[发明专利]高强度高韧性PVDF太阳能背板膜材料及其制备方法

说明书

本发明太阳能背板膜材料领域，具体涉及一种高强度高韧性PVDF太阳能背板膜材料及其制备方法。包括以下组分：聚偏氟乙烯、聚甲基丙稀酸甲酯、钛白粉、纳米无机晶须、偶联剂、热稳定剂、流动改性剂。纳米无机晶须的直径为0.1～0.5μm，长度为2～50μm，长径比为20～100。本发明提高PVDF背板膜的强度和韧性，解决仅添加PMMA和钛白粉的强度和韧性不足问题，制备得到的PVDF背板膜材料MD方向的拉伸强度≥50MPa，断裂伸长率≥350％；TD方向的拉伸强度≥40MPa、断裂伸长率≥250％；透光率低，提高太阳光的反射率，进而提高背板组件对阳光的利用率。

技术领域

本发明太阳能背板膜材料领域，具体涉及一种高强度高韧性PVDF太阳能背板膜材料及其制备方法。

背景技术

PVDF具有突出的耐化学腐蚀、耐高低温、耐候性等优异性能，PVDF的这些优良性能使其特别适合做太阳能背板膜材料。但是纯PVDF原料存在成膜困难、成膜收缩率高、透光率高等不足，通常添加PMMA对PVDF进行成膜改性，添加钛白粉减少薄膜透光率，但是添加PMMA和钛白粉仍然存在强度韧性不足问题，尤其薄膜TD方向拉伸强度、断裂伸长率较低。

针对太阳能背板膜增强增韧改性问题，专利CN106159010公开了一种高拉伸强度PVDF太阳能背板膜，其在PVDF/PMMA/TiO₂复配基础上，添加了抗冲击改性剂，采用互溶共混技术制备太阳能背板膜，拉伸强度(MD)≥50MPa，拉伸强度(TD)≥37MPa，有效提高了PVDF树脂的拉伸强度。但该专利所提供的配方中未添加热稳定剂或抗氧剂，添加的钛白粉对PVDF树脂的热分解促进作用不能很好地抑制。专利CN201010536756.X公开了一种聚偏氟乙烯薄膜专用料，使用增强树脂(丙烯酸酯类)对PVDF增塑和增韧，提高薄膜的耐撕裂强度。

中国专利CN 103240008 A，公开了一种晶须加强聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备工艺，应用于中空纤维膜，采用铸膜液的形式纺丝。中国专利CN 107236232 A，公开了一种聚偏氟乙烯树脂聚合物及其制备方法，使用硅酸钠料、硫氧镁晶须、钛酸钾晶须中至少一种与云母粉复配的复合成核剂，降低注塑成型收缩率，抗冲击强度得到改善，其应用于注塑领域，并不适合作为背板膜材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高强度高韧性PVDF太阳能背板膜材料，提高PVDF背板膜母料的强度和韧性，解决现有技术强度和韧性不足问题，拉伸强度和断裂伸长率高，透光率低，提高太阳光的反射率；本发明还提供其制备方法。

本发明所述的高强度高韧性PVDF太阳能背板膜材料，包括以下组分组成：聚偏氟乙烯、聚甲基丙稀酸甲酯、钛白粉、纳米无机晶须、偶联剂、热稳定剂和流动改性剂。

优选地，包括以下重量份数的组分组成：

其中：

纳米无机晶须的直径为0.1～0.5μm，长度为2～50μm，长径比为20～100。纳米晶须不同直径、长度及长径比对复合材料的增强增韧效果不同，在一定范围内长径比增加，复合材料拉伸强度增加，但长径比过大时，分散变差，在材料内部产生应力集中，反而不利于增强增韧，选择上述尺寸的晶须，增强增韧效果最好。纳米无机晶须为二氧化钛晶须、碳化硅晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、氧化铝晶须或氧化锌晶须中的一种或多种。晶须是一种主要以单晶形式生长成的纤维，其直径非常小(微纳米级)，不含有通常材料中存在的缺陷，其原子排列高度有序，晶须的高度取向结构使其具有高强度、高模量和高伸长率，其强度远高于其他短切纤维，在聚合物基体中添加晶须不仅能降低材料收缩率，还能优化材料的强度、韧性。

聚偏氟乙烯为偏氟乙烯单体均聚物或偏氟乙烯单体与其它含氟单体的共聚物中的至少一种。