CN104449435B - 一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的eva胶膜及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的eva胶膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能组件封装技术领域，具体涉及一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜及其制备方法，所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为0.1-1mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：EVA树脂80-120份、交联剂1-5份、偶联剂1-5份、紫外线吸收剂0.5-1.5份、光稳定剂0.5-1.5份、抗氧剂0.5-1.5份。本发明的EVA胶膜通过采用紫外线吸收剂和光稳定剂，具有较高的紫外线阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能。

Description

一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能组件封装技术领域，具体涉及一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜及其制备方法。
背景技术
太阳能电池封装用EVA胶膜是以EVA树脂为基料，添加各种改性助剂，经螺杆挤出机熔融挤出成型的具有抗紫外、抗老化黄变、剥离强度高等特点的热固性胶膜。主要用于太阳能电池组件的封装，对电池组件起到提高透光率，阻止水汽渗透，耐高低温，抗紫外光老化等作用，确保电池组件的长期稳定高效使用。
EVA胶膜在户外长期使用过程中会产生降解，出现变色、褪色、脱层、产生乙酸和腐蚀电极等老化现象，特别是在受紫外光辐照下更加严重，因此需要开发出一种具有高紫外线阻隔性的EVA胶膜。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，该EVA胶膜具有较高的紫外线阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能。
本发明的另一目的在于提供一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为0.1-1mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：
EVA树脂80-120份
交联剂1-5份
偶联剂1-5份
紫外线吸收剂0.5-1.5份
光稳定剂0.5-1.5份
抗氧剂0.5-1.5份。
优选的，所述EVA树脂为熔点在98-100℃、密度在0.92-0.98g/cm3、醋酸乙烯含量在10%-20%的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
本发明通过采用熔点在98-100℃、密度在0.92-0.98g/cm3、醋酸乙烯含量在10%-20%的乙烯-醋酸乙烯共聚物作为EVA树脂，使得EVA胶膜化学稳定性良好，抗老化和耐臭氧强度好。
优选的，所述交联剂是由交联固化剂和助交联剂以重量比8-10:1组成的混合物；所述交联固化剂是由有机过氧化物和偶氮化合物以重量比1:0.8-1.2组成的混合物。
本发明通过采用交联固化剂和助交联剂作为交联剂复配使用，并控制其重量比为8-10:1，进一步采用有机过氧化物和偶氮化合物作为交联固化剂复配使用，并控制其重量比为1:0.8-1.2，使得EVA胶膜的强度和弹性好。
优选的，所述有机过氧化物是由过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:0.5-1.5:2-3组成的混合物。
本发明通过采用过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:0.5-1.5:2-3，使得EVA胶膜的强度和弹性好。本发明采用的偶氮化合物为本领域常用的偶氮化合物，偶氮化合物即AZO，偶氮基─N=N─与两个烃基相连接而生成的化合物，通式R-N=N-R′。
优选的，所述助交联剂是由三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以重量比0.8-1.2:1组成的混合物。
本发明通过采用三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为助交联剂复配使用，并控制其重量比为0.8-1.2:1，使得EVA胶膜的强度和弹性好。
优选的，所述偶联剂是由乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷以重量比1.4-2.2:1:2-3组成的混合物。
本发明通过采用乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷作为偶联剂复配使用，并控制其重量比为1.4-2.2:1:2-3，可降低合成树脂熔体的粘度，改善填充剂的分散度以提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
优选的，所述紫外线吸收剂是由双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑以重量比1:1.6-2.4：0.5-1.5组成的混合物。
本发明通过采用双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑作为紫外线吸收剂复配使用，并控制其重量比为1:1.6-2.4：0.5-1.5，抗紫外线效果好，大大提高了制品在暴露空气中的使用寿命。
优选的，所述光稳定剂是由三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以重量比2.5-3.5:1组成的混合物。
本发明通过采用三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶作为光稳定剂复配使用，并控制其重量比为2.5-3.5:1，与紫外线吸收剂复配使用，抗紫外线效果好，大大提高了制品在暴露空气中的使用寿命。
优选的，所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1：1-2组成的混合物。
本发明通过采用抗氧剂1010和抗氧剂168作为抗氧剂复配使用，并控制其重量比为1：1-2，两种抗氧剂均为环保抗氧剂且具有一定的协同作用，可以延缓或抑制材料氧化过程的进行，从而阻止材料的老化并延长其使用寿命。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将上述原料经过混料机混合均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物投入流延机里，在100-180℃经过塑化挤出，经具有凹凸结构的钢辊和橡胶辊压延，制得厚度为0.1-1mm且表面设置有凹凸网格状结构的EVA胶膜。
本发明的有益效果在于：本发明通过采用紫外线吸收剂和光稳定剂，并结合特定的配比，制得的EVA胶膜具有较高的紫外线阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能。本发明的EVA胶膜水汽透过率为＜1g/m2·d，氧气透过率＜0.5cm3/m2·24h·atm，紫外线透过率极低。
