CN111892878A - 制备表面预交联胶膜的方法以及通过所述方法制备的表面预交联胶膜 - Google Patents

制备表面预交联胶膜的方法以及通过所述方法制备的表面预交联胶膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制备表面预交联胶膜的方法以及通过所述方法制备的表面预交联胶膜。所述方法包括下列步骤：a)将聚烯烃类原料制成胶膜；b)将硅烷处理剂施加到所述胶膜的表面上；和c)采用能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源辐照所述胶膜的具有所述硅烷处理剂的表面，使得所述胶膜部分交联。根据本发明的技术方案制备的表面预交联胶膜具有良好的尺寸稳定性，能够避免太阳能组件封装过程中出现的“溢胶”现象，同时保持良好的粘接性能。

Description

制备表面预交联胶膜的方法以及通过所述方法制备的表面预 交联胶膜
技术领域
本发明涉及太阳能组件封装的技术领域，具体而言，本发明提供一种制备用于封装的表面预交联胶膜的方法以及通过所述方法制备的表面预交联胶膜。
背景技术
封装工艺被广泛地应用于太阳能组件、半导体器件、晶硅电池片、发光半导体、有机发光半导体、显示屏等领域，其中封装用胶膜用于起到粘连封装及保护被封装体的作用。
太阳能组件中常用的封装胶膜通常分为EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)基胶膜与聚烯烃基胶膜。在使用过程中，将所述胶膜分别设置在电池片的上面和下面，用于保护内部电池片以及对整个结构的粘接。传统的组件使用上下两层都透明的胶膜来保证最大的透光率以及组件的功率输出。随着组件技术的发展，对功率输出的提高有更迫切的要求，因此开发了白色胶膜作为替代下层透明封装膜。在下层的白色封装膜可以起到进一步反射光线到电池片上的作用，从而有助于提高组件功率，并且与白色背板相比，有更高的反射效率和更低的光路损耗。但在使用过程中，白色胶膜热熔流动后在压力作用下容易溢到电池片表面以及汇流条(即，本领域中通常所说的“溢胶”)，这在影响外观的同时也导致电池片因遮挡而产生热斑的隐患，从而影响组件使用寿命。
因此，开发出一种能够制备在具有良好的粘接性能的同时能够避免“溢胶”现象的用于封装的胶膜的方法具有重要的意义。
发明内容
从以上阐述的技术问题出发，本发明的目的是提供一种制备能够避免太阳能组件封装过程中出现的“溢胶”现象，同时保持良好的粘接性能的胶膜的方法。本发明人经过深入细致的研究，完成了本发明。
根据本发明的一个方面，提供了一种制备表面预交联胶膜的方法，所述方法包括下列步骤：
a)将聚烯烃类原料制成胶膜；
b)将硅烷处理剂施加到所述胶膜的表面上；和
c)采用能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源辐照所述胶膜的具有所述硅烷处理剂的表面，使得所述胶膜部分交联。
根据本发明的某些优选实施方案，调节所述辐照源辐照的能量，使得所述表面的交联厚度在0.01mm至0.2mm的范围内，并且交联度在0.5％至45％的范围内。
根据本发明的某些优选实施方案，所述硅烷处理剂为具有双键的硅烷。
根据本发明的某些优选实施方案，所述具有双键的硅烷选自由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷组成的组中的一种或多种。
根据本发明的某些优选实施方案，所述步骤b)包括将硅烷处理剂雾化并喷洒到所述胶膜的表面上。
根据本发明的某些优选实施方案，所述步骤b)包括将硅烷处理剂与有机溶剂混合并且将所得到的混合物喷洒到所述胶膜的表面上。
根据本发明的某些优选实施方案，相对于所述胶膜的表面，所述硅烷处理剂的喷洒量为1至3g/m2。
根据本发明的某些优选实施方案，所述能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源为电子束。
根据本发明的某些优选实施方案，所述聚烯烃类原料基于其总重量计包含：
60-99重量％的聚烯烃类树脂；
0.5-3重量％的有机过氧化物交联剂；
0.05-2重量％的助交联剂；
0.3-2重量％的粘接促进剂；
0.15-3重量％的耐紫外助剂；和
0-30重量的颜料。
根据本发明的某些优选实施方案，所述聚烯烃类树脂为乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)树脂或聚烯烃弹性体树脂。
根据本发明的某些优选实施方案，所述乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)树脂基于其总重量计包含15-35重量％的乙酸乙烯酯重复单元。
根据本发明的某些优选实施方案，所述聚烯烃弹性体树脂为乙烯/α-烯烃共聚物。
根据本发明的某些优选实施方案，所述有机过氧化物交联剂选自由过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸异丙酯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、过氧化二苯甲酰、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷-3、过氧化碳酸叔戊酯、过氧化3，3，5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯组成的组中的一种或多种。
