本發(fā)明涉及聚酯膜領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏背板用聚酯膜。

背景技術(shù)：

聚酯膜(pet膜)因成本較低，且具有優(yōu)異的機(jī)械性能、絕緣性能、耐化學(xué)性等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于光伏電池行業(yè)。其主要用于光伏電池的背板中，對(duì)電池內(nèi)在組件起到支撐保護(hù)的作用。

因光伏電池長(zhǎng)期放置在室外自然環(huán)境中使用，要求各個(gè)組件都要有很好的耐候性。而作為用于電池背面直接暴露在空氣中光伏背板，還要求具有良好的阻隔性，能夠阻止水蒸氣和其它腐蝕性物質(zhì)透過背板進(jìn)入電池內(nèi)部，對(duì)內(nèi)部元件進(jìn)行破壞。而聚酯膜作為光伏背板的主體部分，要求具有優(yōu)異的耐候性和阻隔性。

早期國(guó)內(nèi)外光伏背板使用的都是普通聚酯膜，雖有機(jī)械性能、絕緣性能和耐化學(xué)性等優(yōu)勢(shì)，但在耐候性和阻隔性方面有明顯的不足。近幾年，隨著新能源市場(chǎng)和光伏電池技術(shù)的快速發(fā)展，光伏電池對(duì)各個(gè)組件的性能也提出了更高的要求。對(duì)于光伏背板用聚酯膜而言，其本身就先天不足的耐候性和阻隔性就成了亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種能夠滿足光伏電池行業(yè)使用要求的具有優(yōu)異耐候性和阻隔性的光伏背板用聚酯膜。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種光伏背板用聚酯膜，所述光伏背板用聚酯膜包含耐候?qū)雍妥韪魧?，耐候?qū)游挥谧韪魧拥膬蓚?cè)，所述光伏背板用聚酯膜包含耐候?qū)雍妥韪魧?，耐候?qū)游挥谧韪魧拥膬蓚?cè)，耐候?qū)雍妥韪魧铀镁埘ピ蠟榉枷阕寰埘ィ秃驅(qū)铀梅枷阕寰埘ブ械头肿游镔|(zhì)含量為0.50％以下，耐候?qū)雍卸趸枇Ｗ?，所述二氧化硅粒子重量占耐候?qū)涌傊亓康?.05％～5％，耐候?qū)雍蟹舛藙龇舛藙┲亓空寄秃驅(qū)涌傊亓?.1％～2％，阻隔層含有納米級(jí)無機(jī)粒子和微米級(jí)無機(jī)粒子，耐候?qū)优c阻隔層的厚度比為1:5～1:15。所述二氧化硅粒子的粒徑為3μm～10μm。

