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一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜的制作方法

文檔序號(hào):11553355閱讀:601來源:國知局

本實(shí)用新型屬于光學(xué)膜技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種雙層共擠的光伏背板用PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜。



背景技術(shù):

光伏背板位于組件背面的最外層,在戶外環(huán)境下保護(hù)光伏電池組件不受水汽的侵蝕,阻隔氧氣防止氧化、耐高低溫、良好的絕緣性和耐老化性能、耐腐蝕性能,可以反射陽光,提高組件的轉(zhuǎn)化效率,具有較高的紅外發(fā)射率,可以降低組件的溫度。光伏背板一般具有三層結(jié)構(gòu),外層保護(hù)層具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力。為了有良好的耐候性,一般要求背板外層材料為含氟材料,PVF和PVDF為最常見的兩種含氟材料,由于PVDF的密度是PVF的1.3-1.4倍,在分子結(jié)構(gòu)上多一個(gè)氟原子,所以其比PVF更致密、更耐候、阻隔性更好。由于光伏組件的光利用率低,因此提供一種高反射率光伏背板用PVDF薄膜是非常有必要的。

目前PVDF薄膜的生產(chǎn)加工方法主要有擠出吹膜法和擠出流延法。其中擠出流延法生產(chǎn)的薄膜由于縱橫向性能平衡、無應(yīng)力、熱封性優(yōu)等特點(diǎn),最適宜用于熱封。但擠出流延設(shè)備投資大,限制了其實(shí)際使用率。而擠出吹膜法的設(shè)備簡單,投資少;經(jīng)吹脹牽伸力學(xué)強(qiáng)度較高;無邊料,成本低;膜成圓筒狀制備工藝簡單;成型加工操作容易,所以塑料薄膜中,約80%是吹塑法生產(chǎn)的。目前,擠出吹膜法根據(jù)擠出機(jī)的數(shù)量分類可以分為單層擠出和多層擠出,由于單層擠出的膜結(jié)構(gòu)性能單一,已不能滿足市場的多樣化需求。而多層共擠出吹膜工藝往往采用兩種以上塑料品種,或使用兩臺(tái)以上的擠出機(jī),共擠出多層結(jié)構(gòu)的型坯。中國專利申請(qǐng)?zhí)?01610353453.1公開了單面磨砂高反射太陽能背板用PVDF薄膜及其制備方法。該P(yáng)VDF薄膜包括四層熔融共擠形成的依次復(fù)合的外層、中間層、內(nèi)層和反光層,且其外層和內(nèi)層的材料均為PVDF,而反光層的材料為丙烯酸接枝聚偏氟乙烯,接枝率低,且其實(shí)際反射率不高,工藝復(fù)雜,成本高。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型目的是針對(duì)上述不足之處提供一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,該P(yáng)VDF薄膜能夠提高太陽光的反射率,進(jìn)而提高組件對(duì)陽光的利用率而提高發(fā)電效率。

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜采用雙層擠出吹塑的方式,主要技術(shù)方案如下:

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜包括兩層熔融共擠形成的內(nèi)層和外層,所述的內(nèi)層為高反射率層,外層為聚偏氟乙烯層。

進(jìn)一步的,所述的聚偏氟乙烯層的厚度為8-50微米,所述的高反射率層的厚度為8-50微米。

進(jìn)一步的,所述的高反射率層包括30-80重量份PVDF(聚偏氟乙烯),5-20重量份改性后的鈦白粉,1-20重量份PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),1-20重量份的功能性樹脂,0.05-3重量份抗氧劑和0.05-3重量份抗紫外劑。

進(jìn)一步的,所述的聚偏氟乙烯層包括30-80重量份PVDF(聚偏氟乙烯),1-20份重量份PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),5-30重量份鈦白粉,0.05-3重量份抗氧劑和0.05-3重量份抗紫外劑。

進(jìn)一步的,鈦白粉通過硅烷偶聯(lián)劑KH570對(duì)其進(jìn)行表面改性。

進(jìn)一步的,所述的功能性樹脂包括聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹脂中的任一種或多種。

進(jìn)一步的,所述的抗氧劑為三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰脲酸酯、三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]、2,2’-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4-4’-硫代雙-(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4-4’-丁基雙-(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、亞磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、聚[(1-(β-乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酸]、聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亞氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基]}、[2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]-六亞甲基-[4-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]中的一種或多種。

