CN104231954A - 一种增强型poe光伏封装胶膜、其制备工艺及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种增强型POE光伏封装胶膜，其由以重量计算的以下原料制备而成：POE80～100份、增强树脂5～30份、增容剂1～10份、偶联剂0.01～1份、交联剂0.01～5份、抗氧剂0.01～1份、紫外线吸收剂0.01～1份。该胶膜拉伸强度高、耐老化性强、不易黄变，可以延长组件的使用寿命。

Description

一种增强型POE光伏封装胶膜、其制备工艺及应用
技术领域
本发明涉及一种光伏组件的封装材料，具体是一种增强型POE光伏封装胶膜及其制备工艺。
背景技术
光伏组件需要选用合适的胶膜密封保护电池片、连接线和背板。EVA胶膜是最常见的胶膜，主要成分是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，少量的交联剂、助交联剂、抗老化剂和其它功能助剂。EVA是由两种单体进行共聚制备，乙烯链断比较稳定，但是醋酸乙烯酯链段在高温高湿情况下，容易发生水解，光热老化反应，引起EVA降解产生气泡，脱层和黄变现象，降低透光率和组件的发电功率，缩短了组件的使用寿命。寻找一种能替代EVA树脂用在光伏封装材料中成为当务之急。
POE是乙烯辛烯共聚物，由饱和脂肪链构成，具有良好的耐候、耐紫外老化性能，优异的耐热、耐低温性能，使用温度范围广，良好的透光率，优异的电绝缘性能，性价比高，加工容易等特点。但是POE强度和粘结性能较低，是一种非极性的高分子，力学性能不理想等缺点会影响其在光伏封装胶膜中的应用。
目前提高POE强度的方法有POE/聚苯乙烯共混，POE/SEBS共混，POE/PS/SEBS共混，POE/再生丁基橡胶共混等研究，但是所制备的材料的透光率达不到要求，出现相分离等缺陷，尚未有使用增强透明树脂与POE改性，添加增容剂提高相容性的制备增强型POE光伏封装胶膜的专利报道。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个目的在于克服现有技术中的不足，提供一种增强型POE光伏封装胶膜。
用于解决问题的方案
一种增强型POE光伏封装胶膜，其由以重量计算的以下原料制备而成：
优选地，所述POE在190℃测试的熔融流动指数为0.1～40g/10min，熔点为40～90℃，透光率≥90％。
优选地，所述增容剂为极性基团接枝改性功能树脂。
优选地，所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐共聚物、聚乙烯接枝磺酸共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝马来酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸共聚物、EPDM接枝马来酸酐共聚物，POE接枝马来酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种混合。
优选地，所述交联剂为过氧化二异丙苯、二酰基有机过氧化物、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧)己烷、1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、三苯基甲烷-4,4-三异氰酸酯、过氧化二苯甲酰、二叔丁基过氧化物、双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化苯甲酸叔戊酯、2,2-双(叔戊基过氧)-丁烷、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物、二(4-氯苯甲酰基)过氧化物、二(2,4-二氯苯甲酰基)过氧化物、二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物、正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、乙基-3,3-二(叔丁基过氧化)丁酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯中的一种或多种混合。
优选地，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸酯硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸酯硅烷、钛酸酯偶联剂中的一种或多种混合。
优选地，所述抗氧剂为二硬脂酸季戊四醇二亚磷酸酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3羟基-2,6-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H，3H，5H)-三酮、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或多种混合。
