一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物，以質(zhì)量份計，包括如下組分：組分A100份、組分B20~100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；組分A的DSC熔點為160~165℃，熔體流動速率為1~2g/10min；所述組分B為均聚聚乙烯、共聚聚乙烯或兩者的混合物；組分B的DSC熔點為120~135℃，熔體流動速率為1~2g/10min，密度為0.941~0.959g/cm3。本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于太陽能背板基材的樹脂組合物，由其制得的太陽能背板基材具有優(yōu)良的耐低溫性，耐濕熱老化性能、低飽和吸水率、低水蒸氣透過率以及優(yōu)異的電絕緣性，可以替代現(xiàn)有的BOPET膜。
【專利說明】一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物以及制備方法，可以用來制備太陽能電池的背板。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能是資源最豐富的可再生能源，具有獨特的優(yōu)勢和巨大的開發(fā)利用潛力。太陽能發(fā)電是太陽能利用途徑中一項新技術(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)成太陽能電池。其中，太陽能背板是太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)性封裝材料，對于延長太陽能電池的使用壽命起到的很大的作用。太陽能背板用于太陽能電池板的襯底，對太陽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號公報、日本專利特開2001-257372號公報、日本專利特開2003-60218號公報都提出了這類結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案。日本專利特開2002-100788號公報、日本專利特開2002-134770號公報、日本專利特開2002-134771號公報提出了使用高分子量的聚對苯二甲酸乙二醇酯的技術(shù)方案，日本專利特開2007-007885號公報、日本專利特開2006-306910號公報提出了使用含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)過改良的技術(shù)，也仍難以達(dá)到太陽能背板的耐濕熱老化性能要求。中國發(fā)明專利申請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)力無法保證，并且仍存在著如下問題:一方面含氟膜層價格昂貴，另一方面結(jié)構(gòu)中仍存在聚酯膜，改變不了這種太陽能背板不耐濕熱，吸水率高，電絕緣性差，容易脆化的問題。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、低水蒸氣透過率等特點，但其耐寒性差，低溫易脆斷。若其直接作為太陽能背板基材的材料，則無法滿足其低溫抗沖擊性能。因此需要對其進(jìn)行改進(jìn)。中國發(fā)明專利申請CN102585359A公開了一種太陽能電池背板用改性聚丙烯組合物及其制備方法，其將聚丙烯和聚乙烯、增韌劑以及改性聚合物通過熔融改性的方法制得。但該材料只是作為背板的上下層，覆蓋在PET薄膜的上下兩個表面，從而制成背板；而不是作為背板基材來應(yīng)用。此外，實際試驗發(fā)現(xiàn)，上述改性聚丙烯組合物的收縮率較差，也無法直接用作太陽能背板基材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物以及制備方法。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物，以質(zhì)量份計，包括如下組分:
組分A100份
組分B20^100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；組分A的DSC熔點為160~165°C，熔體流動速率為I~2 g/10min ；
所述組分B為均聚聚乙烯、共聚聚乙烯或兩者的混合物；組分B的DSC熔點為120~135°C，熔體流動速率為1-2 g/10min，密度為0.941~0.959 g/cm3。
[0008]上述技術(shù)方案中，以質(zhì)量份計，還包括預(yù)處理的填料10-50份，所述填料用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理。硅烷偶聯(lián)劑可以改善兩種化學(xué)性質(zhì)不同的材料間的粘合力，填料等在添加到聚丙烯組合物中之前，預(yù)先用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，從而可以保證填料在組合物中的分散均勻性,提高組合物的物理機(jī)械性能。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述填料選自鈦白粉、絹云母粉、玻璃纖維、碳纖維、滑石粉、碳酸鈣、娃灰石、炭黑和聞嶺土中的一種或幾種。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述硅烷偶聯(lián)劑選自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅燒、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、Y _縮水甘油氧基丙基二甲氧基硅烷或Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
[0011]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。
[0012]本發(fā)明同時請求保護(hù)上述樹脂組合物的制備方法，包括如下步驟:按權(quán)利要求1所述的配比將各組分混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，即可得到所述樹脂組合物。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述螺桿熔融擠出加工的反應(yīng)擠出溫度為15(T220°C。
