CN111263981A - 用于光伏封装膜的聚烯烃组成物 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及由可固化组成物制得的封装膜，所述可固化组成物包括：(A)聚烯烃聚合物；(B)有机过氧化物；(C)硅烷偶合剂；以及(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。

Description

用于光伏封装膜的聚烯烃组成物
技术领域
本公开涉及用于光伏(PV)封装膜的聚烯烃聚合物组成物。在一个方面中，本公开涉及聚烯烃聚合物组成物，其提供用于形成封装膜的更短的处理时间。在另一个方面中，本公开涉及包括聚烯烃聚合物组成物的PV封装膜和包含其的电子装置。
背景技术
在过去十年中，全球对替代能源的需求引起太阳能电池板和PV模组产量大幅增加。将太阳能转换成电能的太阳能电池(也称为PV电池)非常脆弱且必须用耐用的封装膜包裹。封装膜的两个主要功能为(1)将太阳能电池粘附到玻璃覆盖片和背板上，和(2)保护PV模组免受环境应力(例如湿气、温度、冲击、振动、电隔离等)影响。当前封装膜主要由乙烯乙酸乙烯酯(EVA)制成，因为EVA展示封装膜所需的良好的特性平衡。EVA为一种乙烯/不饱和羧酸酯共聚物，其中不饱和羧酸酯共聚单体为羧酸乙烯酯。
某些聚烯烃聚合物，如不为乙烯/不饱和羧酸酯共聚物的聚烯烃弹性体(POE)，已被确定为用于形成封装膜的EVA的替代物且与EVA相比，具有例如电阻率、湿和热稳定性以及耐候性的优点。然而，与基于EVA的组成物相比，常规的基于POE的组成物具有更长的用于形成封装膜的处理时间。因此，本领域中认识到需要新的基于POE的组成物，其提供用于形成封装膜的短处理时间，同时保持良好的固化性能、粘附性、体积电阻率等。
发明内容
在某些实施例中，本公开涉及用于形成封装膜的可固化组成物，所述组成物包括：
(a)聚烯烃聚合物；
(b)有机过氧化物；
(c)硅烷偶合剂；以及
(d)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂：
[R1,R2SiN(R3)2/2]n(I)，其中下标n为大于或等于3的整数；每个R1独立地为(C2-C4)烯基；每个R2和R3独立地为H、(C1-C4)烷基、苯基或R1。
在其它实施例中，本公开涉及包括交联聚合组成物的封装膜，其包括以下的反应产物：
(a)聚烯烃聚合物；
(b)有机过氧化物；
(c)硅烷偶合剂；以及
(d)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂：
[R1,R2SiN(R3)2/2]n(I)，其中下标n为大于或等于3的整数；每个R1独立地为(C2-C4)烯基；每个R2和R3独立地为H、(C1-C4)烷基、苯基或R1。
附图说明
图1为示例性光伏模组的分解透视图。
图2为本公开的某些实施例的浸泡时间对浸泡百分比曲线。
定义
对元素周期表的任何参考为如由CRC Press,Inc.,1990-1991所出版的元素周期表。对此表中的元素族的参考是通过编号族的新标号。
出于美国专利实务的目的，任何所参考的专利案、专利申请案或公开案的内容均以全文引用的方式并入(或将其等效美国版本如此以引用的方式并入)，尤其在本领域中的定义(在与本公开中特定提供的任何定义不一致的程度上)和常识的公开方面。
本文中所公开的数值范围包含来自下限值和上限值的所有值，且包含下限值和上限值。对于含有确切值的范围(例如，1或2或3到5或6或7)，包含任何两个确切值之间的任何子范围(例如，1到2；2到6；5到7；3到7；5到6；等)。
除非相反陈述、从上下文暗示或本领域中惯用，否则所有份数和百分比均以重量计，且所有测试方法均为截至本公开申请日为止的现行方法。
除非相反陈述，否则所有测试方法均为截至本公开申请日为止的现行方法。
“掺合物”、“聚合物掺合物”和其类似术语指两种或更多种聚合物的组成物。此类掺合物为可混溶或不可混溶的。此类掺合物可为或可不为相分离的。如从透射电子光谱法、光散射、x射线散射和用于测量和/或鉴定域组态的任何其它方法所测定，此类掺合物可能含有或可能不含有一种或多种域组态。掺合物不为层压材料，但为层压材料的一个或多个层可含有掺合物。
如本文中所用，“组成物”包含组成所述组成物的材料的混合物，以及由组成物的材料形成的反应产物和分解产物。
术语“包括”、“包含”、“具有”以及其衍生词不意欲排除任何额外组分、步骤或程序的存在，不论其是否特定地公开。为避免任何疑问，除非相反陈述，否则经由使用术语“包括”所主张的所有组成物均可包含任何额外添加剂、佐剂或化合物，无论以聚合方式或以其它方式。相比之下，术语“基本上由……组成”从任何随后列举范围中排除除了对操作来说非必需的组分、步骤或程序以外的任何其它组分、步骤或程序。术语“由……组成”排除任何未特定列举的组分、步骤或程序。除非另外说明，否则术语“或”指个别以及呈任何组合形式的所列举成员。单数的使用包含使用复数，且反之亦然。
“直接接触”指层组态，其中第一层紧邻第二层定位，且在第一层与第二层之间不存在介入层或不存在介入结构。
术语“辅剂”指增强交联的化合物，即固化辅剂。术语“辅剂”、“辅助剂”、“交联辅剂”以及“交联辅助剂”在本文中可互换使用。“常规辅剂”为一种非环状或环状化合物，其增强交联且在其各别主链或环子结构中含有碳原子。因此，常规辅剂的主链或环子结构基于碳(碳类子结构)。相反，硅类辅剂指非环状或环状化合物，其可增强交联且在其各别主链或环子结构中含有硅原子。式(I)的单环有机硅氮烷为环状硅类辅剂。在基于POE的组成物中使用常规辅剂为现有技术的代表。
术语“固化”和“交联”在本文中可互换使用，意指形成交联产物(网状聚合物)。
如本文中所用，“聚合物”指通过使相同或不同类型的单体聚合而制备的聚合化合物。通用术语聚合物因此涵盖术语均聚物(用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物，应了解，可在聚合物结构中并入微量杂质)和如本文所定义的术语互聚物。微量杂质，例如催化剂残余物，可并入聚合物之中和/或之内。
如本文所用，“互聚物”指通过使至少两种不同类型的单体聚合而制备的聚合物。通用术语互聚物因此包含共聚物(用于指由两种不同类型的单体制备的聚合物)，和由超过两种不同类型的单体制备的聚合物。
“丙烯类”、“丙烯类聚合物”、“聚丙烯”和其类似术语指含有(以可聚合单体的总量计)50重量％(wt％)到100重量％聚合丙烯单体且任选地可含有至少一种共聚单体的聚合物。此类术语包含丙烯均聚物和丙烯互聚物(意指来源于丙烯和一个或多个共聚单体的单元，如丙烯/α-烯烃互聚物)。
“乙烯类”、“乙烯类聚合物”、“聚乙烯”以及其类似术语指含有(以可聚合单体的总量计)50重量％到100重量％聚合乙烯单体且任选地可含有至少一种共聚单体的聚合物。此类术语包含乙烯均聚物和乙烯互聚物(意指来源于乙烯和一个或多个共聚单体的单元，如乙烯/α-烯烃互聚物)。
如本文所用的“α-烯烃”为烃分子，其由在主要(α)位置具有烯系不饱和度的烃分子组成。例如，如本文所使用，“(C3-C20)α-烯烃”为由包括以下的烃分子组成的烃分子：(i)仅一个烯系不饱和度，此不饱和度位于第一与第二个碳原子之间，和(ii)至少3个碳原子，或3到20个碳原子。例如，如本文所用，(C3-C20)α-烯烃指H2C＝C(H)-R，其中R为直链(C1-C18)烷基。(C1-C18)烷基为具有1到18个碳原子的单价的未经取代的饱和烃。R的非限制性实例为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基以及十八烷基。(C3-C20)α-烯烃的非限制性实例包含丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-十二碳烯以及两种或更多种此等单体的混合物。(C3-C20)α-烯烃也可含有环状结构，如环己烷或环戊烷，产生如3-环己基-1-丙烯(烯丙基环己烷)和乙烯基环己烷的α-烯烃。(C3-C20)α-烯烃可与乙烯单体一起以共聚单体形式使用。
