專利名稱：一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，該聚偏氟乙烯薄膜在阻燃性能、力學性能和平整性等方面有所改進。本發明采用流涎法制備阻燃聚偏氟乙烯薄膜。
背景技術：
聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他少量含氟乙烯基單體的共聚物。PVDF中氟原子的質量含量在59 60%之間，結構比較規整。氟原子最大的電負性能使得形成的氟碳鍵十分牢固，加上其分子獨特對稱結構，使PVDF具有優異的戶外耐候性和耐腐蝕性，極好的抗污染性能和抗滲透性能。同時，PVDF樹脂的拉伸強度 高,耐溫性、耐磨性和抗蠕變性優良。PVDF作為防腐、絕緣、耐候材料應用十分廣泛，主要應用于化工設備、電子電氣、能源、環保和建筑涂料等方面，現已成為氟樹脂中僅次于聚四氟乙烯(PTFE)的第二大品種。太陽能電池在室外長期使用至少25年，要經受風吹日曬、雨淋等惡劣天氣的考驗，對其封裝材料要求很高，不僅要求具有優異的耐候性、抗紫外線輻射以及極為優異的化學穩定性，而且要求具有優良的電絕緣性能以及較低的水蒸氣、氧氣滲透率。采用單一品種的塑料薄膜根本無法滿足上述苛刻的要求。目前，使用最多的是用PVDF薄膜與PET薄膜粘接復合制備的背板，能夠滿足太陽能光伏電池組件戶外長期使用的封裝要求。隨著太陽能光伏電池的迅速發展，PVDF薄膜的需求量越來越大。純PVDF樹脂的熔點與分解溫度相差140°C以上，但是在添加二氧化鈦等無機填料后，其分解溫度大幅下降，變得容易降解，造成加工困難。另外PVDF薄膜的成膜性能比較差，需要添加其他樹脂和助劑來進行改善。配方、加工工藝和制膜設備的精度等對PVDF薄膜的加工性能、成膜性能、力學性能、復合性能等影響很大。目前，世界上只有少數幾家公司能夠生產聚偏氟乙烯薄膜，主要集中在歐美、日本及韓國，主要采用吹塑法或流涎法。例如，法國的Arkema公司采用吹塑法。韓國SKC等公司采用流涎法。兩種方法相比較而言，流涎法制備的薄膜雖然橫向撕裂強度較低，但其平整性比吹膜法要好，易于與其他薄膜進行粘結復合形成多層結構。PVDF自身的阻燃性能比較好，極限氧指數為42 44，比空氣中的氧含量高，所以在空氣中可以自熄。但是，通常為了改善PVDF的加工性能和成膜性能，需要加入其他樹脂、填料、助劑等進行改性，從而影響到材料的燃燒性。另外，對于某些應用或有成本要求需要PVDF薄膜很薄(彡30 μ m)時，其阻燃性能也大大下降，很難達到UL94 VTM-O級。這就需要通過添加阻燃劑來提高PVDF共混體系的阻燃性能。為了降低阻燃劑對PVDF共混體系性能的影響，需要從阻燃劑種類和用量、添加方式、共混加工方式等多方面對配方和加工工藝進行優化。
發明內容
本發明是為了解決聚偏氟乙烯薄膜生產和使用過程中仍存在的一些問題，提供一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，該阻燃聚偏氟乙烯薄膜是由擠出流涎法制備得到，在阻燃性能、力學性能和平整性等方面有所改進。為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是所述的阻燃聚偏氟乙烯薄膜，其特征在于用于制備這種薄膜的原料及組分含量如下
聚偏氟乙烯樹脂59 81重量份
填料5 17重量份
增強樹脂9 20重量份
熱穩定劑O. 2 I重量份·
阻燃劑I 17重量份
偶聯劑O. I 2重量份
進一步地，本發明所述聚偏氟乙烯樹脂，其指標為重均分子量，重均分子量介于20 100萬之間。進一步地，本發明所述填料是二氧化鈦、碳酸鈣、二氧化硅或滑石粉中的任意一種或任意幾種的組合。所述填料的平均粒徑小于I微米。進一步地，本發明所述增強樹脂是丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類樹脂中的一種或幾種組合，其指標為重均分子量，重均分子量介于5 20萬之間。進一步地，本發明所述熱穩定劑是受阻酚類、亞磷酸酯類、有機錫類中的任意一種或任意幾種組合。進一步地，本發明所述阻燃劑是氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸酯類、磺酸鹽、磺酰胺類或三聚氰胺類中的任意一種或任意幾種組合。進一步地，本發明所述偶聯劑是硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁鈦復合偶聯劑中的任意一種。此外，其他添加劑如增韌劑、光穩定劑、潤滑劑、有機或無機顏料和染料，可以被加入到本發明的原料配方中。本發明一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜的制備方法如下
(1)使用高速混合機將聚偏氟乙烯樹脂、填料、增強樹脂、熱穩定劑、阻燃劑和偶聯劑等原料均勻混合，得到混合料；高速混合機攪拌速率為500 1500rpm，攪拌時間為5 20分鐘；
(2)然后使用雙螺桿擠出機對步驟(I)所述的混合料進行輸送、塑化、共混造粒，得到造粒料；雙螺桿機擠出機的長徑比為40 52、擠出加工溫度為200 245°C、螺桿轉速為200 400rpm ；
(3)接著將步驟(2)所述的造粒料加入擠出流涎機中，進行擠出流涎；在線進行電暈表面處理；擠出溫度為200 245°C、螺桿轉速為20 lOOrpm、流涎機頭溫度為200 250°C、薄膜牽引速度為5 50m/min ;最后對薄膜進行切邊、收卷即可得到聚偏氟乙烯薄膜；
