CN108165182A - 一种太阳能组件封装用eva胶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯‑醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体20～30份、硅烷偶联剂0.1～0.3份、过氧化物交联剂3～6份、抗氧剂1～2份、氧气阻隔剂4～10份、水汽阻隔剂5～10份、紫外线吸收剂0.5～1.3份、光稳定剂0.8～1.5份。本发明所述的太阳能组件封装用EVA胶膜制备工艺简单、生产效率高，制备得到的产品具有较高的水汽阻隔性和氧气阻隔性及紫外线阻隔性，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EVA胶膜及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能组件技术领域，具体涉及一种太阳能组件封装用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。除了受紫外光辐照外，EVA胶膜还可能暴露于高温高湿的恶劣环境中。长期处于高温高湿环境下的EVA会发生会水解反应，产生气泡、黄变、脱层等现象，导致光伏组件的光电转换效率明显降低。即使是非透过的背材也不能完全防止水汽在长达20～30年的使用过程中从边缘渗入。欲有效降低光伏组件的吸湿性，需要有好的密封胶，同时使用具有更低扩散因子和更好粘附力的封装材料能更好地防止水汽的进入和保护光伏组件的结构稳定性。
发明内容
本发明提供了一种太阳能组件封装用EVA胶膜及其制备方法，解决了上述背景技术中的问题，本发明所述的太阳能组件封装用EVA胶膜制备工艺简单、生产效率高，制备得到的产品具有较高的水汽阻隔性和氧气阻隔性及紫外线阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体20～30份、硅烷偶联剂0.1～0.3份、过氧化物交联剂3～6份、抗氧剂1～2份、氧气阻隔剂4～10份、水汽阻隔剂5～10份、紫外线吸收剂0.5～1.3份、光稳定剂0.8～1.5份。
优选的，所述太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体23～28份、硅烷偶联剂0.15～0.25份、过氧化物交联剂4～5份、抗氧剂1.2～1.8份、氧气阻隔剂5～8份、水汽阻隔剂7～9份、紫外线吸收剂0.7～1.1份、光稳定剂1～1.3份。
优选的，所述太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体25份、硅烷偶联剂0.2份、过氧化物交联剂4.5份、抗氧剂1.7份、氧气阻隔剂6份、水汽阻隔剂8份、紫外线吸收剂0.9份、光稳定剂1.2份。
优选的，所述改性聚氨酯弹性体采用以下方法制得：
（1）按重量份计，称取侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯28份、钛酸四正丁酯3份、有机溶剂65份、去离子水5份、催化剂0.5份；
（2）将侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯、有机溶剂和催化剂加入到反应釜中，进行加热，当温度升高到65℃～70℃后，将一定量的去离子水缓慢加入到混合溶液中进行一定时间的水解反应，得到水解液；
（3）将钛酸四正丁酯溶解于所述有机溶剂中，得到钛酸四正丁酯溶解液；
（4）往所述步骤（2）所得的水解液中缓慢滴加步骤（3）制得的钛酸四正丁酯溶解液，保持加热温度为65℃～70℃，然后往所述反应釜中继续滴加一定量的去离子水进行一定时间的水解反应，得到二次水解液；
（5）将步骤（4）制得的二次水解液进行减压蒸馏，得到的去除馏出物后的产物即为改性聚氨酯弹性体。
优选的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选的，所述抗氧化剂是四（β- （3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯和亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯中的一种或两者的混合物。
一种制备所述太阳能组件封装用EVA胶膜的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、硅烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂，备用；
（2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂放入高混机中加热至80～90℃，并搅拌混合均匀，得预混料；
（3）将所述步骤（2）中得到的预混料倒入挤出机进行共混挤出，再置于压延机中压延成型，然后冷却、牵引、卷取，得到所述太阳能组件封装用EVA胶膜。
优选的，所述太阳能电池封装用EVA胶膜的厚度为0.5～0.8mm。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
本发明所述的太阳能组件封装用EVA胶膜制备工艺简单、生产效率高，制备得到的产品具有较高的水汽阻隔性和氧气阻隔性及紫外线阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能，具体如下：