优选地，所述紫外线吸收剂是水杨酸、N-(乙氧基羰基苯基)-N-甲基-N-苯基甲醚、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2,2-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-苯并三唑-2-基-4,6-二叔丁基苯酚、2-(2H-苯丙苯并三唑-2-羟基)-4-(叔丁基-6-仲丁基)苯酚、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2,(2H-苯并三唑-2-羟基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2,2-亚甲基双(6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基))苯酚、2,2-亚甲基双(6-(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基)苯酚中的一种或多种混合。
本发明同时提供一种制备增强型POE光伏封装胶膜的工艺，包括如下步骤：
(1)将POE、增强树脂按比例混合，加入增容剂；
(2)将步骤(1)所得产物与偶联剂、交联剂、抗氧剂、紫外线吸收剂混合，然后投入挤出机中混炼，挤出机温度为80～150℃，经过流延、压花、冷却进行成膜。
一种光伏组件，含有所述的增强型POE光伏封装胶膜。
一种增强型POE光伏封装胶膜，主要成份是增强树脂改性的POE胶粒，同时还含有增容剂、偶联剂、交联剂、抗氧剂和紫外线吸收剂等助剂。所述POE是乙烯和丁烯或辛烯的共聚物。所述增强树脂改性的POE树脂方法为将POE100份与增强树脂5-30份、相容剂1-10份均匀混合。然后将混合物在双螺杆挤出机中混炼造粒，得到增强型的POE胶粒。
将上述获得的产物与交联剂、偶联剂、抗氧剂、紫外线吸收剂等助剂混合均匀，经挤出机混炼后通过T形模具挤出流延成膜。加工温度根据POE的流动性，设定在60-110℃流延成膜，冷却后牵引收卷，即为本发明的POE胶膜。
所述的增强型POE光伏封装胶膜与光伏镀膜玻璃，背板，电池片抽真空、高压热层压后可以获得大于75％的交联度。较佳的层压温度在130-160℃之间，抽真空时间在3-5分钟，层压时间在8-15分钟。
所述的增强型POE光伏封装胶膜的厚度可以是任何合适的厚度。较佳的厚度为0.1-0.8mm。
所述的增强型POE光伏封装胶膜的透光率达到89％以上。较佳的透光率大于91％。
本发明的有益效果在于：通过将增强树脂与POE共混，以增容剂提高两者之间的相容性，再与交联剂、抗氧剂、偶联剂和紫外线吸收剂等以合适的比例和工艺制备出增强型的POE光伏封装胶膜，其各项性能接近EVA胶膜。因其不含醋酸，耐老化性能更优异，相对于EVA胶膜能更好保证光伏组件的长期使用寿命，提高电站的收益。
该胶膜在光伏组件制造时的层压中能够和EVA胶膜一样交联，交联后POE与增强树脂，增容剂之间形成互穿网络结构，其永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能得到很大的提高，完全能够取代太阳能光伏组件用EVA胶膜。
本发明的光伏封装胶膜拉伸强度高、耐老化性强、不易黄变，可以延长组件的使用寿命；本发明的制备方法简单，成本低，生产效率高。
具体实施方式
以下将结合实施例详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手段、材料未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例1
原料 用量kg
POE树脂(乙烯与丁烯的共聚物) 100
PE树脂 5
PE-MAH增容剂 1
将上述材料在双螺杆挤出机中造粒制备增强树脂改性的POE胶粒A，加工温度为120℃。然后按以下配方通过衣架T型模挤出成膜温度为90℃膜的厚度为0.3毫米。
原料 用量kg
增强树脂改性的POE胶粒A 106
过氧化物交联剂DCP 0.06
乙烯基三乙氧基硅烷 0.3
二硬脂酸季戊四醇二亚磷酸酯 0.2
水杨酸 0.1
实施例2
原料 用量kg
POE树脂(乙烯与丁烯的共聚物) 100
PP树脂 8
PP-MAH增容剂 3
将上述材料在双螺杆挤出机中造粒制备增强树脂改性的POE胶粒A，加工温度为130℃。然后按以下配方通过衣架T型模挤出成膜，温度为100℃，膜的厚度为0.5毫米。
原料 用量kg
增强树脂改性的POE胶粒A 111
双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯 0.8
乙烯基三甲氧基硅烷 0.6
2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚 0.3
2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑 0.2
实施例3
原料 用量kg
POE树脂(乙烯与丁烯的共聚物) 100
乙丙橡胶 15
EPDM-MAH增容剂 5
将上述材料在双螺杆挤出机中造粒制备增强树脂改性的POE胶粒A，加工温度为150℃。然后按以下配方通过衣架T型模挤出成膜，温度为110℃，膜的厚度为0.6毫米。
原料 用量kg
增强树脂改性的POE胶粒A 120
过氧化二苯甲酰 1.5
钛酸酯偶联剂 0.8
四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 0.5
2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮 0.6
测试以上三个配方的胶膜和TPP结构的背板(3M公司)及光伏钢化玻璃的剥离强度。层压工艺为140-150℃抽真空6分钟层压10分钟，使用太阳能电池组件用专用层压机。测试时按如下结构：光伏玻璃、增强型POE胶膜、TPT结构背板。测试结果如下表：
综上所述，本发明的增强型POE光伏封装胶膜，基本符合太阳能光伏组件对胶膜的要求。由于添加了增强树脂和相容剂，使得POE具有更佳的力学性能，同时分子为饱和的碳链结构，耐老化性能和黄变性能比EVA更为优异，可以保证光伏组件具有更长的使用寿命。综上所述，本发明的增强型POE光伏封装胶膜涉计独特，构思乔默，可以作为光伏组件中的胶膜使用。其制备流程简单，便于大规模生产。
