CN104592907B - 一种高性能eva光伏封装胶膜制备工艺及其产品 - Google Patents

一种高性能eva光伏封装胶膜制备工艺及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性能EVA光伏封装胶膜制备工艺及其产品，原料组分及重量配比如下：EVA树脂为94.5%～98%，所述EVA树脂中VA含量24%～28%，EVA树脂熔体流动速率15g/10min～35g/10min；多官能团笼型聚倍半硅氧烷为0.3%～3%；交联引发剂0.2%～1%和/或偶联引发剂0.2%～1%；抗紫外老化助剂为0.1%～0.5%，液体或熔点＜90℃的固体；通过混炼、造粒、熔融和模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。本发明通过添加多功能POSS，该POSS分子含多个乙烯基和/或多个与玻璃/背板的偶联集团作为助剂，可以提高EVA光伏封装胶膜的多项功能，制备高性能的EVA光伏封装胶膜。

Description

一种高性能EVA光伏封装胶膜制备工艺及其产品
技术领域
本发明涉及高性能EVA光伏封装胶膜制备工艺。
背景技术
EVA光伏封装胶膜需要高的透光率，同时满足高的拉伸强度、低的水汽透过率、高的抗老化性能要求。因为EVA是乙烯、醋酸乙烯共聚物，属于弹性体，树脂本身的拉伸强度不高；其中的醋酸基稳定性比较差，老化性能不够好。这两个缺点可以在EVA封装胶膜中添加交联剂和交联助剂，增加共聚物分子之间的交联度来改善。此外，EVA光伏封装胶膜同时还需要满足层压后和玻璃、背板等封装材料具有很高的剥离强度，这点通常通过在胶膜中加入偶联剂（如硅氧烷）和偶联助剂，经层压后得以实现。现在随光伏产业的发展，对EVA封装胶膜提出抗PID（Potential Induced Degradation，电势差诱发衰减）PID效应是一种高强度负电压诱发的组件性能降低现象，指组件在偏压、高温和高湿度的恶劣环境中出现功率衰减的效应。）的要求。这需要EVA封装胶膜在满足以上要求的同时，降低其透水率，降低钠离子的透过率并具有高的绝缘性能。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术存在的不足，提供一种在具有高的透光率、拉伸强度及剥离强度的特性前提下，同时具备低透水率，满足现代光伏产业对EVA封装胶膜提的出抗PID要求的EVA光伏封装胶膜的制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高性能EVA光伏封装胶膜制备工艺，其特征在于原料组分及重量配比如下： EVA树脂为94.5%～98%，所述EVA树脂中VA(即醋酸乙烯酯)含量24%～28%，EVA树脂熔体流动速率 15g/10min～35g/10min；多官能团笼型聚倍半硅氧烷为0.3%～3%；交联引发剂0.2%～1%，偶联引发剂0.2%～1%； 抗紫外老化助剂为0.1%～0.5%，液体或熔点＜90℃的固体；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1：5～15混炼，若有固体耐紫外老化助剂，也一起配合混炼，混炼温度60℃～100℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
本发明利用多功能笼状倍半硅氧烷(POSS)作为助剂，添加在EVA光伏封装胶膜中，层压时，POSS分子中的乙烯基在交联引发剂作用下，POSS分子外侧的乙烯基和EVA分子发生交联，减少添加助剂的种类及比例，因为一个POSS分子可以有多个乙烯基，它可以和几个EVA分子交联，在胶膜中实现比现有EVA更高的交联密度；POSS分子中的偶联分子基团，在偶联引发剂作用下，和玻璃、背板产生强的键合，提高它们之间的剥离强度。同时，笼状的Si-O分子直径1-3纳米，交联后的EVA分子间距很小，交联密度很高，且是无机分子结构，稳定性好，能和水分子、钠离子等结合，一旦有水分子、钠离子通过胶膜，会被POSS分子捕捉，分子链更牢固，胶膜的耐候性提高，提高胶膜的阻水率、降低胶膜中钠离子的扩散率，即可以提高胶膜的抗PID性能；其次，由于交联密度大，分子耐老化性能大大提高，从而可取消抗氧剂。而现有抗氧剂对提高体积电阻率是不利的；进一步地，在偶联引发剂的作用下，POSS分子外侧的H分子脱去，Si-O和玻璃、背板直接作用产生很高的剥离强度。总之，通过添加多功能POSS，该POSS分子含多个乙烯基和/或多个与玻璃/背板的偶联集团作为助剂，可以提高EVA光伏封装胶膜的多项功能，制备高性能的EVA光伏封装胶膜。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实例一
配方如下：
EVA树脂94.5%；
多官能团笼型聚倍半硅氧烷3%；
交联引发剂1%；
偶联引发剂1%
固体二苯甲酮类抗紫外老化助剂0.5%；
制备步骤如下：
（1）先将二苯甲酮类抗紫外老化助剂、多官能团笼型聚倍半硅氧烷及EVA树脂混炼，所述多官能团与EVA树脂按1：10，混炼温度100℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
产品性能：
体积电阻率：2.5×1015 Ω.cm；
透光率：91.3%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：73N/cm；
交联度：88%；
耐紫外老化（UV60kWh.m-2，60℃）：黄变指数（ΔYI） 0.5；
耐湿热老化（RH85%，85℃，2000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.7。
产品性能：优于国家标准规定指标。
实例二
配方如下：
EVA树脂98%；
多官能团笼型聚倍半硅氧烷0.9%；
交联引发剂0.6%；
液体受阻胺类抗紫外老化助剂0.5%；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1：15混炼，混炼温度80℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料及液体受阻胺类抗紫外老化助剂在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
产品性能：
体积电阻率：1.9×1015 Ω.cm；
透光率：91.8%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：68N/cm；
交联度：85%；
耐紫外老化（UV60kWh.m-2，60℃）：黄变指数（ΔYI） 0.8；
耐湿热老化（RH85%，85℃，2000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.8。
产品性能：优于国家标准规定指标。
实例三
配方如下：
EVA树脂96.7%；
多官能团笼型聚倍半硅氧烷2%；
偶联引发剂1%
二苯甲酮类抗紫外老化助剂0.3%；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1：5混炼，固体二苯甲酮类抗紫外老化助剂一起配合混炼，混炼温度90℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
产品性能：
体积电阻率：2.1×1015 Ω.cm；
透光率：91.5%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：68N/cm；
交联度：87%；
耐紫外老化（UV60kWh.m-2，60℃）：黄变指数（ΔYI） 0.7；
耐湿热老化（RH85%，85℃，2000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.3。
产品性能：优于国家标准规定指标。
实例四
配方如下：
EVA树脂97.9%；
多官能团笼型聚倍半硅氧烷1.2%；
交联引发剂0.2%；
偶联引发剂0.2%
固体受阻胺类抗紫外老化助剂0.5%；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1：12混炼，固体受阻胺类抗紫外老化助剂一起混炼，混炼温度60℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
产品性能：
体积电阻率：1.8×1015 Ω.cm；
透光率：91.3%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：75N/cm；
交联度：87%；
耐紫外老化（UV60kWh.m-2，60℃）：黄变指数（ΔYI） 0.9；
耐湿热老化（RH85%，85℃，2000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.2。
产品性能：优于国家标准规定指标。
实例五
配方如下：
EVA树脂97%；
多官能团笼型聚倍半硅氧烷1.5%；
交联引发剂0.7%；
偶联引发剂0.7%
二苯甲酮类抗紫外老化助剂0.1%；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1：6混炼，二苯甲酮类抗紫外老化助剂一起配合混炼，混炼温度75℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
产品性能：
体积电阻率：3.0×1015 Ω.cm；
透光率：91.7%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：76N/cm；
交联度：87%；
耐紫外老化（UV60kWh.m-2，60℃）：黄变指数（ΔYI） 0.9；
耐湿热老化（RH85%，85℃，2000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.1。
产品性能：优于国家标准规定指标。
实例六
配方如下：
EVA树脂98%；
多官能团笼型聚倍半硅氧烷0.3%；
交联引发剂0.6%；
偶联引发剂0.6%
固体受阻胺类抗紫外老化助剂0.5%；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1： 15混炼，固体受阻胺类抗紫外老化助剂一起配合混炼，混炼温度60℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
产品性能：
体积电阻率：1.2×1015 Ω.cm；
透光率：91.2%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：72N/cm；
交联度：85%；
耐紫外老化（UV60kWh.m-2，60℃）：黄变指数（ΔYI） 0.6；
耐湿热老化（RH85%，85℃，2000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.7。
产品性能：优于国家标准规定指标。
实例七
配方如下：
EVA树脂95.6%；
多官能团笼型聚倍半硅氧烷3%；
交联引发剂1%；
液体受阻胺类抗紫外老化助剂0.4%；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1：12混炼，混炼温度85℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料及液体受阻胺类抗紫外老化助剂在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
产品性能：
体积电阻率：2.2×1015 Ω.cm；
透光率：91.3%；
EVA胶膜/玻璃的剥离强度：73N/cm；
交联度：87%；
耐紫外老化（UV60kWh.m-2，60℃）：黄变指数（ΔYI） 0.6；
耐湿热老化（RH85%，85℃，2000h，）：黄变指数（ΔYI） 1.4。
产品性能：优于国家标准规定指标。

