CN105111950A - 一种eva胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EVA胶膜及其制备方法，其是由以重量份计的以下原料制备而成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60-96.7份，聚烯烃弹性体0-20份，引发剂0.1-1.0份，抗氧剂0.1-1.5份，光稳定剂0.05-1.0份，增粘剂0.05-1.5份，荧光增白剂0-3份，反光填料1.0-10份，具有分散作用的润滑剂2.0-20份。本发明通过添加具有分散作用的润滑剂，提高了反光填料的分散性改善了反光率均匀性，也解决了高反光率EVA胶膜的难以持续生产的生产技术问题。同时，它具有良好的粘接效果、高反光率和优异的耐湿热老化性能，封装光伏组件能有效解决褶皱，污染电池片及汇流带等外观缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及到一种EVA胶膜及其制备方法，其应用于制备太阳能电池组件封装胶膜以及封装太阳能光伏组件，包括单玻晶硅电池组件、双玻晶硅电池组件以及薄膜电池组件。
背景技术
随着光伏行业的快速发展，光伏组件厂家之间激烈竞争，单玻晶硅组件利润空间越来越小，提高单玻晶硅组件功率以及双玻组件产业化成为光伏组件厂家迫切期望。而现阶段提高单玻晶硅组件功率和双玻组件产业化的最佳途径就是采用高发光率EVA胶膜封装太阳能光伏组件。
但是现市场上的高反光率EVA胶膜及制备方法存在不少缺陷或局限性，一是高反光率EVA胶膜添加反光填料，一方面流动性差，容易在模具中堆积而导致连续生产难以持续，未能批量供应市场，另一方面分散性差，EVA胶膜反射率不均导致组件功率存在差异；二是在封装太阳能光伏组件过程中，光伏组件层压机的高温以及压力作用下，高反光率EVA胶膜产生流动，封装后的光伏组件容易出现胶膜中白色填料污染电池片、焊带或汇流带，光伏组件外观褶皱，白色填料分散不均等外观缺陷。三是现有市场上EVA胶膜预交联制备方法存在局限性，如辐射预交联方式因其设备特殊性以及考虑人身安全因素，其安装使用需要相关资质审批且需要投入大量资金费用，一般采取半成品送外加工，过程繁琐，成本高昂，产量有限。另外，烘箱预交联方式因树脂本身熔点较低，EVA胶膜在烘箱高温下吸收热量达到熔点后但未达到交联温度时，容易熔融断膜难以收卷，不符合实际批量生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种EVA胶膜，本发明通过添加具有分散作用的润滑剂，提高了反光填料的分散性改善了反光率均匀性，也解决了高反光率EVA胶膜的难以持续生产的生产技术问题。同时，它具有良好的粘接效果、高反光率和优异的耐湿热老化性能,封装光伏组件能有效解决褶皱，污染电池片及汇流带等外观缺陷
本发明的之二在于提供一种EVA胶膜的制备方法，该方法通过EVA胶膜预交联，避免了其在封装组件过程中产生流动，从而解决了光伏组件容易出现白色填料污染电池片、焊带或汇流带，光伏组件外观褶皱等外观缺陷的技术问题。同时，该方法的设备工艺简单，生产高效能耗低，能够实现在线预交联连续性批量生产。
实现本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：
一种EVA胶膜，其特征在于,其是由按重量份计的以下原料制备而成：
作为优选，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的醋酸乙烯的重量含量为20-40％，熔融指数为10-40g/10min。优选的，VA含量26-33％，熔融指数为15-30g/10min。该范围内EVA树脂力学性能优良，流动性适中。
在本发明中，聚烯烃弹性体可以增加EVA胶膜的韧性，从而达到提高EVA胶膜的抗冲模量的目的，所述聚烯烃弹性体是低密度聚乙烯、乙烯和丁烯的共聚物、乙烯和辛烯的共聚物中的一种或两种以上混合。
为了提高EVA胶膜的预交联效果，避免封装光伏组件时产生流动，所述引发剂采用有机过氧化物，可以为叔丁基过氧化2-乙基已基碳酸酯、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁酮、二苯甲酰基过氧化物、2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯中的一种或两种以上混合。
为了提高EVA胶膜的耐高温耐候性能，达到应用的要求，本发明所采用的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或两种以上混合。
本发明所采用的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，优选自癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺、2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物中的一种和两种以上混合。
为提高树脂与太阳能电池组件中超白玻璃或背板的粘结力，本发明所采用的增粘剂为硅烷偶联剂，优选乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3―氨丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或两种以上混合。
为提高EVA胶膜的反射率，充分利用光波提高光伏组件功率，本发明所述荧光增白剂可以为2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩、2，2′-(4，4′-二苯乙烯基-)双苯并恶唑、4，4-双(5-甲基-2-苯并恶唑基)二苯乙烯中的一种或两种以上混合。
