CN108250576A - 光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜以及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏背板材料的技术领域，尤其涉及一种光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜以及制备方法。这种聚烯烃胶膜由以下几种成分组成：聚合物基体70~90%、钛白粉5~30%、紫外光稳定剂0.1%~1%、抗氧化剂0.1%~1%、缚酸剂0.1~3%、成核剂0.1~0.3%、增韧剂1%~30%、增强剂1%~20%、多孔吸附材料0.1~1%。这种光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜采用抗老化剂/多孔材料负载体系，有效避免了抗老化剂配方从聚合物表面析出的问题，同时减少了环境中水汽对聚合物中抗氧化剂、抗紫外剂的抽提，经过此类设计，可大幅提升聚合物使用寿命，同时多孔材料具有较大的比表面积，在聚合物材料与分子链相互作用，形成物理交联点，在材料拉伸过程中，有效避免了银纹向裂纹拓展，解决了膜材料老化后容易撕裂的问题。

Description

光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜以及制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃胶膜，尤其涉及一种光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜以及制备方法。

背景技术

光伏背板作为一种光伏组件封装材料，应用于光伏组件外层，主要功能为阻隔水汽和氧对电池、焊带、EVA的侵蚀。由于背板直接暴露于空气中，背板很容易收到光、热、水汽、紫外线的破坏。尤其是近年来太阳能组件电池片效率的不断提升，光伏晶硅组件的工作电流增加，由于电流引起的热效应导致组件工作温度提升，一些屋顶光伏组件的工作温度甚至达到90℃以上，光伏组件热斑温度将超过150℃，对于很多传统的聚烯烃材料和涂层材料，由于材料抗紫外性能、热老化性能难以满足要求，在高温下发生焊带刺穿、膜材料开裂、黄变、脱层等失效，导致组件在户外使用过程中出现失效，给客户带来巨大损失。

为解决这一问题, 【CN201510682502.1 】提供了一中聚乙烯交联技术，交联后聚乙烯材料耐热性能提升，然而交联后聚乙烯失去了结晶能力，硬度很低，层压过程中容易被光伏焊带刺穿，失去绝缘功能，并且交联聚乙烯生产过程困难，通常需要在低温下低速挤出，在热层压过程中交联，使用效果较难保障。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜以及制备方法。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：聚烯烃胶膜由以下几种成分组成：

聚合物基体 70~90%

钛白粉 5~30%

紫外光稳定剂 0.1%~1%

抗氧化剂 0.1%~1%

缚酸剂 0.1~3%

成核剂 0.1~0.3%

增韧剂 1%~30%

增强剂 1%~20%

多孔材料 0.1~1%。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述聚合物基体为聚烯烃类材料，为线型低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中两种或三种的组合。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述聚烯烃类材料的融熔指数为1~30g/10min，熔点为55~170℃。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述钛白粉为金红石型钛白粉，粒径150~800nm,表面进行了无机包覆处理后，并进行有机包覆处理。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述紫外光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述抗氧化剂为复合型抗氧化剂，分子量500~3000，熔点55~300℃。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述缚酸剂化学结构为硬脂酸盐类物质。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述成核剂的化学机构为山梨醇类衍生物。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述增韧剂为茂金属催化剂合成的聚烯烃弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、(苯乙烯／丁二烯／苯乙烯)共聚物(SBS)、顺丁橡胶(BR)、异丁橡胶(IBR)，一种或多种组合，融体指数1~30g/10min。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述增强剂为云母、滑石粉、水滑石、碳酸钙。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述抗氧化剂以及紫外光稳定剂采用多孔材料进行负载，添加进聚合物母体中，多孔材料粒子目数200~6000，比表面积500~200m²/g，孔径2~20nm。

光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜的制备方法包括，

第一步，将紫外光稳定剂、抗氧化剂溶解于溶剂中，使用多孔材料吸附后，通过过滤或蒸发的方式除去溶剂，制得抗老化/多孔材料复配体系；

第二步，将第一步中的抗老化/多孔材料复配体系，以及钛白粉、聚合物充分干燥后；

第三步，在第二步中再按比例份额加入缚酸剂、成核剂、增韧剂、增强剂，采用高速混合机混合均匀，将混合好的物料使用双螺杆挤出机造粒。

第四步，将第三步制得的粒子置于100℃烘箱中，干燥8h，除去水分后，经单螺杆流涎挤出机挤出，调节牵伸速率，控制膜厚度为60微米，经切边、收卷制得成品。

本发明的有益效果是：这种光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜采用抗老化剂/负载体系，有效避免了抗老化剂配方从聚合物表面析出的问题，同时减少了环境中水汽对聚合物中抗氧化剂、抗紫外剂（紫外光稳定剂）的抽提，经过此类设计，可大幅提升聚合物使用寿命，同时多孔微球具有较大的比表面积，在聚合物材料中吸附分子链，形成物理交联点，在材料拉伸过程中，有效避免了银纹向裂纹拓展，解决了膜材料老化后容易撕裂的问题。

