高水汽阻隔性pvdf涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法。該涂料由以下重量份的原料制得:PVDF72-80份、丙烯酸羥乙酯10-15份、丙烯酸六氟丁酯13-17份、縮二脲7-11份、丙烯酸羥丙酯7-11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5-9份、偶氮二異丁腈5-9份、二乙胺二胺3-6份、二丙二醇甲醚3-6份、烯酸4-6份、流平劑2-5份、KH5504-7份、N-甲基-2-吡咯烷酮1-4份。本發明的涂料具有耐候性好、水汽阻隔性強、高附著力的特點,能夠形成與太陽能電池組件中的密封材、特別是EVA的密合性優異。且本發明生產過程簡單,生產成本低廉,環保,易于運輸和貯存,易于工業化生產,具有市場應用價值。
【專利說明】高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著不可再生資源的逐步減少以及礦物類資源生產、使用中產生的各種污染問 趣,各國都在用政策的、法律的手段逐步加大對再生能源和清潔能源的開發利用,并努力提 高其在整個能源使用中的比例。在這些清潔和可再生能源中,太陽能是其中最重要的能源 之一。太陽能光伏發電越來越多的成為我們生活中的一部分,國家十二五計劃把2015年總 安裝量設定在15GW,這就預示了我們生活用電的一部分會在不久的將來悄然變為來自太陽 能發電。對于光伏發電產業來說,在不斷提高技術的同時,更要降低成本。目前太陽能設備 常用的是太陽能電池板,它是將太陽能轉化為電能的一個重要設備。太陽電池板主要包括 玻璃、EVA膠膜、邊框、背膜、接線盒、硅膠等,目前除背膜以外的其它材料均已在中國光伏 產業實現高度國產化,大大降低了太陽電池組件單位發電功率的制造成本。但是,背膜作為 一類重要的太陽電池組件封裝材料,其技術門檻要求相當高,加之相關原材料長期受到國 外氟化工巨頭的專利技術制約,時至今日其國產化程度仍極低,造成現在國內太陽電池組 件生產商所采用的背膜大多為國外進口產品,價格較高且供貨期不能保證。因此,從降低太 陽電池組件單位發電功率的制造成本角度來講,背膜國產化是中國光伏企業的必然選擇。
[0003] 由于太舊能電池模組是放置在室外的電氣產品,因此背板除了具有保護功能以 夕卜,還必須具備25年之久的可靠的絕緣性能、阻水性、耐老化性能。若太陽能背板阻隔水蒸 氣滲透的性能不良,則空氣中的濕氣(尤其是陰雨濕氣更大)會透過太陽能背板進入到內 偵牝水蒸氣的滲透會影響到EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)的粘結性能,導致背板與EVA脫 離,進而使更多濕氣直接接觸電池片而使電池片被氧化。此類產品使用年限一般按照25年 以上進行設計,要確保產品達到如此長的使用期限,就需要嚴格控制各組件質量,而這些組 件中太陽能電池背板的作用不容小覷,太陽能電池背板起著保護光伏組件中的電池片的作 用。作為太陽能發電的主要部件,光伏組件的質量非常的重要,而光伏組件的壽命與其使用 的原料密切相關。在所有的原料中,塑料部件壽命是最短的。所以光伏組件中塑料部件的 壽命決定了光伏組件的壽命。在所有塑料部件中,背板無疑是最重要的。背板是所有封裝 材料中成本比重最大的部分,由于硅材料價格的迅速降低,其也成為組件成本重要構成之 一。背板的成本由其所用的材料所決定,而不同材料的壽命是不同的,是否能滿足組件要 求的25年壽命也成為越來越多組件廠和發電用戶所關心的問題。如果背膜在耐老化、耐 絕緣、耐水氣等方面無法滿足太陽電池組件25年的環境考驗,最終將導致太陽電池的可靠 性、穩定性與耐久性無法得到保障,造成電池模塊脫落、電池片滑移、電池有效輸出功率降 低等不良,更危險的是電池組件會在較低電壓和電流值的情況下出現電打弧現象,引起電 池組件燃燒并促發火災,造成人員安全損害和財產損失。
