CN105694307A - 一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料及其制备方法，该聚偏氟乙烯纳米薄膜材料按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯20-70份、氧化锂1-5份、聚苯乙烯磺酸5-25份、氧化锌1-8份、聚丙烯腈3-18份、氧化硼1-18份、二氧化碲1-7份、氧化锌1-15份、氧化铅1-8份、氧化钡1-8份。将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下得到混合物A；将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡高温处理后再添加混合物A，继续升温、保温、退火、拉伸即得。本发明具有力学性能良好、耐腐蚀、剥离强度高、导电性能优越、延展性好的优点，制备方法简单易操作，条件可控，重复性高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池背膜材料技术领域，具体是一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料及其制备方法。
背景技术
不可再生能源的使用经常会伴随着生态环境的污染，也是人类不得不要去解决的难题。太阳能作为一种绿色能源对环境没有任何无污染性，而且它的来源简单，可以说是在人类的生存年限内其是取之不尽用之不竭的。太阳能不仅是一次性能源，还是清洁能源，它资源丰富、普遍存在、无需运输、还可免费使用、最重要的是对环境没有任何污染。现如今所使用的太阳能有很大一部分是由太阳电池转换得来的。现在太阳能电池背膜的涂装工艺是使由粘合剂级别的EVA在热压条件下把TPT(PVF和PET的三层膜结构)粘接到太阳能电池板上，进而起到保护电池内部的作用。己产品化了的太阳能电池背膜TPT出现了剥离现象，究其原因是TPT膜表面粘结能力差所致。所以要开发出一种既具有良好的耐化学腐蚀性、耐紫外光线、具有良好的力学性能，还要能够与基材完好的粘结在一起的新的太阳能电池背膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种力学性能良好、耐腐蚀、剥离强度高、导电性能优越、延展性好的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯20-70份、氧化锂1-5份、聚苯乙烯磺酸5-25份、氧化锌1-8份、聚丙烯腈3-18份、氧化硼1-18份、二氧化碲1-7份、氧化锌1-15份、氧化铅1-8份、氧化钡1-8份。
作为本发明进一步的方案：所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯30-60份、氧化锂1-3份、聚苯乙烯磺酸10-20份、氧化锌2-6份、聚丙烯腈5-15份、氧化硼2-15份、二氧化碲1-5份、氧化锌1-10份、氧化铅2-5份、氧化钡1-5份。
作为本发明进一步的方案：所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯40-50份、氧化锂2-3份、聚苯乙烯磺酸12-18份、氧化锌3-5份、聚丙烯腈8-12份、氧化硼5-10份、二氧化碲2-4份、氧化锌3-8份、氧化铅3-4份、氧化钡2-4份。
所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为500-1000W，暴露时间为3-10h，得到混合物A；
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以10-20℃/min的升温速率升温至1200-1400℃，搅拌至混合均匀，以3-5℃/min的降温速率降温至500-700℃，再添加混合物A，继续升温至900-1000℃，保温10-50min，退火制得混合物B，其中退火温度为600-700℃，退火时间为30-80min；
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以1-5mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
作为本发明进一步的方案：步骤1)中紫外光功率为600-900W，暴露时间为5-8h。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以12-18℃/min的升温速率升温至1200-1300℃，搅拌至混合均匀，以3-5℃/min的降温速率降温至600-700℃。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中退火温度为600-700℃，退火时间为50-60min。
作为本发明进一步的方案：步骤3)中拉伸速度为2-4mm/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是以聚偏氟乙烯为主体材料，利用聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈对其改性，创造性的加入氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡，制得的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料具有力学性能良好、耐腐蚀、剥离强度高、导电性能优越、延展性好的优点，制备方法简单易操作，条件可控，重复性高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯20份、氧化锂1份、聚苯乙烯磺酸5份、氧化锌1份、聚丙烯腈3份、氧化硼1份、二氧化碲1份、氧化锌1份、氧化铅1份、氧化钡1份。
所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为500W，暴露时间为3h，得到混合物A。
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以10℃/min的升温速率升温至1200℃，搅拌至混合均匀，以3℃/min的降温速率降温至500℃，再添加混合物A，继续升温至900℃，保温10min，退火制得混合物B，其中退火温度为600℃，退火时间为30min。
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以1mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
实施例2
本发明实施例中，一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯70份、氧化锂5份、聚苯乙烯磺酸25份、氧化锌8份、聚丙烯腈18份、氧化硼18份、二氧化碲7份、氧化锌15份、氧化铅8份、氧化钡8份。
所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为1000W，暴露时间为10h，得到混合物A。
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以20℃/min的升温速率升温至1400℃，搅拌至混合均匀，以5℃/min的降温速率降温至700℃，再添加混合物A，继续升温至1000℃，保温50min，退火制得混合物B，其中退火温度为700℃，退火时间为80min。
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以5mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
实施例3
本发明实施例中，一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯30份、氧化锂1份、聚苯乙烯磺酸10份、氧化锌2份、聚丙烯腈5份、氧化硼2份、二氧化碲1份、氧化锌1份、氧化铅2份、氧化钡1份。
所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为600W，暴露时间为5h，得到混合物A。
