CN110183745A - 一种增强耐磨型交联一体化背板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种增强耐磨型交联一体化背板及其制备方法。本发明的增强耐磨型交联一体化背板，包含胶膜层和背板层，所述背板层，按重量份计，包含以下组分：弹性体复合材料100份、交联剂0.3～0.8份、助交联剂0.1～0.3份、偶联剂0.2～0.5份、光稳定剂0.3～0.8份、抗氧剂0.2～0.5份；其中，所述弹性体复合材料以100重量份计，由70～90份弹性体材料和10～30份补强剂组成。本发明的背板层与胶膜层一体化成型，制得的背板强度高，可达硬质塑料水平，耐磨性好，耐热性好，制成的电池组件背板不存在熔融流动风险，放置时不会出现气泡。

Description

一种增强耐磨型交联一体化背板及其制备方法
技术领域
本发明属于光伏组件背板技术领域，涉及一种交联一体化背板及其制备方法，具体涉及一种增强耐磨型交联一体化背板及其制备方法。
背景技术
常规的单玻组件结构为玻璃/胶膜/电池片/胶膜/背板，背板与胶膜是分开的两部分，需进行分别制备，并且其在加工时需要涂覆工艺将胶膜涂覆在背板上，采用涂覆工艺而非共挤工艺生产的产品需用到胶黏剂，不够环保；如果采用层压制备，那么组件在层压过程中有可能产生气泡等不良现象，影响产品的良率。另外，下层胶膜与背板的某些功能是重复的，在某种程度上增加了组件成本。
现有技术中，外层背板层一般为氟膜，熔点为180℃左右，组件发生热斑现象时有融化风险，且氟膜成本相对较高。光伏背板材料一般为聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)或硬质聚烯烃类材料(如聚丙烯PP、聚乙烯PE等)，由于PET、PP、PE等硬质塑料的熔点在160℃以上，聚烯烃弹性体POE、EVA等物质的胶膜材料的熔点在100℃以内，因此，背板材料和角膜材料的加工温度相差过大，因此共挤成型工艺较难实现，同时采用热交联方式生产的产品，在160℃以上加工，体系内交联剂会发生反应，提前交联甚至产生焦料，生产可行性差。
CN107611205A公开了一种太阳能光伏组件，自上而下依次包括光伏玻璃、正面封装薄膜、电池片和一体化背板，所述一体化背板包括背板和一体化设于所述背板上的背面封装薄膜。该太阳能光伏组件采用一体化背板，减少了生产工序，提高了生产效率，降低了生产成本，提高了组件发电功率，减少了封装材料库存压力。但是，该发明的太阳能光伏组件其制备工艺上共挤难实现。
CN103252953B提供了一种具备抗PID作用的一体化光伏组件背板材料，由内层烯烃共聚物层、中间基体层聚酯层和外层热-紫外光双重交联固化聚酯涂料层构成；该发明内层烯烃共聚物具有很好的水汽阻隔性、绝缘性和抗水解性，有效抵抗了组件PID现象的发生，并能对电池片起到封装作用，使该背板既具有后层EVA胶膜的封装作用，又具有普通背板的保护作用；涂覆在中间基体层上的热-紫外光双重交联固化聚酯涂料，能形成致密的网状氟涂层，其作为外层与中间聚酯层结合，不仅具有良好的耐候性和对水、气、紫外的阻隔性，还具有优异的机械强度和很长的使用寿命。但是，该发明的中间层聚酯层相对聚烯烃材料耐水解性差，湿热条件使用易开裂，阻水性差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种增强耐磨型交联一体化背板及其制备方法，背板层与胶膜层一体化成型，制得的背板强度高，可达硬质塑料水平，耐磨性好，耐热性好，制成的电池组件背板不存在熔融流动风险，放置时不会出现气泡，即使电池组件发生热斑现象也不会由于背板的原因产生失效，太阳能电池组件生产过程中，不存在由于操作及设备原因造成的背板与胶膜间气泡问题。
本发明的目的之一在于提供一种增强耐磨型交联一体化背板，为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种增强耐磨型交联一体化背板，包含胶膜层和背板层，所述背板层，按重量份计，包含以下组分：
其中，所述弹性体复合材料以100重量份计，由70～90份弹性体材料和10～30份补强剂组成。
本发明的增强耐磨型交联一体化背板为交联型结构，背板层和胶膜层均为熔融温度较低的热固性材料，背板材料和胶膜材料的加工温度相差小，便于加工，即使组件发生热斑现象也不存在熔融流动风险；同时在组件生产过程中，不存在由于背板与胶膜在放置过程中的滑移等造成的气泡风险；背板层为交联耐磨层，交联同时添加了补强填料提升其耐磨性并对其强度进行补强，使背板的强度可达到硬质塑料水平。
具体地，所述背板层，按重量份计，包含以下组分：
弹性体复合材料100份，
交联剂0.3～0.8份，例如交联剂的重量份为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份等。
助交联剂0.1～0.3份，例如助交联剂的重量份为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份等。
偶联剂0.2～0.5份，例如偶联剂的重量份为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。
光稳定剂0.3～0.8份，例如光稳定剂的重量份为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份等。
抗氧剂0.2～0.5份，例如抗氧剂的重量份为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。
其中，所述弹性体复合材料以100重量份计，由70～90份弹性体材料和10～30份补强剂组成，例如弹性体材料的重量份为70份、71份、72份、73份、74份、75份、76份、77份、78份、79份、80份、81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份、89份、90份等，补强剂的重量份为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份等，两者之和为100份。
本发明中，背板层的主材为弹性体材料，所述弹性体材料为POE、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶和有机硅橡胶中的一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为POE、天然橡胶的混合物，POE、顺丁橡胶的混合物，POE、丁苯橡胶的混合物，POE、有机硅橡胶的混合物，天然橡胶、顺丁橡胶的混合物，天然橡胶、丁苯橡胶的混合物，天然橡胶、有机硅橡胶的混合物，顺丁橡胶、丁苯橡胶的混合物，丁苯橡胶和有机硅橡胶的混合物，POE、天然橡胶、顺丁橡胶的混合物，POE、顺丁橡胶、丁苯橡胶的混合物，POE、丁苯橡胶和有机硅橡胶的混合物，天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶的混合物，天然橡胶、顺丁橡胶、有机硅橡胶的混合物，顺丁橡胶、丁苯橡胶和有机硅橡胶的混合物，POE、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶的混合物，POE、天然橡胶、顺丁橡胶、有机硅橡胶的混合物，天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶和有机硅橡胶的混合物，POE、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶和有机硅橡胶的混合物。
