一种阻燃型抑菌PET薄膜及其生产工艺的制作方法

一种阻燃型抑菌pet薄膜及其生产工艺
技术领域
1.本发明涉及太阳能背板薄膜领域，更具体地说，它涉及一种阻燃型抑菌pet薄膜及其生产工艺。


背景技术：

2.随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找一种清洁的新能源成为当前人类面临的迫切课题。目前，人类找到的清洁新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式，一般通过太阳能电池板这种装置实现这一目的。
3.太阳能电池板由玻璃、硅片、eva胶和背板薄膜经过层压制备而成。市场上常见的太阳能电池板的背板薄膜具有三层结构（pvdf/pet/pvdf），外层为pvdf聚偏氟乙烯薄膜，具有良好的抗环境侵蚀能力；中间层为pet聚脂薄膜，具有良好的绝缘性能；内层为与eva具有良好的粘接性能的pvdf聚偏氟乙烯薄膜。
4.目前，申请号为cn110684323a的中国专利公开了一种pet聚酯薄膜生产工艺，它包括制备pet共聚酯树脂，首先在pet聚脂薄膜的制备过程中采用共缩聚工艺合成了pet共聚酯树脂，其中加入了顺9,12-十八碳二烯醇参与反应，起到封端和提高耐湿热性的作用；之后pet共聚酯树脂与聚酯母料的混合增加了拉伸得到的薄膜的阻隔水蒸气透过的性能，令此pet聚脂薄膜适合于湿热环境中使用。
5.这种pet聚酯薄膜生产工艺虽然有良好的水蒸汽阻断性能，能够保持太阳能电池板内部的干燥，防止太阳能电池板内部线路潮湿短路，但由于pet薄膜具有生物可降解性，当外层pvdf薄膜发生破损后，pet薄膜在破损处容易产生微生物聚集并分解此处的pet薄膜。当此处pet薄膜被微生物分解腐蚀破损后，太阳能背板薄膜的防水性将大大降低，太阳能电池板很容易发生短路起火的危险情况。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃型抑菌pet薄膜及其生产工艺。该阻燃型抑菌pet薄膜具有抑制微生物在pet薄膜表面聚集繁殖，且能够阻止太阳能电池板燃烧的优点，且生产工艺简单。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：本发明提供一种阻燃型抑菌pet薄膜，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯50%-90%,阻燃型抑菌剂5%-30%，紫外线吸收剂0.5%-7%，抗氧化剂0.5%-3%，耐热剂4%-10%。
8.采用上述技术方案，聚对苯二甲酸乙二醇酯即pet，为pet薄膜的主要组分，pet具有良好的绝缘性、阻水性，能够保护太阳能电池板内部干燥、清洁，不受外界水汽等因素的干扰；在pet中添加阻燃型抑菌剂，能够在太阳能电池板的外层pvdf破损后，防止微生物在pet薄膜表面聚集繁殖而使pet薄膜被分解腐蚀，当太阳能电池板因老化发生内部线路自燃
时，阻燃型抑菌剂也能够阻止太阳能电池板燃烧，保护周围的太阳能电池板不会因为此太阳能电池板的持续燃烧而损坏，有助于减少损失；在pet中添加紫外线吸收剂，能够吸收阳光中的紫外线部分，防止在紫外线的长期照射下，pet变性老化，有助于延长pet薄膜的使用寿命；在pet中添加抗氧化剂，能够延缓pet正常的氧化分解的老化进程，有助于进一步延长pet薄膜的使用寿命。
9.进一步，所述阻燃型抑菌剂包括多孔碳酸钙微米球和多孔碳酸钙微米球内部容纳的天然抗菌剂，多孔碳酸钙微米球的质量占阻燃型抑菌剂质量的15%-25%。
10.采用上述技术方案，多孔碳酸钙微米球为多孔球笼结构，其表面及内部存在众多的孔洞，多孔碳酸钙微米球能够作为载体，其表面及内部的孔洞中填充有天然抗菌剂，能够杀灭pet薄膜表面聚集的微生物；而当太阳能电池板燃烧时，燃烧产生的高温能够使多孔碳酸钙微米球分解，分解需要吸收大量的热能，能够有效地降低燃烧区域的温度，使温度降低至燃点以下，阻止燃烧的继续发生，且多孔碳酸钙微米球分解能够产生大量二氧化碳，能够有效地扑灭正在燃烧的火焰；且由于多孔碳酸钙微米球呈白色，能够使pet薄膜成品呈现白色，便于提高pet薄膜的反射率，使太阳光能够更多地反射至太阳能电池片进行二次发电，有助于增加太阳能电池板的光电转化率。
11.进一步，所述天然抗菌剂包括甲壳质、壳聚糖、昆虫抗菌性蛋白质、胆矾、雄黄、植物抗菌生物分子中的一种或多种。
12.采用上述技术方案，天然抗菌剂采用自然界中的动物、植物及矿物中提取的天然杀菌物质，对人体和自然环境的影响较小，有助于保护环境，防止自然界中的无关生物受到杀菌剂的影响而死亡。
13.进一步，所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、取代丙烯腈类化合物、三嗪类化合物、二价镍络合物中的一种或多种。
14.采用上述技术方案，这些紫外线吸收剂毒性较低且吸收效果良好，二价镍络合物能与其他紫外线吸收剂发生协同反应，进一步提高对于紫外线的吸收效果。
