CN110684471A - 一种光伏用封装胶膜及其制备方法 - Google Patents

一种光伏用封装胶膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏胶膜技术领域，尤其是一种光伏用封装胶膜及其制备方法，其质量份组成如下：聚乙烯‑醋酸乙烯酯100‑120份、硅烷偶联剂0.1‑0.12份、抗氧化剂0.2‑0.24份、咪唑类固化剂1.5‑8.6份、复配交联剂0.4‑1.92份、粘接促进剂0.12‑0.4份、填料0.3‑0.8份；本发明中采用咪唑类固化剂替代传统使用的过氧化二异丙苯，降低了封装胶膜的固化温度，缩短了固化时间，降低了生产成本，而且由于添加了复配交联剂、粘接促进剂和含有双键的硅烷偶联剂，提高了封装胶膜的刚性，拉伸强度增大，断裂伸长率降低。

Description

一种光伏用封装胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏胶膜技术领域，尤其是一种光伏用封装胶膜及其制备方法。
背景技术
封装材料作为光伏组件中的重要组成部分，对光伏组件发电效率的提高具有一定的贡献，胶膜的主要作用是保护太阳能电池并将电池与盖板/背板材料紧密的连接成一个整体，在使用过程中，研究者发现太阳能电池组件中的封装材料在很大程度上会影响其光电转换效率、使用寿命等。
EVA封装胶膜主语热固性材料，在封装层压过程中在在一定的温度/压力下发生交联反应，从而实现粘结作用，交联剂常采用过氧化二异丙苯，但是过氧化二异丙苯需要在高温下发挥作用，但是高温条件下各组件间的线膨胀系数会有一定的差异，从而产生一部分内应力，封装完成后组件温度降至室温，各组件之间由于导热系数的差异，又产生一定的内应力，两部分内应力导致各组件之间形成脱层、起泡和褶皱等现象，缩短太阳能电池的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中不足，提供一种固化温度低、力学性能强的光伏用封装胶膜。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种光伏用封装胶膜，其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯100-120份、硅烷偶联剂0.1-0.12份、抗氧化剂0.2-0.24份、咪唑类固化剂1.5-8.6份、复配交联剂0.4-1.92份、粘接促进剂0.12-0.4份、填料0.3-0.8份。
进一步的，所述咪唑类固化剂选用咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、1一氰乙基一2一乙基一4一甲基咪唑、1一氰乙基一2一苯基咪唑、704固化剂、705 固化剂和708固化剂中的一种或几种。
进一步的，所述咪唑类固化剂选用2-甲基咪唑和705固化剂的混合物，其质量比为1:0.3-0.6。
进一步的，所述硅烷偶联剂选用含有双键的硅烷偶联剂，选用KH570、A171、 KH-A172、A151中的一种或几种。
更进一步的，所述硅烷偶联剂选用KH570和A171的混合物，其质量比为 1:0.2-0.8。
进一步的，所述复配交联剂包括聚三烯丙基异氰尿酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的混合物，其质量比为1:0.1-0.2。
进一步的，所述粘接促进剂由异氰酸酯与带有活性基团的硅烷偶联剂反应制得。
进一步的，所述抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂选用芳香胺或受阻酚抗氧剂，主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:0.1-0.2；所述辅助抗氧剂选用硫代双丙酸酯类或亚磷酸酯类抗氧剂。
本发明的另一个目的是：一种光伏用封装胶膜的制备方法。
一种光伏用封装胶膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将乙烯-醋酸乙烯酯、硅烷偶联剂和复配交联剂混合搅拌均匀后，加入粘结促进剂，继续搅拌混合均匀后转移至挤塑机中造粒，得到改性接枝物；
(2)将步骤(1)中得到的改性接枝物与抗氧化剂、咪唑固化剂和填料混合后置于混炼机中混炼后，转入挤出机中挤出成型，冷却，牵引手卷，出料，得到光伏用封装胶膜。
进一步的，所述步骤(2)中挤出的封装胶膜的上表面和下表面分别有若干间断的花纹。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
本发明中采用咪唑类固化剂替代传统使用的过氧化二异丙苯，降低了封装胶膜的固化温度，缩短了固化时间，降低了生产成本，而且由于添加了复配交联剂、粘接促进剂和含有双键的硅烷偶联剂，提高了封装胶膜的刚性，拉伸强度增大，断裂伸长率降低。
本发明中由于添加了咪唑类固化剂，使得封装胶膜具备了良好的耐湿热性，提高了封装胶膜储存的稳定性，便于封装胶膜的运输和储存。
本发明制备的封装胶膜，由于封装胶膜的上表面和下表面分别有若干间断的花纹，进一步提高了封装胶膜在温度变化下的伸缩性，可以降低由于温度变化，各组件之间由于膨胀系数和导热系数的差异产生的内应力，从而避免由于内应力导致各组件之间形成脱层、起泡和褶皱等现象，缩短太阳能电池的使用寿命。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种光伏用封装胶膜，其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯100份-120 份、硅烷偶联剂0.1-0.12份、抗氧化剂0.2-0.24份、咪唑类固化剂1.5-8.6份、复配交联剂0.4-1.92份、粘接促进剂0.12-0.4份、填料0.3-0.8份。