本發明中上述步驟(2)所述造粒料的熔融指數為5 30g/10min(230°C，負載5kg)。本發明中上述步驟(3)所述阻燃聚偏氟乙烯薄膜的厚度為15 50微米。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明制備的聚偏氟乙烯薄膜具有優異的耐候性、耐紫外老化性及力學性能，良好的阻燃性能，即使薄膜厚度小于30微米時，仍能達到UL94 VTM-O級。能夠滿足太陽能組件的封裝要求，作為背板最外層使用；并且可應用于電子和建筑等領域。本發明所述的造粒料具有良好的流動性和熱穩定性，填料和助劑在樹脂中分散均勻，可在較低溫度下加工成型，而且熔體強度高，非常適合擠出流涎工藝，極易得到平整性好、厚薄均一的聚偏氟乙烯薄膜。
具體實施例方式下面的實施例是對本發明的進一步說明，而本發明并非局限于以下實施例和實施方法。實施例中用到的原料如下
聚偏氟乙烯樹脂(PVDF):牌號SOLEF 1001，美國Solvay公司 填料二氧化鈦(TiO2)，牌號R-103，美國杜邦公司 增強樹脂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，牌號SR6350，日本旭化成公司 熱穩定劑牌號Irganox 1076,德國巴斯夫公司 阻燃劑超細氫氧化鎂Mg (OH) 2，合肥中科阻燃新材料有限公司 間苯二酚雙磷酸酯RDP，浙江萬盛化工有限公司 偶聯劑牌號NDZ-105，南京曙光化工集團有限公司 對比例和實施例的原料配方列于表I中，各組分含量按照重量百分比計算。表I對比例和實施例原料配方表
權利要求
1.一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于包括聚偏氟乙烯、填料、增強樹脂、熱穩定劑、阻燃劑與偶聯劑，按重量百分數計的配比如下 聚偏氟乙烯樹脂59 81重量份填料5 17重量份 增強樹脂9 20重量份 熱穩定劑O. 2 I重量份 阻燃劑I 17重量份 偶聯劑O. I 2重量份。
2.如權利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯樹脂，其指標為重均分子量，重均分子量介于20 100萬之間。
3.如權利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述填料是二氧化鈦、碳酸鈣、二氧化硅或滑石粉中的任意一種或任意幾種的組合，所述填料的平均粒徑小于I微米。
4.如權利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述增強樹脂是丙烯酸酯類或甲基丙烯酸酯類樹脂中的一種或幾種組合，其指標為重均分子量，重均分子量介于5 20萬之間。
5.如權利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述熱穩定劑是受阻酚類、亞磷酸酯類、有機錫類中的任意一種或任意幾種組合。
6.如權利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述阻燃劑是氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸酯類、磺酸鹽、磺酰胺類或三聚氰胺類中的任意一種或任意幾種組合。
7.如權利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于所述偶聯劑是硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁鈦復合偶聯劑中的任意一種。
8.如權利要求I所述的一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，其特征在于薄膜的制備方法如下 (1)使用高速混合機將聚偏氟乙烯樹脂、填料、增強樹脂、熱穩定劑、阻燃劑和偶聯劑等原料均勻混合，得到混合料；高速混合機攪拌速率為500 1500rpm，攪拌時間為5 20分鐘； (2)然后使用雙螺桿擠出機對步驟(I)所述的混合料進行輸送、塑化、共混造粒，得到造粒料；雙螺桿機擠出機的長徑比為40 52、擠出加工溫度為200 245°C、螺桿轉速為·200 400rpm ； (3)接著將步驟(2)所述的造粒料加入擠出流涎機中，進行擠出流涎；在線進行電暈表面處理；擠出溫度為200 245°C、螺桿轉速為20 lOOrpm、流涎機頭溫度為200 250°C、薄膜牽引速度為5 50m/min ;最后對薄膜進行切邊、收卷即可得到聚偏氟乙烯薄膜。
全文摘要
本發明涉及一種阻燃聚偏氟乙烯薄膜及其制備方法，屬于塑料薄膜技術領域。該阻燃聚偏氟乙烯薄膜的配方包括聚偏氟乙烯樹脂59～81重量份；填料5～17重量份；增強樹脂9～20重量份；熱穩定劑0.2～1重量份；阻燃劑1～17重量份；偶聯劑0.1～2重量份。本發明采用擠出流涎法制備得到阻燃聚偏氟乙烯薄膜。制備得到的聚偏氟乙烯耐候膜平整性好，具有較好的力學性能，較低的薄膜收縮率，同時阻燃劑的添加改善了復合體系的阻燃性能。該聚偏氟乙烯薄膜可用于太陽能光伏電池組件的封裝材料背板上。
文檔編號C08L27/16GK102796334SQ20121033590
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者田敬華, 劉波 申請人:常州榮晟新材料科技有限公司