15.进一步，所述抗氧化剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
16.采用上述技术方案，此种抗氧化剂毒性低、抗氧化效果好且价格较为低廉，同时还具有一定的紫外线吸收效果，性价比较高。
17.进一步，所述耐热剂为聚戊二酰亚胺、苯乙烯一马来酐共聚物、丙烯系列亚胺基共聚物中的一种或多种。
18.采用上述技术方案，此些耐热剂毒性低、耐热效果好且价格较为低廉，性价比较高。
19.本发明还提供一种应用于权利要求1所述的一种阻燃型抑菌pet薄膜的生产工艺，包括以下步骤：第一步，制备阻燃型抑菌剂；第二步，将阻燃型抑菌剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、耐热剂与聚酯基料混合得到混合物料；第三步，对混合物料进行干燥处理；第四步，对混合物料进行熔融挤出并铸成厚片；第五步，对铸片进行双向拉伸制得薄膜；
第六步，对薄膜进行收卷分切。
20.采用上述技术方案，生产工艺的路线简洁清晰，每一步均可以采用常规的生产设备进行生产，便于在常规的pet薄膜生产线中推广此种生产工艺，有利于此生产工艺的推广，带动产业发展。
21.进一步，第一步的具体操作方法为：将100份的醋酸钙和15份的柠檬酸三钠溶解在蒸馏水中，将其置于设定温度为5摄氏度的恒温水浴器中，在搅拌下缓慢滴入碳酸钠水溶液，在碳酸钠溶液滴加完毕后，继续搅拌1小时，然后把悬浮液取出、过滤，反复用蒸馏水和无水丙酮洗涤产品3-5次后，将固相产物放入烘箱在70℃下烘干，得到白色粉末状的多孔碳酸钙微米球；而后将多孔碳酸钙微米球加入到天然抗菌剂的溶液中，持续搅拌30分钟后过滤得到固相产物，将固相产物放入烘箱在100℃下迅速烘干，得到阻燃型抑菌剂。
22.采用上述技术方案，醋酸钙和柠檬酸三钠溶解在蒸馏水中形成电解质溶液，溶液中的柠檬酸根离子有3个羧酸根和1个羟基，是一种很强的钙离子螯合剂，能与溶液中的部分钙离子发生螯合作用形成难以电离且易溶于水的柠檬酸钙。随后滴入碳酸钠水溶液，溶液中的钙离子能与碳酸根离子结合并在柠檬酸钙的影响下在溶液中形成均匀分散的纳米级碳酸钙粒子，这些碳酸钙粒子在5摄氏度的低温和柠檬酸根的诱导下首先快速成核形成无数纳米级的小颗粒。由于纳米级小颗粒具有很高的界面能，这些小颗粒极易互相吸引聚集在一起形成表面凹凸不平的聚集体，之后溶液中的钙离子和碳酸钙粒子在聚集体表面不断结晶成小晶粒，这些小晶粒通过互相融合重组逐渐形成多孔结构。这些聚集体经过不断堆积最终形成多孔碳酸钙微球，最后经过洗涤烘干，最后得到白色粉末状的多孔碳酸钙微球。而后将多孔碳酸钙微米球加入到调配好的天然杀菌剂溶液中，在搅拌条件下，天然杀菌剂的成分进入到多孔碳酸钙微米球的孔洞中，经过干燥后，多孔碳酸钙微米球即能够作为载体在其内部及表面的孔洞中储存天然杀菌剂的杀菌成分。
23.进一步，第三步的具体操作方法为：将混合物料放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为70-75摄氏度，干燥时间为5-9小时，直至其含水率低于50ppm。
24.采用上述技术方案，能够防止因物料含水量过高，在成膜时产生气纹，有助于提高产品薄膜的质量。
25.进一步，第四步的具体操作方法为：将干燥后的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出，螺杆转速为120-300转/分钟，熔融温度为280摄氏度，之后将熔体流延至铸片机内，采用静电吸附装置令熔体紧贴在铸片机的冷鼓上，冷鼓的冷却温度为30摄氏度，通过剥离辊将冷却的熔体剥离，得到厚片。
26.采用上述技术方案，由于此种混合物料在熔融状态下粘度较高，所以采用双螺杆挤出机，采用120-300转/分钟的低剪切速率加工，有助于提高挤出的物料的完整性。
27.进一步，第五步的具体操作方法为：将厚片放入薄膜双向拉伸机，先对厚片在70-130摄氏度环境中纵向拉伸，令长度拉长3-4倍，再在90-150摄氏度的环境中横向拉伸，令长度拉长3-4倍，得到薄膜。
28.采用上述技术方案，采用双向拉升机，能够显著提高薄膜的绝缘性能，和阻隔性能，同时通过双向拉伸制成的薄膜能够有更强的机械强度，有助于提高薄膜产品的质量。
29.综上所述，本发明具有以下有益效果：1.阻燃型抑菌pet薄膜能够有效抑制薄膜表面的微生物繁殖；
2.阻燃型抑菌pet薄膜能够在太阳能电池板燃烧时起到阻燃效果；3.生产工艺简单，且使用的常见的设备进行生产。
具体实施方式
30.下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
31.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