本发明中，背板层中加入补强材料，可以提高背板材料的耐磨性，进而使背板材料的强度达到硬质塑料的水平。所述补强剂为炭黑、白炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管和短玻纤中的一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为炭黑、白炭黑的混合物，炭黑、石墨烯的混合物，炭黑、氧化石墨烯的混合物，炭黑、碳纳米管的混合物，炭黑、短玻纤的混合物，白炭黑、石墨烯的混合物，白炭黑、氧化石墨烯的混合物，白炭黑、碳纳米管的混合物，白炭黑、短玻纤的混合物，石墨烯、氧化石墨烯的混合物，石墨烯、短玻纤的混合物，炭黑、白炭黑、石墨烯的混合物，石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管的混合物，氧化石墨烯、碳纳米管和短玻纤的混合物，白炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管的混合物，石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管和短玻纤的混合物，炭黑、白炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管和短玻纤的混合物，所述混合物不局限于上述组合，由于篇幅原因不在此一一列出。若替换为其他补强材料，则不能取得较好的补强效果。
其中，所述交联剂为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯和三烯丙基异氰酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为两种的混合物，例如过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯的混合物，叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯的混合物等；所述混合物还可以为三种交联剂的混合物，例如过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷的混合物，叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯的混合物，过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯和三烯丙基异氰酸酯的混合物等；所述混合物还可以为四种交联剂的混合物，例如为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢的混合物，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯的混合物等；所述混合物也可以为五种、六种、七种、八种、九种、十种、十一种、十二种的混合物，例如为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢的混合物，过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯的混合物，过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯和三烯丙基异氰酸酯的混合物，过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯和三烯丙基异氰酸酯的混合物，叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯和三烯丙基异氰酸酯的混合物，过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯和三烯丙基异氰酸酯的混合物，由于篇幅原因，其他混合物在此不一一列出。
其中，所述助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯的混合物，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物，2-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物，2-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯的混合物，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯的混合物，由于篇幅原因，其他混合物在此不一一列出。
本发明中，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为，所述混合物为两种偶联剂的混合物，例如为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的混合物，乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷的混合物，乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷的混合物，乙烯基三乙氧基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷的混合物，乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物；所述混合物为三种偶联剂的混合物，例如为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷的混合物，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷的混合物，乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物；所述混合物为四种偶联剂的混合物，例如为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷的混合物，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷的混合物，乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物；所述混合物为五种偶联剂的混合物，例如为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷的混合物，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物，乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物；所述混合物为五种偶联剂的混合物，例如为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物；上述混合物不局限于所列出的混合物，还可以选择为上述混合物的其他组合。
