太陽能電池背板用改性pvdf基材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池背板用改性PVDF基材及其制備方法，該改性PVDF基材包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦60～90份、PVDF30～100份、芐基三丁基氯化銨30～100份、聚乙烯醇縮丁醛20～60份、聚四氟乙烯70～100份、氯甲基苯乙烯40～60份、酒石酸鈉40～70份、聚磷酸鹽30～100份、鄰苯二甲酸酯類40～80份、脂肪族胺類20～50份。制備方法：將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300～350℃，緩慢加入剩余組分，反應(yīng)7～10h；干燥擠出，冷卻鑄片；拉伸定型。本發(fā)明的PVDF與水的親和力降低，減少水增速的形成，防止基材的降解老化。
【專利說明】太陽能電池背板用改性PVDF基材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能電池背板領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池背板用改性PVDF基 材及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能背板位于太陽能電池板的背面，以氟樹脂跨國企業(yè)(如日本旭硝子、大金和 法國阿科瑪?shù)龋╅_發(fā)生產(chǎn)的PVDF、CTFE、PTFE樹脂為主體樹脂制備的氟碳涂料，廣泛應(yīng)用于 橋梁、大廈、鐵路、通信設(shè)施的表面防護上，并經(jīng)受了 40年以上的戶外嚴酷考驗，表現(xiàn)出極 佳的耐候性能。同時，目前包括低溫等離子體改性技術(shù)、輻照改性技術(shù)、真空等離子體化學 接枝技術(shù)在內(nèi)的材料表面改性技術(shù)已較為成熟。因此，將氟碳涂料、PET表面改性技術(shù)、氟 涂層表面改性技術(shù)等應(yīng)用于太陽電池背膜的開發(fā)，從而實現(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。由于國內(nèi)復(fù)膠型背膜制造企業(yè)在主要原材料和核心技術(shù)方面不具備成本和質(zhì) 量的優(yōu)勢，造成產(chǎn)品整體的核心競爭力與利潤空間較低。
[0003] 申請?zhí)枮?012102564391，名稱為"一種太陽能電池背板及制備方法"的中國專利 申請公開了一種太陽能電池背板，其特征在于太陽能電池背板為對稱結(jié)構(gòu)，中間為聚對苯 二甲酸乙二醇酯層40,由中間向外依次為粘結(jié)劑層30、氧化硅層20和氟塑料層10。該發(fā)明 所述太陽能電池背板具有氣體透過率和水透過率低的特點，同時具有耐堿性、耐侯性、機械 強度高的特點。該發(fā)明含氟，容易造成環(huán)境污染，而且成本較高。
[0004] 申請?zhí)枮?013106903110,名稱為"一種太陽能電池背板及其制造方法"的中國專 利申請公開了一種太陽能電池背板及其制造方法，包括中間的基材層，所述基材層的上、下 兩面均設(shè)有含氟膜；所述含氟膜和基材層之間通過粘合層連接；其中，所述基材層由以下 重量份數(shù)的組分組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯80-90份，抗紫外添加劑5-15份；所述含氟 膜由以下重量份數(shù)的組分組成：聚偏氟乙烯70-80份，聚甲基丙烯酸甲酯5-10份，二氧化鈦 5-10份，氧化鉍1-2份。該發(fā)明方法制備的太陽能電池背板結(jié)構(gòu)簡單合理，阻隔性能優(yōu)良。 該發(fā)明的抗紫外添加劑僅能抗紫外線，對于外界的濕熱環(huán)境的抵抗力較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽能電池背板用改性PVDF基材及其制 備方法，太陽能電池背板用改性PVDF基材耐濕熱性能強。
[0006] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦60?90 份、PVDF 30?100份、芐基三丁基氯化銨30?100份、聚乙烯醇縮丁醛20?60份、聚四氟 乙烯70?100份、氯甲基苯乙烯40?60份、酒石酸鈉40?70份、聚磷酸鹽30?100份、 鄰苯二甲酸酯類40?80份、脂肪族胺類20?50份。
[0007] 作為對本發(fā)明的進一步改進，太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份 計的組分：四丁基氯化膦70?80份、PVDF 40?80份、芐基三丁基氯化銨40?90份、聚乙 烯醇縮丁醒30?50份、聚四氟乙烯80?90份、氯甲基苯乙烯50?55份、酒石酸鈉50? 60份、聚磷酸鹽40?80份、鄰苯二甲酸酯類50?70份、脂肪族胺類30?40份。
[0008] 作為對本發(fā)明的進一步改進，太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份 計的組分：四丁基氯化膦75份、PVDF 60份、芐基三丁基氯化銨70份、聚乙烯醇縮丁醛40 份、聚四氟乙烯85份、氯甲基苯乙烯53份、酒石酸鈉55份、聚磷酸鹽60份、鄰苯二甲酸酯 類60份、脂肪族胺類35份。
[0009] 作為對本發(fā)明的進一步改進，聚磷酸鹽是焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉、六偏磷 酸鈉中的一種或幾種的混合物。
[0010] 作為對本發(fā)明的進一步改進，鄰苯二甲酸酯類是鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、鄰苯二甲 酸丁芐酯、鄰苯二甲酸二異丁酯中的一種或幾種的混合物。
[0011] 作為對本發(fā)明的進一步改進，脂肪族胺類是二氨基環(huán)己烷、亞甲基雙環(huán)己烷胺、二 乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或幾種的混合物。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法。
