專利名稱：一種改性聚酰胺樹脂組合物及由其制造的背板基材膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于太陽能背板基材的樹脂組合物，具體涉及一種改性聚酰胺樹脂組合物及其制備方法，可用于制備太陽能電池背板基材膜。
背景技術：
目前人類可利用的新能源主要有太陽能、地熱能、風能、海洋能和核能等，與其他能源相比，由于具有資源最豐富、能量轉化最直接以及最清潔環保、無燃料、零排放的優點，太陽能成為了使用最簡單、最可靠、最經濟的新能源。太陽能光電系統由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池等組成，其中太陽能背板是太陽能電池組件的結構性封裝材料，對于延長太陽能電池的使用壽命起到了很大的作用，是太陽能電池組件不可或缺的組成部分，制備背板的材料應具有可靠的絕緣性、阻水性、機械性能、耐紫外光老化性以及耐濕熱老化性倉泛。目前國內外主要使用的背板均為多層復合結構，都是以聚酯膜(BOPET)為基材膜，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，價格較貴，生產工藝復雜，電絕緣性差，容易脆化。聚酰胺樹脂具有良好的粘接性、優異的機械、耐磨、自潤滑性能以及很好的耐熱性，有希望成為重要的背板材料。國際專利申請W02008/138021A2公開了利用多種類型的聚酰胺代替聚酯作為用在光伏模塊背板中的材料；中國專利申請CN102324440A以聚酰胺樹脂為主體制備了一種單層結構的太陽能電池背板；中國專利申請CN101931018 A公開了一種光伏模塊單背膜、其生產方法以及它們在生產光伏模塊中的用途，該發明的單背膜是由一種基于聚酰胺的模塑料制造的。但是聚酰胺材料由 于分子鏈端中含有酰胺基團的結構特征而具有較高的吸濕性，所以未經改性的聚酰胺樹脂難以克服吸水率高，耐濕熱老化性能差的缺陷，不能滿足太陽能電池組件對背板的阻隔性要求，進而限制了聚酰胺樹脂作為背板材料的應用。
發明內容
本發明目的是提供一種改性聚酰胺樹脂組合物以及制備方法，該組合物具有低的吸濕性、優異的耐濕熱老化性、粘接性以及機械性能，適用于制備太陽能背板基材膜。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是一種改性聚酰胺樹脂組合物，以質量份計，包括如下組分
聚酰胺樹脂5 75份
聚丙烯樹脂5 75份
接枝聚乙烯5 50份
填料(Γ100份
所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯樹脂、共聚聚丙烯樹脂或兩者的混合物；
所述接枝聚乙烯由如下組分通過接枝反應制備得到聚乙烯樹脂100份
接枝劑O. 5^2. O份
引發劑O. 03 O. 2份
所述聚乙烯樹脂為均聚聚乙烯樹脂、共聚聚乙烯樹脂或兩者的混合物。上述技術方案中，所述聚酰胺樹脂的DSC熔點為17(T260°C。上述技術方案中，所述聚丙烯樹脂的DSC熔點為16(Tl68°C，熔體流動速率為廣2g/10mino上述技術方案中，所述聚乙烯樹脂的DSC熔點為12(Tl35°C，熔體流動速率為廣2g/10mino上述技術方案中，所述接枝劑選自丙烯酸、丙烯酸酯、馬來酸、馬來酸酐或者次甲基丁二酸中的一種。上述技術方案中，所述引發劑為二叔丁基過氧化物(DTBP)或過氧化二異丙苯(DCP)0上述技術方案中，所述填料為玻璃纖維、碳纖維、滑石粉、云母、硅灰石或鈦白粉。本發明同時請求保護上述改性聚酰胺樹脂組合物的制備方法，包括如下步驟
(1)按配比將聚 乙烯樹脂、接枝劑和引發劑混合均勻，經螺桿熔融擠出加工，制備得到接枝聚乙烯；