所述封端劑為碳化二亞胺類化合物。

所述納米級(jí)無機(jī)粒子粒徑為20nm～400nm。

所述納米級(jí)無機(jī)粒子為二氧化硅、二氧化鈦、硫酸鋇和碳酸鈣中的一種或幾種。

所述納米級(jí)無機(jī)粒子的重量占阻隔層總重量的0.5％～15％。

所述微米級(jí)無機(jī)粒子粒徑為1μm～5μm。

所述微米級(jí)無機(jī)粒子為二氧化鈦、硫酸鋇和碳酸鈣中的一種或幾種。

所述微米級(jí)無機(jī)粒子重量占阻隔層總重量的0.1％～5％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在光伏背板用聚酯膜的中間層(即阻隔層)添加納米級(jí)無機(jī)粒子和微米級(jí)無機(jī)粒子(即微米級(jí)無機(jī)粒子)，提高了光伏背板用聚酯膜的阻隔性，且不影響其機(jī)械性能；光伏背板用聚酯膜的表層(即耐候?qū)?使用低分子物質(zhì)含量較少的芳香族聚酯，同時(shí)添加非金屬氧化物粒子sio2和封端劑，減少表層(即耐候?qū)?中降解反應(yīng)的活性基團(tuán)，從而提高光伏背板用聚酯膜的耐候性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的光伏背板用聚酯膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)號(hào)分別表示為：1.耐候?qū)樱?.阻隔層；3.二氧化硅粒子；4.微米級(jí)無機(jī)粒子；5.納米級(jí)無機(jī)粒子。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中，所述的耐候?qū)雍妥韪魧铀玫镁埘ピ蠟榉枷阕寰埘ィ渲?，合成芳香族聚酯的芳香族二酸，可以是?duì)苯二甲酸、對(duì)苯二乙酸、對(duì)萘二甲酸等，優(yōu)選對(duì)苯二甲酸和對(duì)萘二甲酸，更優(yōu)選對(duì)苯二甲酸；合成芳香族聚酯的二元醇主要是碳原子數(shù)是2～4的脂肪族二醇，可以是乙二醇、丙二醇、丁二醇等，優(yōu)選乙二醇和丁二醇，更優(yōu)選乙二醇。除了上述成分外，脂肪族聚酯的合成過程中還可以是加入少量的間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、環(huán)己烷二甲醇、雙酚b或2，6－萘二甲酸等改性物質(zhì)。綜合考慮機(jī)械性能、結(jié)晶性能等各項(xiàng)性能和加工性，適合本發(fā)明的芳香族聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。

本發(fā)明所述的耐候?qū)铀镁埘サ头肿游镔|(zhì)含量為0.50％以下，優(yōu)選0.30％以下。聚酯中的低分子物質(zhì)是影響光伏背板用聚酯膜耐候性的關(guān)鍵因素。在聚酯加工成光伏背板用聚酯膜過程中的高溫熔融狀態(tài)下，大量的低分子物質(zhì)會(huì)加速聚酯的降解。制成光伏背板用聚酯膜之后，這些低分子物質(zhì)還會(huì)加速聚酯的結(jié)晶與脆化，最終造成光伏背板用聚酯膜的耐候性較差。較普通聚酯，低分子物質(zhì)含量為0.50％以下的聚酯制成的光伏背板用聚酯膜的耐候性具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

需要說明的是，本發(fā)明阻隔層也可以使用耐候?qū)铀镁埘ァ?/p>

本發(fā)明所述的耐候?qū)雍姓寄秃驅(qū)涌傊亓?.05％～5％的二氧化硅粒子，優(yōu)選0.1％～3％。二氧化硅粒子作為一種無機(jī)非金屬氧化物，提高光伏背板用聚酯膜表面爽滑性和加工性的同時(shí)，不會(huì)對(duì)耐候?qū)拥木埘ギa(chǎn)生催化降解或者黃變的作用。如果耐候?qū)佣趸枇Ｗ雍姓寄秃驅(qū)涌傊亓康陀?.05％，光伏背板用聚酯膜的表面爽滑性不足，不利于加工；如果耐候?qū)佣趸枇Ｗ雍姓寄秃驅(qū)涌傊亓砍^5％時(shí)，會(huì)使光伏背板用聚酯膜在后期老化過程中表面出現(xiàn)粉末等的粉化現(xiàn)象，而且會(huì)降低光伏背板用聚酯膜的機(jī)械性能。

本發(fā)明所述的耐候?qū)佣趸枇Ｗ拥牧綖?μm～10μm，優(yōu)選3μm～5μm。在此粒徑范圍內(nèi)的二氧化硅粒子，能夠?yàn)楣夥嘲逵镁埘ツけ砻嫣峁┳銐虻乃?，有利于光伏背板用聚酯膜的加工；同時(shí)提供合適的粗糙度，有利于光伏背板用聚酯膜后期進(jìn)行涂布使用時(shí)涂布液的鋪展，以及提高涂布液固化后的附著性。當(dāng)二氧化硅粒子粒徑小于3μm時(shí)，則會(huì)光伏背板用聚酯膜表面爽滑性不足，也不利于光伏背板用聚酯膜的后期涂布加工；當(dāng)二氧化硅粒子粒徑大于10μm時(shí)，則會(huì)由于粒徑過大造成粒子易脫落，影響光伏背板用聚酯膜的加工和后期使用，同時(shí)有可能會(huì)造成光伏背板用聚酯膜生產(chǎn)設(shè)備的堵塞。