术语“含有乙烯的聚合物”指含有来源于H2C＝CH2的重复单元的巨分子。
“聚烯烃弹性体”或“POE”指含有等于或大于50重量％聚合α-烯烃单体(包含乙烯)的弹性聚合物。“聚烯烃弹性体”包含(但不限于)本文所述的乙烯类聚合物和丙烯类聚合物。如本文所用，术语“聚烯烃弹性体”不包含乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。
“非极性聚合物”和其类似术语指不具有永久偶极的聚合物，即聚合物不具有正端和负端，且无杂原子和官能团。“官能团”和其类似术语指负责给予特定化合物其特征反应的部分或原子团。官能团的非限制性实例包含含有杂原子的部分、含有氧的部分(例如醇、醛、酯、醚、酮以及过氧根基团)以及含有氮的部分(例如酰胺、胺、偶氮、酰亚胺、亚胺、硝酸根、腈和亚硝酸根基团)。“杂原子”为除碳或氢以外的原子。
“光伏电池”、“PV电池”和其类似术语指含有本领域中已知的若干无机或有机类型中的任一种的一种或多种光伏作用材料的结构。例如，常用光伏作用材料包含一种或多种已知光伏作用材料，包含(但不限于)结晶硅、多晶硅、非晶硅、铜铟镓(二)硒化物(CIGS)、铜铟硒化物(CIS)、碲化镉、砷化镓、染料敏化材料以及有机太阳能电池材料。如图1所示，PV电池通常以层压结构形式使用，且具有至少一个光反应性表面，其将入射光转换成电流。光伏电池为本领域的从业人员所熟知的，且通常封装到光伏模组中，所述光伏模组保护电池且允许其在其各种应用环境中(通常在户外应用中)使用。PV电池本质上可为柔性或刚性，且包含光伏作用材料和在其制造中应用的任何保护性涂层表面材料以及适当的布线和电子驱动电路。
“光伏模组”、“PV模组”和其类似术语指包含PV电池的结构。PV模组也可包含覆盖片、前封装膜、后封装膜以及背板，其中PV电池夹在前封装膜与后封装膜之间。
“室温”指约20到约25℃的温度范围。
“进一步处理”、“进一步被处理”和其类似术语指聚烯烃的制造处理步骤，包含(但不限于)混配、掺合、熔融掺合、挤出(例如薄膜挤出)、捏合、吸收、注射和模塑(例如注塑、压缩模塑、吹塑等)。适合的混配设备的非限制性实例包含内部间歇式混合器(例如BANBURY和BOLLING内部混合器)和连续单螺杆或双螺杆混合器(例如FARREL连续混合器、BRABENDER单螺杆混合器、WERNER和PFLEIDERER双螺杆混合器以及BUSS捏合连续挤出机)。所用混合器的类型和混合器的操作条件可影响组成物的性质，如粘度、体积电阻率以及挤出表面光滑度。
具体实施方式
目前，封装膜主要由EVA制成。然而，非常有兴趣用不包括EVA的聚烯烃聚合物组成物(例如，本文定义的聚烯烃弹性体(POE))代替基于EVA的组成物，这为由于其可以提供用于封装膜的某些优点(包含(但不限于)电阻率、湿热稳定性和耐候性)。然而，形成基于POE的封装膜存在的挑战为相对于基于EVA的封装膜的形成来说更长的处理时间。特定地说，在形成基于EVA或基于POE的封装膜的过程中，初始步骤可为用固化包(包含过氧化物、硅烷偶合剂和交联辅剂)浸泡EVA或POE。对于POE，当使用常规固化包时，与EVA(例如，约1小时)相比，此初始浸泡步骤可耗费更长时间(例如，长达16小时)。因此，POE的较长浸泡时间会严重限制生产率且增加用于形成基于POE的封装膜的制造成本。为此，当用包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂置换常规交联辅剂(例如，异氰脲酸三烯丙酯(TAIC))时，本公开提供用固化包浸泡POE所需的时间的惊人且意外的缩短。
组成物
本公开的组成物(“本发明的组成物”)为用于形成封装膜的可固化组成物，所述组成物包括：(A)聚烯烃聚合物；(B)有机过氧化物；(C)硅烷偶合剂；(D)包括式(I)的硅烷化合物的辅剂。
(A)聚烯烃聚合物
本发明的组成物包括聚烯烃聚合物。在某些实施例中，本发明的组成物包括80重量％到99.99重量％(例如80重量％到99.88重量％、85重量％到99.88重量％、88重量％到99.88重量％、90重量％到99重量％、95重量％到99重量％、97重量％到99重量％、97.50重量％到98.50重量％和/或97.75重量％到98.25重量％)聚烯烃聚合物。换句话说，在某些实施例中，本发明的组成物包括80重量％，或85重量％，或88重量％，或90重量％，或95重量％，或97重量％，或97.50重量％，或97.75重量％到98.25重量％，或98.5重量％，或99重量％，或99.88重量％，或99.99重量％聚烯烃聚合物。
在某些实施例中，聚烯烃聚合物为如本文所定义的聚烯烃弹性体。在其它实施例中，聚烯烃聚合物为非极性聚烯烃弹性体。
在一些实施例中，聚烯烃聚合物为乙烯类聚合物，其包括50到100重量％乙烯单体单元、50到0重量％(C3-C20)α-烯烃衍生的共聚单体单元以及任选的20到0重量％二烯共聚单体，其中总重量百分比为100重量％。用于制备二烯共聚单体的二烯可为1,3-丁二烯、1,5-己二烯、1,7-辛二烯、亚乙基降冰片烯、二环戊二烯或乙烯基降冰片烯。
在一些实施例中，聚烯烃聚合物为丙烯类聚合物，其包括50到100重量％丙烯单体单元、50到0重量％乙烯或(C4-C20)α-烯烃衍生的共聚单体单元和任选的20到0重量％二烯共聚单体，其中总重量百分比为100重量％。用于制备二烯共聚单体的二烯可为1,3-丁二烯、1,5-己二烯、1,7-辛二烯、亚乙基降冰片烯、二环戊二烯或乙烯基降冰片烯。
在一些实施例中，聚烯烃聚合物为聚((C3-C20)α-烯烃)均聚物，其含有99到100重量％(C3-C20)α-烯烃单体单元，或为聚((C3-C20)α-烯烃)共聚物，其含有99到100重量％至少两个不同的(C3-C20)α-烯烃单体/共聚单体单元。
在某些实施例中，聚烯烃聚合物为乙烯/α-烯烃互聚物。乙烯/α-烯烃互聚物可为无规或嵌段互聚物。嵌段互聚物包含多嵌段共聚物和二嵌段共聚物。适合的乙烯/α-烯烃互聚物的非限制性实例包含乙烯/丙烯、乙烯/丁烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/1-丁烯以及乙烯/丁烯/1-辛烯互聚物。在一些实施例中，乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。适合的乙烯/α-烯烃共聚物的非限制性实例包含乙烯/丙烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/1-己烯共聚物以及乙烯/1-辛烯共聚物。
在某些实施例中，聚烯烃聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物，其中“α-烯烃”包含乙烯。在一些实施例中，丙烯/α-烯烃互聚物为丙烯/α-烯烃共聚物。
在某些实施例中，根据ASTM D792，聚烯烃聚合物的密度为0.850g/cc到0.900g/cc(例如0.855g/cc到0.900g/cc、0.860g/cc到0.900g/cc、0.865g/cc到0.900g/cc、0.870g/cc到0.890g/cc、0.875g/cc到0.890g/cc、0.875g/cc到0.885g/cc和/或0.880g/cc到0.885g/cc)。换句话说，根据ASTM D792，聚烯烃聚合物的密度为0.850g/cc，或0.855g/cc，或0.860g/cc，或0.865g/cc，或0.870g/cc，或0.875g/cc，或0.880g/cc到0.885g/cc，或0.890g/cc，或0.900g/cc。