[0004] 目前,主流的太陽電池背膜多為雙面含氟的復膠型背膜和涂覆型背膜。復膠型太 陽電池背膜(TPT、KPK等)多是以歐美一些氟化工企業開發的PVF或PVDF等氟膜通過膠 粘劑與PET基材粘結復合而成。復膠型背膜由于其內部PET基材兩面存在膠粘劑,而膠 粘劑的質量水準不一,加之復合工藝良莠不齊,在電池組件戶外長期使用過程中復合型背 膜受濕度與溫度雙重因素的綜合影響,易發生粘結膠層水解等損害,最終導致氟膜(PVF或 PVDF等)與PET基材的層間剝離,難以滿足電池組件長期的可靠性要求。同時,由于制造 專利技術制約和氟膜表面的親水性改性處理技術等原因,目前PVF和PVDF等氟膜產品還 沒有在中國實現國產化。因此,采用PVF或PVDF等氟膜開發生產雙面含氟太陽電池背膜的 中國企業長期受制于外國氟膜制造商,其背膜制造成本居高不下,且適用于氟膜與PET粘 結的高品質膠粘劑多為國外極少數廠商技術壟斷,很難進口。而國內一些背膜生產企業只 能采用一些普通的聚氨酯、環氧或丙烯酸類膠粘劑,這些膠粘劑容易老化,在性能上無法滿 足25年的耐久性要求。
[0005] 而涂覆型背膜主要是使用氟涂料,氟涂料由于其優異的性能在建筑、化學工業、電 器電子工業、機械工業、航空航天產業、家庭用品的各個領域得到廣泛應用,成為繼丙烯酸 涂料、聚氣醋涂料、有機娃涂料等1?性能涂料之后,綜合性能最1?的涂料品種。目如,應用比 較廣泛的氟樹脂涂料主要有PVDF、PCTFE、PTFE三大類型,我國也是繼美國、日本之后第三 個擁有氟碳涂料合成技術并實現產業化的國家。氟碳涂料被廣泛應用于橋梁、大廈、鐵路、 通信設施的表面防護上,并經受了 40年以上的戶外嚴酷考驗,表現出極佳的耐候性能。因 此,將氟碳涂料應用于太陽電池背膜的開發,從而實現不使用膠粘劑并具有優異長期耐候 性能的低成本高品質涂覆型背膜產品是完全可行的,也是今后背膜材料發展和國產化的必 由之路。但是由于氟涂料是使用聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯的微小顆粒和基礎樹脂一起分散 在溶劑中而形成。使用時將溶劑揮發,氟塑料顆粒和基礎樹脂固化在被保護物表面,基礎樹 脂可以交聯也可以不交聯。氟塑料本身以顆粒形式分散在基礎樹脂中,相互不接觸。水汽 或紫外線首先攻擊氟塑料顆粒間基礎樹脂,導致其很快降解。基礎樹脂為環氧樹脂、丙烯酸 酯樹脂或者是聚氨酯樹脂,其耐候性遠差于氟塑料。其本身是極性樹脂,由于分子鏈較為復 雜而樹脂的結晶性低,所以其透水率也較高。水汽會通過涂層中的基礎樹脂和涂層中的細 小裂紋攻擊在下層的PET薄膜,而使PET很快降解開裂,而使這類背板在強濕熱老化時開裂 嚴重。例如:中國專利申請號CN201310095115. 9與申請號CN201310534583. 1,這兩件專 利都存在上述問題。鑒于上述缺陷,開發一種具有高水汽阻隔性能的低成本的氟涂料,是目 前背膜開發與技術發展的方向和趨勢。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種高水汽阻隔性PVDF涂料及其制備方法,該涂料在背 板的制備中避免使用膠粘劑、同時具有較高一體化程度和具有優異長期耐候性能。
[0007] 為了實現上述目的,本發明提供了一種高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的 原料制得:PVDF72-80份、丙烯酸羥乙酯10-15份、丙烯酸六氟丁酯13-17份、縮二脲7-11 份、丙烯酸羥丙酯7-11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5-9份、偶氮二異丁腈5-9份、二乙胺 二胺3-6份、二丙二醇甲醚3-6份、烯酸4-6份、流平劑2-5份、KH550 4-7份、N-甲基-2-批 咯烷酮1-4份。
[0008] 優選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF72份、丙烯酸羥乙酯10份、丙烯酸六 氟丁酯13份、縮二脲7份、丙烯酸羥丙酯7份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5份、偶氮二異丁腈 5份、二乙胺二胺3份、二丙二醇甲醚3份、烯酸4份、流平劑2份、KH550 4份、N-甲基-2-批 咯烷酮1份。
[0009] 優選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF80份、丙烯酸羥乙酯15份、丙烯酸六 氟丁酯17份、縮二脲11份、丙烯酸羥丙酯11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯9份、偶氮二異 丁腈9份、二乙胺二胺6份、二丙二醇甲醚6份、烯酸6份、流平劑5份、KH550 7份、N-甲 基-2-吡咯烷酮4份。