[0013] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應(yīng)7?IOh ; (2) 干燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0014] 作為對本發(fā)明的進一步改進，步驟（1)的反應(yīng)溫度為320°C，反應(yīng)時間為8h。
[0015] 作為對本發(fā)明的進一步改進，步驟（1)的酒石酸鈉和聚磷酸鹽在50min內(nèi)加完。
[0016] 作為對本發(fā)明的進一步改進，步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0017] 作為對本發(fā)明的進一步改進，步驟（2)的混合物含水率為25ppm。
[0018] PVDF，聚偏氟乙烯，外觀為半透明或白色粉體或顆粒，分子鏈間排列緊密，又有 較強的氫鍵，氧指數(shù)為46%，不燃，結(jié)晶度65%?78%，密度為1. 17?I. 79g/cm3,熔點為 172°C，熱變形溫度112?145°C，長期使用溫度為-40?150°C。
[0019] 原理：四丁基氯化膦可以降低PVDF與水的親和力，減少水增速的形成，防止分子 主鏈的降解，提高耐濕熱性。
[0020] 有益效果 本發(fā)明的四丁基氯化膦明顯提高了基材的耐濕熱性能，使PVDF與水的親和力降低，減 少水增速的形成，防止基材的降解老化。本發(fā)明的水汽透過性為2. 4?2. 6g/m2 ?day,黃變 指數(shù)Λ b=2. 1?2. 4,而且在濕熱條件下不易脫層變黃。

【具體實施方式】
[0021] 下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細介紹，但不局限于此。
[0022] 實施例1 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦75份、 PVDF 60份、芐基三丁基氯化銨70份、聚乙烯醇縮丁醛40份、聚四氟乙烯85份、氯甲基苯乙 烯53份、酒石酸鈉55份、聚磷酸鹽60份、鄰苯二甲酸酯類60份、脂肪族胺類35份。
[0023] 聚磷酸鹽是質(zhì)量比為1 :3 :1的焦磷酸鈉、磷酸三鈉、六偏磷酸鈉的混合物。
[0024] 鄰苯二甲酸酯類是質(zhì)量比為1 :2 :1的鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、鄰苯二甲酸丁芐酯、 鄰苯二甲酸二異丁酯的混合物。
[0025] 脂肪族胺類是質(zhì)量比為2 :1 :1的二氨基環(huán)己烷、亞甲基雙環(huán)己烷胺、四乙烯五胺 的混合物。
[0026] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至320°C，緩慢加入酒石酸鈉和聚磷酸 鹽，保持溫度反應(yīng)8h ; (2) 干燥使混合物的含水率為25ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0027] 步驟（1)的酒石酸鈉和聚磷酸鹽在50min內(nèi)加完。
[0028] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0029] 實施例2 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦60份、 PVDF 30份、芐基三丁基氯化銨30份、聚乙烯醇縮丁醛20份、聚四氟乙烯70份、氯甲基苯乙 烯40份、酒石酸鈉40份、聚磷酸鹽30份、鄰苯二甲酸酯類40份、脂肪族胺類20份。
[0030] 聚磷酸鹽是質(zhì)量比為1 :1 :1的焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉的混合物。
[0031] 鄰苯二甲酸酯類是鄰苯二甲酸丁芐酯。
[0032] 脂肪族胺類是三乙烯四胺。
[0033] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應(yīng)7h; (2) 干燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0034] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0035] 實施例3 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦90份、 PVDF 100份、芐基三丁基氯化銨100份、聚乙烯醇縮丁醛60份、聚四氟乙烯100份、氯甲基 苯乙烯60份、酒石酸鈉40份、聚磷酸鹽30份、鄰苯二甲酸酯類40份、脂肪族胺類20份。
[0036] 聚磷酸鹽是質(zhì)量比為5 :2 :1的焦磷酸鈉、磷酸四鈉、六偏磷酸鈉的混合物。
[0037] 鄰苯二甲酸酯類是質(zhì)量比為1 :3的鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、鄰苯二甲酸二異丁酯的 混合物。
[0038] 脂肪族胺類是質(zhì)量比為1 :5 :1的二氨基環(huán)己烷、二乙烯三胺、三乙烯四胺的混合 物。
[0039] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，包括以下步驟： (1)將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應(yīng)IOh; (2) 干燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0040] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0041] 實施例4 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦70份、 PVDF 40份、芐基三丁基氯化銨40份、聚乙烯醇縮丁醛30份、聚四氟乙烯80份、氯甲基苯乙 烯50份、酒石酸鈉50份、聚磷酸鹽40份、鄰苯二甲酸酯類50份、脂肪族胺類30份。
