本發(fā)明涉及太陽能電池組件，具體是用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，太陽能是最豐富的可再生能源，利用太陽能發(fā)電是人類開發(fā)利用太陽能發(fā)展的重要途徑之一。目前，太陽能發(fā)電系統(tǒng)通常由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池、逆變器等組成。太陽能背板位于太陽能電池板的背面，對(duì)電池片起保護(hù)和支撐作用，一般具有可靠的絕緣性、阻水性、機(jī)械性能、耐老化性能(耐紫外光老化、耐濕熱老化)，是太陽能電池組件不可或缺的組成部分。

目前，太陽能背板材料主要有：tpt太陽能背板，bbf太陽能背板，tpe太陽能背板，ape太陽能背板，eva太陽能背板；其中tpt太陽能背板和bbf太陽能背板主要是含氟材料通過三層共擠制備，tpe太陽能背板、ape太陽能背板和eva太陽能背板主要為熱塑性聚合物通過改性來制備的高性能材料，其結(jié)構(gòu)基本都是為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，電絕緣性、粘接性差，容易脆化。

cn102365172a公開了一種新型的添加了金紅石型二氧化鈦粒子的層壓聚酯膜，但是其與相鄰的eva膠膜的粘結(jié)力無法保證，并且由于材料結(jié)構(gòu)特征，聚酯樹脂難以克服吸水率高，耐濕熱老化性能差(脆化)的缺陷，很難達(dá)到太陽能背板的性能要求。

cn103066141a公開了一種太陽能背板及其制備方法，從內(nèi)到外包括內(nèi)表層、芯層和外表層，所述內(nèi)表層以及外表層由聚酰胺樹脂、填料以及添加劑制成；所述芯層由改性聚丙烯樹脂組合物制成；所述改性聚丙烯樹脂組合物包括聚丙烯樹脂、接枝聚乙烯、添加劑、填料。該發(fā)明需要通過三層共擠技術(shù)來實(shí)現(xiàn)材料的制備，在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)對(duì)生產(chǎn)裝置及工藝要求高，不利于快速方面生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物及其制備方法，該組合物具有更加優(yōu)異的機(jī)械性能、耐濕熱老化性以及機(jī)械絕緣性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的組合物由以下重量配比的成分組成：

聚丙烯：40～80％；

聚酰胺：5～30％；

聚烯烴彈性體：2～15％；

引發(fā)劑：0.1～1.0％；

接枝單體：0.5～5.0％；

增強(qiáng)填料：0～30％；

添加劑：0～5％

所述聚丙烯選自均聚聚丙烯、丙烯與其它c(diǎn)2-20的α-烯烴形成的無規(guī)共聚物或嵌段共聚物中的至少一種，或者至少兩種的混合物；所述聚丙烯的熔融指數(shù)(mi)在2.16kg載荷下230℃時(shí)應(yīng)為0.5～100g/10min，為0.5～30g/10min時(shí)效果最佳；

所述聚酰胺選自尼龍6、尼龍66、尼龍612中一種，或者至少兩種的混合物；所述聚酰胺的相對(duì)粘度為2.1～3.3，端氨基含量為40～50g/kg；

所述聚烯烴彈性體選自乙烯-辛希共聚物、丙烯基彈性體中一種，或者至少兩種的混合物，乙烯含量應(yīng)大于或等于50％；

所述引發(fā)劑選自過氧化異丙苯(dcp)、過氧化苯甲酰(bpo)、2,5-二甲基-2,5-雙(過氧化叔丁基)己烷(雙2,5)、三烯丙基異氰酸酯(taic)、2,2,6,6-四甲基氧化哌啶醇(tempo)的至少一種，或者至少兩種的混合物；

所述接枝單體選自順丁烯二酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、富馬酸、馬來酸二異丙酯、衣康酸、檸康酸及其酐、乙烯基琥珀酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一種，或者至少兩種的混合物；