32.实施例1本实施例提供了一种阻燃型抑菌pet薄膜，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯50%、阻燃型抑菌剂30%、水杨酯苯酯7%、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚3%、聚戊二酰亚胺10%。
33.生产工艺如下：（1）制备阻燃型抑菌剂：在容器中加入5%的醋酸溶液、壳聚糖，搅拌30分钟过滤得到澄清的饱和壳聚糖溶液，壳聚糖和醋酸的百分比为，将多孔碳酸钙微球加入到壳聚糖溶液中，持续搅拌30分钟后过滤得到固相产物，将固相产物放入烘箱在100℃下烘干，制得阻燃型抑菌剂待用。（2）将各组分按重量配比称好待用。（3）在转速在900转/分钟的高速混合机中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃型抑菌剂、水杨酯苯酯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、聚戊二酰亚胺，混合15分钟，得到混合物料。（4）将混合物料放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为70摄氏度，干燥时间为8小时，直至其含水率低于50ppm。（5）将干燥后的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出，螺杆转速为200转/分钟，熔融温度为280摄氏度，之后将熔体流延至铸片机内，采用静电吸附装置令熔体紧贴在铸片机的冷鼓上，冷鼓的冷却温度为30摄氏度，通过剥离辊将冷却的熔体剥离，得到厚片。（6）将厚片放入薄膜双向拉伸机，先对厚片在130摄氏度环境中纵向拉伸，令长度拉长4倍，再在90-150摄氏度的环境中横向拉伸，令长度拉长4倍，得到薄膜。（7）将薄膜两边废边切除，定型；启动测厚仪在线监控片材厚薄均匀度；把定型后的片材分切收卷，取样检测各项质量性能，评定等级后包装入库。
34.实施例2本实施例提供了一种阻燃型抑菌pet薄膜，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯90%、阻燃型抑菌剂5%、水杨酯苯酯0.5%、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5%、聚戊二酰亚胺4%。
35.生产工艺如下：（1）制备阻燃型抑菌剂：在容器中加入5%的醋酸溶液、壳聚糖，搅拌30分钟过滤得到澄清的饱和壳聚糖溶液，壳聚糖和醋酸的百分比为，将多孔碳酸钙微球加入到壳聚糖溶液中，持续搅拌30分钟后过滤得到固相产物，将固相产物放入烘箱在100℃下烘干，制得阻燃型抑菌剂待用。（2）将各组分按重量配比称好待用。（3）在转速在900转/分钟的高速混合机中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃型抑菌剂、水杨酯苯酯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、聚戊二酰亚胺，混合15分钟，得到混合物料。（4）将混合物料放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为70摄氏度，干燥时间为8小时，直至其含水率低于50ppm。（5）将干燥后的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出，螺杆转速为200转/分钟，熔融温度为280摄氏度，之后将熔
体流延至铸片机内，采用静电吸附装置令熔体紧贴在铸片机的冷鼓上，冷鼓的冷却温度为30摄氏度，通过剥离辊将冷却的熔体剥离，得到厚片。（6）将厚片放入薄膜双向拉伸机，先对厚片在130摄氏度环境中纵向拉伸，令长度拉长4倍，再在90-150摄氏度的环境中横向拉伸，令长度拉长4倍，得到薄膜。（7）将薄膜两边废边切除，定型；启动测厚仪在线监控片材厚薄均匀度；把定型后的片材分切收卷，取样检测各项质量性能，评定等级后包装入库。
36.实施例3本实施例提供了一种阻燃型抑菌pet薄膜，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯75%、阻燃型抑菌剂15%、水杨酯苯酯5%、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚3%、聚戊二酰亚胺2%。