（1）本发明所述的太阳能组件封装用EVA胶膜添加了改性聚氨酯弹性体，改性聚氨酯弹性体不会产生导电离子，掺加改性聚氨酯弹性体使EVA树脂比例相对降低，从而进一步降低了产生导电离子的可能性，另一方面，改性聚氨酯弹性体与EVA分子发生多处交联，交联密度高，分子链更牢固，自由体积更小，电阻率会提高，不容易导电，较高的交联密度是提高体积电阻率的关键，再则，由于交联密度大，分子耐老化性能大大提高；
（2）本发明所述的太阳能组件封装用EVA胶膜通过采用紫外线吸收剂、水汽阻隔剂和氧气阻隔剂，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、水汽阻隔性和氧气阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体20份、硅烷偶联剂0.1份、过氧化物交联剂3份、抗氧剂1份、氧气阻隔剂4份、水汽阻隔剂5份、紫外线吸收剂0.5份、光稳定剂0.8份。
其中，所述改性聚氨酯弹性体采用以下方法制得：
（1）按重量份计，称取侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯28份、钛酸四正丁酯3份、有机溶剂65份、去离子水5份、催化剂0.5份；
（2）将侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯、有机溶剂和催化剂加入到反应釜中，进行加热，当温度升高到65℃后，将一定量的去离子水缓慢加入到混合溶液中进行一定时间的水解反应，得到水解液；
（3）将钛酸四正丁酯溶解于所述有机溶剂中，得到钛酸四正丁酯溶解液；
（4）往所述步骤（2）所得的水解液中缓慢滴加步骤（3）制得的钛酸四正丁酯溶解液，保持加热温度为65℃，然后往所述反应釜中继续滴加一定量的去离子水进行一定时间的水解反应，得到二次水解液；
（5）将步骤（4）制得的二次水解液进行减压蒸馏，得到的去除馏出物后的产物即为改性聚氨酯弹性体。
其中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
其中，所述抗氧化剂是四（β- （3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯。
一种制备所述太阳能组件封装用EVA胶膜的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、硅烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂，备用；
（2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂放入高混机中加热至80℃，并搅拌混合均匀，得预混料；
（3）将所述步骤（2）中得到的预混料倒入挤出机进行共混挤出，再置于压延机中压延成型，然后冷却、牵引、卷取，得到所述太阳能组件封装用EVA胶膜。
其中，所述太阳能电池封装用EVA胶膜的厚度为0.5。
实施例2
本实施例涉及一种太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体30份、硅烷偶联剂0.3份、过氧化物交联剂6份、抗氧剂2份、氧气阻隔剂10份、水汽阻隔剂10份、紫外线吸收剂1.3份、光稳定剂1.5份。
其中，所述改性聚氨酯弹性体采用以下方法制得：
（1）按重量份计，称取侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯28份、钛酸四正丁酯3份、有机溶剂65份、去离子水5份、催化剂0.5份；
（2）将侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯、有机溶剂和催化剂加入到反应釜中，进行加热，当温度升高到70℃后，将一定量的去离子水缓慢加入到混合溶液中进行一定时间的水解反应，得到水解液；
（3）将钛酸四正丁酯溶解于所述有机溶剂中，得到钛酸四正丁酯溶解液；
（4）往所述步骤（2）所得的水解液中缓慢滴加步骤（3）制得的钛酸四正丁酯溶解液，保持加热温度为70℃，然后往所述反应釜中继续滴加一定量的去离子水进行一定时间的水解反应，得到二次水解液；
（5）将步骤（4）制得的二次水解液进行减压蒸馏，得到的去除馏出物后的产物即为改性聚氨酯弹性体。
其中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
其中，所述抗氧化剂是亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯。
一种制备所述太阳能组件封装用EVA胶膜的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、硅烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂，备用；
（2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂放入高混机中加热至90℃，并搅拌混合均匀，得预混料；
（3）将所述步骤（2）中得到的预混料倒入挤出机进行共混挤出，再置于压延机中压延成型，然后冷却、牵引、卷取，得到所述太阳能组件封装用EVA胶膜。
其中，所述太阳能电池封装用EVA胶膜的厚度为0.8mm。
实施例3
本实施例涉及一种太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体23份、硅烷偶联剂0.15份、过氧化物交联剂4份、抗氧剂1.2份、氧气阻隔剂5份、水汽阻隔剂7份、紫外线吸收剂0.7份、光稳定剂1份。
