
[0028]在可稱重量的配制容器中，加入40重量份的去離子水，在攪拌下加入16~50重量份含聚酯樹脂25%的水溶性聚酯乳液，繼續(xù)攪拌30分鐘后，再滴加極微量pH調(diào)節(jié)劑N, N-二甲基乙醇胺，使水溶性聚酯乳液的pH=9.5，攪拌下依次加入1.2~3.75重量份納米硅溶膠、0.5~I重量份表面活性劑、0.2~0.5重量份流平劑、0.2~0.5重量份消泡劑，最后加入0.12~0.625重量份固化劑，再加入去離子水至總物料達(dá)到100重量份，再次滴加極微量N，N- 二甲基乙醇胺調(diào)pH至9.5，再攪拌30分鐘，制得聚酯型膠。
[0029]實(shí)施例1:
[0030]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方1:
[0031]材料項(xiàng)目采用材料用量(kg)
去離子水(先用量)去離子水40
水溶性聚酯乳液自制16
納米硅溶膠LUDOX TM-501.2
表面活性劑BYK-333I 流 f.劑DISPERBYK-1980.2
消泡劑TEGOu Foamex 8250.2
固化劑CYMEL6590.12
h I1Aj' /'水(補(bǔ)充遣)h 1'為'V 水41.28
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不計(jì)
[0032]以上述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠1#。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方2:
[0035]
材料項(xiàng)目采用材料用量(kg)
去離子水(先用量)去離子水40
水溶性聚酯乳液VYLONAL? 148016
[0036]
納米硅溶膠LUDOX TM-501.2
表面活性劑BYK-3330.75
流平劑DISPERBYK-1980.3
消泡劑TEGO? Foamex 8250.2
固化劑Bayhydui<?3050.25
去禺_/'水(補(bǔ)充?)去水41..3
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不才
[0037]以上述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠2#。
[0038]實(shí)施例3:
[0039]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方3:
[0040]材料項(xiàng)目釆用材料用量(kg) 去離子水(先用量)去離子水40 水溶性聚酯乳液自制22
納米硅溶膠LUDOX TM-501.65
表面活性劑BYK-3330.8
流、丨,-劑DISPERBYK-198O 3
消泡劑TEGO? Foamex 8250.2
固化劑CYMEL6590.165
上離/.水(補(bǔ)充匱)上離/.水34.885
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不計(jì)
[0041]以上述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠3#。
[0042]實(shí)施例4:
[0043]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方4:
[0044]
材料項(xiàng)目采用材料用量(kg) 去離子水(先用量)去離子水40
[0045]
水溶性聚酯乳液VYLONAL? 148022
納米硅溶膠LUDOX TM-501.65
表面活性劑BYK-3330.9
流平劑DISPERBYK-1980.3
消泡劑TEGO? Foamex 8250.5
固化劑Bayhydur?3050.275
去離子水(補(bǔ)充量)去離子水34.275
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不計(jì)
[0046]以上述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠4#。
[0047]實(shí)施例5:
[0048]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方5:
[0049]材料項(xiàng)目米用材料用量(kg)
去離子水(先用量)去離子水40
水溶性聚酯乳液自制28
納米硅溶膠LUDOX TM-502 I
表面活性劑BYK-3330.5
流 f.劑DISPERBYK-1980.4
消泡劑TEGO? Foamex 8250.4
固化劑CYMEL6590.21
i離f水(補(bǔ)充K)2<離子水28.39
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不計(jì)
[0050]以上 述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠5#。
[0051]實(shí)施例6:
[0052]本發(fā)明低水汽 透過率涂層的聚酯型膠制備配方6:
[0053]
材料項(xiàng)目采用材料用量(kg)
[0054]
去離子水(先用量)去離子水40
水溶性聚酯乳液VYLONAL? 148028
納米硅溶膠LUDOX TM-502.1
表面活性劑BYK-3330.7
流平劑DISPERBYK-1980.4
消泡劑TEGO? Foamex 8250.5
固化劑Bayhydur?3050.35
去尚子水.(補(bǔ)充量)去尚子水27.95
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不計(jì)
[0055]以上述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠6#。
[0056]實(shí)施例7:
[0057]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方7:
[0058]材料項(xiàng)目采用材料用量(kg)
去離子水(先用S)去離子水40
水溶性聚酯乳液自制34