咪唑类固化剂的固化温度一般为120℃，并且在此温度下，经历一段时间，反应应当进行到足够的程度，使固化产物具有良好的性能，同时，具有优良的耐水性耐湿热性。本发明中咪唑类固化剂可以分散在树脂中，热熔后与树脂反应，或者通过微包胶囊化，热压破壁固化剂溶出，与树脂发生反应。本发明中选用咪唑类固化剂的原因是：咪唑类固化剂经济性能佳，一般情况下，咪唑类固化剂用量在1％-8％范围内，即可有良好效果，咪唑类固化剂固化的树脂适用期长，加工工艺易于控制，固化温度低，固化时间短。
咪唑类固化剂优选为2-甲基咪唑和705固化剂的混合物，其质量比为 1:0.3-0.6。
本发明中硅烷偶联剂选用含有双键的硅烷偶联剂，选用KH570、A171、 KH-A172、A151中的一种或几种。采用含有双键的硅烷偶联剂，可以提高胶膜的剥离强度，效果显著优于未经硅烷偶联剂处理的玻璃与含硅烷偶联剂的胶膜的剥离强度。本发明中硅烷偶联剂优选KH570和A171的混合物，其质量比为 1:0.2-0.8。
本发明中受阻酚抗氧剂可以选用BHT、1222、1076、1135、54、730、BHA、 SP，均为市售。
实施例1
一种光伏用封装胶膜，其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯100份、硅烷偶联剂KH-A1720.1份、抗氧化剂0.2份、2-甲基咪唑1.5份、复配交联剂0.4 份、粘接促进剂0.12份、填料0.3份。
其中，复配交联剂包括聚三烯丙基异氰尿酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的混合物，其质量比为1:0.1。
其中，粘接促进剂由异氰酸酯与带有活性基团的硅烷偶联剂反应制得。
抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂选用芳香胺或受阻酚抗氧剂，主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:0.1；辅助抗氧剂选用硫代双丙酸酯类或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例2
一种光伏用封装胶膜，其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯100份、硅烷偶联剂0.1份、抗氧化剂0.2份、咪唑类固化剂2.4份、复配交联剂0.4份、粘接促进剂0.12份、填料0.3份。
其中，咪唑类固化剂选用2-甲基咪唑和705固化剂的混合物，其质量比为 1:0.3。
其中，硅烷偶联剂选用KH570和A171的混合物，其质量比为1:0.2。
其中，复配交联剂包括聚三烯丙基异氰尿酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的混合物，其质量比为1:0.1。
其中，粘接促进剂由异氰酸酯与带有活性基团的硅烷偶联剂反应制得。
其中，抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂选用芳香胺或受阻酚抗氧剂，主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:0.1；所述辅助抗氧剂选用硫代双丙酸酯类或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例3
一种光伏用封装胶膜，其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯100份、硅烷偶联剂0.1份、抗氧化剂0.21份、咪唑类固化剂3.6份、复配交联剂0.5份、粘接促进剂0.24份、填料0.4份。
其中，咪唑类固化剂选用2-甲基咪唑和705固化剂的混合物，其质量比为 1:0.4。
其中，硅烷偶联剂选用KH570和A171的混合物，其质量比为1:0.3。
其中，复配交联剂包括聚三烯丙基异氰尿酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的混合物，其质量比为1:0.15。
其中，粘接促进剂由异氰酸酯与带有活性基团的硅烷偶联剂反应制得。
其中，抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂选用芳香胺或受阻酚抗氧剂，主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:0.15；辅助抗氧剂选用硫代双丙酸酯类或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例4
一种光伏用封装胶膜，其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯110份、硅烷偶联剂0.12份、抗氧化剂0.21份、咪唑类固化剂4.8份、复配交联剂0.8份、粘接促进剂0.24份、填料0.5份。
其中，咪唑类固化剂选用2-甲基咪唑和705固化剂的混合物，其质量比为 1:0.5。
其中，硅烷偶联剂选用KH570和A171的混合物，其质量比为1:0.6。
其中，复配交联剂包括聚三烯丙基异氰尿酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的混合物，其质量比为1:0.15。
其中，粘接促进剂由异氰酸酯与带有活性基团的硅烷偶联剂反应制得。
其中，抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂选用芳香胺或受阻酚抗氧剂，主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:0.15；辅助抗氧剂选用硫代双丙酸酯类或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例5
一种光伏用封装胶膜，其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯120份、硅烷偶联剂0.12份、抗氧化剂0.24份、咪唑类固化剂8.6份、复配交联剂1.92份、粘接促进剂0.4份、填料0.8份。