進(jìn)一步的,所述的抗紫外劑為2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羥基-5-氯二苯甲酮、2-(2’-羥基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5’-氨苯基)苯并三唑、雙水楊酸雙酚A酯、2-(2-羥基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑、2,2′-(1,4-亞苯基)雙-4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮、2-(2’-羥基-3’,5’-二甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-甲基-4’-羥基苯基)苯并三唑、雙-(2-甲氧基-4-羥基-5-苯甲?;交?甲烷、2-(2’-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5-甲基苯基)-5-羧酸丁基酯苯并三唑、2-羥基-4-烷氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)亞磷酸酯、癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸和4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺和2,4-二氯-6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪的聚合物、N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺和2,4-二氯-6-(4-嗎啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物中的一種或多種。

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜的制備方法,其具體制備過程如下:

(1)稱取重量比為1:10-1:20的硅烷交聯(lián)劑KH570和鈦白粉,將其放入高速混合攪拌機(jī)中,控制混合攪拌的轉(zhuǎn)速為50-100rpm,溫度為70-90℃,攪拌時(shí)間為20-40min,得到改性后的鈦白粉;

(2)將上述高反射率層的PVDF、步驟1中改性后的鈦白粉、PMMA、功能性樹脂、抗氧劑和抗紫外劑進(jìn)行高混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到高反射率層的粒料;

(3)將上述聚偏氟乙烯層中所有物料共混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到聚偏氟乙烯層的粒料;

(4)通過輸料系統(tǒng)將步驟2和3中得到的高反射率層的粒料和聚偏氟乙烯層的粒料分別投入到內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)中,控制內(nèi)外層單螺桿擠出機(jī)的溫度為180℃-240℃,轉(zhuǎn)速為60-500rpm;

(5)內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)內(nèi)的熔融體經(jīng)輸送、剪切后匯流于模頭,擠出形成膜泡,通過內(nèi)冷風(fēng)口向膜泡內(nèi)吹入內(nèi)冷風(fēng),使其吹脹,再由外冷風(fēng)口吹入外冷風(fēng),經(jīng)外冷風(fēng)和穩(wěn)泡架穩(wěn)定,進(jìn)入人字板后夾平;

(6)夾平后繼續(xù)由導(dǎo)輥壓緊牽引、展平,并通過裁刀進(jìn)行裁膜,最后引入卷曲輥卷曲后制得雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果為:1)內(nèi)層為高反射率層,可以用硅烷交聯(lián)劑KH570對(duì)TiO2表面改性,減少TiO2的團(tuán)聚,增強(qiáng)PVDF薄膜表面的平整度,同時(shí)功能性樹脂的加入有助于改善PVDF薄膜的反射率;外層的聚偏氟乙烯層具有很強(qiáng)的耐候性,可以延長薄膜的使用壽命;2)雙層共擠出的氟膜膜層厚度分布范圍更廣;3)可以通過內(nèi)冷風(fēng)調(diào)節(jié)膜泡來控制膜的厚度,讓其達(dá)到規(guī)定的數(shù)值,提高膜厚的均勻度,并使其厚薄均勻度控制在5%以內(nèi);5)外冷風(fēng)主要用于控制膜泡的穩(wěn)定性,減少氟膜松緊邊現(xiàn)象。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:

圖1是一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記:1、高反射率層;2、聚偏氟乙烯層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖,對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚的說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,包括兩層熔融共擠形成的內(nèi)層和外層,所述的內(nèi)層為高反射率層1,外層為聚偏氟乙烯層2。

進(jìn)一步的,所述的聚偏氟乙烯層2的厚度為8-50微米,所述的高反射率層1的厚度為8-50微米。

進(jìn)一步的,所述的高反射率層1包括30-80重量份PVDF(聚偏氟乙烯),5-20重量份改性后的鈦白粉,1-20重量份PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),1-20重量份的功能性樹脂,0.05-3重量份抗氧劑和0.05-3重量份抗紫外劑。

進(jìn)一步的,所述的聚偏氟乙烯層2包括30-80重量份PVDF(聚偏氟乙烯),1-20份重量份PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),5-30重量份鈦白粉,0.05-3重量份抗氧劑和0.05-3重量份抗紫外劑。