納米硅溶膠LUDOX TM-502.55
表面活性劑BYK-333I
流 f.劑DISPERBYK-1980.5
消泡劑TEGO? Foamex 8250.4
固化劑CYMEL6590.255
去離子水(補(bǔ)充量)_2<離子水21.495
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不計(jì)
[0059]以上述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠7#。
[0060]實(shí)施例8:
[0061]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方8:
[0062]
材料項(xiàng)目采用材料用量(kg)
去離子水(先用量)去離子水40
水溶性聚酯乳液VYLONAL? 148034
納米硅溶膠LUDOX TM-502.55
表面活性劑BYK-3330.6
流平劑DISPERBYK-1980.4
消泡劑TEGO? Foamex 8250.5
固化劑Bayhy dur?3050.425
去離子水(補(bǔ)充量)去離子水21.525
pH調(diào)節(jié)劑微量忽略不計(jì)
[0063]以上述配方并采用實(shí)施例1~14的聚酯型膠制備基本工藝配制成聚酯型膠8#。
[0064]實(shí)施例9:
[0065]本發(fā)明低水汽透過率涂層的聚酯型膠制備配方9:
[0066]
【權(quán)利要求】
1.一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜，其特征是:該薄膜由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯制備的雙向拉伸聚酯薄膜及其涂敷在該膜兩側(cè)表面的聚酯型膠涂層組成，聚酯薄膜厚度為150~250 μ m、聚酯型膠涂層厚度均為0.08~0.25 μ m。
2.按權(quán)利要求1所述的聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜，其特征是:所述聚酯型膠涂層是在聚酯切片經(jīng)擠出機(jī)融熔鑄片、縱向拉伸成膜后，采用在線涂布方式將聚酯型膠涂敷在該膜的兩個(gè)表面上，再經(jīng)橫向拉伸、烘干交聯(lián)固化和熱定型而得到的涂層。
3.一種聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜的制備方法，其特征是包括下列步驟: a、制備聚酯型膠:
在可稱重量的配制容器中，加入40重量份的去離子水，在攪拌下加入16~50重量份含聚酯樹脂25%的水溶性聚酯乳液，繼續(xù)攪拌30分鐘后，再滴加pH調(diào)節(jié)劑N，N- 二甲基乙醇胺，使pH=9.5，攪拌下依次加入1.2~3.75重量份納米硅溶膠、0.5~I重量份表面活性劑、0.2~0.5重量份流平劑、0.2~0.5重量份消泡劑，最后加入0.12~0.625重量份固化劑，再加入去離子水至總物料達(dá)到100重量份，再次滴加N，N-二甲基乙醇胺調(diào)pH至9.5，再攪拌30分鐘，制得聚酯型膠； 所述納米硅溶膠為納米級(jí)二氧化硅乳液； 所述表面活性劑為改性聚二甲基硅氧烷； 所述流平劑為聚醚硅氧烷； 所述消泡劑為有機(jī)硅聚醚共聚物； 所述固化劑為丁醚化氨基樹脂或異氰酸酯； b、制備聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜: 將干燥后的聚酯切片加入擠出機(jī)在265~300°C溫度下融熔，經(jīng)擠出機(jī)模具唇口擠出，在12~20°C冷鼓上鑄片，并以10~20m/分鐘速度進(jìn)入3~5m長、65~95°C的縱向拉伸段拉伸3.0±0.8倍后，此時(shí)經(jīng)縱向拉伸的聚酯薄膜以22~76m/分鐘的速度進(jìn)入冷卻電暈段，用I~3秒鐘冷卻至15~45°C，進(jìn)行電暈處理，經(jīng)縱向拉伸和電暈處理的聚酯薄膜進(jìn)入在線涂布裝置，采用凹版輥涂的涂布方式將上述第一步制備的聚酯型膠對(duì)其進(jìn)行涂布，涂布后的聚酯薄膜兩側(cè)涂層厚度分別為0.08~0.25 μ m，經(jīng)縱向拉伸、電暈處理和涂布后的聚酯薄膜進(jìn)入5~9m長、溫度100~135°C的預(yù)熱段除去水分，然后在8~12m長、溫度135~155°C的橫向拉伸段拉伸3.0±0.8倍，再經(jīng)溫度在10~16m長、225~245°C的熱定型段定型0.1~0.8分鐘，使涂層交聯(lián)固化形成致密的涂層，再經(jīng)60~80°C、0.1~I分鐘和在室溫下兩個(gè)階段的冷卻后收卷，即制得聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜； 所述聚酯切片是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片或聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯切片。
4.按權(quán)利要求3所述聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜的制備方法，其特征是:步驟b所述制得的聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜中，聚酯薄膜厚度為150~250 μ m、各聚酯型涂層厚度均為0.08~0.25 μ m。
5.按權(quán)利要求3或4所述的聚酯型涂層低水汽透過率聚酯薄膜的制備方法，其特征是:步驟a所述含聚酯樹脂25%的水溶性聚酯乳液的pH為7~10、粒徑為50~150nm，羥值<6mg/g (KOH)，粘度〈ldPa.s (25°C )，斷裂伸長率在 300 ~1200%。
【文檔編號(hào)】B29C69/00GK103724646SQ201310739938
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】李明勇, 徐秀桃, 羅春明, 劉洪樂, 王明, 許顯成, 朱東海 申請(qǐng)人:四川東方絕緣材料股份有限公司