虽然已经参照以上实施方式说明了本发明，但是，应该理解的是本发明不限于所公开的实施方式。所附权利要求书的范围应在最宽泛的范围内进行解释，以涵盖所有变型、等同结构和功能。

Claims (10)

1.一种增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，其由以重量计算的以下原料制备而成：
2.根据权利要求1所述的增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，所述POE在190℃测试的熔融流动指数为0.1～40g/10min，熔点为40～90℃，透光率≥90％。
3.根据权利要求1所述的增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，所述增容剂为极性基团接枝改性功能树脂。
4.根据权利要求3所述的增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐共聚物、聚乙烯接枝磺酸共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚丁烯接枝马来酸酐共聚物、聚丁烯接枝丙烯酸共聚物、EPDM接枝马来酸酐共聚物，POE接枝马来酸酐共聚物、POE接枝丙烯酸共聚物、POE接枝甲基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、二酰基有机过氧化物、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧)己烷、1,1-(双过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、三苯基甲烷-4,4-三异氰酸酯、过氧化二苯甲酰、二叔丁基过氧化物、双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化苯甲酸叔戊酯、2,2-双(叔戊基过氧)-丁烷、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物、二(4-氯苯甲酰基)过氧化物、二(2,4-二氯苯甲酰基)过氧化物、二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物、正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、乙基-3,3-二(叔丁基过氧化)丁酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸酯硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸酯硅烷、钛酸酯偶联剂中的一种或多种混合。
7.根据权利要求1所述的增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，所述抗氧剂为二硬脂酸季戊四醇二亚磷酸酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3羟基-2,6-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H，3H，5H)-三酮、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或多种混合。
8.根据权利要求1所述的增强型POE光伏封装胶膜，其特征在于，所述紫外线吸收剂是水杨酸、N-(乙氧基羰基苯基)-N-甲基-N-苯基甲醚、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮、2,2-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-丙烯酰氧基乙氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-苯并三唑-2-基-4,6-二叔丁基苯酚、2-(2H-苯丙苯并三唑-2-羟基)-4-(叔丁基-6-仲丁基)苯酚、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2,(2H-苯并三唑-2-羟基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2,2-亚甲基双(6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基))苯酚、2,2-亚甲基双(6-(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基)苯酚中的一种或多种混合。
9.一种制备如权利要求1至8任一项所述的增强型POE光伏封装胶膜的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将POE、增强树脂按比例混合，加入增容剂；
(2)将步骤(1)所得产物与偶联剂、交联剂、抗氧剂、紫外线吸收剂混合，然后投入挤出机中混炼，挤出机温度为80～150℃，经过流延、压花、冷却进行成膜。
10.一种光伏组件，其特征在于，含有如权利要求1至8任一项所述的增强型POE光伏封装胶膜。
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