一种聚烯烃耐uv背板及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及h01l，更具体地，本发明涉及一种聚烯烃耐uv背板及其制备方法。
背景技术：
2.光伏组件主要由盖板、胶膜、电池片、胶膜和背板组成，其中背板作为光伏组件的封装结构，对电池的使用寿命具有重要影响。
3.cn107275429a公开了一种挤出型太阳能背板，在内层中添加刚性大的聚丙烯，既保证了背板与胶膜的粘结力，又提高了其与中间层聚丙烯材料的层间粘合力，使密封性能更好。
4.但是聚丙烯相对于聚乙烯更高的熔融温度，和胶膜热压时无法融化，难以形成和胶膜形成稳固粘结的同时，得到的聚烯烃背板的耐温和耐水气透过性能也需要进一步提高。
技术实现要素：
5.为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种聚烯烃耐uv背板，所述背板包括：
6.内层：由聚烯烃粘结层和聚烯烃结构层共挤出制备得到；
7.外层：包括空气层和镀铝层，所述镀铝层一面连接空气层，另一面连接聚烯烃结构层。
8.[内层]
[0009]
聚烯烃粘结层
[0010]
在一种实施方式中，所述聚烯烃粘结层的制备原料按重量份计，包括聚乙烯100份、塑料粒子10～50份、耐紫外剂1～10份、抗氧剂1～10份。
[0011]
在一种实施方式中，所述塑料粒子选自聚酰胺、聚碳酸酯、聚亚乙基硫醚、聚乙基醚酮、聚醚醚酮、聚酰亚胺中的至少一种。优选为聚醚醚酮。
[0012]
作为聚醚醚酮的实例，可列举的有，长春吉大的peek 021fc30(密度：1.45g/cm3，400℃/5kg的熔融指数：22
±
2g/10min)、peek 021gf30(密度：1.51g/cm3，400℃/5kg的熔融指数：25
±
2g/10min)、peek 021cf20(密度：1.4g/cm3，400℃/5kg的熔融指数：22
±
2g/10min)、peek 021g(密度：1.32g/cm3，400℃/5kg的熔融指数：20到24g/10min)、peek 021cf30(密度：1.4g/cm3，400℃/5kg的熔融指数：23到27g/10min)。聚醚醚酮的密度测试方法为iso 1183，熔融指数测试方法为iso 1133-97。优选地，所述聚醚醚酮的400℃/5kg的熔融指数为20～30g/10min。
[0013]
在背板和eva粘结的过程中，一般利用可熔融的聚乙烯来提高背板和eva的粘结性，但是发明人同样发现熔融聚乙烯层不利于背板厚度保持，故目前一般通过添加聚丙烯来提高厚度稳定性，但聚丙烯和eva层粘结性较差，而本发明不同，通过构建两层共挤出的a层结构，在和eva胶膜接触的粘结层的聚乙烯基体中设置不融的塑料粒子，促进和胶膜作用
过程中粘结层厚度的保持的通过，在粘结层远离胶膜一面设置硬度较高的结构层，来进一步避免粘结层pe对厚度的影响，维持厚度稳定。
[0014]
在一种实施方式中，所述聚烯烃粘结层中聚乙烯选自低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的至少一种，优选为中密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯，重量比为1：1～2。
[0015]
作为中密度聚乙烯的实例，可列举的有，陶氏杜邦的mdpe fo a-6548 bk(密度：0.945g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：0.7g/10min)、mdpe fo a-8864 bk(密度：0.941g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：0.7g/10min)。聚乙烯的密度测试方法为astm d792，熔融指数测试方法为astm d1238。优选地，所述中密度聚乙烯的190℃/2.16kg的熔融指数为0.6～0.8g/10min。
[0016]
