CN111574934A - 纳米导热胶膜、微胶囊及制备方法、光伏组件、检测方法 - Google Patents

纳米导热胶膜、微胶囊及制备方法、光伏组件、检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于纳米导热光伏胶膜技术领域，具体涉及一种纳米导热胶膜、微胶囊及制备方法、光伏组件、检测方法。本纳米导热胶膜包括：基膜、分散在基膜中的剥离态纳米导热剂。剥离态纳米导热剂呈现单层或2~4层形貌，可以形成稳定的导热网络，保证纳米导热胶膜的导热系数在1‑2W/m.K之间，有效降低了光伏组件的工作温度，工作温度可以降低4~6℃；此外，基膜可以与玻璃、高分子背板的粘结更牢固，可以使纳米导热胶膜在长期老化过程中，剥离强度衰减更少，色相变化更少。

Description

纳米导热胶膜、微胶囊及制备方法、光伏组件、检测方法
技术领域
本发明属于纳米导热光伏胶膜技术领域，具体涉及一种纳米导热胶膜、微胶囊及制备方法、光伏组件、检测方法。
背景技术
目前光伏组件长期暴露在阳光下，电池表面温度升高，光伏组件的散热问题亟待解决。研究表明，电池表面温度每升高1℃，其光电转化效率会降低0.4～0.5％。大量用于光伏组件封装的材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，但其导热性能较差，组件温度的升高会进一步促进EVA胶膜的黄变老化。如果组件热量不及时散发而导致组件元器件温度升高，直接影响到各元器件的可靠性和寿命，进而导致热斑使得组件损害，增加维护和发电成本。有研究者采用风冷、水冷等物理方式给光伏组件降温，但施工困难且成本较高。若能提高光伏组件中EVA的导热性能，则能有效地提高组件散热性，若能提高光伏组件中EVA的导热性能，则能有效地提高组件散热性，且与其他散热方式相比更具成本优势。例如CN102329596中提到传统的导热胶膜是，EVA中添加导热剂如氧化镁，氧化铝，氧化锌改善胶膜的导热性能。由于普通的导热剂含量较低下，胶膜的热导率提升比较缓慢，含量较高下，影响胶膜的绝缘和老化性能。例如CN106634653中公布在胶膜中添加一维碳纳米管或石墨烯等纳米导热粒子填料，由于纳米粒子比表面积大，容易再次团聚，使得导热通路被阻断，降低胶膜的导热和绝缘性能。
发明内容
本发明提供了一种纳米导热胶膜、微胶囊及制备方法、光伏组件、检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种纳米导热胶膜，包括：基膜、分散在基膜中的剥离态纳米导热剂。
第二方面，本发明还提供了一种纳米导热微胶囊，包括以下质量份的原料：气化剂5-10份；纳米导热剂10-20份；反应助剂30-50份；表面活性剂1-5份；引发剂0.5-1份。
第三方面，本发明还提供了一种纳米导热微胶囊的制备方法，包括：将气化剂、纳米导热剂反应助剂、溶解在溶剂中，形成悬浮油相；将悬浮油相加入表面活性剂的乳化水溶液中，分散均匀，形成W/O乳液；将W/O乳液加热到60-70℃，并滴加引发剂水溶液，进行聚合反应，形成含有微胶囊的悬浮液；将悬浮液进行透析；冷冻干燥，得到所述纳米导热微胶囊。
第四方面，本发明还提供了一种纳米导热胶膜的制备方法，包括：制备包覆有纳米导热剂和气化剂的纳米导热微胶囊；将纳米导热微胶囊与基膜原料、纳米导热胶膜的其他原料混合均匀；通过加长型模具挤出；进行高能辐照，以使纳米导热微胶囊爆破；流延成型，收卷成纳米导热胶膜。
第五方面，本发明还提供了一种光伏组件，包括：导热胶膜；所述导热胶膜采用如前所述的纳米导热胶膜。
