[发明专利]一种低粗糙度聚酰亚胺膜的制备方法、制品及制品的应用

说明书

技术领域

本发明涉及塑料薄膜技术领域，特别是一种聚酰亚胺膜及其在薄膜太阳能电池中的应用。

背景技术

聚酰亚胺薄膜（简称PI）最早是美国六十年代初期开发的一种耐高温绝缘材料，聚酰亚胺薄膜是分子结构中含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，具有很好的耐热性与耐辐射性，耐高温达450℃以上，长期使用温度范围在-200~300℃，是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，也是综合性能最佳的有机高分子材料之一，广泛应用于航空航天、微电子、原子能、电气绝缘、液晶显示、膜分离技术等各个领域。

目前，采用聚酰胺酸合成及处理、流延、薄膜预干燥和亚胺化制备步骤得到的聚酰亚胺薄膜，其表面粗糙度较高，用于柔性薄膜太阳能电池时，由于聚酰亚胺薄膜表面粗糙度的问题导致其表面沉积的光活性层厚度均匀性差，表观存有缺陷，进而影响电池光电性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有聚酰亚胺薄膜制备方法方面存在的不足，提供一种低粗糙度聚酰亚胺膜制备方法。

本发明所要解决的另一技术问题是提供这种具有低粗糙度的聚酰亚胺薄膜。

本发明还要解决的再一技术问题是提供这种具有低粗糙度的聚酰亚胺薄膜在薄膜太阳能电池中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种低粗糙度聚酰亚胺薄膜的制备方法，包括聚酰胺酸合成及处理、流延、薄膜预干燥和亚胺化在内的四个工序，各工序具体操作为：

1）聚酰胺酸合成及处理：按比例将二胺单体溶于非质子极性溶剂后再将二酐单体加入，在15~30°C下搅拌5~20小时，再升温至60~90℃，反应10~25小时，得到聚酰胺酸溶液；将聚酰胺酸溶液在室温下真空消泡1~8小时；消泡后于真空条件下放置10~20小时，真空消泡后的聚酰胺酸溶液中的聚酰胺酸的固含量为10~ 20%；

2）流延：流延基板选用玻璃板材或钢带，先后对其进行超声清洗、溶剂清洗，流延前再对基板用热风处理，控制其温度在30~50℃，将聚酰胺酸浇铸于基板上进行刮涂成膜；

3）薄膜预干燥：将流延得到的支撑膜进入干燥箱中预干燥，干燥温度为室温和130℃之间，设置2个及以上梯度干燥段；

4）亚胺化：预干燥后得到的支撑膜进行亚胺化，亚胺化的温度控制为在25~450℃之间，设置3个及以上梯度干燥段。

上述聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述薄膜预干燥阶段的温度设置为第一温度区间为从室温升温至50℃，在50±10℃条件下保温30~60min；第二温度区间升温至80℃，在80±10℃条件下保温30~60min；第三温度区间为升温至130℃，在130±10℃条件下保温30~120min；整个干燥过程升温速率控制在2~3℃/min。

上述聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述亚胺化的温度设置第一温度区间为从室温升温至150℃，在150±10℃下保温40~80min，升温速率为4~6℃/min；之后，升温至250℃，在250℃下保温15~60min，升温速率为6~8℃/min；之后升温至450℃，在450℃下保温15~60min，升温速率为6~10℃；降温至室温。

上述聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述二酐单体为3,3’ ,4,4’-联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、三苯二醚四酸二酐、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、苯酮四甲酸二酐、二苯酮四酸二酐、六氟异亚丙基二钛酸二酐或3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸酐中的一种或两种。

上述聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述二胺单体为：对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-双酚A二苯醚二胺、全氟异亚丙基双胺、4,4’-二（4-氨基苯氧基）二苯砜、4,4’-二（4-氨基苯氧基）二苯醚、1,3-双（3-氨基苯氧基）苯、二氨基二苯酮、4,4’-二氨基二苯甲烷、二甲基二苯甲烷二胺、二氨基二苯基砜、3,4’- 二氨基二苯醚或3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯基甲烷中的一种或两种。

一种根据上述方法得到的低粗糙度聚酰亚胺薄膜，所述的聚酰亚胺薄膜表面粗糙度小于等于10nm，拉伸强度大于300Mpa，玻璃化转变温度大于330℃，热收缩率小于1%，热膨胀系数小于20ppm/℃。

上述聚酰亚胺薄膜，所述的聚酰亚胺薄膜表面粗糙度为6~9nm。

一种柔性薄膜太阳能电池，使用如上所述的低粗糙度聚酰亚胺薄膜做衬底。

本发明的有益效果是：