(2)按配比將余下的聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂以及填料加入到上述接枝聚乙烯中并混合均勻，經螺桿熔融加工，即可得到所述樹脂組合物。上述技術方案中，所述步驟(I)中的螺桿熔融擠出加工的反應擠出溫度為16(T220°C ;螺桿轉速控制為95 105轉/分。上述技術方案中，所述步驟⑵中的螺桿熔融擠出加工的反應擠出溫度為180^2400C ;螺桿轉速控制為95 105轉/分。本發明同時請求保護由上述樹脂組合物制備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組制備得到，即先將本發明的樹脂組合物加入單螺桿擠出機熔融擠出，然后經T型模頭流延、冷卻、牽引、卷取等工序，得到厚度O. 25 mm，寬度1000 mm的聚丙烯背板基材膜。本發明的原理是導致聚酰胺樹脂吸水率高的酰胺基基團具有高活性，可以通過與該基團的反應對聚酰胺樹脂改性，以改善聚酰胺的性能從而適應各種不同的應用需要。本發明采用接枝劑，在引發劑的作用下與聚乙烯發生接枝反應而得到接枝聚乙烯；接枝聚乙烯作為反應劑與聚酰胺樹脂發生封端反應，即通過接枝聚乙烯中的極性基團與聚酰胺樹脂中酰胺基團的化學反應實現了對吸濕基團的封端，提供了具有優良的耐濕熱老化性能、低飽和吸水率以及優異的電絕緣性的改性聚酰胺樹脂，并由該樹脂制造了用于太陽能組件的背板基材膜。本發明中，聚丙烯樹脂具有高強度、高耐熱性，較高的耐磨性、耐應力開裂性和低蠕變性以及優異的介電性能并且由于丙烯的分子鏈端中沒有極性官能團，因此吸水率極低，能滿足太陽能電池組件的耐老化性能要求。接枝聚乙烯既可以作為聚酰胺樹脂的封端齊U，又可以作為聚酰胺樹脂和聚丙烯樹脂的相容劑，使改性聚酰胺樹脂獲得優異的耐濕性能和耐濕熱老化性能。通過測試(測試標準GB/T 1034塑料吸水性試驗方法)，其飽和吸水率為O. 3%，遠遠低于未改性聚酰胺樹脂材料的2. 0%，因而可以用作太陽能背板基材。由于上述技術方案的采用，與現有技術相比，本發明具有如下優點1.本發明開發了一種新的聚酰胺樹脂組合物，接枝聚乙烯作為封端劑改善了聚酰胺樹脂的吸水性能以及耐濕熱老化性能；同時接枝聚乙烯作為相容劑改善了聚酰胺樹脂和聚丙烯樹脂的相容性。2.通過本發明公開的改性聚酰胺樹脂組合物制備的太陽能背板基材膜具有耐老化，尤其是耐濕熱老化的性能，同時具有低飽和吸水率、耐低溫沖擊性、低水蒸氣透過率以及優異的電絕緣性，可用于制造太陽能背板。3.本發明的制備方法簡單易行，成本較低，適于推廣應用。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述
實施例一
一種改性聚酰胺樹脂組合物，其制備方法如下
(1)接枝聚乙烯PE-MA的制備
將100份(質量份)LLDPE7042 (北京燕山石化公司)、1份馬來酸酐(化學試劑，分析純)、O. 05份DCP引發劑(天津阿克蘇公司)分別計量后加入混合器中進行混合均化，均化兩小時后投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒；冷卻切粒得到顆粒狀接枝聚乙烯PE-MA，其1900C /2. 16公斤的熔體流動速率為O. 5g/10min。其中螺桿直徑為75毫米，長徑比33，螺桿溫度控制在160-220°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘。 所述LLDPE7042 (北京燕山石化公司)為線性低密度聚乙烯，其DSC熔點為125°C，熔體流動速率2g/10min (190°C，2. 16公斤)，數均分子量17000，重均分子量100000，拉伸強度12MPa，斷裂伸長率500% ；
(2)將25份聚己內酰胺(PA6)樹脂1030(日本三菱公司)加入干燥器內，80°C干燥4小時；然后加入75份聚丙烯K8303 (北京燕山石化公司)、5份接枝聚乙烯PE-MA，將物料均勻混合，投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒(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180-240°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘)；物料經冷卻切粒干燥后即為成品SI，材料性能測試見表I。所述聚丙烯K8303為北京燕山石化公司生產的嵌段共聚聚丙烯產品，其DSC熔融溫度163°C，熔體流動速率2g/10min (230°C, 2. 16公斤)，數均分子量29000，重均分子量38000，拉伸屈服強度22MPa，斷裂伸長率22%，洛氏硬度75R，懸臂梁沖擊強度23°C時為480J/M, -20°C時為 40J/M。實施例二
一種改性聚酰胺樹脂組合物，其制備方法如下
(1)接枝聚乙烯PE-MA的制備參見實施例一