本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为0.1mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：
EVA树脂80份
交联剂1份
偶联剂1份
紫外线吸收剂0.5份
光稳定剂0.5份
抗氧剂0.5份。
所述EVA树脂为熔点在98℃、密度在0.92g/cm3、醋酸乙烯含量在10%的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
所述交联剂是由交联固化剂和助交联剂以重量比8:1组成的混合物；所述交联固化剂是由有机过氧化物和偶氮化合物以重量比1:0.8组成的混合物。
所述有机过氧化物是由过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:0.5:2组成的混合物。
所述助交联剂是由三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以重量比0.8:1组成的混合物。
所述偶联剂是由乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷以重量比1.4:1:2组成的混合物。
所述紫外线吸收剂是由双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑以重量比1:1.6：0.5组成的混合物。
所述光稳定剂是由三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以重量比2.5:1组成的混合物。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1：1组成的混合物。
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将上述原料经过混料机混合均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物投入流延机里，在100℃经过塑化挤出，经具有凹凸结构的钢辊和橡胶辊压延，制得厚度为0.1mm且表面设置有凹凸网格状结构的EVA胶膜。
实施例2
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为0.3mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：
EVA树脂90份
交联剂2份
偶联剂2份
紫外线吸收剂0.7份
光稳定剂0.7份
抗氧剂0.7份。
所述EVA树脂为熔点在98℃、密度在0.93g/cm3、醋酸乙烯含量在12%的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
所述交联剂是由交联固化剂和助交联剂以重量比8.5:1组成的混合物；所述交联固化剂是由有机过氧化物和偶氮化合物以重量比1:0.9组成的混合物。
所述有机过氧化物是由过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:0.7:2.2组成的混合物。
所述助交联剂是由三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以重量比0.9:1组成的混合物。
所述偶联剂是由乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷以重量比1.6:1:2.2组成的混合物。
所述紫外线吸收剂是由双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑以重量比1:1.8：0.7组成的混合物。
所述光稳定剂是由三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以重量比2.7:1组成的混合物。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1：1.2组成的混合物。
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将上述原料经过混料机混合均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物投入流延机里，在120℃经过塑化挤出，经具有凹凸结构的钢辊和橡胶辊压延，制得厚度为0.3mm且表面设置有凹凸网格状结构的EVA胶膜。
实施例3
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为0.5mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：
EVA树脂100份
交联剂3份
偶联剂3份
紫外线吸收剂1份
光稳定剂1份
抗氧剂1份。
所述EVA树脂为熔点在99℃、密度在0.95g/cm3、醋酸乙烯含量在15%的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
所述交联剂是由交联固化剂和助交联剂以重量比9:1组成的混合物；所述交联固化剂是由有机过氧化物和偶氮化合物以重量比1:1组成的混合物。
所述有机过氧化物是由过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:1:2.5组成的混合物。
所述助交联剂是由三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以重量比1:1组成的混合物。
所述偶联剂是由乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷以重量比1.8:1:2.5组成的混合物。
所述紫外线吸收剂是由双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑以重量比1:2：1组成的混合物。
所述光稳定剂是由三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以重量比3:1组成的混合物。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1：1.5组成的混合物。
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将上述原料经过混料机混合均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物投入流延机里，在140℃经过塑化挤出，经具有凹凸结构的钢辊和橡胶辊压延，制得厚度为0.5mm且表面设置有凹凸网格状结构的EVA胶膜。
实施例4
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为0.8mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：
EVA树脂110份
交联剂4份
偶联剂4份
紫外线吸收剂1.2份
光稳定剂1.2份
抗氧剂1.2份。
所述EVA树脂为熔点在100℃、密度在0.96g/cm3、醋酸乙烯含量在18%的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
所述交联剂是由交联固化剂和助交联剂以重量比9.5:1组成的混合物；所述交联固化剂是由有机过氧化物和偶氮化合物以重量比1:1.1组成的混合物。