所述增強(qiáng)填料選自玻纖、碳纖、滑石、碳酸鈣或納米二氧化鈦，其中玻纖平均長(zhǎng)度為3mm，滑石粉或納米二氧化鈦粒徑應(yīng)≥2500目；

所述添加劑選自抗氧劑、紫外吸收劑和光穩(wěn)定劑中的一種或幾種。

優(yōu)選地，該組合物由以下重量配比的成分組成：

聚丙烯：65～70％；

聚酰胺：10～15％；

聚烯烴彈性體：5～10％；

引發(fā)劑：0.3～0.8％；

接枝單體：1.0～3.5％；

增強(qiáng)填料：5.0～15％；

添加劑：0.5～1.5％

優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為雙2,5與taic的混合物，二者的重量比為3:1。

優(yōu)選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物，二者的重量比為1:1。

優(yōu)選地，所述光穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑622，所述紫外吸收劑為uv-327，二者的重量比為1:1。

本發(fā)明效果最佳的組合物重量配比是：

pph(聚丙烯)：65％；

pa6(聚酰胺)：15％；

poe(聚烯烴彈性體)：5％；

重量比為3:1的雙2,5和taic混合物：0.5％；

mah：3.5％；

玻纖：10％；

重量比為1:1:1:1的抗氧劑1010、抗氧劑168、uv-327、光穩(wěn)定劑622：1％。

一種制備所述的用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物的方法，包括以下步驟：首先，將聚丙烯、聚酰胺、聚烯烴彈性體、引發(fā)劑、接枝單體和添加劑加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合3～5分鐘；其次，將上述混合物加入擠出機(jī)下料斗中，同時(shí)將增強(qiáng)填料通過螺桿側(cè)喂料口加入到螺桿擠出機(jī)中并共同熔融擠出，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為從170℃遞增至260℃；最后，經(jīng)過水冷卻、切粒機(jī)造粒工藝，得到改性聚丙烯組合物。

通過上述技術(shù)方案，制備的改性聚丙烯組合物可經(jīng)過直接的單層擠出或通過三層共擠等加工方法直接制備太陽能(電池)背板，該組合物不僅具有優(yōu)良的耐低溫沖擊性能，而且還具有優(yōu)異的耐高低溫、耐老化和電絕緣性，可用于制造太陽能電池組件。

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(diǎn)：

1.本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于太陽能背板的樹脂組合物，以聚丙烯樹脂為主體，以接枝劑接枝聚乙烯增韌劑進(jìn)行增韌，獲得的最終產(chǎn)品在具有優(yōu)良的耐低溫沖擊性的同時(shí)，也具有耐老化，尤其是耐濕熱老化的性能，同時(shí)具有低飽和吸水率、低水蒸氣透過率以及優(yōu)異的電絕緣性，可用于制造太陽能背板。

2.通過本發(fā)明公開的改性聚丙烯樹脂組合物制備的太陽能背板在具有優(yōu)良層間剝離力的同時(shí)，也具有耐高溫濕熱老化的性能，同時(shí)與eva層以及硅膠具有良好的粘接性，可用于制造太陽能電池組件。

3.本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，成本較低，適于推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明中，聚丙烯、聚酰胺和聚烯烴彈性體是聚合物樹脂基體，其中聚酰胺因其獨(dú)特的酰胺結(jié)構(gòu)單元(-conh-)，具有較高的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度，優(yōu)異的耐磨、自潤滑性能。在引發(fā)劑和熔融狀態(tài)下，涉及發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：(1)聚丙烯與接枝單體的接枝反應(yīng)，生產(chǎn)的極性單體接枝聚丙烯可以起到粘結(jié)劑和相容劑作用；(2)聚烯烴彈性體在引發(fā)劑條件下的交聯(lián)反應(yīng)，生產(chǎn)的微交聯(lián)poe及其凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以起到組合物增韌的作用，使其具有優(yōu)異的抗低溫沖擊和耐高溫濕熱老化性能；(3)接枝單體或接枝單體接枝的聚丙烯與聚酰胺之間反應(yīng)，生成長(zhǎng)分子鏈結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善聚丙烯體系相容性，提高綜合性能。另外，抗氧劑、復(fù)配型穩(wěn)定劑的加入，不僅可以有效地抑制該組合物的熱氧化降解，而且可以有效地防止材料的黃變和性能老化，抑制或減弱光降解作用，提高耐光老化性能。

