[发明专利]一种聚偏氟乙烯基薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料加工领域，具体涉及一种聚偏氟乙烯基薄膜的制备方法，应用于太阳能电池行业的背板保护膜材料。

背景技术

随着不可再生能源的逐渐枯竭以及矿物类资源生产、使用中产生的各种环境污染问题，各国都在用政策的、法律的手段逐步加大对可再生能源和清洁能源的开发利用，并努力提高其在整个能源使用中的比例。在这些清洁和可再生能源中，太阳能是其中最重要的能源之一。近年来，各国政府在资金、技术和政策等方面都加大对太阳能光伏产业的投入，把太阳能光伏产业的发展作为国家能源安全和可持续发展的战略目标之一。而我国已经把太阳能光伏的开发和利用上升到国家战略的高度来对待，未来太阳能电池组件将迎来巨大的需求空间。

太阳能电池模组一般按光伏玻璃-EVA(乙烯-乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物)胶膜-太阳能电池板-EVA胶膜-背板膜叠合于铝合金框内，目前除背板膜以外的其他封装材料均已在中国光伏产业实现高度国产化。由于太阳能电池模组置于室外严酷的自然环境下，所以背板膜不仅需要具有保护功能，还必须具备25年之久的可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性如耐湿热、干热、紫外等。太阳能电池背板主要分为不含氟背板与含氟背板两大类。不含氟背板膜多通过胶粘剂将多层聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)胶粘复合而成(如All PET)。研究表明，不含氟背板从材料本身特性上就无法满足商用晶硅太阳能电池组件25年的湿热、干热、紫外等环境考验与使用要求，也就很难适用于晶硅太阳能电池组件的封装。而含氟背板又分双面含氟(如TPT)与单面含氟(如TPE)两种。由于氟树脂具有独特的超高耐候性、抗紫外线辐射、高化学稳定性、高机械强度及韧性、防粘性和抗粘污性强、耐热性好(最高连续使用温度150℃)等特点，因此被广泛用于太阳能电池背板中。尤其是其超高的耐候性，使之使用寿命可达25年之久，满足了对太阳能背板膜的要求。

目前使用最多的含氟塑料背板膜为聚氟乙烯(PVF)薄膜，国际上PVF薄膜的供应商仅有一家--美国DuPont公司，除此之外，有报道称中国的中化蓝天和晨光化工院有小批量生产研发，但不对外供应。随着近几年太阳能电池组件需求的猛增，DuPont生产的PVF薄膜的需求也随之猛增，以至供不应求；且研究表明，PVF树脂的综合性能如化学稳定性、阻水性、热稳定性等不如其它氟塑料，并且加工非常麻烦，其熔点和分解点非常接近，挤出成膜时需要添加潜溶剂或共聚改性，这给膜质量的控制和溶剂的回收都带来了很高的要求，另外PVF的供应商很少，制备技术被外国大公司所掌握，长期形成垄断，氟膜价格很高。因此许多公司都考虑使用其它含氟材料来替代PVF薄膜，如聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜、聚三氟氯乙烯(PCTFE)薄膜、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)薄膜、乙烯-四氟乙烯(ETFE)薄膜等等；美国Honeywell公司和日本AGC分别采用ECTFE和ETFE共聚物制备薄膜用于太阳能背板膜，但由于原料成本较高，不适合大规模推广。

PVDF是使用量第二大的氟塑料，品种完善，供应商众多。其熔点和分解点温度相差较大，使得PVDF更易成型加工，可以使用热塑性塑料加工方法进行加工。PVDF在分子结构上比PVF多一个氟原子，其氟含量为59％远大于PVF的41％，应用于背板膜时具有更好的性能，其耐候性、耐紫外性能、高光泽保持性、颜色稳定性(不发黄)、阻隔性以及加工性等均优于PVF。因此，无论从世界范围内的供应量、加工适应性还是耐候性、阻隔性而言，PVDF都是最合适的太阳能电池背板膜耐候材料，同样厚度的PVDF薄膜的透湿性大约只有PVF薄膜的五分之一。由于其氟含量高，耐候性能优异，苏威公司的PVDF6010制成的薄膜，经使用各种老化手段测试后，各项性能指标均无明显变化。由于PVDF的出色耐候性，法国AKEMA公司采用挤出吹塑工艺制备了三层共挤PVDF/PMMA复合薄膜，商品名为，但由于采用吹塑工艺，使得薄膜热收缩率较高，且阻水蒸气透过性不佳。