根据本发明的某些优选实施方案，所述助交联剂选自由乙氧化双酚A二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三异丙基异三聚氰酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。
根据本发明的某些优选实施方案，所述粘接促进剂选自由乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷组成的组中的一种或多种。
根据本发明的某些优选实施方案，所述耐紫外助剂为紫外吸收剂或紫外稳定剂。
根据本发明的某些优选实施方案，所述紫外吸收剂选自由2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、6，7’-亚甲基双(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪)-4-酮组成的组中的一种或多种。
根据本发明的某些优选实施方案，所述紫外稳定剂选自由丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、N，N’-双-(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺与2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的聚合物和1，1，3，3-四甲基丁胺的反应产物、癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基哌啶醇)酯、双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯组成的组中的一种或多种。
根据本发明的某些优选实施方案，所述颜料为白色无机颜料。
根据本发明的某些优选实施方案，所述白色无机颜料选自由钛白粉、锌钡白、硫化锌和超细硫酸钡组成的组中的一种或多种。
根据本发明的另一个方面，提供了一种通过如上所述的方法制备的表面预交联胶膜，所述表面预交联胶膜的总厚度在0.4mm至2mm的范围内，表面的交联厚度在0.01mm至0.2mm的范围内，并且交联度在0.5％至45％的范围内。。
与本领域中的现有技术相比，本发明的优点在于：所述表面预交联胶膜具有良好的尺寸稳定性，能够避免太阳能组件封装过程中出现的“溢胶”现象，同时保持良好的粘接性能。
附图说明
图1显示通过采用根据本发明的表面预交联胶膜作为白色封装膜所制备的封装的电池模块。
具体实施方式
应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
在光伏组件中，封装胶膜用来粘接电池、前层玻璃、后层背板等元器件，起到密封并保护电池片的作用。白色胶膜通常用于电池片的背后一层，可以起到进一步反射光线到电池片从而提高输出功率的作用，但白色胶膜往往由于层压时外部压力的作用，溢胶到电池片的边缘，引起外观缺陷，同时也会造成因电池片表面遮挡形成的热斑，严重影响组件使用寿命。本发明要解决的技术问题之一就是提供一种制备能够避免太阳能组件封装过程中出现的“溢胶”现象，同时保持良好的粘接性能的胶膜的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种制备表面预交联胶膜的方法，所述方法包括下列步骤：
a)将聚烯烃类原料制成胶膜；
b)将硅烷处理剂施加到所述胶膜的表面上；和
c)采用能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源辐照所述胶膜的具有所述硅烷处理剂的表面，使得所述胶膜部分交联。
在步骤a)中，通过本领域中常规使用的成膜方法将聚烯烃类原料制成胶膜。
具体地，所述聚烯烃类原料基于其总重量计包含：
60-99重量％的聚烯烃类树脂；
0.5-3重量％的有机过氧化物交联剂；
0.05-2重量％的助交联剂；
0.3-2重量％的粘接促进剂；
0.15-3重量％的耐紫外助剂；和
0-30重量的颜料。
对可以在本发明中使用的聚烯烃类树脂的具体类型没有限制，只要其能够被有机过氧化物交联剂交联并且能够与随后详述的硅烷处理剂发生反应即可。所述聚烯烃类树脂可以选自本领域中常规用于制备光伏器件封装用胶膜的聚烯烃类树脂。优选地，所述聚烯烃类树脂为乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)树脂或聚烯烃弹性体树脂。为了实现良好的成膜效果，所述乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)树脂基于其总重量计包含15-35重量％的乙酸乙烯酯重复单元。具体地，所述聚烯烃弹性体树脂为乙烯/α-烯烃共聚物。基于所述聚烯烃类原料的总重量计，所述聚烯烃类树脂的含量为60-99重量％，优选65-85重量％。
根据本发明的聚烯烃类原料包含有机过氧化物交联剂，其可以在随后的辐照源辐照过程中引起聚烯烃类树脂的部分交联。对可以在本发明中使用的有机过氧化物交联剂的具体类型没有特别限制。优选地，所述有机过氧化物交联剂选自由过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸异丙酯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、过氧化二苯甲酰、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷-3、过氧化碳酸叔戊酯、过氧化3，3，5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯组成的组中的一种或多种。基于所述聚烯烃类原料的总重量计，所述有机过氧化物交联剂的含量为0.5-3重量％，优选0.5-2重量％。