(2)將50份聚己內酰胺(PA6)樹脂1030加入干燥器內，80°C干燥4小時；然后加入50份聚丙烯K8303、10份接枝聚乙烯PE-MA、20份金紅石型鈦白粉R960，將物料均勻混合，投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒(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180-240°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘)；物料經冷卻切粒干燥后即為成品S2，材料性能測試見表I。實施例三
一種改性聚酰胺樹脂組合物，其制備方法如下
(1)接枝聚乙烯PE-MA的制備參見實施例一
(2)將5份聚十二碳二酰己二胺(PA612)(山東東辰工程塑料有限公司)加入干燥器內，80°C干燥4小時；然后加入75份聚丙烯K8303U5份接枝聚乙烯PE_MA、20份金紅石型鈦白粉R960，將物料均勻混合，投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒(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180-240°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘)；物料經冷卻切粒干燥后即為成品S3，材料性能測試見表I。實施例四
一種改性聚酰胺樹脂組合物，其制備方法如下
(1)接枝聚乙烯PE-MA的制備參見實施例一
(2)將70份聚十二碳二酰己二胺(PA612)加入干燥器內，80°C干燥4小時；然后加入20份聚丙烯K8303、40份接枝聚乙烯ΡΕ_ΜΑ、20份金紅石型鈦白粉R960，將物料均勻混合，投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒(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180-240°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘)；物料經冷卻切粒干燥后即為成品S4，材料性能測試見表I。實施例五
一種改性聚酰胺樹脂組合物，其制備方法如下
(1)接枝聚乙烯PE-MA的制備參見實施例一
(2)將20份聚癸二酰癸二胺(PA1010)(山東東辰工程塑料有限公司)加入干燥器內，80°C干燥4小時；然后加入70份聚丙烯K8303和5份接枝聚乙烯PE_MA、40份金紅石型鈦白粉R960，將物料均勻混合，投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒(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180-240°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘);物料經冷卻切粒干燥后即為成品S5，材料性能測試見表I。實施例六
一種改性聚酰胺樹脂組合物，其制備方法如下
(1)接枝聚乙烯PE-MA的制備參見實施例一
(2)將50份(重量份)聚癸二酰癸二胺(PA1010)加入干燥器內，80°C干燥4小時；然后加入50份嵌段共聚聚丙烯K8303和30份接枝聚乙烯PE_MA、60份金紅石型鈦白粉R960，將物料均勻混合，投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒(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180-240°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘)；物料經冷卻切粒干燥后即為成品S6，材料性能測試見表I。實施例七 一種改性聚酰胺樹脂組合物，其制備方法如下
(I)接枝聚乙烯PE-MA的制備參見實施例一(2)將75份(重量份)聚癸二酰癸二胺(PAlOlO)加入干燥器內，80°C干燥4小時；然后加入25份聚丙烯K8303U5份接枝聚乙烯PE_MA、20份金紅石型鈦白粉R960 (美國杜邦公司)，將物料均勻混合，投入雙螺桿擠出機中進行熔融擠出造粒(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180-240°C，螺桿轉速控制為100轉/分，物料在螺桿內的停留時間為2-4分鐘);物料經冷卻切粒干燥后即為成品S7，材料性能測試見表