第六方面，本发明还提供了一种纳米导热微胶囊包覆率的检测方法，包括：萃取出胶囊内的气化剂，即用萃取溶剂浸泡纳米导热微胶囊，使得胶囊内的气化剂完全被萃取出；通过分馏分离气化剂和萃取溶剂，称重计算包覆后的气化剂质量；其中包覆率的计算公式为：包覆率＝m(纳米导热微胶囊所含气化剂)/m(反应投入的气化剂)*100％；m为物质的质量或质量份数。
本发明的有益效果是，本发明的纳米导热胶膜、纳米导热微胶囊及制备方法、光伏组件、检测方法将微胶囊包覆的纳米导热剂通过双螺杆加入到基膜中，实现纳米导热剂的均匀分布，然后在基膜中爆破，产生强大剪切力剥离态纳米导热剂，从而单层或2～4层的剥离态纳米导热剂均匀扩散，可以形成稳定的导热网络，保证纳米导热胶膜的导热系数在1-2W/m.K之间，有效降低了光伏组件的工作温度，工作温度可以降低4～6℃；通过壳层共聚丙烯酸酯聚合物增加了导热剂和基膜的相容性，减少纳米粒子团聚，同时绿色的爆破工艺获得单层或几层的纳米导热剂扩散到基膜内部，使得导热网络均匀而稳定。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的纳米导热胶膜断面的SEM照片；
图2是乳液界面聚合制备微胶囊反应原理图；
图3是乳液界面聚合制备微胶囊的工艺流程图；
图4是乳液界面聚合制备微胶囊的TGA曲线；
图5是乳液界面聚合制备微胶囊的XRD谱图；
图6为实施例1的乳液界面聚合制备微胶囊的SEM照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一部分：阐述具体技术方案
现有光伏组件中，随着电池发电功率的增加，发热量显著增加，这使得现有光伏胶膜封装热量很难释放出去，组件内部温度越积越高，容易造成热斑现象，降低组件功率，加速组件的老化。针对现有光伏组件的散热问题，见图1，本发明提供了一种纳米导热胶膜，包括：基膜、分散在基膜中的剥离态纳米导热剂。
具体的，见图6，所述剥离态纳米导热剂适于通过若干纳米导热微胶囊爆破形成；所述纳米导热微胶囊的平均粒径为0.2-2μm，可选为1μm、1.5μm。从纳米导热胶膜的扫描电镜SEM可以看到，剥离态纳米导热剂呈现出纳米尺度的分散状态，纳米尺度为50-200nm。
可选的，所述纳米导热胶膜包括以下质量份的原料：基膜原料86.2-92.1份；过氧化物0.5-2份；纳米导热微胶囊6-10份；交联单体5-10份；以及硅烷偶联剂0.4-0.8份。优选的，所述纳米导热胶膜包括以下质量份的原料：基膜原料88份；过氧化物1份；纳米导热微胶囊7份；交联单体8份；以及硅烷偶联剂0.6份。
其中纳米导热胶膜的原料中各组分选材如下：
基膜可以采用常规的热熔胶膜，包括聚烯烃热熔胶膜，如EVA胶膜、POE胶膜、EVA-POE共挤复合胶膜等，对应的基膜原料可以为聚乙烯弹性体，如EVA，POE，EMA，EAA，EBA等，优选EVA。
过氧化物包括过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化碳酸乙基乙酯、叔丁基过氧基甲酸乙基己基酯等中的一种或几种混合。
交联单体包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种的混合物。
硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
作为纳米导热微胶囊的一种可选的实施方式。
所述纳米导热微胶囊为核壳结构，其内包覆有气化剂和纳米导热剂；当高能射线辐照，气化剂瞬间膨胀导致纳米导热微胶囊爆破，以使纳米导热剂形成单层或2～4层的剥离态纳米导热剂。