Claims (2)

1.一种高性能EVA光伏封装胶膜制备工艺，其特征在于原料组分及重量配比如下： EVA树脂为94.5%～98%，所述EVA树脂中VA含量24%～28%，EVA树脂熔体流动速率 15g/10min～35g/10min；多官能团笼型聚倍半硅氧烷为0.3%～3%，所述多官能团笼型聚倍半硅氧烷外侧含2～8个乙烯基，0～4个偶联基团，偶联基团为H或其他极性基团，乙烯基和偶联基团总数为8个；交联引发剂0.2%～1%，偶联引发剂0.2%～1%； 抗紫外老化助剂为0.1%～0.5%，液体或熔点＜90℃的固体；
制备步骤如下：
（1）先将多官能团笼型聚倍半硅氧烷与EVA树脂按1：5～15混炼，若有固体抗紫外老化助剂，也一起配合混炼，混炼温度60℃～100℃，混炼后通过造粒机造粒；
（2）将混炼造粒得到的粒子与其余各种原料在混料机中混合，制成混合料；
（3）将混合料通过挤出机熔融，从模头挤出成薄膜状，经过压辊压膜，冷却定型，收卷，得到成品EVA胶膜。
2.一种如权利要求1所述高性能EVA光伏封装胶膜制备工艺直接制得的EVA光伏封装胶膜。
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