作为线性低密度聚乙烯的实例，可列举的有，陶氏杜邦的lldpe 4105(密度：0.930g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：4.0g/10min)、lldpe 4157(密度：0.920g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：3.0g/10min)、lldpe 2535(密度：0.919g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：6g/10min)、lldpe ip 20(密度：0.926g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：20g/10min)。优选地，所述线性低密度聚乙烯的190℃/2.16kg的熔融指数为3～6g/10min。
[0017]
在一种实施方式中，在一种实施方式中，所述聚烯烃粘结层的厚度为10-50μm，所述塑料粒子粒径为聚烯烃粘结层厚度的60～70％。此外，发明人发现，当添加塑料粒子时，因为塑料粒子和聚乙烯之间的结构差异，使得共挤出过程中难以均匀形成粘结层的结构，而发明人发现，通过添加聚醚醚酮作为塑料粒子时，利用其醚键和酮键交替结构，促进在合适熔融指数的低密度聚乙烯和中密度聚乙烯保持合适的流动性，从而促进薄膜的挤出成型和结构均匀，且本发明通过控制塑料粒子相对于挤出层的粒径大小，得到的聚烯烃粘结层可均匀包裹粒子，使得聚乙烯熔融和eva胶膜发生一定的缠绕时和塑料粒子接触，减少热压过程中胶膜和塑料粒子直接接触甚至渗入胶膜造成厚度降低。
[0018]
作为耐紫外剂的实例，包括但不限于，2-(2
’‑
羟基-3
’‑
叔丁基-5
’‑
甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2
’‑
羟基-3
’‑
叔丁基-5
’‑
甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚
[0019]
作为抗氧剂的实例，包括但不限于，2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基酚、亚磷酸三苯酯、2,6-二叔丁基对甲酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
[0020]
聚烯烃结构层
[0021]
在一种实施方式中，所述聚烯烃结构层的制备原料按重量份计，包括聚丙烯100份、聚乙烯10～20份、乙烯共聚物10～20份、耐紫外剂1～10份、抗氧剂1～10份。所述聚烯烃结构层的的厚度为150-300μm。
[0022]
在一种实施方式中，所述聚丙烯选自无规共聚聚丙烯和/或嵌段共聚聚丙烯。
[0023]
作为嵌段聚丙烯的实例，可列举的有，伊朗jpc的pp ep-ys30re(密度：0.9g/cm3，230℃/2.16kg的熔融指数1.3g/10min)、pp ep-s31hp(密度：0.9g/cm3，230℃/2.16kg的熔融指数1.3g/10min)、pp ep-q30m(密度：0.9g/cm3，230℃/2.16kg的熔融指数0.8g/10min)、
pp ep-d60r(密度：0.9g/cm3，230℃/2.16kg的熔融指数0.4g/10min)，嵌段聚丙烯的密度测试方法为iso 1183，熔融指数测试方法为iso 1133-97。优选地，所述嵌段聚丙烯的230℃/2.16kg的熔融指数为0.9～1.5g/10min。
[0024]
在一种实施方式中，所述聚烯烃结构层中聚乙烯选自高密度聚乙烯。
[0025]
作为高密度聚乙烯的实例，可列举的有，陶氏杜邦的hdpe dgda-6944 nt(密度：0.965g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：8g/10min)、hdpe dmda-8910 nt 7(密度：0.943g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：10g/10min)、hdpe dgdp-6097nt 7(密度：0.950g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数：11g/10min)。优选地，所述高密度聚乙烯的190℃/2.16kg的熔融指数为8～11g/10min。
[0026]