可选的，所述高能射线辐照例如但不限于β射线、γ射线、X射线、α射线或中子射线、EB射线等；较佳地，高能射线采用γ射线或EB射线，辐射剂量为2-50KGY，优选为2-15KGY，既可以保证微胶囊爆破，又可以避免纳米导热胶膜完全固化，失去胶黏性。见图2，可以看出，微胶囊爆破不会对纳米导热剂的形貌结构产生较大破坏，即纳米导热剂在爆破后仍可以保持较好的导热性，纳米导热剂可以是磷酸锆(ZrP)，氮化硼(BN)，硫化钼等特性相似的二维纳米材料，只要本身属于层状分布纳米材料，可以实现高剥离态纳米分散，同时具有很高的导热系数和较好的绝缘性。
具体的，所述纳米导热微胶囊包括以下质量份的原料：气化剂5-10份；纳米导热剂10-20份；反应助剂30-50份；表面活性剂1-5份；引发剂0.5-1份。优选的，所述纳米导热微胶囊包括以下质量份的原料：气化剂8份；纳米导热剂15份；反应助剂40份；表面活性剂3份；引发剂0.8份。其中所述纳米导热微胶囊的内核层为气化剂-脂肪族烷烃、层状纳米导热剂，外壳层为微交联的甲基丙烯酸酯基多组分共聚物。
可选的，所述气化剂可以为烷烃，包括十四烷、十五烷、十六烷中的一种或几种混合，优选为十四烷。作为纳米导热微胶囊内爆破用的气化剂，涉及微胶囊的制备和辐照瞬间膨胀，其沸点和密度有特殊要求，如密度不能比水太低，沸点不能太高，沸点在240-280℃，可以为254℃、268℃、277℃，密度为0.760-0.780g/mL，可以为0.763g/mL，0.769g/mL，0.773g/mL。
可选的，所述纳米导热剂可以为磷酸锆(ZrP)、氮化硼(BN)、硫化钼中的一种或几种混合，优选是氮化硼。这类纳米材料有相似的特性，类似于石墨的层状材料，以AB双层序列堆叠而成，层内原子间以δ键相连，层间是范德华力，由于层间相互作用力强，使得氮化硼的剥离和分散变得极其困难。因此，见图1，在本案中将纳米导热剂和气化剂包裹在纳米导热微胶囊内部，通过EB辐照引爆胶囊内的气化剂，气化剂瞬间膨胀导致纳米导热微胶囊爆破，对层间纳米导热剂形成一个强剪切力，打开纳米导热剂的聚集结构，形成层数少、厚度薄的单层或多层剥离态纳米导热剂，从而实现纳米导热剂的层间原位剥离，使其均匀弥散分布在基膜内；纳米导热剂和气化剂作为内核，这种包覆方式可以使得纳米导热剂(纳米材料)均匀的分布在基膜中，同时其释放路径比较均匀，使得纳米材料的分散效果同时满足分布要求和剥离状态的纳米形貌。其中纳米导热剂的粒径分布是50-200nm，层间距是10-20nm。
可选的，表面活性剂可以为乳化剂，例如但不限于十二烷基硫酸钠。
可选的，所述反应助剂例如但不限于甲基丙烯酸甲酯(MMA)，甲基丙烯酸丁酯(BMA)，二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)或二甲基丙烯酸1,4丁二醇酯(BDDMA)等中的一种或几种的混合物，优选是MMA。
可选的，所述引发剂例如但不限于过硫酸铵(APS)。
见图2和图3，在本案中，纳米导热微胶囊例如但不限于采用W/O乳液界面自由基聚合，具体操作如下：
首先在溶剂(如油相-异辛烷等)中溶解反应助剂、气化剂、纳米导热剂，形成悬浮油相，然后将悬浮油相缓慢倒入到有表面活性剂(如乳化剂)的乳化水溶液中；在超分散机中16000转分散3分钟，然后用超声分散机(Branson W450数字超声机)超声3分钟(脉冲模式，10s超声，5s暂停)，形成W/O乳液；将W/O乳液加热到60-70℃，滴加过硫酸铵APS水溶液，聚合反应5小时，初步形成微胶囊；将悬浮液在透析袋中用去离子水透析24hr，去除未反应的反应助剂或溶剂等；最后冷冻干燥，得到纳米导热微胶囊。