進(jìn)一步的,鈦白粉通過硅烷偶聯(lián)劑KH570對(duì)其進(jìn)行表面改性。

進(jìn)一步的,所述的功能性樹脂包括聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹脂中的任一種或多種。

進(jìn)一步的,所述的抗氧劑為三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰脲酸酯、三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]、2,2’-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4-4’-硫代雙-(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4-4’-丁基雙-(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、亞磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、聚[(1-(β-乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酸]、聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亞氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基]}、[2-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]-六亞甲基-[4-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-次氨基]中的一種或多種。

進(jìn)一步的,所述的抗紫外劑為2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羥基-5-氯二苯甲酮、2-(2’-羥基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5’-氨苯基)苯并三唑、雙水楊酸雙酚A酯、2-(2-羥基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑、2,2′-(1,4-亞苯基)雙-4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮、2-(2’-羥基-3’,5’-二甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-甲基-4’-羥基苯基)苯并三唑、雙-(2-甲氧基-4-羥基-5-苯甲酰基苯基)甲烷、2-(2’-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5-甲基苯基)-5-羧酸丁基酯苯并三唑、2-羥基-4-烷氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)亞磷酸酯、癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸和4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺和2,4-二氯-6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪的聚合物、N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺和2,4-二氯-6-(4-嗎啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物中的一種或多種。

實(shí)施例1

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,其具體制備過程如下:(1)稱取10重量的鈦白粉和1重量份硅烷交聯(lián)劑KH570,將其放入高速混合攪拌機(jī)中,控制混合攪拌的轉(zhuǎn)速為100rpm,溫度為75℃,攪拌時(shí)間為30min,得到改性后的鈦白粉,通過對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面改性,可以有效減少團(tuán)聚;(2)稱取高反射率層1的PVDF30重量份,5重量份步驟1中改性后的鈦白粉,5重量份PMMA,10重量份丙烯酸樹脂,1重量份三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]和1重量份1-苯并噁嗪-4-酮進(jìn)行高混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到高反射率層1的粒料;(3)稱取30重量份PVDF,10重量份鈦白粉,5重量份PMMA,1重量份三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]和1重量份1-苯并噁嗪-4-酮進(jìn)行高混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到聚偏氟乙烯層2的粒料;(4)將步驟2和3中得到的高反射率層1的粒料和聚偏氟乙烯層2的粒料分別投入到內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)中,控制內(nèi)外層單螺桿擠出機(jī)的溫度為200℃,轉(zhuǎn)速為60rpm;(5)內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)內(nèi)的熔融體經(jīng)輸送、剪切后匯流于模頭,擠出形成膜泡,通過內(nèi)冷風(fēng)口向膜泡內(nèi)吹入內(nèi)冷風(fēng),使其吹脹,再由外冷風(fēng)口吹入外冷風(fēng),經(jīng)外冷風(fēng)和穩(wěn)泡架穩(wěn)定,進(jìn)入人字板后夾平;(6)夾平后繼續(xù)由導(dǎo)輥壓緊牽引、展平,并通過裁刀進(jìn)行裁膜,最后引入卷曲輥卷曲后制得雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,得到的PVDF薄膜內(nèi)層為高反射率層1,膜厚為10微米,外層為聚偏氟乙烯層2,膜厚為10微米。將該P(yáng)VDF薄膜與厚度為180微米的PET膜通過聚氨酯膠水復(fù)合成KPK背板后,用分光光度計(jì)測得背板的反射率為90%。