在某些实施例中，根据ASTM D1238，在190℃/2.16kg下，聚烯烃聚合物的熔融指数(MI)为1g/10min到100g/10min(例如1g/10min到75g/10min、1g/10min到50g/10min、1g/10min到45g/10min、1g/10min到40g/10min、1g/10min到35g/10min、1g/10min到30g/10min、5g/10min到25g/10min、10g/10min到25g/10min、15g/10min到25g/10min、15g/10min到20g/10min和/或18g/10min到20g/10min)。换句话说，在某些实施例中，根据ASTM D1238，在190℃/2.16kg下，聚烯烃聚合物的熔融指数为1g/10min，或5g/10min，或10g/10min，或15g/10min，或18g/10min到20g/10min，或25g/10min，或30g/10min，或35g/10min，或40g/10min，或45g/10min，或50g/10min，或75g/10min，或100g/10min。
在一些实施例中，聚烯烃聚合物的熔点为40℃到125℃。在一些实施例中，聚烯烃聚合物的熔点为40℃，或45℃，或50℃，或55℃到60℃，或65℃，或70℃，或80℃，或90℃，或95℃，或100℃，或110℃，或120℃，或125℃。
在一些实施例中，聚烯烃聚合物的玻璃转变温度(Tg)为-35℃到-100℃。在一些实施例中，聚烯烃聚合物的玻璃转变温度(Tg)为-35℃，或-40℃，或-45℃或-50℃到-80℃，或-85℃，或-90℃，或-95℃，或-100℃。
在某些实施例中，聚烯烃聚合物为非极性乙烯/α-烯烃互聚物。
在某些实施例中，聚烯烃聚合物为具有一种、一些或所有以下性质的乙烯/α-烯烃互聚物：
(i)密度为0.850g/cc，或0.855g/cc，或0.860g/cc，或0.865g/cc，或0.870g/cc，或0.875g/cc，或0.880g/cc到0.885g/cc，或0.890g/cc，或0.900g/cc；
(ii)熔融指数为1g/10min，或5g/10min，或10g/10min，或15g/10min，或18g/10min到20g/10min，或25g/10min，或30g/10min，或35g/10min，或40g/10min，或45g/10min，或50g/10min，或75g/10min，或100g/10min；和/或
(iii)熔点(Tm)为40℃，或45℃，或50℃，或55℃到60℃，或65℃，或70℃，或80℃，或90℃，或95℃，或100℃，或110℃，或120℃，或125℃。
聚烯烃聚合物可为前述实施例中的两者或更多者的掺合物或组合。聚烯烃聚合物也可与一种或多种其它聚合物一起掺合或稀释。
聚烯烃聚合物可通过本领域中已知的任何合适方法制备。用于制备聚烯烃聚合物的任何常规或以后发现的制备方法均可用于制备本公开的聚烯烃聚合物。适合的制备方法包括一种或多种聚合反应，如使用一种或多种聚合催化剂进行的高压聚合方法或配位聚合方法，所述聚合催化剂包含(但不限于)齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)、氧化铬、茂金属、受限几何形状或后茂金属催化剂。适合的温度为0℃到250℃，或30℃到200℃。适合的压力为大气压(101kPa)到10,000个大气压(约1,013兆帕斯卡(“MPa”))。在大多数聚合反应中，所用催化剂与可聚合烯烃(单体/共聚单体)的摩尔比为10-12:1到10-1:1，或10-9:1到10-5:1。
聚烯烃聚合物的非限制性实例包含来自陶氏化学公司(The Dow ChemicalCompany)的ENGAGETM聚烯烃弹性体、来自陶氏化学公司的AFFINITYTM聚烯烃弹性体、来自陶氏化学公司的INFUSETM烯烃嵌段共聚物、来自陶氏化学公司的INTUNETM PP类烯烃嵌段共聚物、来自Exxon Chemical Company的EXACTTM树脂，来自Mitsui Chemicals的TAFMERTM树脂，来自LG Chemical的LUCENETM树脂，来自Eastman Chemical Company的EASTOFLEX TM树脂以及来自陶氏化学公司的FLEXOMERTM树脂。
(B)有机过氧化物
本发明的组成物包括有机过氧化物。在某些实施例中，本发明的组成物包括0.1重量％到3重量％(例如0.1重量％到2.5重量％、0.1重量％到2重量％、0.5重量％到1.5重量％和/或1重量％到1.5重量％)有机过氧化物。换句话说，本发明的组成物包括0.1重量％，或0.5重量％，或1重量％到1.5重量％，或2重量％，或2.5重量％，或3重量％有机过氧化物。
在某些实施例中，有机过氧化物为满足以下条件的分子：含有碳原子、氢原子和两个或更多个氧原子，且具有至少一个-O-O-基团，限制条件为当存在超过一个-O-O-基团时，每个-O-O-基团均经由一个或多个碳原子或此类分子的集合间接地与另一个-O-O-基团结合。
有机过氧化物可为下式的单过氧化物：RO-O-O-RO，其中每个RO独立地为(C1-C20)烷基或(C6-C20)芳基。每个(C1-C20)烷基独立地为未经取代的或经1或2个(C6-C12)芳基取代。每个(C6-C20)芳基为未经取代的或经1到4个(C1-C10)烷基取代。或者，有机过氧化物可为下式的二过氧化物：RO-O-O-R-O-O-RO，其中R为二价烃基，如(C2-C10)亚烷基、(C3-C10)亚环烷基或亚苯基，且每个RO如上所定义。
适合的有机过氧化物的非限制性实例包含二异丙苯基过氧化物；十二烷基过氧化物；苯甲酰过氧化物；过苯甲酸叔丁酯；二(叔丁基)过氧化物；氢过氧化异丙苯；2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔-3；2,-5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷；叔丁基氢过氧化物；过碳酸异丙酯；α,α'-双(叔丁基过氧基)二异丙基苯；叔丁基过氧基-2-乙基己基-单碳酸酯；1,1-双(叔丁基过氧基)-3,5,5-三甲基环己烷；2,5-二甲基-2,5-二羟基过氧化物；叔丁基异丙苯基过氧化物；α,α'-双(叔丁基过氧基)-对二异丙基苯；双(1,1-二甲基乙基)过氧化物；双(1,1-二甲基丙基)过氧化物；2,5-二甲基-2,5-双(1,1-二甲基乙基过氧基)己烷；2,5-二甲基-2,5-双(1,1-二甲基乙基过氧基)己炔；4,4-双(1,1-二甲基乙基过氧基)戊酸；丁酯；1,1-双(1,1-二甲基乙基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷；苯甲酰基过氧化物；过氧基苯甲酸叔丁酯；二-叔戊基过氧化物(“DTAP”)；双(α-叔丁基-过氧基异丙基)苯(“BIPB”)；异丙基异丙苯基叔丁基过氧化物；叔丁基异丙苯基过氧化物；二-叔丁基过氧化物；2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基己烷；2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基己炔-3,1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷；异丙基异丙苯基过氧化氢；4,4-二(叔丁基过氧基)戊酸丁酯；二(异丙基异丙苯基)过氧化物；等。
