液体含氟聚合物涂料组合物、含氟聚合物涂覆膜及其形成方法
【专利说明】液体含氟聚合物涂料组合物、含氟聚合物涂覆膜及其形成 方法 【背景技术】 技术领域
[0001]本公开涉及液体含氟聚合物涂料组合物，含氟聚合物涂覆膜，以及用于形成含氟 聚合物涂覆膜的方法。
[0002] 相关领域的描述
[0003] 光电(PV)电池用于从阳光获得电能，提供可替代传统发电方法的更加环境友好的 方法。这些太阳能电池由各种半导体系统构成，所述半导体系统必须被保护以隔绝环境影 响，诸如水分、氧气和紫外光。所述电池的两面通常被玻璃和/或塑料膜的包封层包封，形成 被称为光电模块的多层结构。含氟聚合物膜由于它们极好的强度、耐候性、抗紫外性和防潮 特性，因此被认为是光电模块中的重要组件。在这些模块中，尤其可用的是由含氟聚合物膜 和聚合物基底膜制成的膜复合材料，所述膜复合材料用作所述模块的衬片。此类复合材料 传统上可由粘附到聚酯基底膜(具体地讲是聚对苯二甲酸乙二醇酯）的含氟聚合物预成形 膜(具体地讲是聚氟乙烯(PVF))制成。当含氟聚合物诸如PVF用作PV模块的衬片时，其特性 可显著改善所述模块的寿命，使模块能够保用至多25年。含氟聚合物衬片通常以与聚对苯 二甲酸乙二醇酯(PET)膜的层合体形式使用，通常PET被夹于两个PVF膜之间。
[0004] 然而，难以制得预成形含氟聚合物膜在具有粘结力的聚合物基底上的层合体，所 述层合体露天暴露若干年而不会分层。现有技术体系诸如授予Simms的美国专利3，133， 854、授予Kim等人的美国专利5,139，878和授予Schmidt等人的美国专利6，632,518描述了 用于预成形膜的可获得耐用层合体结构的底漆和粘合剂。然而，这些方法需要在实际层合 步骤之前，施涂至少一个粘合剂层，或者底漆和粘合剂层两者。然后层合步骤需要施热和施 压以形成层合体。因此，使用预成形含氟聚合物膜的现有技术层合体制备费用昂贵和/或需 要耗资庞大的设备。由于预成形含氟聚合物膜必须具有足够的厚度来提供制造以及后续加 工期间处理所需的强度，因此所得层合体还可与含氟聚合物厚层合并，即比有效保护层所 需的厚度更厚。
[0005] 液体涂料组合物可使用较少的加工步骤在聚合物基底上提供较薄的含氟聚合物 膜。这些体系的示例描述于美国专利 7,553,540、7,981，478、8,012,542、8,025,928、8,048， 513、8,062,744、8,168,297、和8,197,933,以及美国专利申请公布2011/0086954和2012/ 0116016中。这些体系中的一些包括在待涂覆的聚合物基底上使用底漆，然而其它体系公开 了将含氟聚合物涂层直接施涂到未涂底漆的聚合物基底。在使用直接施涂到未涂底漆的聚 合物基底的含氟聚合物涂层的情况下，对实现含氟聚合物涂层与聚合物基底的足够粘附性 可能具有挑战性。具体地讲，将颜料和填料、紫外添加剂和热稳定剂、或其它阻隔颗粒掺入 含氟聚合物涂料组合物中可不利地影响在聚合物基底膜上使用含氟聚合物涂料制成的衬 片的性能。在具体示例中，不同颜料分散体可降低含氟聚合物涂层与聚合物基底膜之间的 粘附。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了含氟聚合物涂覆的聚合物基底膜，所述聚合物基底膜的总工序少于 用预成形含氟聚合物膜制备层合体的总工序，同时还提供了对基底具有强粘附性和良好的 耐久性的含氟聚合物涂覆膜。此外，提供涂料形式的含氟聚合物能够获得更薄、性价比更高 的含氟聚合物涂层。使用含氟聚合物涂料还能够将添加剂掺入为预期使用含氟聚合物涂覆 膜而定制的含氟聚合物层中，例如可改善阻隔特性的填料。