见图4从纳米导热微胶囊的TGA曲线可以看出，胶囊内气化剂的起始分解温度258℃(常压下沸点254℃)，微胶囊在早期有个初始热分解峰对应着壳体的破裂和气化剂的挥发。壳体共聚丙烯酸酯的分解温度对应着第二个热分解峰，残留热失重比纳米导热剂适当高些，是因为壳体共聚丙烯酸酯有少量成碳。
见图5，从纳米导热微胶囊的XRD谱图中可以确定，曲线⑥纳米导热剂氮化硼的(002)晶面的衍射峰位置(2θ)在25.2°，在不同粒径的纳米导热微胶囊中，氮化硼的(002)晶面衍射峰位置(2θ)没有明显变化，可见在制备微胶囊过程中，氮化硼没有发生层间的剥离，其晶体结构没有受到破坏。其中各粒径样品的衍射角如表1所示。
表1各粒径样品的衍射角
样品 衍射角2θ(°) 粒径(um)
①丙烯酸共聚物 10°-15° /
②纳米导热微胶囊 25.2288 0.5
③纳米导热微胶囊 25.2241 0.6
④纳米导热微胶囊 25.2197 0.7
⑤纳米导热微胶囊 25.2153 0.8
⑥纳米导热微胶囊 25.2362 /
本实施方式的纳米导热微胶囊以沸点在240-280℃的气化剂和纳米导热剂为核心，以交联单体为外壳，以油水为反应介质，阴离子表面活性剂为乳化剂，水溶性引发剂催化聚合反应，在一定温度下以界面聚合包覆得到，增加表面活性剂浓度有利于得到小粒径且粒径分布较窄的纳米导热微胶囊，如纳米导热微胶囊的直径可以控制在0.5-2μm，便于与基膜的原料混合挤出，并均匀分散在基膜上，在气化剂瞬间膨胀导致纳米导热微胶囊爆破时，可以使纳米导热剂产生原位分散，形成单层或2～4层的剥离态纳米导热剂。
进一步，本发明提供了一种纳米导热微胶囊，包括以下质量份的原料：气化剂5-10份；纳米导热剂10-20份；反应助剂30-50份；表面活性剂1-5份；引发剂0.5-1份。
进一步，见图2和图3，本发明提供了一种纳米导热微胶囊的制备方法，包括：将气化剂、纳米导热剂、反应助剂、溶解在溶剂中，形成有机溶液；将有机溶液加入表面活性剂的水溶液中，分散均匀，形成水乳液；将水乳液加热到60-70℃，并滴加引发剂水溶液，进行聚合反应，形成悬浮液；将悬浮液进行透析；冷冻干燥，得到所述纳米导热微胶囊。
进一步，见图3，本发明提供了一种纳米导热胶膜的制备方法，包括：制备包覆有纳米导热剂和气化剂的纳米导热微胶囊；将纳米导热微胶囊与基膜原料、纳米导热胶膜的其他原料共混添加；通过模具挤出，以均匀分散纳米导热微胶囊，进行高能射线辐照，以使纳米导热微胶囊爆破，然后成型收卷，得到原位分散剥离态纳米导热剂的纳米导热胶膜。
一般的，先将基膜和纳米导热微胶囊混合，在完成初步成型后再进行高能射线辐照，在基膜完全冷却固化前，通过高能射线将气化剂瞬间气化，致使纳米导热微胶囊爆破，对层间纳米导热剂形成一个强剪切力，打开纳米导热剂的聚集结构，形成层数少、厚度薄的单层或多层剥离态纳米导热剂，从而实现纳米导热剂的层间原位剥离，使其均匀弥散分布在基膜内。
进一步，本发明提供了一种光伏组件，包括：导热胶膜；所述导热胶膜采用如前所述的纳米导热胶膜。
在使用时，先将纳米导热胶膜、背板、有焊带的电池片、高透胶膜、高透玻璃等依次铺叠起来，然后放入到组件层压机中，进行140～150℃，15～20分钟的热层压，层压冷却后即制备得到含有纳米导热胶膜的光伏组件。