适合的市售有机过氧化物的非限制性实例包含来自AkzoNobel的TRIGONOX(R)和来自ARKEMA的LUPEROX(R)。
(C)硅烷偶合剂
本发明的组成物包括硅烷偶合剂。在某些实施例中，本发明的组成物包括0.01重量％到2重量％(例如，0.05重量％到1.5重量％、0.1重量％到1重量％、0.15重量％到0.5重量％、0.2重量％至少0.4重量％和/或0.25重量％到0.3重量％)硅烷偶合剂。换句话说，本发明的组成物包括0.01重量％，或0.05重量％，或0.1重量％、或0.15重量％，或0.2重量％，或0.25重量％到0.3重量％，或0.4重量％，或0.5重量％，或1重量％，或1.5重量％，或2重量％硅烷偶合剂。
在一些实施例中，硅烷偶合剂含有至少一个烷氧基。适合的硅烷偶合剂的非限制性实例包含γ-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-(β-甲氧基)硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-乙氧基-环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷以及3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯。
在一些实施例中，硅烷偶合剂为乙烯基三甲氧基硅烷或3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯或烯丙基三甲氧基硅烷。
(D)辅剂
本发明的组成物包括辅剂，其包括式(I)的单环有机硅氮烷：[R1,R2SiN(R3)2/2]n(I)，其中下标n为大于或等于3的整数；每个R1独立地为(C2-C4)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C4)烷基、苯基或R1。
在某些实施例中，式(I)的单环有机硅氮烷进一步由以限制中的任一者描述：(i)下标n为3；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基，或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
在某些实施例中，式(I)的单环有机硅氮烷进一步由以下限制中的任一者描述：(i)下标n为4；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
在某些实施例中，式(I)的单环有机硅氮烷进一步由以下限制中的任一者描述：(i)下标n为5或6；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
在某些实施例中，式(I)的单环有机硅氮烷为烯基官能性单环有机硅氮烷。
在某些实施例中，式(I)的单环有机硅氮烷为含有由交替排列安置的硅和氮原子构成的单环子结构的分子；和不饱和有机基团；和任选的H、饱和或芳香族取代基；其中存在至少两个不饱和有机基团，且所述环子结构中的至少两个硅原子各自具有至少一个与其键结的不饱和有机基团，且其中在解决不饱和有机基团后，硅原子和氮原子的任何剩余化合价键结到H、饱和或芳香族取代基后；或此等分子的集合。
式(I)的单环有机硅氮烷可为由6元环(n＝3)、8元环(n＝4)、10元环(n＝5)或12元环(n＝6)构成的单环有机硅氮烷。环子结构由式(I)的单元构成：[R1,R2SiN(R3)2/2]n(I)，其中下标n、R1R2和R3如先前所定义。在每个[R1,R2SiN(R3)2/2]n单元中，其R1和R2基团键结到其硅原子，R3键结到其氮原子。在一些方面中，R1和R2为相同或不同的。
在某些实施例中，本发明的组成物的辅剂仅由式(I)的单环有机硅氮烷构成。
本发明的组成物中的式(I)的单环有机硅氮烷的量可为交联有效量。术语“交联有效量”指在环境中足以经由来源于的式(I)的单环有机硅氮烷的单价交联剂基团实现交联聚烯烃巨分子的量(例如，重量％)。所述环境可包含式(I)的单环有机硅氮烷的负载程度(重量％)、过氧化物固化实施例中的有机过氧化物的负载程度(重量％)或辐射固化实施例中的辐射剂量。交联有效量的式(I)的单环有机硅氮烷在有机过氧化物的特定负载程度(重量％)或特定剂量程度的辐射下提供比不含式(I)的单环有机硅氮烷的对照组成物更大程度的交联。所述环境也可取决于本发明的组成物中存在的其它组分或任何任选的添加剂(如果存在)的总量。
关于测定本发明的组成物的辅剂的交联有效量，可使用移动模流变仪(MDR)通过增加扭矩来侦测交联的存在。在一些方面中，交联的存在可作为溶剂提取百分比(Ext％)来侦测。Ext％＝W1/Wo×100％，其中W1为提取后的重量，Wo为提取前的原始重量，/表示除法，且×表示乘法。可通过碳-13或硅-29核磁共振(13C-NMR光谱学和/或29Si-NMR光谱学)侦测交联聚烯烃产物中式(I)的单环有机硅氮烷的不饱和有机基团(例如R1)中不存在碳-碳双键或碳-碳双键的量减少(由于与(A)聚烯烃聚合物的偶合)。
在某些实施例中，本公开的组成物包括0.01重量％到5重量％(例如，0.05重量％到4.5重量％、0.1重量％到4重量％、0.15重量％到3.5重量％、0.2重量％到3重量％、0.25重量％到2.5重量％、0.3重量％到2重量％、0.35重量％到1.5重量％、0.4重量％到1.25重量％、0.45重量％到1重量％、0.5重量％到1重量％等)的包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。换句话说，本公开的组成物包括0.01重量％，或0.05重量％，或0.1重量％，或0.15重量％，或0.2重量％，或0.25重量％，或0.3重量％，或0.35重量％，或0.4重量％，或0.45重量％，或0.5重量％到1重量％，或1.25重量％，或1.5重量％，或2重量％，或2.5重量％，或3重量％，或3.5重量％，或4重量％，或4.5重量％，或5重量％的包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。
在某些实施例中，本发明的组成物包括有包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂，限制条件为所述组成物不含(即不存在)磷氮烯碱。在某些实施例中，本发明的组成物不含任何开环催化剂。在其它实施例中，当聚烯烃聚合物为含有乙烯的聚合物且下标n(式(I)的单环有机硅氮烷)为4时，本发明的组成物不含24重量％或更多，或不含22重量％或更多，或不含20.0重量％或更多，或不含15重量％或更多，或不含10重量％或更多，或不含选自以下组成的组的无机填料：氧化铝、硅酸铝、硅酸钙、硅酸镁、二氧化硅、二氧化钛以及其混合物。在其它实施例中，本发明的组成物不含20重量％或更多，或不含15重量％或更多，或不含10重量％或更多，或不含任何选自以下组成的组的无机填料：含有Al的固体、含有Ca的固体、含有Mg的固体、含有Si的固体、含有Ti的固体以及其混合物。在其它实施例中，本发明的组成物不含倍半硅氧烷，或任何硅氧烷。在一些方面中，本发明的组成物不含倍半硅氧烷和上述无机填料的群组中的任一者。
