專利名稱：一種提高含氟樹脂膜粘接性能的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含氟樹脂膜的表面紫外光接枝處理方法，以提高含氟樹脂膜與EVA膠膜的層壓粘接性能。
背景技術(shù)：
太陽能電池背板材料作為太陽能電池組件背面最外層，起到在戶外環(huán)境下保護(hù)晶硅電池片不受水汽的侵蝕，阻隔氧氣防止氧化、耐高低溫、絕緣和抗紫外線的作用，是決定電池戶外使用壽命的重要組件之一。傳統(tǒng)的背板材料采用含氟樹脂與聚酯(PET)層疊制成，通常采用含氟樹脂/PET/含氟樹脂三層結(jié)構(gòu)。典型代表為歐洲的Isovolta公司生產(chǎn)的TPT結(jié)構(gòu)背板，T代表杜邦公司生產(chǎn)的商品名為Tedlar的聚氟乙烯薄膜，P代表PET薄 膜。PET層在背板中做為支撐材料，起到絕緣、阻水、阻氣的作用，但是其耐候性差，僅能使用5-8年，達(dá)不到光伏組件的使用年限要求。而含氟樹脂比常用聚合物具有更高的耐候性、抗紫外輻射性能和化學(xué)穩(wěn)定性，其與PET層合的背板材料室外使用壽命可達(dá)25年之久，因此一經(jīng)推出便成為太陽能電池背板的首選材料。太陽能電池的各部分組件需用EVA膠膜經(jīng)層壓粘接在一起，因此要求各個(gè)組件都能與EVA膠膜有良好的粘接強(qiáng)度。未經(jīng)改性的含氟樹脂表面能較低，與EVA膠膜粘接強(qiáng)度差，在與EVA粘接之前通常要對其表面改性處理以增強(qiáng)其粘接性能。對含氟樹脂材料表面改性方法主要有濕化學(xué)處理法(包括萘鈉法和氨鈉法等)、火焰法、等離子法、電暈法、輻射接枝法、離子束注入法、激光處理法和紫外接枝法等。由于電暈處理具有處理時(shí)間短、速度快、操作簡單、控制容易等優(yōu)點(diǎn)，成為目前主流表面改性方法。但是電暈處理后隨著放置時(shí)間的增長，膜表面分子鏈段會(huì)發(fā)生重排而使表面張力下降，影響處理效果，因此處理后產(chǎn)品不能長時(shí)間存放。與其他改性方法相比，紫外光引發(fā)表面接枝改性具有一些突出特點(diǎn)(I)接枝鏈與基體分子鏈以化學(xué)鍵相連，可穩(wěn)定、持續(xù)保持表面接枝改性所獲得的表面性能，改性效果持久；(2)紫外光的穿透力較差，接枝反應(yīng)嚴(yán)格限定在材料表面或亞表面，所需改性試劑量少，表面性能提高的同時(shí)不影響本體性能；(3)所用光源及設(shè)備成本低，反應(yīng)速度快，易于連續(xù)、規(guī)模化操作。目前，紫外接枝法主要用于含氟樹脂膜的親水改性，還未見用于提高含氟樹脂膜與EVA膠膜的層壓粘接性能的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的含氟樹脂膜表面處理方法，在膜表面通過紫外光輻照接枝聚合物鏈段，以改善含氟樹脂膜與EVA膠膜層壓粘接性能差的問題。該方法過程簡單，條件溫和易于控制。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明按照以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)(I)表面處理用反應(yīng)液的配制，該反應(yīng)液包含以下組分
a.單體，為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯的混合物，其重量百分比濃度為所述反應(yīng)液的5 50%，其中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯在單體中的重量百分比含量為10 95% ；b.光引發(fā)劑，選自二苯甲酮、硫雜蒽酮及其衍生物、蒽醌或9-芴酮中的至少一種，其重量百分比濃度為所述反應(yīng)液的O. I 3%；c.余量為混合溶劑，混合溶劑由醇類和/或酮類有機(jī)溶劑組成。所述醇類選自甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、丁二醇；酮類選自丙酮、丁酮、戊酮、環(huán)己酮。(2)將配制好的反應(yīng)液均勻覆蓋于含氟樹脂薄上，隨即置于紫外光源下輻照，光照時(shí)間控制在20s IOmin內(nèi)，輻照強(qiáng)度控制在在4000 12000 μ W/cm2范圍內(nèi)(以波長為λ =254nm輻照強(qiáng)度為參考標(biāo)準(zhǔn))。所述紫外光源是低壓、中壓、高壓汞燈或其它可以發(fā)射紫外光波段的設(shè)備，紫外光的波長在200 400nm的范圍內(nèi)。所述的含氟樹脂膜由聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、三氟氯乙烯-乙烯共聚物、乙烯-四·氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物形成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)反應(yīng)條件溫和易控，工藝簡單；2)改性效果良好，經(jīng)測試改性膜與EVA膠膜具有較強(qiáng)的粘接強(qiáng)度；3)對膜的改性僅限于表面，不會(huì)顯著影響膜的本體性能。以下結(jié)合實(shí)例詳述本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中表面改性含氟樹脂模和EVA膠膜粘接性能結(jié)果通過以下步驟得到I)將表面改性含氟樹脂膜與EVA膠膜疊合，置于真空層壓機(jī)內(nèi)，在140°C、IOOPa真空狀態(tài)下保持5分鐘，隨后在50KPa的壓強(qiáng)下層壓13分鐘。2)用萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試層壓粘接后復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度，測試條件為剝離速度