进一步，本发明提供了一种纳米导热微胶囊包覆率的检测方法，包括：萃取出胶囊内的气化剂，即用萃取溶剂浸泡纳米导热微胶囊72hr，每24hr更换一次正己烷，使得胶囊内的气化剂完全被萃取出；通过分馏分离气化剂和萃取溶剂，称重计算包覆后的气化剂质量；其中包覆率的计算公式为：包覆率＝m(纳米导热微胶囊所含气化剂)/m(反应投入的气化剂)*100％；m为物质的质量或质量份数。
第二部分：列举部分实施例
实施例1
(1)制备纳米导热微胶囊
纳米导热微胶囊的原料包括10份纳米导热剂、5份气化剂、40份反应助剂、5份乳化剂、0.5份的引发剂。其中纳米导热剂为纳米氮化硼，微胶囊直径0.5～2μm，交联单体可以是MMA，气化剂是十四烷，引发剂为过硫酸铵，乳化剂为十二烷基硫酸钠。将纳米氮化硼溶解在异辛烷溶剂中，将上述有机溶液缓慢倒入含有气化剂、交联单体、乳化剂的水乳液中，在超分散机中16000转分散3分钟，然后用超声分散机(Branson W450数字超声机)超声3分钟(脉冲模式，10s超声，5s暂停)。乳液分散完毕后，将乳液加热到60℃，滴加引发剂(APS)水溶液，聚合反应5小时。最终，悬浮液在透析袋中用去离子水透析24hr，去除未反应的单体或溶剂等，然后冷冻干燥，得到包覆率78.3％、平均粒径0.59um的纳米导热微胶囊。
(2)制备纳米导热胶膜
配制纳米导热胶膜的原料，包括以下物质：90份EVA；6份交联单体；0.5份过氧化物；6份钛白粉；0.5份偶联剂；10份纳米导热微胶囊；其中EVA树脂的熔点为72℃，醋酸乙烯含量30％；交联单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，二者质量比为1:1组成；过氧化物为过氧化二苯甲酰；偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。将上述纳米导热胶膜的原料经混料机混合均匀，在各类助剂吸收后投入设有温控的双螺杆融化，然后流入加长的模头内，未接触到辊之间，进行高能辐照，以使纳米导热微胶囊爆破，然后流延成型，收卷成纳米导热胶膜。
实施例2
(1)制备纳米导热微胶囊
纳米导热微胶囊的原料包括15份纳米导热剂、5份气化剂、40份反应助剂、5份乳化剂、0.5份的引发剂。其中纳米导热剂为纳米氮化硼，微胶囊直径0.5～2μm，交联单体可以是MMA，气化剂是十四烷，引发剂为过硫酸铵，乳化剂十二烷基硫酸钠。将纳米剂氮化硼溶解在异辛烷等溶剂中，将上述有机溶液缓慢倒入到有水乳液中，在超分散机中16000转分散3分钟，然后用超声分散机(Branson W450数字超声机)超声3分钟(脉冲模式，10s超声，5s暂停)。乳液分散完毕后，将乳液加热到60℃，滴加过硫酸铵(APS)水溶液，聚合反应5小时。最终，悬浮液在透析袋中用去离子水透析24hr，去除未反应的单体或溶剂等，然后冷冻干燥，得到包覆率85.4％、平均粒径0.55um的纳米导热微胶囊。
(2)制备纳米导热胶膜
配制纳米导热胶膜的原料，包括以下物质：90份EVA；8份交联单体；0.6份过氧化物；8份钛白粉；0.6份偶联剂；8份纳米导热微胶囊；其中EVA树脂的熔点为70℃，醋酸乙烯含量28％；交联单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，二者质量比为3:1组成；过氧化物为过氧化二苯甲酰；偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。将上述纳米导热胶膜的原料经混料机混合均匀，在各类助剂吸收后投入设有温控的双螺杆融化，然后流入加长的模头内，未接触到辊之间，进行高能辐照，以使纳米导热微胶囊爆破，然后流延成型，收卷成纳米导热胶膜。双螺杆。
实施例3
(1)制备纳米导热微胶囊