[0007] 在第一方面，液体含氟聚合物涂料组合物包含含氟聚合物、混合催化剂、溶剂、相 容的可交联粘合剂聚合物以及交联剂，所述含氟聚合物选自氟乙烯的均聚物和共聚物、以 及偏二氟乙烯的均聚物和共聚物。混合催化剂包含主催化剂和助催化剂。主催化剂包括有 机锡化合物。
[0008] 在第二方面，含氟聚合物涂覆膜包括聚合物基底膜和所述聚合物基底膜上的含氟 聚合物涂层。所述含氟聚合物涂层包含含氟聚合物、相容的交联粘合剂聚合物和混合催化 剂，所述含氟聚合物选自氟乙烯的均聚物和共聚物以及偏二氟乙烯的均聚物和共聚物。混 合催化剂包含主催化剂和助催化剂。主催化剂包括有机锡化合物。所述聚合物基底膜包含 与所述相容的交联粘合剂聚合物相互作用以促进所述含氟聚合物涂层与所述聚合物基底 膜粘结的官能团。
[0009] 在第三方面，用于形成含氟聚合物涂覆膜的方法包括用液体含氟聚合物涂料来涂 覆聚合物基底膜。所述液体含氟聚合物涂料包含含氟聚合物、混合催化剂、溶剂、相容的可 交联粘合剂聚合物以及交联剂，所述含氟聚合物选自氟乙烯的均聚物和共聚物以及偏二氟 乙烯的均聚物和共聚物。混合催化剂包含主催化剂和助催化剂。主催化剂包括有机锡化合 物。所述方法还包括将相容的可交联粘合剂聚合物交联以在含氟聚合物涂层中形成交联聚 合物网络，从含氟聚合物涂层中去除溶剂，并且将含氟聚合物涂层粘附到聚合物基底膜。
[0010] 以上综述和下列【具体实施方式】仅是示例性和说明性的而不是对本发明进行限制， 本发明如所附权利要求中所限定。 【具体实施方式】
[0011] 在第一方面，液体含氟聚合物涂料组合物包含含氟聚合物、混合催化剂、溶剂、相 容的可交联粘合剂聚合物以及交联剂，所述含氟聚合物选自氟乙烯的均聚物和共聚物、以 及偏二氟乙烯的均聚物和共聚物。混合催化剂包含主催化剂和助催化剂。主催化剂包括有 机锡化合物。
[0012] 在第一方面的一个实施例中，所述有机锡化合物选自二丁基二月桂酸锡、二丁基 二氯化锡、辛酸亚锡、二丁基二月桂基硫醇锡、二丁基二异辛基马来酸锡、以及它们的混合 物。
[0013] 在第一方面的另一个实施例中，所述助催化剂选自有机锌化合物、有机铋化合物、 以及它们的混合物。
[0014] 在第一方面的另一个实施例中，所述相容的可交联粘合剂聚合物包括聚碳酸酯多 元醇。
[0015] 在第一方面的另一个实施例中，所述交联剂包括嵌段异氰酸酯官能化化合物。
[0016] 在第一方面的另一个实施例中，所述液体含氟聚合物涂料组合物还包含颜料。在 更具体的实施例中，颜料包括二氧化钛。
[0017] 在第一方面的另一个实施例中，所述混合催化剂具有在约0.005:1至约200:1范围 内的主催化剂对助催化剂的固体重量比。在更具体的实施例中，所述固体重量比在约〇. 1:1 至约2:1的范围内。
[0018] 在第一方面的另一个实施例中，所述主催化剂的含量在每百份含氟聚合物树脂固 体约0.005至约0.1份的范围内。在更具体的实施例中，所述主催化剂的含量在每百份含氟 聚合物树脂固体约〇. 01至约〇. 02份的范围内。
[0019] 在第一方面的另一个实施例中，所述助催化剂的含量在每百份含氟聚合物树脂固 体约0.05至约1份的范围内。在更具体的实施例中，所述助催化剂的含量在每百份含氟聚合 物树脂固体约〇. 1至约〇. 2份的范围内。