在一种实施方式中，所述聚烯烃结构层还包括10～20份填料，所述填料选自碳纳米管、纳米氧化镁、钛白粉、纳米氧化铝中的一种或多种。优选为碳纳米管和纳米氧化镁，重量比为1：2～3。碳纳米管为径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级的一维量子材料，可自制或购买，当购买时，可购自lg化学的lucan cp 1002m(径向尺寸为8-15nm，轴向尺寸为10-70μm)。本发明不对纳米氧化镁做具体限定，可购自北京德科岛金科技有限公司的纳米氧化镁dk-mgo-001(粒径为30～50nm)。
[0027]
且发明人也发现，因为塑料粒子与pe的不相容性，会造成一定微孔，造成水汽透光、uv或者收缩率增加等问题，且塑料粒子的存在影响了和eva的粘结性能，而本发明一方面通过添加聚烯烃空气层和铝箔，来隔绝空气、水蒸气的影响，另一方面在结构层中设置纳米的碳纳米管和高硬度的纳米氧化锌，从而在共挤出过程中，在界面处部分进入粘结层微孔中，减少收缩的同时，当和eva胶膜作用时，也促进了和eva胶膜粘结性的提高。
[0028]
在一种实施方式中，所述乙烯共聚物包括二元乙烯共聚物，可列举的有，poe、均聚聚乙烯的马来酸酐接枝物、均聚聚乙烯的硅烷接枝物。作为poe的实例，可列举的有，陶氏杜邦的poe 8540(190℃/2.16kg的熔融指数：1.0g/10min)、poe 8450(190℃/2.16kg的熔融指数：3.0g/10min)、poe 8480(190℃/2.16kg的熔融指数：1g/10min)。poe的熔融指数测试方法为astm d1238。优选地，所述poe的190℃/2.16kg的熔融指数为1～3g/10min。
[0029]
在一种实施方式中，所述乙烯共聚物还包括三元乙烯共聚物，可列举的有，co-乙烯-丙烯酸正丁酯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物。作为乙烯-丙烯-非共轭二烯烃三元共聚物的实例，可列举的有，陶氏杜邦的epmd 4640(乙烯含量：55wt％、亚乙基-降冰片烯含量：5wt％、ml 1+4,125℃的门尼粘度：40mu)、epmd 4725p(乙烯含量：70wt％、亚乙基-降冰片烯含量：5wt％、ml 1+4,125℃的门尼粘度：25mu)、epmd 3722p(乙烯含量：70.5wt％、亚乙基-降冰片烯含量：0.5wt％、ml 1+4,125℃的门尼粘度：20mu)、epmd 3720p(乙烯含量：69wt％、亚乙基-降冰片烯含量：0.5wt％、ml 1+4,125℃的门尼粘度：20mu)、epmd 3722p el(乙烯含量：70wt％、亚乙基-降冰片烯含量：0.5wt％、ml 1+4,125℃的门尼粘度：20mu)。epdm的乙烯含量测试方法为astm d3900，亚乙基-降冰片烯测试方法为astm d6047、ml 1+4,125℃的门尼粘度测试方法为astm d1646。优选地，所述乙烯-丙烯-非共轭二烯烃三元共聚物的乙烯含量为65～75wt％、亚乙基-降冰片烯含量为0.1～1wt％、ml 1+4,125℃的门尼粘度为15～25mu。
[0030]
在一种实施方式中，所述二元乙烯共聚物和三元乙烯共聚物的重量比为1：0.3～0.5。发明人发现，在结构层还进一步添加了三元和二元乙烯基共聚物，更进一步促进和粘
结层缠绕的同时，还有利于提高和塑料粒子的相互作用，进一步减少微孔提高粘结性提高的同时，发明人发现，利用共聚物在聚乙烯和聚丙烯连续相中分散相的形成，可进一步促进和胶膜等热压时厚度的保持，得到低收缩率和高粘结性的内层膜材料。
[0031]
本发明不对内层共挤出成型的具体方法进行限定，可为本领域熟知的共挤出流延成型、共挤出拉伸成型、共挤出吹塑成型等。
[0032]
[外层]
[0033]
在一种实施方式中，所述空气层的厚度为10～50μm。本发明不对空气层做具体限定，可列举的有，pet空气层、聚烯烃空气层、氟碳空气层等，作为聚烯烃空气层的一种实例，其制备原料按重量份计，包括聚丙烯100份、聚乙烯10～20份、耐紫外剂1～10份、抗氧剂1～10份、钛白粉5～15份，还可包括其他助剂，如自由基捕捉剂、自由基淬灭剂等，不对助剂的具体种类和用量做具体限定，可使用本领域熟知的助剂。本发明不对空气层中聚丙烯、聚乙烯做具体限定，其中聚丙烯可为嵌段聚丙烯、无规聚丙烯等，聚乙烯为高密度聚乙烯、高密度线性聚乙烯等。
[0034]