本發(fā)明所述的耐候?qū)雍姓寄秃驅(qū)涌傊亓?.1％～2％的封端劑，優(yōu)選0.1％～1％。封端劑可以與聚酯碳鏈末端的羧基、以及聚酯水解新產(chǎn)生的羧基自由基反應(yīng)，中斷聚酯水解反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。有效減少聚酯的降解，提高光伏背板用聚酯膜的耐候性。當(dāng)封端劑含量占耐候?qū)涌傊亓啃∮?.1％時(shí)，由于量太小無法盡可能多的中斷聚酯水解反應(yīng)，當(dāng)封端劑含量占耐候?qū)涌傊亓看笥?％時(shí)，則很可能會(huì)降低光伏背板用聚酯膜的阻燃性和絕緣性，同時(shí)由于封端劑屬于小分子，耐候?qū)雍窟^高，易產(chǎn)生析出，影響光伏背板用聚酯膜的加工與使用。

本發(fā)明所述的封端劑為碳化二亞胺類化合物。作為碳化二亞胺類化合物，可以舉出二異丙基碳化二亞胺、二環(huán)己基碳化二亞胺、四異丙基苯碳化二亞胺、二(2,6-二異丙基苯基)碳化二亞胺、二[4-(1-甲基-1-苯基乙基)-2,6-二異丙基苯基]碳化二亞胺、二(4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基)碳化二亞胺、二(4-叔丁基-2,6-二異丙基苯基)碳化二亞胺以及各種碳化二亞胺的聚合物等。從耐溫性、與pet的相容性和加工性考慮，優(yōu)選單體結(jié)構(gòu)的二(2,6-二異丙基苯基)碳二亞胺或碳化二亞胺多聚體的聚[次氮基甲烷四次氮基[2,4,6-三(1-甲乙基)-1,3-亞苯基]]。

本發(fā)明所述的阻隔層含有納米級(jí)無機(jī)粒子和微米級(jí)無機(jī)粒子。

阻隔層添加納米級(jí)無機(jī)粒子，在光伏背板用聚酯膜的加工過程中作為晶核，可以提高聚酯的結(jié)晶速率和結(jié)晶度。更為重要的是，利用添加納米級(jí)無機(jī)粒子提高光伏背板用聚酯膜結(jié)晶度的同時(shí)，可以防止結(jié)晶晶體過大而使聚酯膜產(chǎn)生脆性。而提高光伏背板用聚酯膜的結(jié)晶度，能夠使聚酯分子更為有序致密的排列，從而提高光伏背板用聚酯膜的阻隔性。從這種功能考慮，納米級(jí)無機(jī)粒子粒徑為20nm～500nm，優(yōu)選20nm～350nm。從納米級(jí)無機(jī)粒子對(duì)光伏背板用聚酯膜絕緣性、耐候性、以及加工型的影響這方面考慮，可以選擇為二氧化硅、二氧化鈦、硫酸鋇和碳酸鈣中的一種或幾種混合，優(yōu)選二氧化硅。

本發(fā)明所述的納米級(jí)無機(jī)粒子的添加量占阻隔層總重量的0.5％～15％。如果添加量低于阻隔層總重量的0.5％，則無法有效提高光伏背板用聚酯膜的結(jié)晶速率和結(jié)晶度；如果添加量高于阻隔層總重量的15％，可能會(huì)造成納米級(jí)無機(jī)粒子的團(tuán)聚，同時(shí)使光伏背板用聚酯膜的結(jié)晶度過高，脆性增加，影響其機(jī)械性能和耐候性。

阻隔層添加微米級(jí)無機(jī)粒子，可以提高光伏背板用聚酯膜的不透明度，提高光伏背板用聚酯膜加工成光伏電池的光利用率。從這點(diǎn)考慮，微米級(jí)無機(jī)粒子粒徑為1μm～5μm，優(yōu)選1μm～3μm。從微米級(jí)無機(jī)粒子對(duì)光伏背板用聚酯膜絕緣性、耐候性、以及加工型的影響這方面考慮，可以選擇為二氧化鈦、硫酸鋇和碳酸鈣中的一種或幾種混合，可以優(yōu)選光折射率最高的二氧化鈦?？紤]到微米級(jí)無機(jī)粒子在阻隔層中與納米級(jí)無機(jī)離子的疊加作用，添加量占阻隔層總重量的0.1％～5％為佳。