在某些实施例中，式(I)的单环有机硅氮烷克服常规辅剂的某些限制。例如，常规辅剂通常在聚烯烃组成物中具有有限的溶解度或混溶性。此限制辅剂在组成物中的最大负载程度。其也引起辅剂不合需要地迁移到组成物的表面(例如，丸粒表面)，限制组成物的储存寿命。常规辅剂还引起其它问题。例如，在固化时，其可能产生交联程度不足的交联产物。或者，组成物可能固化太慢而不能用于某些制造操作。或者组成物可能过早固化(即，在注塑和薄膜挤出过程中易于烧焦)。毫不奇怪，此等问题限制与聚烯烃一起使用的常规辅剂的结构。
通常，常规辅剂包括键结到两个或更多个烯烃交联基团的常规子结构基团。常规子结构基团为非环状或环状多价基团，其分别包括主链或环，所述主链或环含有碳原子和任选的氮和/或氧原子，但不含硅原子。
(E)任选的添加剂
在一个实施例中，本发明的组成物包含一种或多种任选的添加剂。适合的添加剂的非限制性实例包含抗氧化剂、防粘剂、稳定剂、着色剂、紫外线(UV)吸收剂或稳定剂、阻燃剂、增容剂、填料、受阻胺稳定剂、树阻滞剂、甲基自由基清除剂、防焦剂、成核剂、炭黑以及处理助剂。
基于本发明的组成物的总重量，任选的添加剂以大于零，或0.01重量％，或0.1重量％到1重量％，或2重量％，或3重量％，或5重量％的量存在。
封装膜
在某些实施例中，本公开涉及包括可固化组成物的封装膜，所述可固化组成物包括：(A)聚烯烃聚合物，(B)有机过氧化物，(C)硅烷偶合剂，和(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。在一些实施例中，可固化组成物形成整个封装膜。
在某些实施例中，本公开涉及包括交联聚合组成物的封装膜，所述交联聚合组成物包括以下的反应产物：(A)聚烯烃聚合物，(B)有机过氧化物，(C)硅烷偶合剂，和(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。在一些实施例中，交联聚合组成物形成整个封装膜。
在某些实施例中，本公开涉及用于形成封装膜的方法，所述封装膜包括可固化组成物或交联聚合组成物。在某些实施例中，(A)聚烯烃聚合物、(B)有机过氧化物、(C)硅烷偶合剂、(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂和任何任选的添加剂可以任何顺序或同时且经由本领域中已知的任何方法(例如，浸泡、混配等)添加或彼此组合。在一些实施例中，预混合(B)有机过氧化物、(C)硅烷偶合剂、(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂和任何任选的添加剂，且在进一步处理(例如，混配、挤出、模塑等)之前或期间经由本领域中已知的任何方法将预混物添加到(A)聚烯烃聚合物中。在一些实施例中，将(A)聚烯烃聚合物的干燥丸粒浸泡于预混物(即，由以下构成的固化包：(B)有机过氧化物、(C)硅烷偶合剂、(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂和任何任选的添加剂)中，且接着进一步处理(例如，混配、挤出、模塑等)经浸泡的丸粒。在某些实施例中，本公开的交联聚合组成物和封装膜由薄膜挤出或压缩模塑来形成。
在一些实施例中，本公开涉及用于形成封装膜的方法，所述方法包括(A)用预混物浸泡(A)聚烯烃聚合物以形成经浸泡的聚烯烃聚合物，其中所述预混物包括(B)有机过氧化物、(C)硅烷偶合剂和(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。在其它实施例中，在0℃到100℃(例如，5℃到75℃、10℃到50℃、15℃到45℃、20℃到40℃等)的温度下进行步骤(A)。在其它实施例中，步骤(A)进行0分钟到250分钟的持续时间(即，浸泡时间)(例如，0分钟到225分钟、25分钟到200分钟、50分钟到200分钟、50分钟到190分钟等)。
用包括常规辅剂(例如异氰脲酸三烯丙酯(TAIC))的固化包浸泡的聚烯烃聚合物的干燥丸粒需要过长的浸泡时间(长达16小时)以完全浸透丸粒，从而导致有限的产率且增加制造成本。如本文所定义的“完全浸泡”指浸泡百分比大于90％到100％(例如，大于或等于93％、大于或等于95％、大于或等于97％、大于或等于98％等)。如本文所定义的“浸泡百分比”指以下：(X3-X2)/X1×100％，其中X1为预混物的总重量(由有机过氧化物，硅烷偶合剂和包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂构成)，X2为在浸泡步骤(A)之前聚烯烃聚合物的干燥丸粒的重量，X3为在某一浸泡时间的浸泡步骤(A)之后聚烯烃聚合物的丸粒的重量，/表示除法，且×表示乘法。
意外的是，当用包括式(I)的单环硅氮烷的辅剂代替常规辅剂时，完全浸泡(A)聚烯烃聚合物所需的浸泡时间显著缩短。例如，在某些实施例中，当所述方法的步骤(A)在室温下进行小于190分钟的持续时间时，可实现大于90％的浸泡百分比。在其它实施例中，当所述方法的步骤(A)在室温下进行小于225分钟的持续时间时，可实现大于或等于99％的浸泡百分比。在其它实施例中，当所述方法的步骤(A)在40℃下进行等于或小于50分钟的持续时间时，可实现大于或等于97％的浸泡百分比。在其它实施例中，当所述方法的步骤(A)在40℃下进行等于或小于80分钟的持续时间时，可实现大于99％的浸泡百分比。
此外，意外的是，当用包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂代替常规辅剂时，形成封装膜所需的其它性能(例如，固化性能、粘附性、体积电阻率等)得到保持或改良。
在某些实施例中，(A)聚烯烃聚合物的经浸泡的丸粒在进一步处理(例如，配混、挤出、模塑等)期间固化。因此，在某些实施例中，用于形成封装膜的方法进一步包括：(2)固化且进一步处理经浸泡的聚烯烃聚合物以形成封装膜。在此方面，在进一步处理经浸泡的聚烯烃聚合物期间的温度为80℃，或90℃到100℃，或110℃，或120℃，或130℃，或140℃，或150℃，或160℃，或170℃。
在其它实施例中，需要避免或限制固化直到其它步骤，如层压，如下所述。有机过氧化物的过早交联和/或过早分解可导致封装膜具有降低的玻璃粘附性。换句话说，包括可固化组成物的封装膜保持反应性直到层压，此时交联完成且封装膜的交联聚合组成物变成聚烯烃聚合物、有机过氧化物、硅烷偶合剂和包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂的反应产物。因此，在其它实施例中，用于形成封装膜的方法进一步包括：(2)进一步处理经浸泡的聚烯烃聚合物以形成可固化膜。后续步骤包含(但不限于)：固化可固化膜以形成封装膜，或在层压步骤期间固化可固化膜以形成封装膜。
因此，用于进一步处理经浸泡的聚烯烃聚合物的温度可低于有机过氧化物的分解温度。在一些实施例中，在进一步处理经浸泡的聚烯烃聚合物期间的温度为80℃，或90℃到100℃，或110℃，或120℃。
如本文所论述的固化可为自由基固化，其经由用固化有效剂量的辐射照射本发明的组成物和/或在固化有效温度下，以使得(A)聚烯烃聚合物与(D)辅剂反应，从而形成交联产物的方式加热本发明的组成物与有机过氧化物。交联有效量的包括具有式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂与固化有效剂量的辐射或固化有效温度以及任何其它所需反应条件(例如，压力或惰性气体气体)的组合足以使本发明的组成物固化且产生密封膜的交联聚合组成物。辐射源可为电子束、γ辐射、紫外光或其任何组合。