以下實(shí)施例和對(duì)比例中，材料性能的測(cè)試按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：

按照gb/t1040-2006進(jìn)行塑料拉伸性能測(cè)試、按照iso178-93進(jìn)行彎曲性能測(cè)試、按照iso180-93進(jìn)行缺口沖擊強(qiáng)度、按照gb/t1034-2008進(jìn)行材料飽和吸水率測(cè)試、按照gb/t21529-2008進(jìn)行水蒸氣透過率測(cè)試熱氧老化、按照gb/t7141-2008測(cè)性材料熱老化試驗(yàn)方法、按照gb/t1410-2006進(jìn)行體積電阻率測(cè)試。

實(shí)施例1

本實(shí)施例說明本發(fā)明的改性聚丙烯組合物的制備方法，所有物質(zhì)重量為100重量份。

首先，將50份聚丙烯(pph，l5e89，mi＝3.0g/10min，2.16kg，230℃)、20份聚酰胺(pa6，1013b，mi＝15g/10min，2.16kg，230℃)、5份聚烯烴彈性體(poe，8150，mi＝0.5g/10min，2.16kg，190℃)、0.5份引發(fā)劑(雙2,5：taic＝3:1)、3.5份接枝單體(馬來酸酐，mah)和1份填加劑(0.25份抗氧劑1010、0.25份抗氧劑168、0.25份uv-327、0.25份與光穩(wěn)定劑622)加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合3～5分鐘；

其次，將上述混合物加入擠出機(jī)下料斗中，同時(shí)將20份增強(qiáng)填料滑石(808a，2500目)通過螺桿側(cè)喂料口加入到螺桿擠出機(jī)中并共同熔融擠出，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為從170℃遞增至260℃；

最后，經(jīng)過水冷卻、風(fēng)干、切粒機(jī)造粒等工藝，得到一種用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物。

實(shí)施例2

首先，將50份聚丙烯(pph，l5e89，mi＝3.0g/10min，2.16kg，230℃)、15份聚酰胺(pa6，1013b，mi＝15g/10min，2.16kg，230℃)、5份聚烯烴彈性體(poe，8150，mi＝0.5g/10min，2.16kg，190℃)、0.5份引發(fā)劑(雙2,5：taic＝3:1)、3.5份接枝單體(馬來酸酐，mah)和1份填加劑(0.25份抗氧劑1010、0.25份抗氧劑168、0.25份uv-327、0.25份與光穩(wěn)定劑622)加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合3～5分鐘；

其次，將上述混合物加入擠出機(jī)下料斗中，同時(shí)將25份增強(qiáng)填料滑石(808a，2500目)通過螺桿側(cè)喂料口加入到螺桿擠出機(jī)中并共同熔融擠出，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為從170℃遞增至260℃；

最后，經(jīng)過水冷卻、風(fēng)干、切粒機(jī)造粒等工藝，得到一種用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物。

實(shí)施例3

首先，將70份聚丙烯(pph，l5e89，mi＝3.0g/10min，2.16kg，230℃)、10份聚酰胺(pa6，1013b，mi＝15g/10min，2.16kg，230℃)、5份聚烯烴彈性體(poe，8150，mi＝0.5g/10min，2.16kg，190℃)、0.5份引發(fā)劑(雙2,5：taic＝3:1)、3.5份接枝單體(馬來酸酐，mah)和1份填加劑(0.25份抗氧劑1010、0.25份抗氧劑168、0.25份uv-327、0.25份與光穩(wěn)定劑622)加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合3～5分鐘；