根据本发明的聚烯烃类原料还包含助交联剂以促进聚烯烃类树脂的交联。优选地，所述助交联剂选自由乙氧化双酚A二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三异丙基异三聚氰酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。基于所述聚烯烃类原料的总重量计，所述助交联剂的含量为0.05-2重量％，优选0.1-1.5重量％。
为了增加根据本发明的方法制备的表面预交联胶膜与待粘接物的粘合作用，根据本发明的聚烯烃类原料还包含粘接促进剂。优选地，所述粘接促进剂选自由乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷组成的组中的一种或多种。基于所述聚烯烃类原料的总重量计，所述粘接促进剂的含量为0.3-2重量％，优选0.6-1.5重量％。
根据本发明的聚烯烃类原料还包含耐紫外助剂，以防止根据本发明的胶膜在太阳光照射时老化。优选地，所述耐紫外助剂为紫外吸收剂或紫外稳定剂。所述紫外吸收剂选自由2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、6，7’-亚甲基双(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪)-4-酮组成的组中的一种或多种。此外，所述紫外稳定剂选自由丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、N，N’-双-(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺与2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的聚合物和1，1，3，3-四甲基丁胺的反应产物、癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基哌啶醇)酯、双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯组成的组中的一种或多种。基于所述聚烯烃类原料的总重量计，所述耐紫外助剂的含量为0.15-3重量％，优选0.2-1.5重量％。
在光伏组件的封装中，优选将根据本发明的表面预交联胶膜用作电池片背后的白色胶膜，以将入射到光伏组件中的光线反射到电池片上，从而提到组件的功率。因此，根据本发明的聚烯烃类原料还包含白色颜料。优选地，所述白色颜料为白色无机颜料。所述白色无机颜料选自由钛白粉、锌钡白、硫化锌和超细硫酸钡组成的组中的一种或多种。基于所述聚烯烃类原料的总重量计，所述颜料的含量为0-30重量％，优选5-15重量％。
对将聚烯烃类原料制成胶膜的方法没有特别限制，可以使用本领域中通常使用的成膜方法来制备胶膜。示例地，可以将构成聚烯烃类原料的各个组分按照特定的比率均匀混合，随后将混合物加入到挤出机中，通过常规T形平板模具挤出，然后通过冷却辊冷却成型，以制备胶膜。
在步骤b)中，为了提高最终制备的表面预交联胶膜对待粘接物的粘接性能，对所述胶膜的表面进行硅烷处理剂处理。具体地，可以将硅烷处理剂施加到所述胶膜的一个表面上。对在本发明中使用的硅烷处理剂的具体类型没有限制，只要其能够与所述胶膜中的聚烯烃类树脂的分子链发生反应，从而固化在胶膜表面即可。优选地，所述硅烷处理剂为具有双键的硅烷。更优选地，所述具有双键的硅烷选自由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷组成的组中的一种或多种。对施加硅烷处理剂的方式没有特别限制。具体地，可以将硅烷处理剂通过本领域中通常使用的雾化器直接雾化并喷洒到所述胶膜的表面上。任选地，还可以将硅烷处理剂与能够溶解所述硅烷处理剂的有机溶剂混合并且将所得到的混合物喷洒到所述胶膜的表面上。为了实现所述胶膜的理想表面部分交联且保持良好的粘接性能，优选地，相对于所述胶膜的表面，所述硅烷处理剂的喷洒量为1至3g/m2、优选1.5至2.5g/m2。
根据本发明的技术方案，在步骤c)中，采用能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源辐照所述胶膜的具有所述硅烷处理剂的表面，使得所述胶膜部分交联。对能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源没有特别限制，其可以包括电子束、β射线、γ射线、X射线、α射线和中子射线中的一种。考虑到操作安全以及更好地保持胶膜的表面形状，优选采用电子束照射。更优选地，采用高能电子束照射。