本发明中，所述光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯和聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]}中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯的混合物，双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]}的混合物，聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯和聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]}的混合物，双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯和聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]}的混合物。
优选地，所述抗氧剂为酚系抗氧剂、亚磷酸酯系抗氧剂和受阻胺类抗氧剂中的一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为酚系抗氧剂、亚磷酸酯系抗氧剂的混合物，酚系抗氧剂、受阻胺类抗氧剂的混合物，亚磷酸酯系抗氧剂和受阻胺类抗氧剂的混合物，酚系抗氧剂、亚磷酸酯系抗氧剂和受阻胺类抗氧剂的混合物。
本发明中，所述背板层的厚度为150～400μm，例如背板层的厚度为150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm等。
优选地，所述胶膜层的厚度为300～600μm，例如胶膜层的厚度为300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm、510μm、520μm、530μm、540μm、550μm、560μm、570μm、580μm、590μm、600μm等。
本发明中，所述胶膜层，按重量份计，包含以下组分：
EVA或POE80～100份，例如EVA或POE的重量份为80份、81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份、89份、90份、91份、92份、93份、94份、95份、96份、97份、98份、99份、100份等。
钛白粉0～20份，例如钛白粉的重量份为0份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等。
其中，所述EVA或POE与所述钛白粉的重量份之和为100份。
交联剂0.3～0.8份，例如交联剂的重量份为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份等。
助交联剂0.1～0.3份，例如助交联剂的重量份为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份等。
偶联剂0.2～0.5份，例如偶联剂的重量份为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。
光稳定剂0.3～0.8份，例如光稳定剂的重量份为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份等。
抗氧剂0.2～0.5份，例如抗氧剂的重量份为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。
本发明的胶膜层主材为EVA或POE材料，可根据需要选择添加或不添加钛白粉，添加钛白粉后材料的反光性增强，但是剥离力会受影响，为了平衡反光性和剥离力，可根据实际需要进行调整，含有交联剂、助交联剂、偶联剂、光稳定剂、抗氧剂，同时可根据需要做成单层EVA或单层POE结构，或单层EVA加单层POE类的双层结构。
本发明的胶膜层的交联剂、助交联剂、偶联剂、光稳定剂、抗氧剂的种类可以与背板层的相同，实际制备过程中可以根据需要选择不同的种类，在此不再赘述。
本发明的目的之二在于提供一种增强耐磨型交联一体化背板的制备方法，本发明采用共挤工艺，一次成型，不使用胶水因而不存在有机溶剂污染，不需要涂覆烘干过程，同时背板与胶膜一次成型，节省时间，加工生产成本低，背板层及胶膜层材料均为熔融温度较低的材料，工艺上能够实现，同时能有效防止加工过程中的交联，所述制备方法包括以下步骤：将背板层材料和胶膜层材料通过多层共挤工艺，80～100℃下挤出成膜，140～160℃层压10～20min完成交联，得到所述增强耐磨型交联一体化背板。
本发明的制备方法中，挤出过程中，胶膜层及背板层均不发生或很少发生交联反应，降低了生产过程中产生焦料的风险；交联过程发生在组件的层压过程中，使胶膜层与背板层分子能够相互扩散，增加了层间结合力，同时形成互穿网络，确保产品在使用过程中不会发生分层现象。
所述挤出成膜的挤出温度为80～100℃，例如挤出温度为80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃等；所述层压的温度为140～160℃，例如层压的温度为140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃、150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃、160℃等；所述层压的时间为10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min等。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的增强耐磨型交联一体化背板，一体化成型，制得的背板强度高，拉伸断裂强度为26～31MPa，拉伸断裂伸长率为410～480％；耐磨性好，抗落纱150～180L，可达硬质塑料水平；制成的电池组件不存在熔融流动风险，200℃恒温30min不熔化不流动，放置时不会出现气泡，即使电池组件发生热斑现象也不会由于背板的原因产生失效，太阳能电池组件生产过程中，不存在由于操作及设备原因造成的背板与胶膜间气泡问题。
(2)本发明的增强耐磨型交联一体化背板的制备方法，采用共挤工艺，一次成型，不使用胶水因而不存在有机溶剂污染，不需要涂覆烘干过程，同时背板与胶膜一次成型，节省时间，加工生产成本低，背板层及胶膜层材料均为熔融温度较低的材料，工艺上能够实现，同时能有效防止共挤过程中产生交联，而在层压过程产生交联。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
本发明的拉伸断裂强度及拉伸断裂伸长率的测试标准参照ASTM D882进行，粘接力的测试标准参照ASTM D903进行，抗落砂性能的测试标准参照CWC3308进行。
实施例1
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板，包括胶膜层和背板层，其中，
胶膜层按重量份计，包括：EVA 100份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.3份，抗氧剂0.5份，厚度为350μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂。