不可预知的是，相对于不含式(I)的单环有机硅氮烷的比较性聚烯烃组成物，包括有包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂的本发明的组成物改良或保持与交联有关的性质。此等性质包含(但不限于)以下：在交联聚烯烃产物中达到90％交联的时间(“t90”)，其表示固化速率；更大的最大扭矩值(“MH”)，其表示交联聚烯烃产物中的交联程度；焦化时间(“ts1”)，其表示在挤出期间对聚烯烃组成物过早固化的抗性(例如，在挤出机中固化而非在后挤出机操作中)；和/或在一段时间内，在聚烯烃组成物的储存期间，辅剂以更高的浓度加载到聚烯烃组成物中而不会使辅剂“热析(sweat out)”的能力，此表示本发明的聚烯烃组成物中的辅剂的相容性和/或溶解度。
封装膜1：在一个实施例中，封装膜由包括以下的可固化组成物(或包括以下的反应产物的交联聚合组成物)构成：(A)聚烯烃聚合物，(B)有机过氧化物，(C)硅烷偶合剂和(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。
封装膜2：在一个实施例中，封装膜由包括以下的可固化组成物(或包括以下的反应产物的交联聚合组成物)构成：(A)80重量％，或85重量％，或88重量％，或90重量％，或95重量％，或97重量％，或97.50重量％，或97.75重量％到98.25重量％，或98.5重量％，或99重量％，或99.88重量％，或99.99重量％聚烯烃聚合物，(B)0.1重量％，或0.5重量％，或1重量％到1.5重量％，或2重量％，或2.5重量％，或3重量％有机过氧化物，(C)0.01重量％，或0.05重量％，或0.10重量％，或0.15重量％，或0.20重量％，或0.25重量％到0.3重量％，或0.4重量％，或0.5重量％，或1重量％，或1.5重量％，或2重量％硅烷偶合剂，(D)0.01重量％，或0.05重量％，或0.10重量％，或0.15重量％，或0.20重量％，或0.25重量％，或0.30重量％，或0.35重量％，或0.40重量％，或0.45重量％，或0.50重量％到1重量％，或1.25重量％，或1.5重量％，或2重量％，或2.5重量％，或3重量％，或3.5重量％，或4重量％，或4.5重量％，或5重量％的包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。应理解，组分(A)、(B)、(C)、(D)和任何任选的添加剂的总量产生100重量％的组成物。
封装膜3：在一个实施例中，封装膜由包括以下的可固化组成物(或包括以下的反应产物的交联聚合组成物)构成：(A)95重量％到99重量％聚烯烃聚合物，(B)0.5重量％到2重量％有机过氧化物，(C)0.1重量％到0.5重量％硅烷偶合剂，(D)0.2重量％到1重量％的包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。应理解，组分(A)、(B)、(C)、(D)和任何任选的添加剂的总量产生100重量％的组成物。
在某些实施例中，本公开的封装膜为根据封装膜1、封装膜2或封装膜3，其具有下文关于体积电阻率和玻璃粘附性所论述的一种、一些或所有性质。
在某些实施例中，封装膜为根据封装膜1、封装膜2或封装膜3，其在室温下具有1.0×1014ohm-cm到1.0×1018ohm-cm(例如，1.0×1015ohm-cm到1.0×1018ohm-cm、1.0×1016ohm-cm到1.0×1018ohm-cm、1.0×1017ohm-cm到1.0×1018ohm-cm、1.0×1017ohm-cm到10.0×1017ohm-cm、1.0×1017ohm-cm到8.0×1017ohm-cm、1.0×1017ohm-cm到7.0×1017ohm-cm，1.0×1017ohm-cm到6.0×1017ohm-cm、1.0×1017ohm-cm到5.0×1017ohm-cm、1.0×1017ohm-cm到4.0×1017ohm-cm、1.0×1017ohm-cm到3.0×1017ohm-cm、1.5×1017ohm-cm到2.5×1017ohm-cm、1.6×1017ohm-cm到2.1×1017ohm-cm等)的体积电阻率。在某些实施例中，封装膜为根据封装膜1、封装膜2或封装膜3，其在室温下具有大于1.0×1014ohm-cm(例如，大于1.0×1015ohm-cm、大于1.0×1016ohm-cm、大于1.0×1017ohm-cm、大于1.5×1017ohm-cm、大于或等于1.6×1017ohm-cm、大于或等于2.1×1017ohm-cm等)的体积电阻率。
在某些实施例中，封装膜为根据封装膜1、封装膜2或封装膜3，其在60℃下具有1.0×1014ohm-cm到1.0×1018ohm-cm(例如，1.0×1015ohm-cm到1.0×1017ohm-cm、1.0×1015ohm-cm到1.0×1016ohm-cm、1.0×1015ohm-cm到20.0×1015ohm-cm、2.0×1015ohm-cm到15.0×1015ohm-cm、3.0×1015ohm-cm到10.0×1015ohm-cm、4.0×1015ohm-cm到9.0×1015ohm-cm、5.0×1015ohm-cm到8.0×1015ohm-cm、5.5×1015ohm-cm到7.5×1015ohm-cm、5.6×1015ohm-cm到7.3×1015ohm-cm等)的体积电阻率。在某些实施例中，封装膜为根据封装膜1、封装膜2或封装膜3，其在60℃下具有大于1.0×1014ohm-cm(例如，大于1.0×1015ohm-cm、大于5.0×1015ohm-cm、大于或等于5.6×1015ohm-cm、大于或等于6.0×1015ohm-cm、大于或等于6.5×1015ohm-cm、大于或等于7.0×1015ohm-cm、大于或等于7.3×1015ohm-cm等)的体积电阻率。
在某些实施例中，封装膜为根据封装膜1、封装膜2或封装膜3，其具有大于60N/cm(例如，大于70N/cm、大于80N/cm、大于90N/cm、大于100N/cm等)的玻璃黏附力。
本公开的封装膜可具有任何厚度。
在一个实施例中，封装膜为一个层，其中单层由本发明的组成物构成。在一个实施例中，封装膜具有两个或更多个层，其中至少一个层由本发明的组成物构成。
电子装置
本公开的封装膜用于构建电子装置模组。封装膜用作电子装置的一个或多个“表皮”，即，施用于电子装置的一个或两个面表面，例如，作为前封装膜或后封装膜，或作为前封装膜和后封装膜两者，例如，其中装置完全封闭在材料内。
在一个实施例中，电子装置模组包括(i)至少一个电子装置，通常为以线形或平面图案排列的多个此类装置，(ii)至少一个覆盖片，以及(iii)至少一个根据本公开的封装膜。封装膜位于覆盖片与电子装置之间，且封装膜对电子装置和覆盖片均呈现良好粘附性。
在一个实施例中，电子装置模组包括(i)至少一个电子装置，通常为以线形或平面图案排列的多个此类装置，(ii)前覆盖片，(iii)前封装膜，(iv)后封装膜和(v)背板，其中(iii)前封装膜和(iv)后封装膜中的至少一者为本公开的封装膜。电子装置夹在前封装膜和后封装膜之间，且覆盖片和背板封闭前封装膜/电子装置/后封装膜单元。
在一个实施例中，覆盖片为玻璃、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酯或含氟树脂。在另一个实施例中，覆盖片为玻璃。
在一个实施例中，背板为由玻璃、金属或聚合树脂构成的单层或多层膜。背板为由玻璃或聚合树脂构成的薄膜。在另一个实施例中，背板为由氟聚合物层和聚对苯二甲酸乙二醇酯层构成的多层膜。
在一个实施例中，电子装置为太阳能电池或光伏(PV)电池。
在一个实施例中，电子装置模组为PV模组。