在步骤c)中，为了得到胶膜的良好尺寸稳定性和粘接性，优选地，调节所述辐照源辐照的能量，使得所述表面的交联厚度在0.01mm至0.2mm的范围内，并且交联度在0.5％至45％的范围内。如本文中所述的“交联厚度”是指胶膜发生表面交联的部分的厚度。此外，如本文中所述的“交联度”是指胶膜发生表面交联的部分中聚烯烃类原料的交联百分数。所述“交联度”可以通过随后描述的“二甲苯溶剂法”定量测量。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种通过如上所述的方法制备的表面预交联胶膜。所述表面预交联胶膜的总厚度在0.4mm至2mm的范围内，表面的交联厚度在0.01mm至0.2mm的范围内，并且交联度在0.5％至45％的范围内。所述表面预交联胶膜具有良好的尺寸稳定性，能够避免太阳能组件封装过程中出现的“溢胶”现象，同时保持良好的粘接性能。
下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。需要指出，这些描述和实施例都是为了使本发明便于理解，而非对本发明的限制。本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
实施例
在本发明中，除非另外指出，所采用的试剂均为商购产品，直接使用而没有进一步纯化处理。此外，所提及的“份”为“重量份”。
测试方法
交联度(％)
通过二甲苯溶剂法对在以下实施例中制备的表面预交联胶膜的表面交联度进行测量。具体地，参照GBT 29848-2013中5.5.3对交联度测定的规定进行检测。
初始粘结力(N/cm)
通过参照GBT 29848-2013中5.5.4对在以下实施例中制备的表面预交联胶膜的初始粘结力进行测量。
老化72小时后的粘结力(N/cm)
通过参照GBT 29848-2013中5.5.4对在以下实施例中制备的表面预交联胶膜老化72小时后的粘结力进行测量。
拉伸强度(Mpa)
通过参照GBT1040.3-2006中对拉伸性能的规定对在以下实施例中制备的表面预交联胶膜的拉伸强度进行测量。
断裂伸长率(％)
通过参照GBT1040.3-2006中对拉伸性能的规定对在以下实施例中制备的表面预交联胶膜的断裂伸长率进行测量。
封装的电池模块的制备方法
将在以下实施例1-4中制备的各个胶膜分别作为白色封装膜4来制备封装的电池模块1。所得到的电池模块的结构显示在图1中。
具体地，将光伏玻璃2(信义玻璃；长30cm，宽30cm)、透明封装膜3(3M创新有限公司；长30cm，宽30cm)、电池片4(茂迪公司；长15.5cm，宽15.5cm)、白色封装膜5(实施例1-4中制备的胶膜)和光伏玻璃6(信义玻璃；长30cm，宽30cm)依次叠置并层压，其中所述白色封装膜4的经硅烷化且预交联的表面朝向所述电池片4。层压的步骤如下：将层叠好的样件放入单腔层压机中，设置温度148℃，层压时间18分钟，层压完成后取出样件。
在以下实施例中采用的试剂具体列于下表1中：
表1实施例中采用的试剂信息
Figure BDA0002050009600000101
实施例1
将EVA树脂、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、三烯丙基氰脲酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮以及钛白粉充分混合，以得到聚烯烃类原料1。所述聚烯烃类原料1中各个组分的混合比例如以下表2中所示。
将所得混合物加入挤出机，挤出机的温度为100℃并且模具温度为100℃。然后将混合物通过T形平板模具挤出成胶膜。所述胶膜的厚度为0.45mm。
将所述胶膜分为三部分：胶膜A、胶膜B和胶膜C。
其中，胶膜A未经进一步的处理，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，直接用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块A。通过对层压后的电池模块A的外观进行观察，发现出现了胶膜溢胶现象。
对于胶膜B，对胶膜B进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为10Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为27％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.12mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块B。通过对层压后的电池模块B的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
对于胶膜C，将乙烯基三甲氧基硅烷通过雾化器雾化并且均匀喷洒在胶膜C的表面上，其中相对于所述胶膜C的表面，所述硅烷处理剂的喷洒量为1.5g/m2。然而，对胶膜C进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为10Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为27％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.12mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块C。过对层压后的电池模块C的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