[0010] 優選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF74份、丙烯酸羥乙酯12份、丙烯酸六 氟丁酯14份、縮二脲8份、丙烯酸羥丙酯8份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯6份、偶氮二異丁腈 6份、二乙胺二胺4份、二丙二醇甲醚4份、烯酸5份、流平劑3份、KH550 5份、N-甲基-2-批 咯烷酮2份。
[0011] 優選配方為由以下重量份的原料制得:PVDF78份、丙烯酸羥乙酯14份、丙烯酸六 氟丁酯16份、縮二脲10份、丙烯酸羥丙酯9份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯8份、偶氮二異 丁腈7份、二乙胺二胺5份、二丙二醇甲醚5份、烯酸5份、流平劑4份、KH550 6份、N-甲 基-2-吡咯烷酮3份。
[0012] 所述烯酸為丙烯酸、甲基丙烯酸或十一烯酸。
[0013] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
[0014] 高水汽阻隔性PVDF涂料的制備方法,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應釜中,開啟反應釜于80-88°C下攪拌2. 5-3小時,然后冷卻至室溫出料,得到的產 物。
[0015] 本發明具有以下有益效果:本發明的涂料具有耐候性好、水汽阻隔性強、高附著力 的特點,能夠形成與太陽能電池組件中的密封材、特別是EVA的密合性優異。且本發明生產 過程簡單,生產成本低廉,環保,易于運輸和貯存,易于工業化生產,具有市場應用價值。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF72份、丙烯酸羥 乙酯10份、丙烯酸六氟丁酯13份、縮二脲7份、丙烯酸羥丙酯7份、三羥甲基丙烷二丙烯酸 酯5份、偶氮二異丁腈5份、二乙胺二胺3份、二丙二醇甲醚3份、烯酸4份、流平劑2份、 KH550 4份、N-甲基-2-吡咯烷酮1份。
[0017] 所述烯酸為丙烯酸。
[0018] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
[0019] 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應釜中,開啟反應釜于88°C下攪拌2. 5小時,然后冷卻至室溫出料,得到的產物。
[0020] 實施例2 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF80份、丙烯酸羥 乙酯15份、丙烯酸六氟丁酯17份、縮二脲11份、丙烯酸羥丙酯11份、三羥甲基丙烷二丙烯 酸酯9份、偶氮二異丁腈9份、二乙胺二胺6份、二丙二醇甲醚6份、烯酸6份、流平劑5份、 KH550 7份、N-甲基-2-吡咯烷酮4份。
[0021] 所述烯酸為甲基丙烯酸。
[0022] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
[0023] 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應釜中,開啟反應釜于88°C下攪拌3小時,然后冷卻至室溫出料,得到的產物。
[0024] 實施例3 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF74份、丙烯酸羥 乙酯12份、丙烯酸六氟丁酯14份、縮二脲8份、丙烯酸羥丙酯8份、三羥甲基丙烷二丙烯酸 酯6份、偶氮二異丁腈6份、二乙胺二胺4份、二丙二醇甲醚4份、烯酸5份、流平劑3份、 KH550 5份、N-甲基-2-吡咯烷酮2份。
[0025] 所述烯酸為i^一烯酸。
[0026] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
[0027] 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應釜中,開啟反應釜于80°C下攪拌2. 5小時,然后冷卻至室溫出料,得到的產物。