[0042] 聚磷酸鹽是質(zhì)量比為1 :1 :1的焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉的混合物。
[0043] 鄰苯二甲酸酯類是鄰苯二甲酸二環(huán)己酯。
[0044] 脂肪族胺類是二氨基環(huán)己烷。
[0045] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應(yīng)8h; (2) 干燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0046] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0047] 實施例5 太陽能電池背板用改性PVDF基材，包括以下重量份計的組分：四丁基氯化膦80份、 PVDF 80份、芐基三丁基氯化銨90份、聚乙烯醇縮丁醛50份、聚四氟乙烯90份、氯甲基苯乙 烯55份、酒石酸鈉60份、聚磷酸鹽80份、鄰苯二甲酸酯類70份、脂肪族胺類40份。
[0048] 聚磷酸鹽是六偏磷酸鈉。
[0049] 鄰苯二甲酸酯類是質(zhì)量比為1 :1 :1的鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、鄰苯二甲酸丁芐酯、 鄰苯二甲酸二異丁酯的混合物。
[0050] 脂肪族胺類是亞甲基雙環(huán)己烷胺。
[0051] 上述太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應(yīng)9h; (2) 干燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
[0052] 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
[0053] 對比例1 與實施例1相同，不同在于：不加四丁基氯化膦。
[0054] 性能測試 對實施例和對比例的產(chǎn)品進行性能測試，結(jié)果見表1。
[0055] 黃變指數(shù)Ab :單位：無。檢測標準：ASTM E313-05 (UV照射1000h)。
[0056] 水汽透過性：單位：g/m2 · day。檢測標準：ASTM F-1249 (38°C，100%RH)。
[0057] 耐濕熱老化：試驗條件為溫度85°C、RH85%，時間2000h。觀察脫層、變黃情況。
[0058] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特征在于，包括以下重量份計的組分：四丁基 氯化膦60?90份、PVDF 30?100份、芐基三丁基氯化銨30?100份、聚乙烯醇縮丁醛 20?60份、聚四氟乙烯70?100份、氯甲基苯乙烯40?60份、酒石酸鈉40?70份、聚磷 酸鹽30?100份、鄰苯二甲酸酯類40?80份、脂肪族胺類20?50份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特征在于，包括以下重 量份計的組分：四丁基氯化膦70?80份、PVDF 40?80份、芐基三丁基氯化銨40?90份、 聚乙烯醇縮丁醛30?50份、聚四氟乙烯80?90份、氯甲基苯乙烯50?55份、酒石酸鈉 50?60份、聚磷酸鹽40?80份、鄰苯二甲酸酯類50?70份、脂肪族胺類30?40份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特征在于，包括以下重 量份計的組分：四丁基氯化膦75份、PVDF 60份、芐基三丁基氯化銨70份、聚乙烯醇縮丁醛 40份、聚四氟乙烯85份、氯甲基苯乙烯53份、酒石酸鈉55份、聚磷酸鹽60份、鄰苯二甲酸 酯類60份、脂肪族胺類35份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特征在于，聚磷酸鹽是 焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸四鈉、六偏磷酸鈉中的一種或幾種的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特征在于，鄰苯二甲酸 酯類是鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、鄰苯二甲酸丁芐酯、鄰苯二甲酸二異丁酯中的一種或幾種的 混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材，其特征在于，脂肪族胺類 是二氨基環(huán)己烷、亞甲基雙環(huán)己烷胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或幾 種的混合物。
7. 基于權(quán)利要求1所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟： (1) 將四丁基氯化膦、PVDF、芐基三丁基氯化銨、聚乙烯醇縮丁醛、聚四氟乙烯、氯甲基 苯乙烯、鄰苯二甲酸酯類、脂肪族胺類混合均勻，加熱至300?350°C，緩慢加入酒石酸鈉和 聚磷酸鹽，保持溫度反應(yīng)7?10h ; (2) 干燥使混合物的含水率為10?30ppm，擠出，冷卻鑄片； (3) 拉伸定型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，其特征在于， 步驟（1)的反應(yīng)溫度為320°C，反應(yīng)時間為8h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，其特征在于， 步驟（1)的酒石酸鈉和聚磷酸鹽在50min內(nèi)加完。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池背板用改性PVDF基材的制備方法，其特征在于， 步驟（2)的冷卻溫度為15?35°C。
【文檔編號】C08L29/14GK104403241SQ201410634847
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12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