綜合考慮光伏背板用聚酯膜對(duì)耐候性、阻隔性、機(jī)械性能，以及不透明性等性能的要求，本發(fā)明中耐候?qū)优c阻隔層的厚度比為1:5～1:15，耐候?qū)优c阻隔層的厚度可通過兩層的物料配比、擠出拉伸時(shí)的輥速和拉伸倍率來實(shí)現(xiàn)。

在本發(fā)明中，為了使二氧化硅粒子、封端劑、納米級(jí)無機(jī)粒子和微米級(jí)無機(jī)粒子在光伏背板用聚酯膜加工過程中更好地分散效果，需要將這些添加劑分別制成母料。方法如下：按重量百分比，將40％～80％干燥后的純凈聚酯切片和20％～60％的二氧化硅粒子、封端劑、納米級(jí)無機(jī)粒子或者微米級(jí)無機(jī)粒子，分別由不同的進(jìn)料口進(jìn)入到雙螺桿擠出機(jī)，在雙螺桿擠出機(jī)中熔融狀態(tài)下進(jìn)行表面擠出造粒，制成母料?？紤]到母料制備過程聚酯特性粘度會(huì)有一定降低，建議制備母料所用純凈聚酯切片為特性粘度為0.75dl/l以上的固相增粘切片。

本發(fā)明中，在不損害發(fā)明效果的前提下，可以根據(jù)需要添加適量的添加劑，如抗熱氧降解劑、紫外光吸收劑、穩(wěn)定劑、熒光增白劑等。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明，但本發(fā)明并不局限于此。

實(shí)施例實(shí)施方法：

將對(duì)苯二甲酸和乙二醇按100:66重量比投入反應(yīng)釜中，加入占總重量0.5％比例的乙二醇銻作為催化劑，在乙二醇蒸汽氛圍中攪拌升溫至240℃～255℃進(jìn)行酯化。酯化完成后，繼續(xù)升溫至275℃～280℃，并減壓至反應(yīng)釜真空度35pa以下進(jìn)行縮聚反應(yīng)3.5小時(shí)。出料切粒，得到特性粘度為0.55dl/g～0.59dl/g的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。

將此聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯投入到干燥轉(zhuǎn)鼓中，排出空氣抽真空，干燥轉(zhuǎn)鼓內(nèi)真空度達(dá)到25pa以下后，升溫至160℃預(yù)結(jié)晶1.5h，再升溫至240℃～248℃進(jìn)行固相增粘12～16小時(shí)，即可得到低分子物質(zhì)含量為0.50％以下的聚酯切片(即下面各例中的聚酯切片①)。

低分子物質(zhì)含量的測(cè)試方法：將pet粒子放入烘箱充分干燥后稱取質(zhì)量，記作萃取前重量(g)，將其放入索氏提取器中用沸騰二甲苯萃取24小時(shí)，將pet粒子取出沖洗干凈，充分干燥后稱取質(zhì)量，記作萃取后重量(g)。

在具有擠出機(jī)(a)和擠出機(jī)(b)的多層共擠制膜設(shè)備上，為了形成耐候?qū)?，將預(yù)混好的母料①、母料②和聚酯切片①在165℃條件下鼓風(fēng)干燥6h，供給擠出機(jī)(a)，在280℃條件下熔融擠出，導(dǎo)入t型模頭。為了形成阻隔層，同步將預(yù)混好的母料③、母料④和聚酯切片②在165℃條件下鼓風(fēng)干燥6h，供給擠出機(jī)(b)，在280℃條件下熔融擠出，導(dǎo)入t型模頭。