其中，咪唑类固化剂选用2-甲基咪唑和705固化剂的混合物，其质量比为 1:0.6。
其中，硅烷偶联剂选用KH570和A171的混合物，其质量比为1:0.8。
其中，复配交联剂包括聚三烯丙基异氰尿酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的混合物，其质量比为1:0.2。
其中，粘接促进剂由异氰酸酯与带有活性基团的硅烷偶联剂反应制得。
其中，抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂选用芳香胺或受阻酚抗氧剂，主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:2；辅助抗氧剂选用硫代双丙酸酯类或亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例1-5中的封装胶膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将乙烯-醋酸乙烯酯、硅烷偶联剂和复配交联剂混合搅拌均匀后，加入粘结促进剂，继续搅拌混合均匀后转移至挤塑机中造粒，得到改性接枝物；
(2)将步骤(1)中得到的改性接枝物与抗氧化剂、咪唑固化剂和填料混合后置于混炼机中混炼后，转入挤出机中挤出成型，冷却，牵引手卷，出料，得到光伏用封装胶膜，挤出的封装胶膜的上表面和下表面分别有若干间断的花纹。
实施例1-5中制备的封装胶膜的性能测试如下：
交联度采用溶剂回流法；
拉伸性能按照GB/T1040-1992，II型试样，拉伸速度500mm/min；
对比例，不添加固化剂，其余同实施例3；
表1封装胶膜的流变性能
M<sub>L</sub>/N M M<sub>H</sub>/N M T<sub>10</sub>/min T<sub>90</sub>/min 交联指数
实施例1 0.18 0.46 2.46 15.64 8.24
实施例2 0.19 0.64 2.21 12.08 9.34
实施例3 0.19 0.66 1.68 11.02 10.48
实施例4 0.19 0.72 1.42 10.64 10.72
实施例5 0.19 0.89 1.32 10.48 10.84
对比例 0 0.14 - - -
ML-最低转矩；MH-最高转矩；T10-流动时间；T90-固化时间。
表2封装胶膜的交联度及力学性能
Figure RE-GDA0002302570760000071
Figure RE-GDA0002302570760000081
Dc为交联度，Ts为拉伸强度，Eb为断裂伸长率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种光伏用封装胶膜，其特征在于：其质量份组成如下：聚乙烯-醋酸乙烯酯100-120份、硅烷偶联剂0.1-0.12份、抗氧化剂0.2-0.24份、咪唑类固化剂1.5-8.6份、复配交联剂0.4-1.92份、粘接促进剂0.12-0.4份、填料0.3-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种光伏用封装胶膜，其特征在于：所述咪唑类固化剂选用咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、1一氰乙基一2一乙基一4一甲基咪唑、1一氰乙基一2一苯基咪唑、704固化剂、705固化剂和708固化剂中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种光伏用封装胶膜，其特征在于：所述咪唑类固化剂选用2-甲基咪唑和705固化剂的混合物，其质量比为1:0.3-0.6。
4.根据权利要求1所述的一种光伏用封装胶膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂选用含有双键的硅烷偶联剂，选用KH570、A171、KH-A172、A151中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种光伏用封装胶膜，其特征在：所述硅烷偶联剂选用KH570和A171的混合物，其质量比为1:0.2-0.8。
6.根据权利要求1所述的一种光伏用封装胶膜，其特征在于：所述复配交联剂包括聚三烯丙基异氰尿酸酯和叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯的混合物，其质量比为1:0.1-0.2。
7.根据权利要求1所述的一种光伏用封装胶膜，其特征在于：所述粘接促进剂由异氰酸酯与带有活性基团的硅烷偶联剂反应制得。
8.根据权利要求1所述的一种光伏用封装胶膜，其特征在于：所述抗氧化剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:0.1-0.2；所述主抗氧剂选用芳香胺或受阻酚抗氧剂，所述辅助抗氧剂选用硫代双丙酸酯类或亚磷酸酯类抗氧剂。
9.如权利要求1-8中任一项所述的一种光伏用封装胶膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
（1）将乙烯-醋酸乙烯酯、硅烷偶联剂和复配交联剂混合搅拌均匀后，加入粘结促进剂，继续搅拌混合均匀后转移至挤塑机中造粒，得到改性接枝物；
（2）将步骤（1）中得到的改性接枝物与抗氧化剂、咪唑固化剂和填料混合后置于混炼机中混炼后，转入挤出机中挤出成型，冷却，牵引手卷，出料，得到光伏用封装胶膜。
10.根据权利要求9所述的一种光伏用封装胶膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中挤出的封装胶膜的上表面和下表面分别有若干间断的花纹。
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