所述有机过氧化物是由过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:1.2:2.8组成的混合物。
所述助交联剂是由三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以重量比1.1:1组成的混合物。
所述偶联剂是由乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷以重量比2:1:2.8组成的混合物。
所述紫外线吸收剂是由双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑以重量比1:2.2：1.2组成的混合物。
所述光稳定剂是由三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以重量比3.2:1组成的混合物。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1：1.8组成的混合物。
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将上述原料经过混料机混合均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物投入流延机里，在160℃经过塑化挤出，经具有凹凸结构的钢辊和橡胶辊压延，制得厚度为0.8mm且表面设置有凹凸网格状结构的EVA胶膜。
实施例5
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为1mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：
EVA树脂120份
交联剂5份
偶联剂5份
紫外线吸收剂1.5份
光稳定剂1.5份
抗氧剂1.5份。
所述EVA树脂为熔点在100℃、密度在0.98g/cm3、醋酸乙烯含量在20%的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
所述交联剂是由交联固化剂和助交联剂以重量比10:1组成的混合物；所述交联固化剂是由有机过氧化物和偶氮化合物以重量比1:1.2组成的混合物。
所述有机过氧化物是由过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:1.5:3组成的混合物。
所述助交联剂是由三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以重量比1.2:1组成的混合物。
所述偶联剂是由乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷以重量比2.2:1:3组成的混合物。
所述紫外线吸收剂是由双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑以重量比1:2.4：1.5组成的混合物。
所述光稳定剂是由三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以重量比3.5:1组成的混合物。
所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1：2组成的混合物。
一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将上述原料经过混料机混合均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物投入流延机里，在180℃经过塑化挤出，经具有凹凸结构的钢辊和橡胶辊压延，制得厚度为1mm且表面设置有凹凸网格状结构的EVA胶膜。
本发明通过采用紫外线吸收剂和光稳定剂，并结合特定的配比，制得的EVA胶膜具有较高的紫外线阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能。本发明的EVA胶膜水汽透过率为＜1g/m2·d，氧气透过率＜0.5cm3/m2·24h·atm，紫外线透过率极低。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述EVA胶膜的表面设置有凹凸网格状结构，EVA胶膜的厚度为0.1-1mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：
EVA树脂80-120份
交联剂1-5份
偶联剂1-5份
紫外线吸收剂0.5-1.5份
光稳定剂0.5-1.5份
抗氧剂0.5-1.5份；
所述EVA树脂为熔点在98-100℃、密度在0.92-0.98g/cm3、醋酸乙烯含量在10%-20%的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述交联剂是由交联固化剂和助交联剂以重量比8-10:1组成的混合物；所述交联固化剂是由有机过氧化物和偶氮化合物以重量比1:0.8-1.2组成的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述有机过氧化物是由过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷和4，4-二(叔戊基过氧)戊酸正丁基酯以重量比1:0.5-1.5:2-3组成的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述助交联剂是由三烯丙基异氰脲酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以重量比0.8-1.2:1组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述偶联剂是由乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷以重量比1.4-2.2:1:2-3组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述紫外线吸收剂是由双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚(1-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑以重量比1:1.6-2.4：0.5-1.5组成的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述光稳定剂是由三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶以重量比2.5-3.5:1组成的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜，其特征在于：所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1：1-2组成的混合物。
9.权利要求1~8任意一项所述的一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）先将上述原料经过混料机混合均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物投入流延机里，在100-180℃经过塑化挤出，经具有凹凸结构的钢辊和橡胶辊压延，制得厚度为0.1-1mm且表面设置有凹凸网格状结构的EVA胶膜。
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