其次，將上述混合物加入擠出機(jī)下料斗中，同時(shí)將10份增強(qiáng)填料玻纖(巨石，508a，3.0mm)通過螺桿側(cè)喂料口加入到螺桿擠出機(jī)中并共同熔融擠出，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為從170℃遞增至260℃；

最后，經(jīng)過水冷卻、風(fēng)干、切粒機(jī)造粒等工藝，得到一種用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物。

實(shí)施例4

首先，將65份聚丙烯(pph，l5e89，mi＝3.0g/10min，2.16kg，230℃)、15份聚酰胺(pa6，1013b，mi＝15g/10min，2.16kg，230℃)、5份聚烯烴彈性體(poe，8150，mi＝0.5g/10min，2.16kg，190℃)、0.5份引發(fā)劑(雙2,5：taic＝3:1)、3.5份接枝單體(馬來酸酐，mah)和1份填加劑(0.25份抗氧劑1010、0.25份抗氧劑168、0.25份uv-327、0.25份與光穩(wěn)定劑622)加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合3～5分鐘；

其次，將上述混合物加入擠出機(jī)下料斗中，同時(shí)將10份增強(qiáng)填料玻纖(巨石，508a，3.0mm)通過螺桿側(cè)喂料口加入到螺桿擠出機(jī)中并共同熔融擠出，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為從170℃遞增至260℃；

最后，經(jīng)過水冷卻、風(fēng)干、切粒機(jī)造粒等工藝，得到一種用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物。

對(duì)比例1

將54份聚丙烯(pph，l5e89，mi＝3.0g/10min，2.16kg，230℃)、15份聚酰胺(pa6，1013b，mi＝15g/10min，2.16kg，230℃)、25份增強(qiáng)填料滑石(808a，2500目)、5份聚烯烴彈性體(poe，8150，mi＝0.5g/10min，2.16kg，190℃)、1份填加劑(0.25份抗氧劑1010、0.25份抗氧劑168、0.25份uv-327、0.25份與光穩(wěn)定劑622)加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合3～5分鐘；其次，將上述混合物加入擠出機(jī)下料斗中通過螺桿擠出機(jī)中并共同熔融擠出，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為從170℃遞增至260℃；最后，經(jīng)過水冷卻、風(fēng)干、切粒機(jī)造粒等工藝，得到一種改性聚丙烯組合物。

對(duì)比例2

首先，將69份聚丙烯(pph，l5e89，mi＝3.0g/10min，2.16kg，230℃)、15份聚酰胺(pa6，1013b，mi＝15g/10min，2.16kg，230℃)、5份聚烯烴彈性體(poe，8150，mi＝0.5g/10min，2.16kg，190℃)、10份增強(qiáng)填料玻纖(巨石，508a，3.0mm)和1份填加劑(0.25份抗氧劑1010、0.25份抗氧劑168、0.25份uv-327、0.25份與光穩(wěn)定劑622)加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合3～5分鐘；其次，將上述混合物加入擠出機(jī)下料斗中，通過螺桿擠出機(jī)中并共同熔融擠出，雙螺桿各區(qū)溫度設(shè)定為從170℃遞增至260℃；最后，經(jīng)過水冷卻、風(fēng)干、切粒機(jī)造粒等工藝，得到一種用于太陽能電池背板的改性聚丙烯組合物。

表1實(shí)施例與對(duì)比例組成與性能表

上述測(cè)試結(jié)果表明，該改性聚丙烯組合物不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能，而且還具有較好的耐熱老化性、絕緣性能、低吸水率和水蒸氣透過率，該組合物用于制備太陽能電池組件時(shí)具有更好的性能，其中以實(shí)施例3和4的效果最佳。