为增加EVA胶膜的反光效果，所述反光填料优选二氧化钛、中空玻璃微珠、氧化锌、三氧化二铁、碳酸钙、硫酸钡中的一种或两种以上混合。
为降低了EVA胶膜对高温滚筒的粘附作用以及减少加工中物料与螺杆以及模具的摩擦力，同时提高反光填料分散性，本发明特别选用具有分散作用的润滑剂，优选硬脂酸丁酯、棕榈油酸酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸锌、EVA蜡中的一种或两种以上混合。
作为优选，所述EVA胶膜的预交联度为5-70％。预交联度是指在热压作用下，本发明中高分子长链通过自由基的相互结合而形成新连接键的密度。预交联后高分子的结构由线型转变为网状结构，其性能发生相应的变化，一是从可熔融变为不熔，耐高温性能及高温下的强度有明显的提高；二是分子间形成新的连接键，阻止了分子的相对滑移，刚性增加，蠕变行为减小。更佳地，预交联度为15-70％，有利于避免封装过程中太阳能电池片隐裂。
作为优选，所述EVA胶膜厚度为0.1-0.8mm。表面粗糙度Ra为0.08-1.6μm。更佳地，厚度为0.4-0.8mm，表面粗糙度Ra为0.1-1.0μm。胶膜厚度以及粗糙度有利于保证光伏组件可靠性以及避免外观缺陷。
实现本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：
一种EVA胶膜的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
1)按照配方配比将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体、引发剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂、荧光增白剂、反光填料、具有分散作用的润滑剂进行充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到EVA胶膜。
作为优先，步骤2)中，挤出机的挤出温度为60-120℃，模具的温度为80-125℃；
作为优先，步骤3)中，采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为130-250℃；预交联处理的时间为30s-2min。
本发明的有益效果在于：
本发明所述的EVA胶膜，通过高温辊筒压制快速预交联方式，设备工艺简单，生产高效能耗低，实现在线预交联连续性批量生产；提高了胶膜耐高温性能及高温下的强度，阻止了分子的相对滑移，刚性增加，避免了其在封装组件过程中产生流动，从而解决了光伏组件容易出现白色填料污染电池片、焊带或汇流带，光伏组件外观褶皱等外观缺陷的技术问题。同时，本发明通过添加具有分散作用的润滑剂，在本发明的热压预交联制备过程中，润滑剂的润滑作用大大降低了EVA胶膜对高温滚筒的粘附作用，减少胶膜的拉伸内应力，有利于EVA胶膜收卷。在挤出塑化成型阶段，润滑剂既能减少加工中物料与螺杆以及模具的摩擦力，又能提高反光填料在树脂中的分散性，减少反光填料在模具中堆积，从而有效解决高反光率EVA胶膜生产难以持续的问题以及填料分散不均导致胶膜反射率偏低问题。故本发明也解决了高反光率EVA胶膜的难以持续生产的生产技术问题。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明，以下原料均采用质量份。
实施例1:
一种EVA胶膜，通过以下方法制备：
1)在80份的醋酸乙烯含量为26％，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0.8份的叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯，0.8份的双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，0.8份的癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，0.6份的乙烯基三乙氧基硅烷，7份的硫酸钡以及10份硬脂酸锌，充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；挤出机的挤出温度为100℃，模具的温度为120℃；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到厚度为0.7mm，表面粗糙度Ra为0.5μm的EVA胶膜。
采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为200℃；预交联处理的时间为60s。
实施例2:
一种EVA胶膜，通过以下方法制备：
1)在80份的醋酸乙烯含量为26％，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0.8份的叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯，0.8份的双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，0.8份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，0.6份的乙烯基三乙氧基硅烷，1.0份的4，4-双(5-甲基-2-苯并恶唑基)二苯乙烯，7份的硫酸钡以及10份硬脂酸锌，充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；挤出机的挤出温度为110℃，模具的温度为110℃；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到厚度为0.4mm，表面粗糙度Ra为0.7μm的EVA胶膜。