[0014]本發(fā)明同時請求保護(hù)由上述樹脂組合物制得的太陽能背板基材膜。該背板基材膜可以通過一種片材擠出機(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。
[0015]本發(fā)明的太陽能背板基材膜可以通過覆膜法和涂布法制備得到太陽能背板。
[0016]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，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(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能電池板的加工要求，但聚丙烯最大的缺點是耐寒性差，低溫易脆斷。聚乙烯是耐低溫材料，其DSC熔點通常小于135°C，脆化溫度小于_60°C。本發(fā)明采用聚乙烯或乙烯共聚物來改善聚丙烯或丙烯共聚物的低溫性能，但過多使用聚乙烯會破壞聚丙烯的結(jié)晶而增大背板的收縮率或背板熔化，聚丙烯與聚乙烯的比例大于I為好；本此外，本發(fā)明選擇選擇密度為
0.941-0.959 g/cm3的中密度聚乙烯(MDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)，在改善聚丙烯低溫性能的同時保證聚烯烴樹脂組合物的剛性和耐熱性。
[0017]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:
1.本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于太陽能背板基材的樹脂組合物，由其制得的太陽能背板基材具有優(yōu)良的耐低溫性，耐濕熱老化性能、低飽和吸水率、低水蒸氣透過率以及優(yōu)異的電絕緣性，可以替代現(xiàn)有的BOPET膜。
[0018]2.本發(fā)明的制備方法簡單易行，成本較低，適于推廣應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實施例一:
將75份(重量份)嵌段共聚聚丙烯K8303(北京燕山石化公司，其230°C /2.16公斤的熔體流動速率為2.0g/10min)和25份高密度聚乙烯5000S(北京燕山石化公司，其190°C/2.16公斤的熔體流動速率為0.8g/10min)分別計量后均勻混合，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)的停留時間為2~4分鐘。物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為樹脂組合物成品SI，其230°C /2.16公斤的熔體流動速率為1.0克g/10min，材料性能測試見表1。
[0020]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，DSC熔點163°C，熔體流動速率2.0 g/10min (230°C, 2.16公斤)，拉伸屈服強(qiáng)度22MPa，斷裂伸長率22%，洛氏硬度75R，懸臂梁沖擊強(qiáng)度23°C時為480J/M，_20°C時為40J/M。
[0021]所述高密度聚乙烯5000S為北京燕山石化公司生產(chǎn)，其密度0.954g/cm3，DSC熔點132°C，熔體流動速率0.8g/10min (190°C，2.16公斤)，拉伸強(qiáng)度27MPa，斷裂伸長率大于500%，洛氏硬度50R，脆化溫度小于_80°C。
[0022]實施例二:
將67份嵌段共聚聚丙烯K8303和33份高壓聚乙烯5000S分別計量后均勻混合，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)的停留時間為2~4分鐘。物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品S2，其230°C /2.16公斤的熔體流動速率為0.8克g/10min，材料性能測試見表1。
[0023]實施例三:
將50份嵌段共聚聚丙烯K8303和50份高壓聚乙烯5000S分別計量后均勻混合，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公斤的熔體流動速率為0.9克g/10min，材料性能測試見表1。
[0024]實施例四:將10份鈦白粉R960 (美國杜邦公司)和0.3份硅烷偶聯(lián)劑KH560 (丹陽市有機(jī)硅材料實業(yè)公司)加入高攪機(jī)中，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分鐘；得到預(yù)處理的填料；
然后將上述預(yù)處理的填料(處理好的鈦白粉)和67份嵌段共聚聚丙烯K8303、33份高壓聚乙烯5000S混合均勻，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒。
[0025]雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長徑比33，螺桿溫度控制在160^220 0C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為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公斤的熔體流動速率為1.1克g/10min，材料性能測試見表1。
[0026]所述鈦白粉R960為美國杜邦公司生產(chǎn)的金紅石型鈦白粉R960，主要成分為:二氧化鈦(TiO2) 89.0%，三氧化二鋁(Al2O3) 3.3%，二氧化硅(SiO2) 5.5%，密度 3.9 g/cm3。R960具有突出的戶外耐候性，長期使用不會產(chǎn)生黃變。
[0027]實施例五:
將10份鈦白粉R960、10份絹云母粉GA5 (滁州格銳礦業(yè)有限公司)和0.5份硅烷偶聯(lián)劑KH560加入高攪機(jī)中，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分鐘；得到預(yù)處理的填料；
然后將上述得到預(yù)處理的填料(處理好的粉體)和67份嵌段共聚聚丙烯K8303、33份高壓聚乙烯5000S混合均勻，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒。
