[发明专利]一种用作太阳能背板膜的偏氟乙烯共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏产业的太阳能电池制造技术领域，具体为一种用作太阳能背板膜的偏氟乙烯共聚物及其制备方法。

背景技术

随着太阳能光伏产业的发展，各种相关部件也越来越为业界所关注。在太阳能电池组件中，背板主要为TPT和TPE结构，其中T指美国杜邦公司的聚氟乙烯（PVF）薄膜，其商品名为Tedlar，系流延法制作；P指聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，即PET薄膜；E指乙烯-醋酸乙烯树脂，即EVA，通常用来作为背板与电池之间和背板各层之间的粘结剂。

太阳能背板的主要作用是保护内部的电池片，这就要求外层必须有足够的机械强度，优良的耐腐蚀性，耐老化性，阻水性和电绝缘性。当前国际上批量化生产PVF的供应商仅为杜邦公司一家所垄断，其09年，10年的产量远低于同时期背板膜的需求水平；另一方面PVF的综合性能如机械强度，化学稳定性，热稳定性不及其他含氟树脂，其熔点和分解点非常接近，加工非常麻烦，挤出成膜时需要额外添加潜溶剂或共聚改性，给膜的质量控制带来很高的要求。

有鉴于此，国外许多公司都在努力开发新的氟材料薄膜替代PVF薄膜，聚偏氟乙烯（PVDF）即为其中之一。在含氟树脂中，PVDF的刚性，硬度，耐磨性最优；含氟量59%，远大于PVF（41%），耐污性，耐化学品和耐溶剂性优良，能够完全抵御日光的降解；熔点低（176℃），分解点高（350℃），且相差甚远，可熔融加工温度范围宽（>170℃）；水蒸气透过率低，只有同等厚度的PVF薄膜的1/5左右。阿科玛公司的注册商标KYNAR就是现光伏行业做背板用的最多PVDF薄膜，KPK或KPE等背板中的K层指的就是这里所说的KYNAR。

但另一个不能被忽略的问题是：PVDF树脂的刚性太强，柔韧性不足，成型时较困难，一般需要添加丙烯酸类材料，此材料会造成局部老化，开裂，与EVA的粘结性不佳。而且当前PVDF树脂的生产主要采用分散乳液聚合法，产物纯度不高，分子量分布范围宽，分布系数（MWD）大，使其在太阳能背板膜的应用上受到了一定的限制。

国内外在提高太阳能背板膜的质量方面做了很多改进工作，可以被提及的专利有：

日本专利特开2004-214342号公报通过混合特定量的四烷氧基硅烷或其部分水解物于PVDF浆料中使其在与EVA的界面上进行取向来改善PVDF单独使用与作为密封剂的EVA粘结性差的问题。

美国专利USP3163628公开了一种含氟不饱和烯烃的共聚方法，由于采用了无机引发体系，使制得的PVDF共聚物具有不稳定的端基，易脱氟化氢，不利于制作太阳能背板膜。

欧洲专利EP0626396公开了一种采用二叔丁基过氧化物为引发剂，全氟代烷基酸的铵盐为乳化剂来制备VDF-HFP共聚树脂的方法。该方法采用乳液聚合的方式，在聚合过程中由于使用了大量的乳化剂和阻垢剂使得树脂的杂质含量偏高，白色指数不好。

日本专利JP2007035694A选择四氟乙烯系的含有固化性官能团的含氟聚合物与EVA发生共交联来提高其粘结性。

美国专利US5087679公开了一种采用氧化-还原体系引发，通过溶液聚合的方法合成偏氟乙烯的共聚物。使用该方法聚合物颗粒容易团聚，产物粘釜现象严重。

中国专利CN101072801B公开了一种悬浮制备PVDF的方法，由该方法生产的聚合物纯度高，高温耐色性优异，但是韧性不足，不适合用来制备太阳能背板膜。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种用作太阳能背板膜的偏氟乙烯共聚物及其制备方法的技术方案，通过在VDF聚合过程中引入适量的偏二氟乙烯基单体形成共聚物，可有效调节PVDF分子链结构的规整性，降低结晶度，增加其与EVA的粘结性能，以满足太阳能背板膜的使用要求。

为实现上述目的，本发明拟采用以下方法：

所述的一种用作太阳能背板膜的偏氟乙烯共聚物，其特征在于所述共聚物由偏氟乙烯和偏二氟乙烯基单体聚合而成，该偏二氟乙烯基单体为四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚、氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯中的一种或多种混合物。

所述的一种用作太阳能背板膜的偏氟乙烯共聚物，其特征在于该共聚物通过悬浮聚合法生产。

所述的一种用作太阳能背板膜的偏氟乙烯共聚物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）向反应釜中加入去离子水，用氮气吹扫至氧含量低于30ppm；

2）向反应釜中通入偏二氟乙烯基单体后搅拌，搅拌速度为100-300r/min，升温至30–50℃；