采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为200℃；预交联处理的时间为90s。
实施例3：
一种EVA胶膜，通过以下方法制备：
1)在75份的醋酸乙烯含量为30％，熔体指数为30g/10min的EVA原料中加入0.8份的叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯，0.8份的双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，0.8份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，0.6份的乙烯基三乙氧基硅烷，7份的二氧化钛以及15份硬脂酸丁酯，充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；挤出机的挤出温度为90℃，模具的温度为110℃；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到厚度为0.4mm，表面粗糙度Ra为0.9μm的EVA胶膜。
采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为210℃；预交联处理的时间为80s。
实施例4：
一种EVA胶膜，通过以下方法制备：
1)在75份的醋酸乙烯含量为26％，熔体指数为15g/10min的EVA原料中加入0.8份的叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯，0.8份的双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，0.8份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，0.6份的乙烯基三乙氧基硅烷，10份的二氧化钛以及12份硬脂酸丁酯，充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；挤出机的挤出温度为100℃，模具的温度为115℃；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到厚度为0.8mm，表面粗糙度Ra为0.3μm的EVA胶膜。
采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为210℃；预交联处理的时间为70s。
实施例5：
一种EVA胶膜，通过以下方法制备：
1)在70份的醋酸乙烯含量为33％，熔体指数为18g/10min的EVA原料中加入10份的乙烯－辛烯共聚物，5份的聚乙烯，0.8份的叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯，0.8份的双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，0.8份的癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，0.6份的3-氨丙基三甲氧基硅烷，2份的中空玻璃微珠以及10份的棕榈油脂酰胺，充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；挤出机的挤出温度为100℃，模具的温度为120℃；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到厚度为0.45mm，表面粗糙度Ra为0.6μm的EVA胶膜。
采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为180℃；预交联处理的时间为35s。
实施例6：
一种EVA胶膜，通过以下方法制备：
1)在70份的醋酸乙烯含量为33％，熔体指数为18g/10min的EVA原料中加入10份乙烯－辛烯共聚物，5份聚乙烯，0.8份的叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯，0.8份的双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，0.8份癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯，0.8份的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，7份的中空玻璃微珠以及10份棕榈油脂酰胺，充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；挤出机的挤出温度为100℃，模具的温度为120℃；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到厚度为0.5mm，表面粗糙度Ra为0.2μm的EVA胶膜。
采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为150℃；预交联处理的时间为45s。
性能测试：
EVA胶膜制样工艺：150℃，抽真空5min，加压压力1bar，保压时间10min。
1.与超白玻璃剥离强度
