
2.1實驗材料 國產吹膜法制備的PVDF膜(30μm,單層結構),以下簡稱S膜 進口PVF膜(38μm,單層結構),以下簡稱PVF 2.2 主要儀器及設備 落沙耐磨試驗儀:上海魅宇QML 高壓加速老化試驗機:正航PCT試驗箱PCT-550 QUV紫外線老化箱:Q-LAB公司 水蒸氣透過率測試儀:permatran-w 2.3 性能測試 3.1 耐磨性能的比較 由圖1可知,在初始狀態下,S膜的耗沙量367L大于PVF的350L。PCT96H后,S膜略低于PVF。但經過QUV200KWH老化實驗后S膜:317L,PVF:291L,耐磨性遠好于PVF。 薄膜的磨損的發生主要有三個步驟: 高分子的結晶度越高,分子間作用力越強,內聚能越高,強度越高,耐磨性越好,反之,分子間作用力越弱、內聚能越低,耐磨性越差。PVDF[-CH2-CF2-]-分子中由于二個F原子的存在使得其的內聚力遠高于PVF[-CH2-CHF-]-分子的內聚力,所以S膜盡管厚度比PVF膜的厚度薄8μm,但耐磨性依然強于PVF膜。 同時,由于C-F的鍵能高達485KJ/mol,極耐UV光老化,即高分子材料含氟量越高,越耐UV老化。S膜中PVDF分子的氟含量59%高于PVF分子的氟含量41%,所以QUV200KWH老化后,S膜的耐磨性依然好于PVF膜的耐磨性。 通過落沙試驗、PCT老化測試結果表明:(1)由于內聚力和含氟量高的原因,S膜的耐磨性優于PVF;(2)S膜經過PCT300H老化后,TD向和MD向斷裂伸長率分別為:371.2%、254.2%優于PVF的87.9%、135.1%;(3)水蒸氣透過率S膜初始值僅為18.1g/㎡.24h,經過PCT300H老化后僅上升了3.2g/㎡.24h,可以有效降低光伏背板的水蒸氣透過率。
1前言
氟膜以其優異的耐紫外、耐濕熱、耐化學溶劑、耐磨性等性能并具有良好的絕緣阻燃性,成為光伏背板最可靠的外層的保護材料。
目前PVDF膜的加工工藝為吹膜、流延二種,其中由于吹膜工藝在制備過程中將膜進行了雙向拉伸取向,MD向和TD向的力學性能均衡穩定。而流延工藝只有MD向進行了拉伸取向,TD向并未拉伸取向,所以流延法制備的PVDF膜TD向的力學性能差,容易斷裂。PVF膜采用“糊式加工法”加工難度高、成本高并且上游原材料被壟斷,幾乎無降價的空間。
作為光伏背板界耐候性最好的兩種材料PVDF、PVF,到底哪一種材料更強,能更好的保護光伏組件,延長電站的使用壽命,保證業主的收益,本文通過PCT老化并測試用單層吹膜工藝制備的PVDF膜、PVF膜的耐磨性、水蒸氣透過率和斷裂伸長率3個性能來考察、比較兩種材料的強弱。2實驗部分
因本文試驗中所用的測試方法為光伏行業通用方法,不再贅述,相關可參考標準GB/T 31034-2014。
3測試結果
圖1 S膜和PVF的耐磨性能比較
3.2 濕熱老化性能分析
圖2 S膜和PVF的濕熱老化后斷裂伸長率變化(MD)
圖3 S膜和PVF的濕熱老化后斷裂伸長率變化(TD)
由圖2、圖3可知,MD、TD向的斷裂伸長率S膜全面優于PVF。主要由于S膜的吹膜工藝中使膜進行雙向拉伸,從而形成“井”字形晶型結構,并且PVDF分子59%的含氟量,使S膜具有優異的耐濕熱性能。
3.3 阻水性能比較
圖4 S膜和PVF的阻水性能比較(TD)4結論