[0028] 實施例4 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,由以下重量份的原料制得:PVDF78份、丙烯酸羥 乙酯14份、丙烯酸六氟丁酯16份、縮二脲10份、丙烯酸羥丙酯9份、三羥甲基丙烷二丙烯 酸酯8份、偶氮二異丁腈7份、二乙胺二胺5份、二丙二醇甲醚5份、烯酸5份、流平劑4份、 KH550 6份、N-甲基-2-吡咯烷酮3份。
[0029] 所述烯酸為丙烯酸。
[0030] 所述所述流平劑為丙二醇甲醚乙酸酯。
[0031] 本實施例的高水汽阻隔性PVDF涂料,包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料, 加入反應釜中,開啟反應釜于80°C下攪拌3小時,然后冷卻至室溫出料,得到的產物。
[0032] 實施例5 將實施例1-4制得的涂料,按HG/T-3792-2005標準制樣并檢測性能,檢測結果如表1 所示。
[0033] 表1本發明實施例制得的涂料檢測結果
【權利要求】
1. 高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于包括以下重量份的原料:PVDF72-80份、丙烯酸 羥乙酯10-15份、丙烯酸六氟丁酯13-17份、縮二脲7-11份、丙烯酸羥丙酯7-11份、三羥甲 基丙烷二丙烯酸酯5-9份、偶氮二異丁腈5-9份、二乙胺二胺3-6份、二丙二醇甲醚3-6份、 烯酸4-6份、流平劑2-5份、KH550 4-7份、N-甲基-2-吡咯烷酮1-4份。
2. 根據權利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF72份、丙烯酸羥乙酯10份、丙烯酸六氟丁酯13份、縮二脲7份、丙烯酸羥丙酯7 份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯5份、偶氮二異丁腈5份、二乙胺二胺3份、二丙二醇甲醚3份、 烯酸4份、流平劑2份、KH550 4份、N-甲基-2-吡咯烷酮1份。
3. 根據權利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF80份、丙烯酸羥乙酯15份、丙烯酸六氟丁酯17份、縮二脲11份、丙烯酸羥丙酯 11份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯9份、偶氮二異丁腈9份、二乙胺二胺6份、二丙二醇甲醚6 份、烯酸6份、流平劑5份、KH550 7份、N-甲基-2-吡咯烷酮4份。
4. 根據權利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF74份、丙烯酸羥乙酯12份、丙烯酸六氟丁酯14份、縮二脲8份、丙烯酸羥丙酯8 份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯6份、偶氮二異丁腈6份、二乙胺二胺4份、二丙二醇甲醚4份、 烯酸5份、流平劑3份、KH550 5份、N-甲基-2-吡咯烷酮2份。
5. 根據權利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于由以下重量份的原料 制得:PVDF78份、丙烯酸羥乙酯14份、丙烯酸六氟丁酯16份、縮二脲10份、丙烯酸羥丙酯 9份、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯8份、偶氮二異丁腈7份、二乙胺二胺5份、二丙二醇甲醚5 份、烯酸5份、流平劑4份、KH550 6份、N-甲基-2-吡咯烷酮3份。
6. 根據權利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于所述烯酸為丙烯酸、 甲基丙烯酸或十一烯酸。
7. 根據權利要求1所述的高水汽阻隔性PVDF涂料,其特征在于所述所述流平劑為丙 二醇甲醚乙酸酯。
8. 根據權利要求1 _7中任一項所述的高水汽阻隔性PVDF涂料的制備方法,其特征在 于包括以下步驟:按照重量份比稱取各原料,加入反應釜中,開啟反應釜于80-88°C下攪拌 2. 5-3小時,然后冷卻至室溫出料,得到的產物。
【文檔編號】C09D151/06GK104371475SQ201410644502
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】黃新東, 劉天人 申請人:無錫中潔能源技術有限公司