在一种实施方式中，所述镀铝层的厚度为10～40nm；所述空气层靠近镀铝层的一面经过电镀处理。
[0035]
本发明第二个方面提供了一种所述的聚烯烃耐uv背板的制备方法，包括：将内层和外层经过胶黏制备得到；本发明胶黏使用的胶黏剂为本领域熟知的胶黏剂，如环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂等，不做具体限定。
[0036]
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提供一种背板，可用于光伏组件中，提供高的耐水汽透过和耐蒸煮性能的同时，本发明利用内层共挤出聚烯烃材料还可在保持高的厚度保持性的同时，还和eva胶膜具有高的粘结性和层间粘结性，且添加的塑料粒子和填料等还可和耐紫外剂共同发挥导热、耐uv的作用，可提高温度变化或湿热条件下的使用性。
具体实施方式
[0037]
实施例
[0038]
实施例1
[0039]
本例提供一种背板，包括：
[0040]
内层：由聚烯烃粘结层和聚烯烃结构层共挤出流延成型制备得到；所述制备得到的聚烯烃粘结层厚度为50μm，聚烯烃结构层厚度为300μm；
[0041]
所述聚烯烃粘结层的制备原料按重量份计，包括聚乙烯100份、塑料粒子20份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚5份、亚磷酸三苯酯5份，所述塑料粒子为聚醚醚酮，所述塑料粒子粒径为35μm，购自长春吉大的peek 021fc30，所述聚乙烯为中密度聚乙烯mdpe fo a-6548bk、线性低密度聚乙烯lldpe 4105，重量比为1：2；
[0042]
所述聚烯烃结构层的制备原料按重量份计，包括聚丙烯pp ep-ys30re 100份、聚乙烯hdpe dgda-6944nt 20份、乙烯共聚物20份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚5份、亚磷酸三苯酯5份、20份填料，填料为碳纳米管lucan cp 1002m和纳米氧化镁dk-mgo-001，重量比为1：3，乙烯共聚物包括二元乙烯共聚物poe 8480和三元乙烯共聚物epmd 3722p，重量比为1：0.5；
[0043]
外层：包括空气层和镀铝层，所述镀铝层一面连接空气层，另一面连接聚烯烃结构层；所述空气层厚度为50μm，镀铝层厚度为40nm，所述空气层的制备原料按重量份计，包括聚丙烯pp ep-ys30re100份、聚乙烯hdpe dgda-6944 nt20份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚5份、亚磷酸三苯酯5份、钛白粉15份，所述空气层经挤出流延成型；所述空气层靠近镀铝层的一面经过电镀处理。
[0044]
本例还提供如上所述的烯烃耐uv背板的制备方法，包括：将内层和外层经过胶黏制备得到，胶黏使用的胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂。
[0045]
实施例2
[0046]
本例提供一种背板，包括：
[0047]
内层：由聚烯烃粘结层和聚烯烃结构层共挤出流延成型制备得到；所述制备得到的聚烯烃粘结层厚度为25μm，聚烯烃结构层厚度为250μm；
[0048]
所述聚烯烃粘结层的制备原料按重量份计，包括聚乙烯100份、塑料粒子15份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮8份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚4份、亚磷酸三苯酯4份，所述塑料粒子为聚醚醚酮，所述塑料粒子粒径为15μm，购自长春吉大的peek 021gf30，所述聚乙烯为中密度聚乙烯mdpe fo a-8864bk、线性低密度聚乙烯lldpe 4157，重量比为1：1.2；
[0049]
所述聚烯烃结构层的制备原料按重量份计，包括聚丙烯pp ep-s31hp 100份、聚乙烯hdpe dgdp-6097nt 7 15份、乙烯共聚物15份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮8份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚4份、亚磷酸三苯酯4份、15份填料，填料为碳纳米管lucan cp 1002m和纳米氧化镁dk-mgo-001，重量比为1：2.4，乙烯共聚物包括二元乙烯共聚物poe 8480和三元乙烯共聚物epmd 3720p，重量比为1：0.4；