其中，所述改性聚氨酯弹性体采用以下方法制得：
（1）按重量份计，称取侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯28份、钛酸四正丁酯3份、有机溶剂65份、去离子水5份、催化剂0.5份；
（2）将侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯、有机溶剂和催化剂加入到反应釜中，进行加热，当温度升高到66℃后，将一定量的去离子水缓慢加入到混合溶液中进行一定时间的水解反应，得到水解液；
（3）将钛酸四正丁酯溶解于所述有机溶剂中，得到钛酸四正丁酯溶解液；
（4）往所述步骤（2）所得的水解液中缓慢滴加步骤（3）制得的钛酸四正丁酯溶解液，保持加热温度为66℃，然后往所述反应釜中继续滴加一定量的去离子水进行一定时间的水解反应，得到二次水解液；
（5）将步骤（4）制得的二次水解液进行减压蒸馏，得到的去除馏出物后的产物即为改性聚氨酯弹性体。
其中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
其中，所述抗氧化剂是四（β- （3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯和亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯中的混合物。
一种制备所述太阳能组件封装用EVA胶膜的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、硅烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂，备用；
（2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂放入高混机中加热至82℃，并搅拌混合均匀，得预混料；
（3）将所述步骤（2）中得到的预混料倒入挤出机进行共混挤出，再置于压延机中压延成型，然后冷却、牵引、卷取，得到所述太阳能组件封装用EVA胶膜。
其中，所述太阳能电池封装用EVA胶膜的厚度为0.6mm。
实施例4
本实施例涉及一种太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体28份、硅烷偶联剂0.25份、过氧化物交联剂5份、抗氧剂1.8份、氧气阻隔剂8份、水汽阻隔剂9份、紫外线吸收剂1.1份、光稳定剂1.3份。
其中，所述改性聚氨酯弹性体采用以下方法制得：
（1）按重量份计，称取侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯28份、钛酸四正丁酯3份、有机溶剂65份、去离子水5份、催化剂0.5份；
（2）将侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯、有机溶剂和催化剂加入到反应釜中，进行加热，当温度升高到68℃后，将一定量的去离子水缓慢加入到混合溶液中进行一定时间的水解反应，得到水解液；
（3）将钛酸四正丁酯溶解于所述有机溶剂中，得到钛酸四正丁酯溶解液；
（4）往所述步骤（2）所得的水解液中缓慢滴加步骤（3）制得的钛酸四正丁酯溶解液，保持加热温度为68℃，然后往所述反应釜中继续滴加一定量的去离子水进行一定时间的水解反应，得到二次水解液；
（5）将步骤（4）制得的二次水解液进行减压蒸馏，得到的去除馏出物后的产物即为改性聚氨酯弹性体。
其中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
其中，所述抗氧化剂是四（β- （3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯。
一种制备所述太阳能组件封装用EVA胶膜的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、硅烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂，备用；
（2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂放入高混机中加热至85℃，并搅拌混合均匀，得预混料；
（3）将所述步骤（2）中得到的预混料倒入挤出机进行共混挤出，再置于压延机中压延成型，然后冷却、牵引、卷取，得到所述太阳能组件封装用EVA胶膜。
其中，所述太阳能电池封装用EVA胶膜的厚度为0.7mm。
实施例5
本实施例涉及一种太阳能组件封装用EVA胶膜，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体25份、硅烷偶联剂0.2份、过氧化物交联剂4.5份、抗氧剂1.7份、氧气阻隔剂6份、水汽阻隔剂8份、紫外线吸收剂0.9份、光稳定剂1.2份。
其中，所述改性聚氨酯弹性体采用以下方法制得：
（1）按重量份计，称取侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯28份、钛酸四正丁酯3份、有机溶剂65份、去离子水5份、催化剂0.5份；
（2）将侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯、有机溶剂和催化剂加入到反应釜中，进行加热，当温度升高到69℃后，将一定量的去离子水缓慢加入到混合溶液中进行一定时间的水解反应，得到水解液；