测试方法按照国家标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。
2.反光率测试
采用超白玻璃/高反光率EVA胶膜/超白玻璃叠层结构制样，用测色仪测试样品反光率。
3.交联度测试
用二甲苯萃取样品中未交联部分，称量萃取前后EVA胶膜的重量，来表示交联度。
试样条件：萃取温度140℃,萃取时间5h,烘干温度140℃,烘干时间：3h
4.模拟封装组件实验
按照超白玻璃/透明EVA胶膜/电池片/高反光率EVA胶膜/浮法玻璃的双玻光伏组件叠层结构进行制样，并置于层压机中进行层压，观察层压后光伏组件外观情况。
5.耐湿热老化性能
按GB/T2423.3试验方法进行湿热老化实验。
试验条件：温度85℃，湿度85％，老化时间3000h。
性能表征方法：
A:黄变指数(△YI)按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行分析。
B:经耐湿热老化后，观察本发明中EVA胶膜与玻璃有无脱层或气泡现象。
通过上述实施例1-6得到的EVA胶膜，按上述方法测试，测试结果见表1：
表1：性能测试结果
从上述实施例测试结果说明：本发明与超白玻璃有良好的粘接效果、具有较高的反光率，优异的耐湿热老化能，封装光伏组件能有效解决褶皱，污染电池片及汇流带等外观缺陷。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种EVA胶膜，其特征在于其是由以重量份计的以下原料制备而成：
2.根据权利要求1所述的EVA胶膜，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯的重量含量为20-40％，熔融指数为10-40g/10min。
3.根据权利要求1所述的EVA胶膜，其特征在于：所述聚烯烃弹性体是低密度聚乙烯、乙烯和丁烯的共聚物、乙烯和辛烯的共聚物中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1所述的EVA胶膜，其特征在于：
所述引发剂为叔丁基过氧化2-乙基已基碳酸酯、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁酮、二苯甲酰基过氧化物、2，5-二苯甲酰基过氧化-2，5-二甲基己烷、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯中的一种或两种以上混合；
所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或两种以上混合；
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，选自癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺、2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物中的一种和两种以上混合；
所述增粘剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3―氨丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或两种以上混合；
所述荧光增白剂为：2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩、2，2′-(4，4′-二苯乙烯基-)双苯并恶唑、4，4-双(5-甲基-2-苯并恶唑基)二苯乙烯中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求1所述的EVA胶膜，其特征在于：所述反光填料为二氧化钛、中空玻璃微珠、氧化锌、掺铝氧化锌、氧化铟锡、氧化锑锡、三氧化二铁、碳酸钙、硫酸钡中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1所述的EVA胶膜，其特征在于：所述的具有分散作用的润滑剂是硬脂酸丁酯、棕榈油酸酰胺、硬脂酰胺、N,N′-亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酸锌、EVA蜡中的一种或两种以上混合。
7.根据权利要求1所述的EVA胶膜，其特征在于：所述EVA胶膜的预交联度为5-70％。
8.根据权利要求1所述的EVA胶膜，其特征在于：所述EVA胶膜厚度为0.1-0.8mm，表面粗糙度Ra为0.08-1.6μm。
9.权利要求1-8任一项所述的EVA胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照配方配比将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体、引发剂、抗氧剂、光稳定剂、增粘剂、荧光增白剂、反光填料、具有分散作用的润滑剂进行充分混合均匀，得到混合料；
2)挤出成膜：将步骤1)得到的混合料投入挤出机，经挤出机塑化挤出，再通过模具定型，最后冷却成膜，得到半成品胶膜；
3)预交联：将步骤2)得到的半成品胶膜牵出，采用热压的方法对半成品胶膜进行预交联处理，最后冷却收卷，得到EVA胶膜。
10.根据权利要求9所述的EVA胶膜的制备方法，其特征在于：
步骤2)中，挤出机的挤出温度为60-120℃，模具的温度为80-125℃；
步骤3)中，采用热压的方法具体是指采用高温滚筒压制的方法；高温辊筒的数量为两个或两个以上，其表面温度为130-250℃；预交联处理的时间为5s-5min。
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