纳米导热微胶囊的原料包括20份纳米导热剂、5份气化剂、40份反应助剂、3份乳化剂、0.5份的引发剂。其中纳米导热剂为纳米氮化硼，微胶囊直径0.5～2μm，交联单体可以是MMA，气化剂是十四烷，引发剂为过硫酸铵，乳化剂十二烷基硫酸钠。将纳米剂氮化硼溶解在异辛烷等溶剂中，将上述有机溶液缓慢倒入到有水乳液中，在超分散机中16000转分散3分钟，然后用超声分散机(Branson W450数字超声机)超声3分钟(脉冲模式，10s超声，5s暂停)。乳液分散完毕后，将乳液加热到65℃，滴加过硫酸铵(APS)水溶液，聚合反应5小时。最终，悬浮液在透析袋中用去离子水透析24hr，去除未反应的单体或溶剂等，然后冷冻干燥，得到包覆率90.5％、平均粒径0.5um的纳米导热微胶囊。
(2)制备纳米导热胶膜
配制纳米导热胶膜的原料，包括以下物质：90份EVA；8份交联单体；0.6份过氧化物；8份钛白粉；0.6份偶联剂；6份纳米导热微胶囊；其中EVA树脂的熔点为70℃，醋酸乙烯含量28％；交联单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，二者质量比为3:1组成；过氧化物为过氧化二苯甲酰；偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。将上述纳米导热胶膜的原料经混料机混合均匀，在各类助剂吸收后投入设有温控的双螺杆融化，然后流入加长的模头内，进行高能辐照，以使纳米导热微胶囊爆破，然后流延成型，收卷成纳米导热胶膜。双螺杆。
实施例4
(1)制备纳米导热微胶囊
纳米导热微胶囊的原料包括10份纳米导热剂、10份气化剂、40份反应助剂、3份乳化剂、0.5份的引发剂。其中纳米导热剂为纳米氮化硼，微胶囊直径0.5～2μm，交联单体可以是MMA，气化剂是十四烷，引发剂为过硫酸铵，乳化剂十二烷基硫酸钠。将纳米剂氮化硼溶解在异辛烷等溶剂中，将上述有机溶液缓慢倒入到有水乳液中，在超分散机中16000转分散3分钟，然后用超声分散机(Branson W450数字超声机)超声3分钟(脉冲模式，10s超声，5s暂停)。乳液分散完毕后，将乳液加热到65℃，滴加过硫酸铵(APS)水溶液，聚合反应5小时。最终，悬浮液在透析袋中用去离子水透析24hr，去除未反应的单体或溶剂等，然后冷冻干燥，得到包覆率90.5％、平均粒径0.6um的纳米导热微胶囊。
(2)制备纳米导热胶膜
配制纳米导热胶膜的原料，包括以下物质：90份EVA；6份交联单体；0.5份过氧化物；6份钛白粉；0.5份偶联剂；10份纳米导热微胶囊；其中EVA树脂的熔点为72℃，醋酸乙烯含量30％；交联单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，二者质量比为1:1组成；过氧化物为过氧化二苯甲酰；偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。将上述纳米导热胶膜的原料经混料机混合均匀，在各类助剂吸收后投入设有温控的双螺杆融化，然后流入加长的模头内，进行高能辐照，以使纳米导热微胶囊爆破，然后流延成型，收卷成纳米导热胶膜。双螺杆。
实施例5
(1)制备纳米导热微胶囊