37.生产工艺如下：（1）制备阻燃型抑菌剂：在容器中加入5%的醋酸溶液、壳聚糖，搅拌30分钟过滤得到澄清的饱和壳聚糖溶液，壳聚糖和醋酸的百分比为，将多孔碳酸钙微球加入到壳聚糖溶液中，持续搅拌30分钟后过滤得到固相产物，将固相产物放入烘箱在100℃下烘干，制得阻燃型抑菌剂待用。（2）将各组分按重量配比称好待用。（3）在转速在900转/分钟的高速混合机中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃型抑菌剂、水杨酯苯酯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、聚戊二酰亚胺，混合15分钟，得到混合物料。（4）将混合物料放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为70摄氏度，干燥时间为8小时，直至其含水率低于50ppm。（5）将干燥后的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出，螺杆转速为200转/分钟，熔融温度为280摄氏度，之后将熔体流延至铸片机内，采用静电吸附装置令熔体紧贴在铸片机的冷鼓上，冷鼓的冷却温度为30摄氏度，通过剥离辊将冷却的熔体剥离，得到厚片。（6）将厚片放入薄膜双向拉伸机，先对厚片在130摄氏度环境中纵向拉伸，令长度拉长4倍，再在90-150摄氏度的环境中横向拉伸，令长度拉长4倍，得到薄膜。（7）将薄膜两边废边切除，定型；启动测厚仪在线监控片材厚薄均匀度；把定型后的片材分切收卷，取样检测各项质量性能，评定等级后包装入库。
38.对比例1本实施例提供了一种阻燃型抑菌pet薄膜，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯95%、水杨酯苯酯0.5%、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5%、聚戊二酰亚胺4%。
39.生产如下：（1）将各组分按重量配比称好待用。（2）在转速在900转/分钟的高速混合机中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃型抑菌剂、水杨酯苯酯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、聚戊二酰亚胺，混合15分钟，得到混合物料。（3）将混合物料放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为70摄氏度，干燥时间为8小时，直至其含水率低于50ppm。（4）将干燥后的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出，螺杆转速为200转/分钟，熔融温度为280摄氏度，之后将熔体流延至铸片机内，采用静电吸附装置令熔体紧贴在铸片机的冷鼓上，冷鼓的冷却温度为30摄氏度，通过剥离辊将冷却的熔体剥离，得到厚片。（5）将厚片放入薄膜双向拉伸机，先对厚片在130摄氏度环境中纵向拉伸，令长度拉长4倍，再在90-150摄氏度的环境中横向拉伸，令长度拉长4倍，得到薄膜。（6）将薄膜两边废边切除，定型；启动测厚仪在线监控片材厚薄均匀度；把定型后的片材分切收卷，取样检测各项质量性能，评定等级后包装入库。
40.实验例1实验方法如下：
（1）抗菌性检测：在实施例1-3和对比例1所制的pet薄膜的样品上培养金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，每个样品投放100份菌种，培养2小时后检测菌群留存率；（2）阻燃性检测：检测实施例1-3和对比例1所制的pet薄膜的样品进行燃烧，将燃烧后残留物的质量与燃烧前的质量相比，得到薄膜留存率；（3）耐候性检测：采用东莞市柳沁检测仪器有限公司生产的塑料老化试验箱可控温紫外老化箱紫外线强度检测器对实施例1-3和对比例1所制的pet薄膜的样品在紫外线照射下的老化程度进行检测；（4）拉伸强度检测：按照gb13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法对实施例1-3和对比例1所制的pet薄膜的样品进行-40℃-85℃冷热循环1000次，在膜进行冷热循环1000次后，测试其断裂伸长率。
41.（5）反射性能检测：测试照射在样品上的太阳光的反射率。
42.按照上述的实验方法，对实施例1-3和对比例1所制的pet薄膜的样品进行性能测试，测试结果如表1所示。
43.表1 对实施例1-3和对比例1所制的pet薄膜的性能测试表表1中可以看出，实施例1-3的抗菌性都要好于对比例1,这说明添加有阻燃型抑菌剂的pet薄膜的抗菌性明显优于不添加阻燃型抑菌剂的pet薄膜；且阻燃型抑菌剂的pet薄膜的阻燃性也明显优于不添加阻燃型抑菌剂的pet薄膜；添加有阻燃型抑菌剂的pet薄膜的阻燃性随着阻燃型抑菌剂含量的增加而增加，当达到30%时薄膜几乎不燃烧；而且阻燃型抑菌剂含量越高，其耐紫外线的性能也有提高，因此添加有阻燃型抑菌剂的pet薄膜的耐候性也有提高；从表1中可以看出，通过双向拉伸制成的薄膜具有更强的机械强度；从表1中可以发现反射性能随着添加有阻燃型抑菌剂含量的上升，pet薄膜对于太阳光的反射也得到提升。
44.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。