[发明专利]一种含有石墨烯的共混膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能性薄膜及其制备方法，特别涉及一种含有石墨烯的共混膜及其制备方法。

背景技术

PVDF(聚偏氟乙烯)压电材料具有独特的热释电效应和压电效应，是一种新型的功能高分子材料。PVDF是由偏氟乙烯单体均聚或共聚而成的含氟多功能材料，为线性结晶性聚合物，其结晶度一般在50～70％之间。由于氟碳链的结合能高，具有良好的耐热、耐腐蚀性能，适用的温度范围-40～150度，能耐氧化剂、酸、碱、盐类以及卤素、等溶剂的腐蚀和溶胀，具有优异的抗紫外线性能和非极性、抗污染等特点，所以，PVDF被视为制备太阳能背膜的重要薄膜材料之一。但是PVDF本身极强的C-F键致使它的表面亲水性较差，且背膜与背板基材之间的粘接性能较差。因此PVDF若想替代传统的TPT(聚氟乙烯复合膜)作为太阳能电池的背膜，必须改善其表面亲水性，提高其背板基材之间的粘结性能，如PVDF与磺化聚苯乙烯、PEG(聚乙二醇)、甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、磺化聚砜等多种聚合物进行共混改性。PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)是迄今为止合成透明材料中质地最有益，价格又比较适宜的品种，经常被运用于与PVDF共混改性中。PVDF成本高，洁净度大，因此经常与PMMA混合改性，共混材料的加入一方面不会对PVDF的耐老化性能、力学性能等造成过多影响，另一方面可明显降低PVDF的结晶程度，有效提高PVDF的加工可塑性。目前有技术公开了将PVDF和PMMA进行共混改性，制备得到的太阳能电池背膜，提高背膜的亲水性能。但是制备得到的背膜与背板基材之间的粘接性能还是比较差，在经过一定的耐热耐老化测试之后，会出现剥离的现象。

PVDF膜的透明性比较好，为了使其达到很好的遮光效果，在生产的过程中添加一定量的钛白粉，制备得到的PVDF膜对紫外线起到反射作用，同时还具有很好的红外发射率，降低组件的工作温度，进而提高组件的使用效率。但是纳米钛白粉的粒径很小，比表面积大，表面能较高，易发生团聚现象，形成二次粒子，在PVDF基体中分散效果不佳，会使材料的机械性能下降。

现有技术中，PVDF背膜的导热性较差。此外，采用挤出法挤出的背膜表面不光滑，起泡多，具有明显的鲨鱼纹，整体表面成型效果差等缺点。

因此，开发出一种与PVDF相容性好，同时与背板基材之间的粘接性能优异、抗老化性能佳、导热性好且表面光滑的一种新型太阳能背膜材料，既是社会发展的需要，又是一种必然的趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是以下三个：一、现有技术中，背膜与背板基材之间的粘接性能较差，用钛白粉改性PVDF膜时，钛白粉易发生团聚现象，在PVDF基体中分散效果不佳，会使材料的机械性能下降。二、PVDF背膜存在抗光老化性能不佳，导热性差等缺点。三、现有技术采用挤出法挤出的背膜表面不光滑，起泡多，具有明显的鲨鱼纹，整体表面成型效果差。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案是：

本发明提供了一种含有石墨烯的共混膜，所述共混膜为二氧化钛接枝物、PVDF、PMMA、PPA(含氟聚合物加工助剂)和石墨烯的共混膜，所述二氧化钛接枝物为表面接枝有硅烷偶联剂KH570的改性二氧化钛。

添加的改性二氧化钛和石墨烯纳米颗粒的光学特性可以有效改善PVDF背膜的抗光老化性能，且这两种纳米颗粒都是优异的热传导材料，可以增强PVDF背膜的导热性能。

本发明中添加的PMMA可降低PVDF材料的结晶程度，提高可塑性。

本发明中添加的PPA有效地改善了薄膜表面性能；

作为优选，共混膜中，二氧化钛接枝物、PVDF、PMMA、PPA、石墨烯的质量比为：2～10:50～70:30～50:2～10:2～5。

作为更进一步地优选，二氧化钛接枝物、PVDF、PMMA、PPA、石墨烯的质量比为：4～8:55～65:35～45:4～8:3～4。

作为优选：共混膜的厚度为20～25um。

作为优选，改性的二氧化钛的粒径在1～5um之间。

作为优选，接枝在纳米二氧化钛表面的硅烷偶联剂KH570与纳米二氧化钛体积质量分数比为5～20ml:1g。

本发明还提供了一种上述共混膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：按质量比称量二氧化钛接枝物、PVDF、PMMA、PPA和石墨烯，均匀混合后挤出成条，再切割成粒料后烘干，由单螺杆挤出流延成型，得到掺杂改性的共混膜。作为优选，所述二氧化钛接枝物采用如下步骤制备：

将干燥处理过的二氧化钛溶于无水乙醇中，然后按照比例加入硅烷偶联剂KH570，得混合液；