[0020] 在第二方面，含氟聚合物涂覆膜包括聚合物基底膜和所述聚合物基底膜上的含氟 聚合物涂层。所述含氟聚合物涂层包含含氟聚合物、相容的交联粘合剂聚合物和混合催化 剂，所述含氟聚合物选自氟乙烯的均聚物和共聚物以及偏二氟乙烯的均聚物和共聚物。混 合催化剂包含主催化剂和助催化剂。主催化剂包括有机锡化合物。所述聚合物基底膜包含 与所述相容的交联粘合剂聚合物相互作用以促进所述含氟聚合物涂层与所述聚合物基底 膜粘结的官能团。
[0021] 在第二方面的一个实施例中，所述助催化剂选自有机锌化合物、有机铋化合物、以 及它们的混合物。
[0022] 在第二方面的另一个实施例中，所述含氟聚合物涂料还包含颜料。在更具体的实 施例中，颜料包括二氧化钛。
[0023] 在第二方面的另一个实施例中，所述相容的交联粘合剂聚合物选自聚酯型聚氨 酯、聚碳酸酯型聚氨酯、丙烯酸型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、乙烯乙烯醇共聚物型聚氨酯、聚酰 胺型聚氨酯、聚丙烯酰胺型聚氨酯以及它们的组合。
[0024] 在第二方面的另一个实施例中，所述聚合物基底膜包括聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、 或它们的任何组合。
[0025] 在第二方面的另一个实施例中，光电模块的衬片包括所述含氟聚合物涂覆膜。
[0026] 在第三方面，用于形成含氟聚合物涂覆膜的方法包括用液体含氟聚合物涂料来涂 覆聚合物基底膜。所述液体含氟聚合物涂料包含含氟聚合物、混合催化剂、溶剂、相容的可 交联粘合剂聚合物以及交联剂，所述含氟聚合物选自氟乙烯的均聚物和共聚物以及偏二氟 乙烯的均聚物和共聚物。混合催化剂包含主催化剂和助催化剂。主催化剂包括有机锡化合 物。所述方法还包括将相容的可交联粘合剂聚合物交联以在含氟聚合物涂层中形成交联聚 合物网络，从含氟聚合物涂层中去除溶剂，并且将含氟聚合物涂层粘附到聚合物基底膜。
[0027] 上文已描述了许多方面和实施例并仅为示例性的而非限制性的。在阅读本说明书 后，技术人员应认识到，在不脱离本发明范围的其它情况下，其它方面和实施例也是可能 的。根据以下的【具体实施方式】和权利要求，本发明的其它特点和优点将显而易见。
[0028] 含氟聚合物
[0029] 根据本发明的一个方面，可用于所述含氟聚合物涂覆膜中的含氟聚合物选自氟乙 烯(VF)的均聚物和共聚物以及偏二氟乙烯(VF2)的均聚物和共聚物。在一个实施例中，所述 含氟聚合物选自包含至少60摩尔％氟乙烯的氟乙烯的均聚物和共聚物以及包含至少60摩 尔％偏二氟乙烯的偏二氟乙烯的均聚物和共聚物。在更具体的实施例中，所述含氟聚合物 选自包含至少80摩尔％氟乙烯的氟乙烯的均聚物和共聚物以及包含至少80摩尔％偏二氟 乙烯的偏二氟乙烯的均聚物和共聚物。含氟聚合物与无氟聚合物例如丙烯酸类聚合物的共 混物也适于实施本发明的某些方面。聚氟乙烯(PVF)均聚物和聚偏二氟乙烯(PVDF)均聚物 很好地适于实施本发明的具体方面。选自聚氟乙烯均聚物和氟乙烯共聚物的含氟聚合物尤 其有效地用于实施本发明。
[0030]在一个实施例中，VF共聚物或VF2共聚物的共聚单体可为氟化的或非氟化的或它 们的组合。所谓术语"共聚物"是指VF或VF2与任何数目的附加氟化或非氟化单体单元的共 聚物以便形成二元共聚物、三元共聚物、四元共聚物等。如果使用非氟化单体，则应当限制 所用的量使得共聚物保持含氟聚合物的期望特性，即耐候性、耐溶剂性和阻隔特性等。在一 个实施例中，使用的氟化共聚单体包括含氟烯烃、氟化乙烯基醚或氟化间二氧杂环