O.05m/min,剝離角度為180°。實(shí)施例I :將二苯甲酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于乙醇中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為10wt% (wt%代表質(zhì)量百分比濃度，下同)，丙烯酸丁酯濃度為30wt%，二苯甲酮濃度為O. 8wt%。將配好的反應(yīng)液均勻涂布于四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物薄膜上，涂布量為15g/m2，然后置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為9000 μ W/cm2 (λ = 254nm)，照射3分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為30N/cm。對比實(shí)施例I :將四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物薄膜置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為9000 μ ff/Cm2U= 254nm)，照射3分鐘。輻照后的膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為2N/cm。實(shí)施例2 將二苯甲酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于乙醇中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為15wt%，丙烯酸丁酯濃度為25wt%，二苯甲酮濃度為O. 5wt%。將配好的反應(yīng)液均勻涂布于聚偏氟乙烯薄膜上,涂布量為15g/m2,然后置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為6500yW/cm2U= 254nm)。照射90秒后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為39N/cm。實(shí)施例3將硫雜蒽酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于甲醇中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為20wt%，丙烯酸丁酯濃度為20wt%，硫雜蒽酮濃度為lwt%。將配好的反應(yīng)液均勻涂布于聚氟乙烯薄膜上，涂布量為10g/m2，然后置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為7000 μ ff/cm2 ( λ = 254nm)，照射5分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為47N/cm。實(shí)施例4將異丙基硫雜蒽酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于甲醇中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為35wt%，丙烯酸丁酯濃度為10wt%，異丙基硫雜蒽酮濃度為2wt%。將配好的反應(yīng)液均勻涂布于四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜上，涂布·量為16g/m2,然后置于低壓萊燈下,光強(qiáng)為8000 μ ff/cm2 ( λ = 254nm),照射3分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為36N/cm。對比實(shí)施例4:將異丙基硫雜蒽酮溶于甲醇中，配成溶液。其中異丙基硫雜蒽酮濃度為2wt%。將配好的反應(yīng)液均勻涂布于四氟乙烯-乙烯共聚物薄膜上，涂布量為16g/m2，然后置于低壓汞燈下，光強(qiáng)為8000 μ ff/cm2 ( λ = 254nm)，照射3分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為6N/cm。實(shí)施例5將異丙基硫雜蒽酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于丙酮和異丙醇的混合溶液中(丙酮異丙醇質(zhì)量比為3:2)，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為15wt%，丙烯酸丁酯濃度為30wt%，異丙基硫雜蒽酮濃度為lwt%。將配制好的反應(yīng)液均勻涂布于三氟氯乙烯-乙烯共聚物薄膜上，涂布量為8g/m2 ;然后置于低壓汞燈下，光強(qiáng)為7000yW/cm2U= 254nm)，照射8分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為45N/cm。實(shí)施例6將二苯甲酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于丙酮和丁酮的混合溶液中(丙酮丁酮質(zhì)量比為4:1)，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為12wt%，丙烯酸丁酯濃度為35wt%，二苯甲酮濃度為I. 2wt%。將配制好的反應(yīng)液涂布于聚偏氟乙烯薄膜上,涂布量為12g/m2,然后置于低壓萊燈下,光強(qiáng)為4000yW/cm2O= 254nm)。照射2分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為33N/cm。對比實(shí)施例6將二苯甲酮和丙烯酸丁酯共同溶于丙酮和丁酮的混合溶液中(丙酮丁酮質(zhì)量比為4:1),配成溶液。反應(yīng)液中丙烯酸丁酯濃度為35wt%,二苯甲酮濃度為I. 2wt%。將配制好的反應(yīng)液涂布于聚偏氟乙烯薄膜上，涂布量為12g/m2，然后置于低壓汞燈下，光強(qiáng)為4000yff/cm2(A= 254nm)。照射2分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為4N/cm。實(shí)施例7將二苯甲酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于甲醇和丙酮的混合溶液中(甲醇丙酮質(zhì)量比為1:1)，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為10wt%，丙烯酸丁酯濃度為22wt%，二苯甲酮濃度為O. 9wt%。將配制好的反應(yīng)液均勻涂布于聚偏氟乙烯薄膜上，涂布量為10g/m2，然后置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為9000 μ ff/cm2 ( λ =254nm)。照射3分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為40N/cm。對比實(shí)施例7將甲醇和丙酮的混合溶液(甲醇丙酮質(zhì)量比為I :1)均勻涂布于聚偏氟乙烯薄膜上，涂布量為10g/m2，然后置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為9000 μ ff/cm2 ( λ = 254nm)。照射3分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為3N/cm。實(shí)施例8 將二苯甲酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于丙酮中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為8wt%，丙烯酸丁酯濃度為20wt%，二苯甲酮濃度為lwt%。