图1说明示例性PV模组。刚性PV模组10包括由前封装膜12a和后封装膜12b围绕或封装的光伏电池11(PV电池11)。玻璃覆盖片13覆盖前封装膜12a的安置在PV电池11上方的部分的前表面。背板14(例如，第二玻璃覆盖片或聚合衬底)支撑后封装膜12b的安置在PV电池11的后表面上的部分的后表面。如果与背板14对置的PV电池的表面不对阳光反应，那么所述背板无需为透明的。在此实施例中，封装膜12a和12b完全封装PV电池11。在图1中展示的实施例中，前封装膜12a直接接触玻璃覆盖片13，且后封装膜12b直接接触背板14。PV电池11夹在前封装膜12a与后封装膜12b之间，使得前封装膜12a和后封装膜12b均与PV电池11直接接触。前封装膜12a和后封装膜12b也在不存在PV电池11的位置彼此直接接触。
本公开的封装膜可为前封装膜、后封装膜，或前封装膜和后封装膜两者。在一个实施例中，本公开的封装膜为前封装膜。在另一个实施例中，本公开的封装膜为前封装膜和后封装膜。
在一个实施例中，通过一种或多种层压技术将本公开的封装膜施用于电子装置。经由层压，使覆盖片与封装膜的第一面部表面直接接触，且使电子装置与封装膜的第二面部表面直接接触。使覆盖片与前封装膜的第一面部表面直接接触，使背板与后封装膜的第二面部表面直接接触，且将电子装置固定在其间，且与前封装膜的第二面部表面和后封装膜的第一面部表面直接接触。
在一个实施例中，层压温度足以活化有机过氧化物且使组成物交联，即，包括聚烯烃聚合物、有机过氧化物、硅烷偶合剂和包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂的可固化组成物在发生交联时保持反应性直到层压。在交联期间，硅烷偶合剂通过硅烷键在聚烯烃聚合物的两个或更多个分子链之间形成化学键。“硅烷键”具有结构-Si-O-Si-。每个硅烷键可连接聚烯烃聚合物的两个或更多个，或三个或更多个分子链。硅烷偶合剂也与覆盖片的表面相互作用，以增加密封膜与覆盖片之间的粘附力。在层压后，所述组成物为聚烯烃聚合物、有机过氧化物、硅烷偶合剂和辅剂的反应产物。
在一个实施例中，用于制备电子装置的层压温度为130℃，或135℃，或140℃，或145℃到150℃，或155℃，或160℃。在一个实施例中，层压时间为8分钟，或10分钟，或12分钟，或15分钟到18分钟，或20分钟，或22分钟，或25分钟。
在一个实施例中，本公开的电子装置包含由交联聚合组成物构成的封装膜，所述交联聚合组成物为以下的反应产物：(A)聚烯烃聚合物，(B)有机过氧化物，(C)硅烷偶合剂和(D)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂，且封装膜的初始玻璃粘附力大于60N/cm(例如，大于70N/cm、大于80N/cm、大于90N/cm、大于100N/cm等)。
在一个实施例中，本公开的电子装置包含根据封装膜1、封装膜2或封装膜3的封装膜，其具有与体积电阻率和玻璃粘附性相关的一种、一些或所有性质。
现将在以下实例中详细描述本公开的一些实施例。
实例
测试方法
根据ASTM D792测量密度。以克(g)/立方厘米(g/cc或g/cm3)记录结果。
根据ASTM D7028测量玻璃转变温度(Tg)。
根据ASTM D1238在190℃，2.16kg下测量熔融指数(MI)，且以克/10分钟(g/10min)报道。
根据ASTM D3418测量熔点。
根据ASTM D5289，使用移动模流变仪测试交联或固化。移动模流变仪(MDR)装载4克每种样品。MDR在150℃下运行25分钟，且在既定间隔内提供样品的时间与扭矩的关系曲线。150℃温度代表模组层压温度。以dNm报道在25分钟测试间隔期间由MDR施加的最大扭矩(MH)。MH通常对应于在25分钟时施加的扭矩。以分钟报道扭矩达到X％MH所需的时间(tx)。tx为用于理解每种树脂的固化动力学的标准化测量值。以分钟报道达到90％MH的时间(T90)。
通过180°剥离测试来测量玻璃粘附强度(平均玻璃粘附强度为1"到2")。对每个层压样品(例如，比较实例和本发明的实例调配物)的背板和封装膜层进行切割，以将每个层压样品分成三个1英寸宽的条带样本，其中条带仍粘附到玻璃层。在受控环境条件下用Instron TM 5565进行180°剥离测试。测试初始玻璃粘附力且结果以牛顿/厘米报道。测试三个样本以获得每个样品的平均初始玻璃粘附强度。
根据以下测试体积电阻率，其基于ASTM D257。使用Keithley 6517 B静电计和Keithley 8009测试夹具的组合进行测量。Keithley 8009型测试室位于强制通风烘箱内且能够在高温下操作(烘箱的最高温度为80℃)。从仪器直接读取漏电流，且使用以下方程式计算体积电阻率：
Figure BDA0002454068580000241
其中ρ为体积电阻率(ohm-cm)，V为施加电压(伏特)，A为电极接触面积(cm2)，I为漏电流(安培)且t为样品的平均厚度。为了获得样品的平均厚度，在测试之前测量每个样品的厚度，其中测量样品的五个点以获得平均厚度。在室温(RT)下和在60℃下，在1000伏特下进行体积电阻率测试。测试两个压缩模塑封装膜以获得平均值。
材料
使用以下材料制备本公开的实例。
POE：乙烯/辛烯共聚物，其密度为0.880g/cc(ASTM D782)且熔融指数为18.0g/10min(ASTM D1238，在190℃、2.16kg下)，可从陶氏化学公司获得。
TBEC：2-乙基己基碳酸叔丁基过氧基酯，一种可从J&K Scientific Ltd.获得的有机过氧化物。
VMMS：3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯，一种可从道康宁(DowCorning)获得的硅烷偶合剂。
TAIC：异氰脲酸三烯丙酯，一种可从Fangruida Chemicals Co.，Ltd.获得的常规辅剂，其具有以下结构：
Figure BDA0002454068580000251
异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)
TMTVCS：2，4，6-三甲基-2，4，6-三乙烯基环三硅氮烷，一种可从TCIChemicals获得的辅剂且其具有以下结构：
Figure BDA0002454068580000252
TMTVCS
样品制备
浸泡：通过首先在可密封瓶中，将有机过氧化物、硅烷偶合剂和辅剂以表1中所述的所需重量百分比预混合，根据以下表1的配方制备组成物。将每种组成物的有机过氧化物、硅烷偶合剂和辅剂的总重量记录为X1。视实例而定(参见表1)，将POE的干燥丸粒称重(每种组成物的干燥丸粒的重量记录为X2)且接着放入瓶中浸泡。为了确保将固化包(即有机过氧化物、硅烷偶合剂和辅剂)均匀分布且完全浸泡到丸粒中，将瓶翻滚1分钟且接着在室温(RT)下或在40℃下放在辊上一段时间(参见表2和3)。在一段时间后(参见表2和3)，将丸粒从瓶中取出，且用纸充分擦拭丸粒表面，直到在用过的纸上没有发现湿润。接着将经擦拭的丸粒称重且记录为X3。然后经由上文论述的以下方程式测定浸泡百分比：(X3-X2)/X1×100％。
表2和3分别提供在室温下和在40℃下，每个实例在某段时间内由上式测定的浸泡百分比。此类浸泡百分比也提供于图2的浸泡曲线中。
表1
Figure BDA0002454068580000261
表2
Figure BDA0002454068580000262
表3
Figure BDA0002454068580000271
如表2和3以及图2中所见，包括常规辅剂的组成物需要过长的浸泡时间以完全浸泡POE。此类组成物代表现有技术。意外的是，基于TMTVCS的调配物(具有相同量的辅剂以及相同的有机过氧化物和硅烷偶合剂)的浸泡时间(在室温下)比基于TAIC的调配物短得多。此外，对于本发明的实施例，浸泡时间在40℃下进一步缩短。因此，已发现用式(I)的单环有机硅氮烷(例如，TMTVCS)代替常规辅剂可显著缩短浸泡时间，引起更短的用于形成封装膜的总过程时间。除此之外，如表1中所见，保持本发明的实例的其它重要性能特性。