具体实施方式

聚烯烃胶膜由以下几种成分组成：

成分 质量份数 主要功能

聚合物基体 70~90% /

钛白粉 5~30% 紫外光屏蔽、抗紫外

紫外光稳定剂 0.1%~1% 终止紫外光产生的自由基

抗氧化剂 0.1%~1% 加工过程保护，提供长效稳定

缚酸剂 0.1~3% 中和老化过程中产生的酸类物质

成核剂 0.1~0.3% 提高韧性及抗冲击性能

增韧剂 1%~30% 提高断裂延伸率、改善韧性

增强剂 1%~20%。 提高薄膜强度

多孔材料 0.1~1% 减少抗老化剂析出

聚合物基体为聚烯烃类材料，为线型低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中两种或三种的组合。

聚烯烃类材料的融熔指数为1~30g/10min，熔点为55~170℃。

钛白粉为金红石型钛白粉，粒径150~800nm,表面进行了无机包覆处理后，并进行有机包覆处理。

紫外光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

抗氧化剂为复合型抗氧化剂，分子量500~3000，熔点55~300℃。

缚酸剂化学结构为硬脂酸盐类物质。

成核剂的化学机构为山梨醇类衍生物。

增韧剂为茂金属催化剂合成的聚烯烃弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、(苯乙烯／丁二烯／苯乙烯)共聚物(SBS)、顺丁橡胶(BR)、异丁橡胶(IBR)，一种或多种组合，融体指数1~30g/10min。

增强剂为云母、滑石粉、水滑石、碳酸钙等。

抗氧化剂以及紫外光稳定剂采用多孔材料进行负载，添加进聚合物母体中，多孔材料粒子目数200~6000，比表面积500~200m²/g，孔径2~20nm。

光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜的制备方法包括，

第一步，将紫外光稳定剂、抗氧化剂溶解于溶剂中，使用多孔材料吸附后，通过过滤或蒸发的方式除去溶剂，制得抗老化/多孔材料复配物；

第二步，将第一步中的抗老化/多孔材料复配物、钛白粉、聚合物基体充分干燥；

第三步，在第二步中再按比例份额加入缚酸剂、成核剂、增韧剂、增强剂，采用高速混合机混合均匀，将混合好的物料使用双螺杆挤出机造粒；

第四步，将第三步制得的粒子置于100℃烘箱中，干燥8h，除去水分后，经单螺杆流涎挤出机挤出，调节牵伸速率，控制膜厚度为60μm，经切边、收卷制得成品。

实施例：

1、抗老化剂负载：

在室温下，将多孔二氧化硅、主抗氧剂1076、辅助抗氧剂Mark 2112(日本旭电化公司生产)、紫外光稳定剂LA-77（日本电化生产），按照质量比2:1:2：1配比置于丙酮溶剂中充分混合，在80℃烘箱中烘干溶剂，制得抗老化/多孔材料复配物；

2、粒子准备

按照下表（表1）准确计量各物料：

表1 物料配比表

将上述物料置于高速混合机中，高速混合15分钟，充分混合均匀后，双螺杆挤出机造粒，制备粒子；

3) 制膜

将第二步制得的粒子置于100℃烘箱中，干燥8h，除去水分后，经单螺杆流涎挤出机挤出，调节牵伸速率，控制膜厚度60微米，经切边、收卷制得成品。

薄膜物理性能指标如表2：

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述聚烯烃胶膜由以下几种成分组成：

聚合物基体 70~90%

钛白粉 5~30%

紫外光稳定剂 0.1%~1%

抗氧化剂 0.1%~1%

缚酸剂 0.1~3%

成核剂 0.1~0.3%

增韧剂 1%~30%

增强剂 1%~20%

多孔材料 0.1~1%。

2.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述聚合物基体为聚烯烃类材料，为线型低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中两种或两种以上的组合。

3.如权利要求2所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述聚烯烃类材料的融熔指数为1~30g/10min，熔点为55~170℃。

4.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述钛白粉为金红石型钛白粉，粒径150~800nm,表面进行了无机包覆处理后，并进行有机包覆处理。

5.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述紫外光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

6.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述抗氧化剂为复合型抗氧化剂，分子量500~3000，熔点55~300℃。

7.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述缚酸剂化学结构为硬脂酸盐类物质。

8.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述成核剂的化学机构为山梨醇类衍生物。

9.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述增韧剂为茂金属催化剂合成的聚烯烃弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶(EPR)、(苯乙烯／丁二烯／苯乙烯)共聚物(SBS)、顺丁橡胶(BR)、异丁橡胶(IBR)，一种或多种组合，融体指数1~30g/10min。

10.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述增强剂为云母、滑石粉、水滑石、碳酸钙。

11.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜，其特征在于：所述抗氧化剂以及紫外光稳定剂采用多孔材料进行负载，添加进聚合物母体中，多孔材料粒子目数200~6000，比表面积500~200m²/g，孔径2~20nm。

12.如权利要求1所述的光伏组件用超高耐候聚烯烃胶膜的制备方法，其特征在于：该方法包括，

第一步，将紫外光稳定剂、抗氧化剂溶解于溶剂中，使用多孔材料吸附后，通过过滤或蒸发的方式除去溶剂，制得抗老化/多孔材料复配体系；

第二步，将第一步中的抗老化/多孔材料复配体系，以及钛白粉、聚合物充分干燥后；

第三步，在第二步中再按比例份额加入缚酸剂、成核剂、增韧剂、增强剂，采用高速混合机混合均匀，将混合好的物料使用双螺杆挤出机造粒；

第四步，将第三步制得的粒子置于100℃烘箱中，干燥8h，除去水分后，经单螺杆流涎挤出机挤出，调节牵伸速率，控制膜厚度为60微米，经切边、收卷制得成品。