背板层按重量份计，包括：顺丁橡胶70份，炭黑30份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.5份，抗氧剂0.5份，厚度为200μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为0.2份酚系抗氧剂与0.3份亚磷酸酯系抗氧剂混合物。
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板得制备方法包括以下步骤：
将上述背板层材料和胶膜层材料通过多层共挤工艺，80～100℃下挤出成膜，145℃层压15min交联得到所述增强耐磨型交联一体化背板。
该实施例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度26MPa，拉伸断裂伸长率440％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂150L，200℃恒温30min不熔化不流动。
实施例2
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板，包括胶膜层和背板层，其中，
胶膜层按重量份计，包括：POE100份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.3份，抗氧剂0.5份，厚度为350μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂。
背板层按重量份计，包括：顺丁橡胶70份，炭黑30份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.5份，抗氧剂0.5份，厚度为200μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为0.1份酚系抗氧剂与0.4份亚磷酸酯系抗氧剂混合物。
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板得制备方法包括以下步骤：
将上述背板层材料和胶膜层材料通过多层共挤工艺，80～100℃下挤出成膜，140℃层压20min交联反应得到所述增强耐磨型交联一体化背板。
该实施例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度29MPa，拉伸断裂伸长率470％，与电池片的粘接力大于60N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于120N/cm，抗落砂150L，200℃恒温30min不熔化不流动。
实施例3
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板，包括胶膜层和背板层，其中，
胶膜层按重量份计，包括：EVA85份，钛白粉15份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.3份，抗氧剂0.5份，厚度为350μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂。
背板层按重量份计，包括：顺丁橡胶70份，炭黑30份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.5份，抗氧剂0.5份，厚度为200μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂与亚磷酸酯系抗氧剂混合物。
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板得制备方法包括以下步骤：
将上述背板层材料和胶膜层材料通过多层共挤工艺，80～100℃下挤出成膜，(所得产品在正常太阳能电池组件层压过程中完成交联反应(145℃层压15min))得到所述增强耐磨型交联一体化背板。
该实施例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度27MPa，拉伸断裂伸长率410％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于90N/cm，抗落砂150L，200℃恒温30min不熔化不流动。
实施例4
胶膜层按重量份计，包括：EVA100份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.3份，抗氧剂0.5份，厚度为350μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂。
背板层按重量份计，包括：顺丁橡胶70份，白炭黑30份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.5份，抗氧剂0.5份，厚度为200μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂与亚磷酸酯系抗氧剂混合物。
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板得制备方法包括以下步骤：
将上述背板层材料和胶膜层材料通过多层共挤工艺，80～100℃下挤出成膜，150℃层压10min交联反应得到所述增强耐磨型交联一体化背板。
该实施例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度27MPa，拉伸断裂伸长率480％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂150L，200℃恒温30min不熔化不流动。
实施例5
胶膜层按重量份计，包括：EVA100份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.3份，抗氧剂0.5份，厚度为350μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂。
背板层按重量份计，包括：顺丁橡胶70份，炭黑20份，石墨烯10份，交联剂0.5份，助交联剂0.1份，偶联剂0.3份，光稳定剂0.5份，抗氧剂0.5份，厚度为200μm；其中，交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为酚系抗氧剂与亚磷酸酯系抗氧剂混合物。
本实施例的增强耐磨型交联一体化背板得制备方法包括以下步骤：
将上述背板层材料和胶膜层材料通过多层共挤工艺，80～100℃下挤出成膜，145℃层压15min交联反应得到所述增强耐磨型交联一体化背板。
该实施例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度31MPa，拉伸断裂伸长率430％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂180L，200℃恒温30min不熔化不流动。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，补强剂替换为滑石粉，其他组分和制备方法与实施例1的均相同。
该对比例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度20MPa，拉伸断裂伸长率510％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂100L，200℃恒温30min不熔化不流动。