然后，通过以上具体描述的关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)的测试方法对胶膜A、胶膜B和胶膜C关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)进行测试，结果在以下表3中。此外，通过以上具体描述的关于初始粘结力(N/cm)和老化72小时后的粘结力(N/cm)对以上制备的电池模块A、电池模块B和电池模块C进行测试，结果在以下表4中。
实施例2
以与实施例1类似的方式制备聚烯烃类原料2，不同之处在于如以下表2中所示改变各个组分的类型及其含量。
将所得混合物加入挤出机，挤出机的温度为100℃并且模具温度为100℃。然后将混合物通过T形平板模具挤出成胶膜。所述胶膜的厚度为0.44mm。
将所述胶膜分为三部分：胶膜A、胶膜B和胶膜C。
其中，胶膜A未经进一步的处理，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，直接用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块A。通过对层压后的电池模块A的外观进行观察，发现出现了胶膜溢胶现象。
对于胶膜B，对胶膜B进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为15Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为41％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.18mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块B。通过对层压后的电池模块B的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
对于胶膜C，将乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷通过雾化器雾化并且均匀喷洒在胶膜C的表面上，其中相对于所述胶膜C的表面，所述硅烷处理剂的喷洒量为2g/m2。然而，对胶膜C进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为15Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为41％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.18mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块C。过对层压后的电池模块C的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
然后，通过以上具体描述的关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)的测试方法对胶膜A、胶膜B和胶膜C关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)进行测试，结果在以下表3中。此外，通过以上具体描述的关于初始粘结力(N/cm)和老化72小时后的粘结力(N/cm)对以上制备的电池模块A、电池模块B和电池模块C进行测试，结果在以下表4中。
实施例3
以与实施例1类似的方式制备聚烯烃类原料3，不同之处在于如以下表2中所示改变各个组分的类型及其含量。
将所得混合物加入挤出机，挤出机的温度为100℃并且模具温度为100℃。然后将混合物通过T形平板模具挤出成胶膜。所述胶膜的厚度为0.45mm。
将所述胶膜分为三部分：胶膜A、胶膜B和胶膜C。
其中，胶膜A未经进一步的处理，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，直接用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块A。通过对层压后的电池模块A的外观进行观察，发现出现了胶膜溢胶现象。
对于胶膜B，对胶膜B进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为20Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为15.5％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.07mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块B。通过对层压后的电池模块B的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
对于胶膜C，将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷通过雾化器雾化并且均匀喷洒在胶膜C的表面上，其中相对于所述胶膜C的表面，所述硅烷处理剂的喷洒量为2.5g/m2。然而，对胶膜C进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为20Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为15.5％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.07mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块C。过对层压后的电池模块C的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