Io對比例一
一種聚酰胺樹脂聚己內酰胺(PA6)樹脂1030，記為BI，材料性能測試見表I。對比例二
一種聚酰胺樹脂聚十二碳二酰己二胺(PA612)，記為B2，材料性能測試見表I。對比例三
一種聚酰胺樹脂聚癸二酰癸二胺(PA1010)，記為B3，材料性能測試見表I。表I實施例和對比例中樹脂的吸水率
權利要求
1.一種改性聚酰胺樹脂組合物，其特征在于，以質量份計，包括如下組分 聚酰胺樹脂5 75份 聚丙烯樹脂5 75份 接枝聚乙烯5 50份 填料(TlOO份 所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯樹脂、共聚聚丙烯樹脂或兩者的混合物； 所述接枝聚乙烯由如下組分通過接枝反應制備得到 聚乙烯樹脂100份 接枝劑O. 5^2. O份 引發劑O. 03 O. 2份 所述聚乙烯樹脂為均聚聚乙烯樹脂、共聚聚乙烯樹脂或兩者的混合物。
2.根據權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物，其特征在于所述聚酰胺樹脂的DSC 熔點為 17(T260°C。
3.根據權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物，其特征在于所述聚丙烯樹脂的DSC熔點為16(Tl68°C，熔體流動速率為廣2 g/10min。
4.根據權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物，其特征在于所述聚乙烯樹脂的DSC熔點為120 135°C，熔體流動速率為I 2 g/10min。
5.根據權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物，其特征在于所述接枝劑選自丙烯酸、丙烯酸酯、馬來酸、馬來酸酐、次甲基丁二酸中的一種。
6.根據權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物，其特征在于所述引發劑為二叔丁基過氧化物或過氧化二異丙苯。
7.根據權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物，其特征在于所述填料為玻璃纖維、碳纖維、滑石粉、云母、硅灰石或鈦白粉。
8.—種如權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)按權利要求1所述的配比將聚乙烯樹脂、接枝劑和引發劑混合均勻，經螺桿熔融擠出加工，制備得到接枝聚乙烯； (2)按配比將余下組分加入到上述接枝聚乙烯中并混合均勻，經螺桿熔融加工，即可得到所述樹脂組合物。
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的螺桿熔融擠出加工的反應擠出溫度為16(T220°C ;螺桿轉速控制為95 105轉/分；所述步驟(2)中的螺桿熔融擠出加工的反應擠出溫度為18(T240°C ;螺桿轉速控制為95 105轉/分。
10.采用權利要求1所述的改性聚酰胺樹脂組合物制得的太陽能背板基材膜。
全文摘要
本發明公開了一種改性聚酰胺樹脂組合物以及由其制備的背板基材膜，以質量份計，包括如下組分聚酰胺樹脂5~75份、聚丙烯樹脂5~75份、接枝聚乙烯5~50份、填料0~100份；所述接枝聚乙烯由如下組分通過接枝反應制備得到聚乙烯樹脂100份、接枝劑0.5~2.0份、引發劑0.03~0.2份。本發明開發了一種新的用于太陽能背板基材的樹脂組合物，獲得的最終產品具有耐老化，尤其是耐濕熱老化的性能，同時具有低飽和吸水率、低水蒸氣透過率以及優異的電絕緣性，由其制備的背板基材膜還具有高粘接性以及機械強度，可用于制造太陽能背板。
文檔編號C08K3/22GK103059558SQ20121058265
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者羅吉江, 符書臻 申請人:蘇州度辰新材料有限公司