（3）将钛酸四正丁酯溶解于所述有机溶剂中，得到钛酸四正丁酯溶解液；
（4）往所述步骤（2）所得的水解液中缓慢滴加步骤（3）制得的钛酸四正丁酯溶解液，保持加热温度为69℃，然后往所述反应釜中继续滴加一定量的去离子水进行一定时间的水解反应，得到二次水解液；
（5）将步骤（4）制得的二次水解液进行减压蒸馏，得到的去除馏出物后的产物即为改性聚氨酯弹性体。
其中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
其中，所述抗氧化剂是亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯。
一种制备所述太阳能组件封装用EVA胶膜的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、硅烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂，备用；
（2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂放入高混机中加热至88℃，并搅拌混合均匀，得预混料；
（3）将所述步骤（2）中得到的预混料倒入挤出机进行共混挤出，再置于压延机中压延成型，然后冷却、牵引、卷取，得到所述太阳能组件封装用EVA胶膜。
其中，所述太阳能电池封装用EVA胶膜的厚度为0.6mm。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种太阳能组件封装用EVA胶膜，其特征在于，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体20～30份、硅烷偶联剂0.1～0.3份、过氧化物交联剂3～6份、抗氧剂1～2份、氧气阻隔剂4～10份、水汽阻隔剂5～10份、紫外线吸收剂0.5～1.3份、光稳定剂0.8～1.5份。
2.根据权利要求1所述的太阳能组件封装用EVA胶膜，其特征在于，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体23～28份、硅烷偶联剂0.15～0.25份、过氧化物交联剂4～5份、抗氧剂1.2～1.8份、氧气阻隔剂5～8份、水汽阻隔剂7～9份、紫外线吸收剂0.7～1.1份、光稳定剂1～1.3份。
3.根据权利要求1所述的太阳能组件封装用EVA胶膜，其特征在于，包括如下重量份的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、改性聚氨酯弹性体25份、硅烷偶联剂0.2份、过氧化物交联剂4.5份、抗氧剂1.7份、氧气阻隔剂6份、水汽阻隔剂8份、紫外线吸收剂0.9份、光稳定剂1.2份。
4.根据权利要求1所述的太阳能组件封装用EVA胶膜，其特征在于，所述改性聚氨酯弹性体采用以下方法制得：
（1）按重量份计，称取侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯28份、钛酸四正丁酯3份、有机溶剂65份、去离子水5份、催化剂0.5份；
（2）将侧链带羧酸基的阴离子型聚氨酯、有机溶剂和催化剂加入到反应釜中，进行加热，当温度升高到65℃～70℃后，将一定量的去离子水缓慢加入到混合溶液中进行一定时间的水解反应，得到水解液；
（3）将钛酸四正丁酯溶解于所述有机溶剂中，得到钛酸四正丁酯溶解液；
（4）往所述步骤（2）所得的水解液中缓慢滴加步骤（3）制得的钛酸四正丁酯溶解液，保持加热温度为65℃～70℃，然后往所述反应釜中继续滴加一定量的去离子水进行一定时间的水解反应，得到二次水解液；
（5）将步骤（4）制得的二次水解液进行减压蒸馏，得到的去除馏出物后的产物即为改性聚氨酯弹性体。
5.根据权利要求1所述的太阳能组件封装用EVA胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的太阳能组件封装用EVA胶膜，其特征在于，所述抗氧化剂是四（β- （3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯和亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯中的一种或两者的混合物。
7.一种制备权利要求1～6任一项所述太阳能组件封装用EVA胶膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、硅烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂，备用；
（2）将乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性聚氨酯弹性体、烷偶联剂、过氧化物交联剂、抗氧剂、氧气阻隔剂、水汽阻隔剂、紫外线吸收剂、光稳定剂放入高混机中加热至80～90℃，并搅拌混合均匀，得预混料；
（3）将所述步骤（2）中得到的预混料倒入挤出机进行共混挤出，再置于压延机中压延成型，然后冷却、牵引、卷取，得到所述太阳能组件封装用EVA胶膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述太阳能电池封装用EVA胶膜的厚度为0.5～0.8mm。
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