压缩模塑：在浸泡后，使经浸泡的丸粒固化且压缩模塑成0.5mm密封膜。使用液压机进行压缩模塑。将组成物在120℃下，在不施加压力下预先加热5分钟，然后脱气。随后，将组成物在10MPa压力和150℃的温度下压缩15分钟以确保完全固化。最终，使温度冷却到室温且释放压力。接着测试固化的压缩模塑封装膜的体积电阻率。
如表1中所见，与基于TAIC的组成物(代表现有技术)相比，本发明的实例在体积电阻率和固化性能方面提供类似或改良的性能。因此，本公开提供新颖的基于POE的组成物，其显著缩短固化封装进入POE的浸泡时间，同时保持良好的固化性能和体积电阻率。

Claims (17)

1.一种用于形成封装膜的可固化组成物，其中所述组成物包括：
(a)聚烯烃聚合物；
(b)有机过氧化物；
(c)硅烷偶合剂；以及
(d)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂：
[R1,R2SiN(R3)2/2]n(I)，其中下标n为大于或等于3的整数；每个R1独立地为(C2-C4)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C4)烷基、苯基或R1。
2.根据权利要求1所述的组成物，其包括：
(a)80重量％到99.88重量％的所述聚烯烃聚合物；
(b)0.1重量％到5重量％的所述有机过氧化物；
(c)0.01重量％到2重量的所述硅烷偶合剂；以及
(d)0.01重量％到5重量％的所述包括所述式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。
3.根据权利要求1或2所述的组成物，其中所述聚烯烃聚合物为乙烯/α-烯烃共聚物，其密度为0.850g/cc到0.890g/cc(ASTM D792)且熔融指数为1.0g/10min到50.0g/10min(ASTMD1238，在190℃/2.16kg下)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组成物，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷进一步由以下限制(i)到(vi)中的任一者描述：(i)下标n为3；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组成物，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷进一步由以下限制(i)到(vi)中的任一者描述：(i)下标n为4；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的组成物，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷进一步由以下限制(i)到(vi)中的任一者描述：(i)下标n为5或6；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组成物，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷选自由以下组成的组：2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷；1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氮烷；和其组合。
8.一种包括交联聚合组成物的封装膜，所述交联聚合组成物包括以下的反应产物：
(a)聚烯烃聚合物；
(b)有机过氧化物；
(c)硅烷偶合剂；以及
(d)包括式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂：
[R1,R2SiN(R3)2/2]n(I)，其中下标n为大于或等于3的整数；每个R1独立地为(C2-C4)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C4)烷基、苯基或R1。
9.根据权利要求8所述的封装膜，其包括交联聚合组成物，所述交联聚合组成物包括以下的反应产物：
(a)80重量％到99.88重量％的所述聚烯烃聚合物；
(b)0.1重量％到5重量％的所述有机过氧化物；
(c)0.01重量％到2重量％的所述硅烷偶合剂；以及
(d)0.01重量％到5重量％的所述包括所述式(I)的单环有机硅氮烷的辅剂。
10.根据权利要求8或9所述的封装膜，其中所述聚烯烃聚合物为乙烯/α-烯烃共聚物，其密度为0.850g/cc到0.890g/cc(ASTM D792)且熔融指数为1.0g/10min到50.0g/10min(ASTM D1238，在190℃/2.16kg下)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的封装膜，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷进一步由限制(i)到(vi)中的任一者描述：(i)下标n为3；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的封装膜，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷进一步由限制(i)到(vi)中的任一者描述：(i)下标n为4；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的封装膜，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷进一步由限制(i)到(vi)中的任一者描述：(i)下标n为5或6；(ii)每个R1独立地为(C2-C3)烯基；且每个R2和R3独立地为H、(C1-C2)烷基或(C2-C3)烯基；(iii)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(iv)每个R1为乙烯基；且每个R2和R3为甲基；(v)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3独立地为(C1-C2)烷基；(vi)每个R1为烯丙基；且每个R2和R3为甲基。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的封装膜，其中所述式(I)的单环有机硅氮烷选自由以下组成的组：2,4,6-三甲基-2,4,6-三乙烯基环三硅氮烷；1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氮烷；以及其组合。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的封装膜，其进一步包括在室温下大于或等于1.0×1014ohm-cm的体积电阻率。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的封装膜，其进一步包括在60℃下大于或等于1.0×1014ohm-cm的体积电阻率。
17.一种电子装置模组，其包括：
电子装置，
覆盖片，以及
根据权利要求8至16中任一项所述的封装膜。
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