纳米导热微胶囊的原料包括10份纳米导热剂、5份气化剂、40份反应助剂、1份乳化剂、0.5份的引发剂。其中纳米导热剂为纳米氮化硼，微胶囊直径0.5～2μm，交联单体可以是MMA，气化剂是十四烷，引发剂为过硫酸铵，乳化剂十二烷基硫酸钠。将纳米剂氮化硼溶解在异辛烷等溶剂中，将上述有机溶液缓慢倒入到有水乳液中，在超分散机中16000转分散3分钟，然后用超声分散机(Branson W450数字超声机)超声3分钟(脉冲模式，10s超声，5s暂停)。乳液分散完毕后，将乳液加热到70℃，滴加过硫酸铵(APS)水溶液，聚合反应5小时。最终，悬浮液在透析袋中用去离子水透析24hr，去除未反应的单体或溶剂等，然后冷冻干燥，得到包覆率80％、平均粒径0.8um的纳米导热微胶囊。
(2)制备纳米导热胶膜
配制纳米导热胶膜的原料，包括以下物质：90份EVA；8份交联单体；0.6份过氧化物；8份钛白粉；0.6份偶联剂；7份纳米导热微胶囊；其中EVA树脂的熔点为70℃，醋酸乙烯含量28％；交联单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯，二者质量比为3:1组成；过氧化物为过氧化二苯甲酰；偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。将上述纳米导热胶膜的原料经混料机混合均匀，在各类助剂吸收后投入设有温控的双螺杆融化，然后流入加长的模头内，进行高能辐照，以使纳米导热微胶囊爆破，然后流延成型，收卷成纳米导热胶膜。双螺杆。
第三部分：性能参数对比分析
(1)纳米导热微胶囊的性能检测
本部分对实施例1-5制备的纳米导热微胶囊进行性能检测，其中各实施例中纳米导热胶膜的原料组分含量汇总如表2所示，纳米导热微胶囊的性能(包覆率、平均粒径)检测结果如表3所示，以及实施例1制备的纳米导热微胶囊的SEM照片如图6所示。
表2纳米导热胶膜的原料组分含量汇总表
Figure BDA0002498452740000141
Figure BDA0002498452740000151
表3纳米导热微胶囊的性能
实验组 乳化剂浓度 聚合包覆温度 包覆率 平均粒径um
实施例1 8.26％ 60℃ 78.3％ 0.59
实施例2 7.63％ 60℃ 85.4％ 0.55
实施例3 4.37％ 65℃ 90.5％ 0.5
实施例4 4.72％ 65℃ 89.2％ 0.6
实施例5 1.77％ 70℃ 80％ 0.8
由表2和表3可以看出，纳米导热微胶囊的包覆率和平均粒径可以根据各组分含量、乳化剂浓度、聚合包覆温度进行调整，以保证纳米导热微胶囊在基膜中的分散度和爆破效果，以及纳米导热剂的原位分散效果。包覆率和壳层厚度影响爆破效果，平均粒径，添加比例和每个胶囊的导热剂质量影响导热效果。
(2)纳米导热胶膜的性能检测
将实施例1-5制备的纳米导热胶膜和常规胶膜分别涂覆在背板、有焊带的电池片、高透胶膜、高透玻璃等上，层压成单玻组件，单玻组件在AM＝1.5，1000W/㎡，25℃环境下，照射24小时后，检测背板侧表面的温度，结果如表4所示。其中对比例采用常规的导热胶膜，如聚烯烃热熔胶膜。可以看出，本发明的纳米导热胶膜的反射率与常规胶膜接近，但其导热系数高出很多，所以背板侧表面的温度降低效果远大于常规胶膜。
表4纳米导热胶膜和常规胶膜的性能对比表
Figure BDA0002498452740000152
Figure BDA0002498452740000161