將配制好的反應(yīng)液均勻涂布于聚偏氟乙烯薄膜上,涂布量為15g/m2,然后置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為9000yW/cm2U= 254nm)。照射3分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜暴露于空氣中六個(gè)月，與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為38N/cm。實(shí)施例9將9-芴酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于丙酮中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為4. 5wt%，丙烯酸丁酯濃度為O. 5wt%，9_芴酮濃度為lwt%。將配制好的反應(yīng)液均勻涂布于聚偏氟乙烯薄膜上,涂布量為20g/m2,然后置于高壓汞燈下，光強(qiáng)為12000yW/cm2U= 254nm)。照射10分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜暴露于空氣中六個(gè)月，與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為29N/cm。實(shí)施例10將氧雜蒽酮、9-芴酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于丙酮中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為47. 5wt%，丙烯酸丁酯濃度為2. 5wt%，氧雜蒽酮濃度為2. 9%, 9-芴酮濃度為O. lwt%。將配制好的反應(yīng)液均勻涂布于聚偏氟乙烯薄膜上，涂布量為20g/m2，然后置于中壓汞燈下，光強(qiáng)為4000 μ ff/cm2 ( λ = 254nm)。照射20秒后干燥處理膜。干燥后的處理膜暴露于空氣中六個(gè)月，與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為26N/cm。實(shí)施例11將二苯甲酮、蒽醌、9-芴酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯共同溶于丙酮中，配成溶液。反應(yīng)液中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯濃度為30wt%，丙烯酸丁酯濃度為20wt%，二苯甲酮濃度為O. 5wt,蒽醌濃度為O. 5wt%,9-荷酮濃度為O. 5wt%。將配制好的反應(yīng)液均勻涂布于聚偏氟乙烯薄膜上，涂布量為10g/m2，然后置于中壓汞燈下，光強(qiáng)為6000 μ ff/Cm2U= 254nm)。照射2分鐘后干燥處理膜。干燥后的處理膜暴露于空氣中六個(gè)月，與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度為37N/cm。
權(quán)利要求
1.一種提高含氟樹脂膜粘接性能的表面處理方法，其特征在于 將含有單體、光引發(fā)劑和溶劑的反應(yīng)液均勻覆蓋于含氟樹脂膜表面，涂布量為5 20g/m2，并置于紫外光源下輻照20s IOmin對其進(jìn)行表面改性，輻照強(qiáng)度以波長為λ =254nm輻照強(qiáng)度為參考標(biāo)準(zhǔn)在4000 12000 μ W/cm2范圍內(nèi)；所述單體為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯的混合物，其重量百分比濃度為所述反應(yīng)液的5 50%，其中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯在單體中的重量百分比含量為10 95%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理方法，其特征在于所述光引發(fā)劑選自二苯甲酮、硫雜蒽酮及其衍生物、氧雜蒽酮及其衍生物、蒽醌或9-芴酮中的至少一種，其重量百分比濃度為所述反應(yīng)液的O. I 3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理方法，其特征在于所述溶劑由醇類和/或酮類有機(jī)溶劑組成；醇類選自甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、丁二醇；酮類選自丙酮、丁酮、戊酮、環(huán)己酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理方法，其特征在于所述含氟樹脂膜為聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、二氟氯乙烯_乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯_偏氟乙烯共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理方法，其特征在于所述紫外光源為低壓、中壓、高壓汞燈，紫外光的波長在200 400nm的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種提高含氟樹脂膜粘接性能的表面處理方法，涉及含氟樹脂膜的表面紫外光接枝領(lǐng)域。本發(fā)明將含有單體、光引發(fā)劑和溶劑的反應(yīng)液均勻覆蓋于含氟樹脂膜表面，涂布量為5 ~ 20g/m2，并置于紫外光源下輻照20s ~ 10min對其進(jìn)行表面改性，輻照強(qiáng)度以波長為λ= 254nm輻照強(qiáng)度為參考標(biāo)準(zhǔn)在4000 ~ 12000μW/cm2范圍內(nèi)，所述單體為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和丙烯酸丁酯的混合物。本發(fā)明能提高含氟樹脂膜與EVA膠膜的層壓粘接性能，從而改善含氟樹脂膜與EVA膠膜層壓粘接后剝離強(qiáng)度低、持久性差的問題。本發(fā)明改性效果良好，對膜的改性僅限于表面，不會(huì)顯著影響膜的本體性能。反應(yīng)條件溫和易于控制，工藝簡單，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化處理。
文檔編號(hào)C08L27/16GK102911391SQ201210422559
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者楊萬泰, 趙長穩(wěn), 馬育紅 申請人:北京化工大學(xué)