[0050]
外层：包括空气层和镀铝层，所述镀铝层一面连接空气层，另一面连接聚烯烃结构层；所述空气层厚度为30μm，镀铝层厚度为30nm，所述空气层的制备原料按重量份计，包括聚丙烯pp ep-ys30re100份、聚乙烯hdpe dgda-6944 nt20份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚5份、亚磷酸三苯酯5份、钛白粉15份，所述空气层经挤出流延成型；所述空气层靠近镀铝层的一面经过电镀处理。
[0051]
本例还提供如上所述的烯烃耐uv背板的制备方法，包括：将内层和外层经过胶黏制备得到，胶黏使用的胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂。
[0052]
实施例3
[0053]
本例提供一种背板，包括：
[0054]
内层：由聚烯烃粘结层和聚烯烃结构层共挤出流延成型制备得到；所述制备得到的聚烯烃粘结层厚度为10μm，聚烯烃结构层厚度为150μm；
[0055]
所述聚烯烃粘结层的制备原料按重量份计，包括聚乙烯100份、塑料粒子10份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚3份、亚磷酸三苯酯3份，所述塑料粒子为聚醚醚酮，所述塑料粒子粒径为6μm，购自长春吉大的peek 021cf20，所述聚乙烯为中密度聚乙烯mdpe fo a-8864bk、线性低密度聚乙烯lldpe 2535，重量比为1：1；
[0056]
所述聚烯烃结构层的制备原料按重量份计，包括聚丙烯pp ep-s31hp 100份、聚乙烯hdpe dgdp-6097nt 7 10份、乙烯共聚物10份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚3份、亚磷酸三苯酯3份、10份填料，填料为碳纳米管lucan cp 1002m和纳米氧化镁dk-mgo-001，重量比为1：2，乙烯共聚物包括二元乙烯共聚物poe 8450
1002m和纳米氧化镁dk-mgo-001，重量比为1：2.4，乙烯共聚物包括二元乙烯共聚物poe 8480；
[0071]
外层：包括空气层和镀铝层，所述镀铝层一面连接空气层，另一面连接聚烯烃结构层；所述空气层厚度为30μm，镀铝层厚度为30nm，所述空气层的制备原料按重量份计，包括聚丙烯pp ep-ys30re100份、聚乙烯hdpe dgda-6944 nt20份、耐紫外剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份、抗氧剂2,6-二叔丁基酚5份、亚磷酸三苯酯5份、钛白粉15份，所述空气层经挤出流延成型；所述空气层靠近镀铝层的一面经过电镀处理。
[0072]
本例还提供如上所述的烯烃耐uv背板的制备方法，包括：将内层和外层经过胶黏制备得到，胶黏使用的胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂。
[0073]
性能评价
[0074]
1、厚度保持率：将实施例提供的内层厚度为d0的背板、eva胶膜、玻璃层压成型后，得到的样品用显微镜观察背板层压后内层的厚度d1，计算d1/d0*100％作为厚度保持率，结果见表1。
[0075]
2、层间剥离力：将实施例提供的内层通过拉力机测试180度层间剥离力，结果见表1。
[0076]
3、收缩率：将实施例提供的内层根据gb 13519测试收缩率，结果见表1。
[0077]
4、水蒸气透过率：将实施例1～3提供的背板根据gb/t21529计算23度85％相对湿度的水蒸气透过率，发现水蒸气透过率小于0.1g﹒m-2
﹒d-1
。
[0078]
表1
[0079]
实施例厚度保持率％层间剥离力n/cm收缩率％191411.8295371396341.2492311.5593321.2
[0080]
由测试结果可知，本发明提供的背板具有好的水汽阻隔性和耐热性，且热压后厚度损失小，可用于多种光伏组件的背板。