综上所述，相较于传统的物理或者化学剥离方法，如采用熔融插层法、溶液插层法、原位聚合插层法，导致纳米剥离态分散效果不均匀、不稳定，操作还涉及到废水和废液处理。本案的纳米导热胶膜采用高能射线辐照分布微胶囊的基膜有着独特的优势：采用双螺杆共混基膜和包覆有纳米导热剂的纳米导热微胶囊，使得纳米导热剂有很好的分散和分布，可以根据需求合理控制纳米导热剂的含量和分布，为稳定、均匀批量制备纳米导热胶膜奠定了基础；采用高能射线辐照纳米导热微胶囊内的气化剂，造成胶囊瞬时爆破，产生强大剪切制备单层或多层分散的剥离态纳米导热剂，此过程环境友好，工序稳定可靠；高能射线照射，不损伤氮化硼等纳米材料表面，保持剥离态纳米导热剂分散到基膜后，可以迅速固化成型，减少再次团聚的可能。此外，脂肪族烷烃如异辛烷是一种安全无毒的液体，对环境污染小制备过程比较简洁，纳米导热微胶囊可以实现纳米导热剂的有序分散和均匀分布，而瞬间爆破剪切可以实现纳米导热剂原位固化在基膜中，避免了再次发生团聚的问题，同时该工艺采用热熔挤出的方式，易于实现导热光伏胶膜的批量生产。
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。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)

1.一种纳米导热胶膜，其特征在于，包括：
基膜、分散在基膜中的剥离态纳米导热剂。
2.根据权利要求1所述的纳米导热胶膜，其特征在于，
所述剥离态纳米导热剂适于通过若干纳米导热微胶囊爆破形成；
所述纳米导热微胶囊的平均粒径为0.2-2μm。
3.根据权利要求1所述的纳米导热胶膜，其特征在于，
所述纳米导热微胶囊为核壳结构，其内包覆有气化剂和纳米导热剂；
当高能射线辐照，气化剂瞬间膨胀导致纳米导热微胶囊爆破，以使纳米导热剂形成单层或2～4层的剥离态纳米导热剂。
4.根据权利要求2所述的纳米导热胶膜，其特征在于，
所述纳米导热微胶囊包括以下质量份的原料：
气化剂 5-10份；
纳米导热剂 10-20份；
反应助剂 30-50份；
表面活性剂 1-5份；
引发剂 0.5-1份。
5.根据权利要求1所述的纳米导热胶膜，其特征在于，
所述纳米导热胶膜包括以下质量份的原料：
基膜原料 86.2-92.1份；
过氧化物 0.5-2份；
纳米导热微胶囊 6-10份；
交联单体 5-10份；以及
硅烷偶联剂 0.4-0.8份。
6.一种纳米导热微胶囊，其特征在于，包括以下质量份的原料：
气化剂 5-10份；
纳米导热剂 10-20份；
反应助剂 30-50份；
表面活性剂 1-5份；
引发剂 0.5-1份。
7.一种纳米导热微胶囊的制备方法，其特征在于，包括：
将气化剂、纳米导热剂、反应助剂、溶解在溶剂中，形成悬浮油相；
将悬浮油相加入表面活性剂的乳化水溶液中，分散均匀，形成W/O乳液；
将W/O乳液加热到60-70℃，并滴加引发剂水溶液，进行聚合反应，形成含有微胶囊的悬浮液；
将悬浮液进行透析；
冷冻干燥，得到所述纳米导热微胶囊。
8.一种纳米导热胶膜的制备方法，其特征在于，包括：
制备包覆有纳米导热剂和气化剂的纳米导热微胶囊；
将纳米导热微胶囊与基膜原料、纳米导热胶膜的其他原料共混添加；
通过加长型模具挤出，以均匀分散纳米导热微胶囊；
进行高能辐照，以使纳米导热微胶囊爆破；
流延成型，收卷成原位分散剥离态纳米导热剂的纳米导热胶膜。
9.一种光伏组件，其特征在于，包括：
导热胶膜；
所述导热胶膜采用如权利要求1-7任一项所述的纳米导热胶膜。
10.一种纳米导热微胶囊包覆率的检测方法，其特征在于，包括：
萃取出胶囊内的气化剂，即用萃取溶剂浸泡纳米导热微胶囊，得胶囊内的气化剂完全被萃取出；
通过分馏分离气化剂和萃取溶剂，称重计算包覆后的气化剂质量；其中
包覆率的计算公式为：
包覆率＝m(纳米导热微胶囊所含气化剂)/m(反应投入气化剂)*100％；
m为物质的质量或质量份数。
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