本对比例将补强剂替换为填充剂滑石粉后，导致拉伸断裂强度和耐磨性能明显下降
对比例2
本对比例与实施1的区别之处在于，背板层的弹性材料顺丁橡胶70份替换为共聚聚丙烯50份，均聚聚丙烯20份，其他的与实施例1的均相同。
该对比例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度25MPa，拉伸断裂伸长率480％，与电池片的粘接力约40N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力约60N/cm，抗落砂150L，200℃恒温30min背板层熔化流动。
本对比例中弹性材料替换为硬质塑料聚丙烯材料，背板层与胶膜层的加工温度相差较大，模头处温度较高(约180℃)，在挤出过程中胶膜层已发生交联，因而后期与电池片及上层胶膜粘粘结力明显下降，同时由于加工温度不匹配导致胶膜层成型困难，膜面均匀性差；另外，背板由层压后交联的热固性材料转变为热塑性材料，熔点温165℃左右，在200℃恒温5min即出现熔化流动现象。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，背板层未添加补强剂，减少的补强剂的重量份增加至顺丁橡胶中，以保证总的重量份不变，其他的与实施例1的均相同。
该对比例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度16MPa，拉伸断裂伸长率600％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂60L，200℃恒温30min不熔化不流动。
本对比例中未添加补强剂，制成的背板材料过软，与胶膜层属于同一级别，无法达到背板所需的强度及耐磨性，无法起到所需的保护作用。
对比例4
本对比例与实施1的区别之处在于，炭黑的重量份为5份，顺丁橡胶为95份，其他的与实施例1的均相同。
该对比例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度17MPa，拉伸断裂伸长率580％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂65L，200℃恒温30min不不熔化不流动。
本对比例中补强剂的用量太低，制成的背板材料仍然较软，无法达到背板所需的强度及耐磨性，无法起到所需的保护作用。
对比例5
本对比例与实施1的区别之处在于，炭黑的重量份为50份，顺丁橡胶为50份，其他的与实施例1的均相同。
该对比例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度19MPa，拉伸断裂伸长率330％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂180L，200℃恒温30min不熔化不流动。
本对比例中补强剂的用量太高，高分子基材难以完全包覆炭黑补强剂，加工成膜性差，制备的样品外观缺陷较多，且耗能明显上升；同时炭黑含量过高其补强效果反而有所下降，样品的断裂伸长率也出现明显下降。
对比例6
本对比例与实施1的区别之处在于，背板层未添加交联剂、助交联剂及偶联剂，其中，
背板层按重量份计，包括：顺丁橡胶70份，炭黑30份，光稳定剂1份，抗氧剂0.9份，厚度为200μm；其中，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，抗氧剂为0.3份酚系抗氧剂与0.6份亚磷酸酯系抗氧剂混合物。
该对比例为1000V背板标准制备样品，拉伸断裂强度17MPa，拉伸断裂伸长率590％，与电池片的粘接力大于50N/cm，与电池片的上层EVA的粘接力大于100N/cm，抗落砂80L，200℃恒温30min背板层熔化流动。
本对比例的背板层不加交联剂、助交联剂及偶联剂，会使材料的拉伸强度和耐磨性能明显下降。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，包含胶膜层和背板层，所述背板层，按重量份计，包含以下组分：
其中，所述弹性体复合材料以100重量份计，由70～90份弹性体材料和10～30份补强剂组成。
2.根据权利要求1所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述弹性体材料为POE、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶和有机硅橡胶中的一种或至少两种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述补强剂为炭黑、白炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管和短玻纤中的一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3之一所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述交联剂为过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化环己酮、叔丁基过氧化氢、过氧苯甲酸叔丁酯、过氧乙酸叔丁酯、过氧重碳酸二-(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯和三烯丙基异氰酸酯中的一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1-4之一所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述助交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯中的一种或至少两种的混合物。
6.根据权利要求1-5之一所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1-6之一所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯和聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]}中的一种或至少两种的混合物；
优选地，所述抗氧剂为酚系抗氧剂、亚磷酸酯系抗氧剂和受阻胺类抗氧剂中的一种或至少两种的混合物。
8.根据权利要求1-7之一所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述背板层的厚度为150～400μm；
优选地，所述胶膜层的厚度为300～600μm。
9.根据权利要求1-8之一所述的增强耐磨型交联一体化背板，其特征在于，所述胶膜层，按重量份计，包含以下组分：
其中，所述EVA或POE与所述钛白粉的重量份之和为100份。
10.一种如权利要求1-9之一所述的增强耐磨型交联一体化背板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将背板层材料和胶膜层材料通过多层共挤工艺，80～100℃下挤出成膜，140～160℃层压10～20min完成交联，得到所述增强耐磨型交联一体化背板。
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