[0028]雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長徑比33，螺桿溫度控制在160^220 0C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為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公斤的熔體流動速率為0.8克g/10min，材料性能測試見表1。
[0029]所述絹云母粉GA5為滁州格銳礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的濕法絹云母粉GA5，目數(shù)為1500目，主要含二氧化硅(SiO2) 49%，三氧化二鋁(Al2O3) 30%,絹云母粉具有優(yōu)異的電絕緣性，可以增加聚烯烴樹脂組合物的剛性。此外，絹云母具有獨特的二維片狀結(jié)構(gòu)，可以有效地屏蔽光輻射，特別是紫外光輻射。
[0030]實施例六:
將5份鈦白粉R960、15份絹云母粉GA5、10份硅灰石(江西環(huán)宇硅灰石纖維材料有限公司)和0.5份硅烷偶聯(lián)劑KH560加入高攪機(jī)中，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分鐘；得到預(yù)處理的填料；
然后將上述得到預(yù)處理的填料(處理好的粉體)和67份嵌段共聚聚丙烯K8303、33份高壓聚乙烯5000S混合均勻，投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒。
[0031]雙螺桿采用排氣螺桿，螺桿直徑為75毫米，長徑比33，螺桿溫度控制在160^220 0C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為2~4分鐘。物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品S6，其230°C /2.16公斤的熔體流動速率為0.6克g/10min，材料性能測試見表1。
[0032]實施例七:
將10份鈦白粉R960、10份絹云母粉GA5、10份滑石粉(靈壽縣順鑫礦產(chǎn)品加工廠)和
1.0份硅烷偶聯(lián)劑KH560加入高攪機(jī)中，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分鐘；得到預(yù)處理的填料；
然后將上述得到預(yù)處理的填料和67份嵌段共聚聚丙烯K8303、33份高壓聚乙烯5000S混合均勻，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，長徑比33，螺桿溫度控制在160~220°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制為100轉(zhuǎn)/分，物料在螺桿內(nèi)的停留時間為2~4分鐘。物料經(jīng)冷卻切粒干燥后即為成品S7，其230°C /2.16公斤的熔體流動速率為0.5克g/10min，材料性能測試見表1。
[0033]對比例一:
采用均聚聚丙烯1300 (北京燕山石化公司)為對比例一，其230°C /2.16公斤的熔體流動速率為1.5克g/10min，材料性能測試見表1。
[0034]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166°C，熔體流動速率1.5g/10min(230°C，2.16公斤)，拉伸屈服強(qiáng)度32MPa，斷裂伸長率500%，洛氏硬度100R。
[0035]對比例二:
采用嵌段共聚聚丙烯K8303為對比例二，其230°C /2.16公斤的熔體流動速率為2.0克g/10min，材料性能測試見表1。
[0036]
表1、實施例一至七和對比例的材料性能測
【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物，其特征在于，以質(zhì)量份計，包括如下組分: 組分A100份 組分B20^100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；組分A的DSC熔點為160~165°C，熔體流動速率為1~2 g/10min ； 所述組分B為均聚聚乙烯、共聚聚乙烯或兩者的混合物；組分B的DSC熔點為120~135°C，熔體流動速率為1~2 g/10min，密度為0.941~0.959 g/cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:以質(zhì)量份計，還包括預(yù)處理的填料10-50份，所述填料用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于太陽能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述填料選自鈦白粉、絹云母粉、玻璃纖維、碳纖維、滑石粉、碳酸鈣、硅灰石、炭黑和高嶺土中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于太陽能背板基材的樹脂組合物，其特征在于:所述硅烷偶聯(lián)劑選自氣丙基二乙氧基硅烷、氣丙基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷或Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽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。
6.一種如權(quán)利要求1所述的用于太陽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:按權(quán)利要求1所述的配比將各組分混合均勻，經(jīng)螺桿熔融加工，即可得到所述樹脂組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述螺桿熔融擠出加工的反應(yīng)擠出溫度為 15(T220°C。
8.采用權(quán)利要求1所述的樹脂組合物制得的太陽能背板基材膜。
【文檔編號】H01L31/049GK103897266SQ201210582652
【公開日】2014年7月2日 申請日期: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 申請人:蘇州度辰新材料有限公司