實(shí)施例2

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,其具體制備過程如下:(1)稱取15重量的鈦白粉和1重量份硅烷交聯(lián)劑KH570,將其放入高速混合攪拌機(jī)中,控制混合攪拌的轉(zhuǎn)速為100rpm,溫度為80℃,攪拌時(shí)間為30min,得到改性后的鈦白粉,通過對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面改性,可以有效減少團(tuán)聚;(2)稱取高反射率層1的PVDF45重量份,10重量份步驟1中改性后的鈦白粉,10重量份PMMA,10重量份丙烯酸樹脂,3重量份三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]和3重量份1-苯并噁嗪-4-酮進(jìn)行高混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到高反射率層1的粒料;(3)稱取45重量份PVDF,15重量份鈦白粉,10重量份PMMA,3重量份三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]和3重量份1-苯并噁嗪-4-酮進(jìn)行高混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到聚偏氟乙烯層2的粒料;(4)將步驟2和3中得到的高反射率層1的粒料和聚偏氟乙烯層2的粒料分別投入到內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)中,控制內(nèi)外層單螺桿擠出機(jī)的溫度為190℃,轉(zhuǎn)速為60rpm;(5)內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)內(nèi)的熔融體經(jīng)輸送、剪切后匯流于模頭,擠出形成膜泡,通過內(nèi)冷風(fēng)口向膜泡內(nèi)吹入內(nèi)冷風(fēng),使其吹脹,再由外冷風(fēng)口吹入外冷風(fēng),經(jīng)外冷風(fēng)和穩(wěn)泡架穩(wěn)定,進(jìn)入人字板后夾平;(6)夾平后繼續(xù)由導(dǎo)輥壓緊牽引、展平,并通過裁刀進(jìn)行裁膜,最后引入卷曲輥卷曲后制得雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,得到的PVDF薄膜內(nèi)層為高反射率層1,膜厚為10微米,外層為聚偏氟乙烯層2,膜厚為12.5微米。將該P(yáng)VDF薄膜與厚度為180微米的PET膜通過聚氨酯膠水復(fù)合成KPK背板后,用分光光度計(jì)測得背板的反射率為91.5%。

實(shí)施例3

一種雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,其具體制備過程如下:(1)稱取20重量的鈦白粉和1重量份硅烷交聯(lián)劑KH570,將其放入高速混合攪拌機(jī)中,控制混合攪拌的轉(zhuǎn)速為100rpm,溫度為80℃,攪拌時(shí)間為30min,得到改性后的鈦白粉,通過對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面改性,可以有效減少團(tuán)聚;(2)稱取高反射率層1的PVDF 60重量份,5重量份步驟1中改性后的鈦白粉,8重量份PMMA,10重量份丙烯酸樹脂,3重量份三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]和3重量份1-苯并噁嗪-4-酮進(jìn)行高混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到高反射率層1的粒料;(3)稱取60重量份PVDF,25重量份鈦白粉,8重量份PMMA,3重量份三乙二醇-雙-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]和3重量份1-苯并噁嗪-4-酮進(jìn)行高混后,用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒,得到聚偏氟乙烯層2的粒料;(4)將步驟2和3中得到的高反射率層1的粒料和聚偏氟乙烯層2的粒料分別投入到內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)中,控制內(nèi)外層單螺桿擠出機(jī)的溫度為190℃,轉(zhuǎn)速為60rpm;(5)內(nèi)層和外層單螺桿擠出機(jī)內(nèi)的熔融體經(jīng)輸送、剪切后匯流于模頭,擠出形成膜泡,通過內(nèi)冷風(fēng)口向膜泡內(nèi)吹入內(nèi)冷風(fēng),使其吹脹,再由外冷風(fēng)口吹入外冷風(fēng),經(jīng)外冷風(fēng)和穩(wěn)泡架穩(wěn)定,進(jìn)入人字板后夾平;(6)夾平后繼續(xù)由導(dǎo)輥壓緊牽引、展平,并通過裁刀進(jìn)行裁膜,最后引入卷曲輥卷曲后制得雙層共擠的光伏背板用PVDF薄膜,得到的PVDF薄膜內(nèi)層為高反射率層1,膜厚為12微米,外層為聚偏氟乙烯層2,膜厚為13微米。將該P(yáng)VDF薄膜與厚度為180微米的PET膜通過聚氨酯膠水復(fù)合成KPK背板后,用分光光度計(jì)測得背板的反射率為92%。

通過雙層共擠出的生產(chǎn)工藝使得光伏背板用PVDF薄膜的內(nèi)層和外層各自具備不同的功能,向內(nèi)層擠出機(jī)內(nèi)添加高反射材料,得到的PVDF薄膜內(nèi)層可以提高太陽光的利用率,在波長為380-1100nm范圍內(nèi),太陽光的反射率可以達(dá)到90%以上,從而提高光伏組件的發(fā)電率。現(xiàn)有技術(shù)往往在光伏背板的表面涂覆一層高反射率層以提高其反射率,但這種工藝操作復(fù)雜、光利用率不高且壽命不長,本實(shí)用新型工藝簡單,光利用率高、壽命長,可以有效提高太陽光的反射率。

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