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以12℃/min的升温速率升温至1200℃，搅拌至混合均匀，以3℃/min的降温速率降温至600℃，再添加混合物A，继续升温至900℃，保温10min，退火制得混合物B，其中退火温度为600℃，退火时间为50min。
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以2mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
实施例4
本发明实施例中，一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯60份、氧化锂3份、聚苯乙烯磺酸20份、氧化锌6份、聚丙烯腈15份、氧化硼15份、二氧化碲5份、氧化锌10份、氧化铅5份、氧化钡5份。
所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为900W，暴露时间为8h，得到混合物A。
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以18℃/min的升温速率升温至1300℃，搅拌至混合均匀，以5℃/min的降温速率降温至700℃，再添加混合物A，继续升温至1000℃，保温50min，退火制得混合物B，其中退火温度为700℃，退火时间为60min。
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以4mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
实施例5
本发明实施例中，一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯40份、氧化锂2份、聚苯乙烯磺酸12份、氧化锌3份、聚丙烯腈8份、氧化硼5份、二氧化碲2份、氧化锌3份、氧化铅3份、氧化钡2份。
所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为700W，暴露时间为6h，得到混合物A。
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以15℃/min的升温速率升温至1200℃，搅拌至混合均匀，以5℃/min的降温速率降温至600℃，再添加混合物A，继续升温至900℃，保温20min，退火制得混合物B，其中退火温度为600℃，退火时间为50min。
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以3mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
实施例6
本发明实施例中，一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯50份、氧化锂3份、聚苯乙烯磺酸18份、氧化锌5份、聚丙烯腈12份、氧化硼10份、二氧化碲4份、氧化锌8份、氧化铅4份、氧化钡4份。
所述聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为800W，暴露时间为7h，得到混合物A。
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以14℃/min的升温速率升温至1300℃，搅拌至混合均匀，以4℃/min的降温速率降温至700℃，再添加混合物A，继续升温至1000℃，保温40min，退火制得混合物B，其中退火温度为600℃，退火时间为60min。
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以3mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
对实施例1-6得到的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料用于制得太阳能电池背膜，并进行性能测试，测试方法为：
力学性能分析：型号：wDW3020微控电子万能试验机；最大试验力：20KN；准确度等级：0.5％，长春科新试验仪器有限公司。材料膜用刀片切成一定长、宽、厚的矩形，采用WDW3020型电子万能试验机进行力学拉伸，设定初试验力值0.5N，横梁速度2mm/min。
剥离强度：测试方法参见ASTMD-1876；
局部放电：测试方法参见工EC60664-1；
变黄指数：测试方法参见ASTME-313-05；测试结果见表1。
表1
| 拉伸强度/MPa | 断裂伸长度/％ | 剥离强度/N/cm | 局部放电/VDC | 变黄指数 | |
| 实施例1 | 33.52 | 18.5 | 62.5 | 1500 | 1.8 |
| 实施例2 | 34.48 | 19.2 | 66.4 | 1500 | 1.7 |
| 实施例3 | 36.56 | 19.5 | 71.2 | 1700 | 1.5 |
| 实施例4 | 36.89 | 20.0 | 72.5 | 1700 | 1.4 |
| 实施例5 | 38.92 | 23.5 | 78.3 | 1900 | 1.2 |
| 实施例6 | 39.82 | 25.3 | 79.4 | 1900 | 1.0 |
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯20-70份、氧化锂1-5份、聚苯乙烯磺酸5-25份、氧化锌1-8份、聚丙烯腈3-18份、氧化硼1-18份、二氧化碲1-7份、氧化锌1-15份、氧化铅1-8份、氧化钡1-8份。
2.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯30-60份、氧化锂1-3份、聚苯乙烯磺酸10-20份、氧化锌2-6份、聚丙烯腈5-15份、氧化硼2-15份、二氧化碲1-5份、氧化锌1-10份、氧化铅2-5份、氧化钡1-5份。
3.根据权利要求2所述的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：聚偏氟乙烯40-50份、氧化锂2-3份、聚苯乙烯磺酸12-18份、氧化锌3-5份、聚丙烯腈8-12份、氧化硼5-10份、二氧化碲2-4份、氧化锌3-8份、氧化铅3-4份、氧化钡2-4份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
1)、将聚偏氟乙烯、聚苯乙烯磺酸与聚丙烯腈暴露于紫外光下，紫外光功率为500-1000W，暴露时间为3-10h，得到混合物A；
2)、将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以10-20℃/min的升温速率升温至1200-1400℃，搅拌至混合均匀，以3-5℃/min的降温速率降温至500-700℃，再添加混合物A，继续升温至900-1000℃，保温10-50min，退火制得混合物B，其中退火温度为600-700℃，退火时间为30-80min；
3)、将步骤2)退火处理的混合物B在机械式拉力试验机上以1-5mm/min的拉伸速度拉伸制得聚偏氟乙烯纳米薄膜材料。
5.根据权利要求4所述的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中紫外光功率为600-900W，暴露时间为5-8h。
6.根据权利要求4所述的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中将氧化锂、氧化锌、氧化硼、二氧化碲、氧化锌、氧化铅与氧化钡以12-18℃/min的升温速率升温至1200-1300℃，搅拌至混合均匀，以3-5℃/min的降温速率降温至600-700℃。
7.根据权利要求4所述的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中退火温度为600-700℃，退火时间为50-60min。
8.根据权利要求4所述的聚偏氟乙烯纳米薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中拉伸速度为2-4mm/min。
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