在t型模頭內(nèi)，按照耐候?qū)釉谧韪魧觾擅娴腶/b/a三層結(jié)構(gòu)，將兩組熔體進(jìn)行層疊合流，呈片狀流于表面溫度為20℃的轉(zhuǎn)動(dòng)冷鼓上，從而獲得未經(jīng)拉伸的層疊鑄片膜。將層疊鑄片膜在80℃～110℃下進(jìn)行預(yù)熱，并在紅外加熱條件下利用兩輥轉(zhuǎn)速不同快速進(jìn)行縱向(長(zhǎng)度方向)拉伸2.9～3.2倍，在25℃～40℃條件下冷卻后獲得縱拉膜。用夾具夾住縱拉膜的兩邊將其送入橫拉箱，經(jīng)過100℃～115℃預(yù)熱之后，在115℃～150℃條件下連續(xù)將縱拉膜沿橫向(寬度方向)拉伸3.3倍～4.0倍，在200℃～240℃條件下熱處理定型10s，逐漸冷卻后進(jìn)行牽引收卷，最終得到耐候?qū)雍妥韪魧咏Y(jié)構(gòu)為a/b/a的聚酯膜，測(cè)其透光率、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水汽透過率和加速濕熱老化(pressurecookertest，簡(jiǎn)寫pct)后的強(qiáng)度保持率及伸長(zhǎng)率保持率。

其中，母料①為耐候?qū)佑煤?0％的二氧化硅母料(廣東彩艷)；

母料②為含量20％的stabaxolp100母料(德國(guó)萊茵聚碳化二亞胺)；

母料③為阻隔層用含量50％的納米級(jí)無機(jī)粒子母料，具體到實(shí)施例為：

實(shí)施例1中母料③為納米級(jí)二氧化硅母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例2中母料③為納米級(jí)二氧化鈦母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例3中母料③為納米級(jí)硫酸鋇母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例4中母料③為納米級(jí)碳酸鈣母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例5中母料③為納米級(jí)二氧化硅和納米級(jí)二氧化鈦1:1混合母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例6中母料③為納米級(jí)硫酸鋇和納米級(jí)碳酸鈣1:1混合母料(廣東彩艷)，

對(duì)比例1～對(duì)比例2中母料③為納米級(jí)硫酸鋇母料(廣東彩艷)。

母料④為阻隔層用含量50％的微米級(jí)無機(jī)粒子母料；具體到實(shí)施例為：

實(shí)施例1～實(shí)施例2中母料④為微米級(jí)級(jí)二氧化鈦母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例3中母料④為微米級(jí)硫酸鋇母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例4中母料④為微米級(jí)碳酸鈣母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例5中母料④為微米級(jí)二氧化鈦和微米級(jí)硫酸鋇1:1混合母料(廣東彩艷)，

實(shí)施例6中母料④為微米級(jí)硫酸鋇和微米級(jí)碳酸鈣1:1混合母料(廣東彩艷)，

對(duì)比例1～對(duì)比例2中母料④為微米級(jí)硫酸鋇母料(廣東彩艷)。

聚酯切片①為低分子物質(zhì)含量≤0.50％的聚酯切片；

聚酯切片②為普通聚酯切片(儀征化纖)。

實(shí)施例1～實(shí)施例6的實(shí)施方案詳見表一。

對(duì)比例1～對(duì)比例2的實(shí)施方案詳見表一。

所有實(shí)施例和對(duì)比例中，光伏背板用聚酯膜的厚度均為250μm。

表一實(shí)施方案

表二：實(shí)施例與對(duì)比例的結(jié)果

表中，各項(xiàng)性能的測(cè)試方法如下：

1.透光率：按照gb/t2410-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

2.拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率：按照gb/t13542.2-2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

3.水汽透過率：按照gb/t21529-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

4.強(qiáng)度保持率和伸長(zhǎng)率保持率：按照gb/t13542.2-2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試未老化樣片的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，記作“初始值(拉伸強(qiáng)度)”和“初始值(斷裂伸長(zhǎng)率)”。另取同批次樣片放入加速試驗(yàn)老化箱進(jìn)行加速老化(即pct老化，條件為121℃、2公斤壓力、100％飽和蒸氣壓)60小時(shí)或72小時(shí)后，按照gb/t13542.2-2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試?yán)匣髽悠睦鞆?qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，記作“老化值(拉伸強(qiáng)度)”和“老化值(斷裂伸長(zhǎng)率)”。則計(jì)算如下：

強(qiáng)度保持率＝老化值(拉伸強(qiáng)度)/初始值(拉伸強(qiáng)度)×100

伸長(zhǎng)率保持率＝老化值(斷裂伸長(zhǎng)率)/初始值(斷裂伸長(zhǎng)率)×100。