然后，通过以上具体描述的关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)的测试方法对胶膜A、胶膜B和胶膜C关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)进行测试，结果在以下表3中。此外，通过以上具体描述的关于初始粘结力(N/cm)和老化72小时后的粘结力(N/cm)对以上制备的电池模块A、电池模块B和电池模块C进行测试，结果在以下表4中。
实施例4
以与实施例1类似的方式制备聚烯烃类原料4，不同之处在于如以下表2中所示改变各个组分的类型及其含量。
将所得混合物加入挤出机，挤出机的温度为100℃并且模具温度为100℃。然后将混合物通过T形平板模具挤出成胶膜。所述胶膜的厚度为0.47mm。
将所述胶膜分为三部分：胶膜A、胶膜B和胶膜C。
其中，胶膜A未经进一步的处理，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，直接用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块A。通过对层压后的电池模块A的外观进行观察，发现出现了胶膜溢胶现象。
对于胶膜B，对胶膜B进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为18Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为10.6％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.05mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块B。通过对层压后的电池模块B的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
对于胶膜C，将乙烯基三乙氧基硅烷通过雾化器雾化并且均匀喷洒在胶膜C的表面上，其中相对于所述胶膜C的表面，所述硅烷处理剂的喷洒量为2.8g/m2。然而，对胶膜C进行高能电子束处理。具体地，将胶膜牵引入电子束照射腔体内，控制单位面积辐照时间在30s，电子束的辐照强度为18Mrad，辐照后由辊轮牵引出腔体并收卷。取样通过使用以上描述的二甲苯溶剂法测试样品的交联度为10.6％，并根据交联部分与非交联部分的质量与原样品厚度推算表层交联层的厚度为0.05mm。然后，通过如上所述的封装的电池模块的制备方法，将得到的胶膜用于作为白色封装膜4来制备封装的电池模块C。过对层压后的电池模块C的外观进行观察，发现以上预交联处理能够很好地防止胶膜溢胶。
然后，通过以上具体描述的关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)的测试方法对胶膜A、胶膜B和胶膜C关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)进行测试，结果在以下表3中。此外，通过以上具体描述的关于初始粘结力(N/cm)和老化72小时后的粘结力(N/cm)对以上制备的电池模块A、电池模块B和电池模块C进行测试，结果在以下表4中。
Figure BDA0002050009600000161
表3对实施例1-4中制备的胶膜A、胶膜B和胶膜C关于拉伸强度(Mpa)和断裂伸长率(％)进行测试的结果
Figure BDA0002050009600000171
表4对实施例1-4中制备的电池模块A、电池模块B和电池模块C关于初始粘结力(N/cm)和老化72小时后的粘结力(N/cm)进行测试的结果
Figure BDA0002050009600000181
由表3中所示的结果可知，当形成表面无硅烷化的预交联胶膜时，与没有进行表面预交联的胶膜相比，胶膜的机械性质(具体地，拉伸强度)大幅提高。此外，与表面无硅烷化的预交联胶膜相比，表面硅烷化处理不会改变胶膜的拉伸强度。
由表4中所示的结果可知，与没有进行表面预交联的胶膜相比，表面无硅烷化的预交联胶膜的粘接性质(例如，初始粘结力和老化72小时后的粘结力)大幅降低。然而，通过在预交联之前对胶膜的表面进行表面硅烷化处理，能够大幅提高预交联胶膜的粘接性质(例如，初始粘结力和老化72小时后的粘结力)，该粘接性质甚至远远好于没有进行表面预交联的胶膜。
尽管本发明中已经示出和描述了具体的实施方式，但本领域技术人员将懂得，可以用各种替代的和/或等同的实施方式代替所示和所描述的具体实施方式，而不脱离本发明的范围。本申请意欲包括对本发明中讨论的具体实施方式的任何改进或更改。因此，本发明仅受限于权利要求及其等同物。
本领域技术人员应当理解，在不背离本发明范围的情况下，可以进行多种修改和改变。这样的修改和改变意欲落入如后附权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (21)

1.一种制备表面预交联胶膜的方法，所述方法包括下列步骤：
a)将聚烯烃类原料制成胶膜；
b)将硅烷处理剂施加到所述胶膜的表面上；和
c)采用能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源辐照所述胶膜的具有所述硅烷处理剂的表面，使得所述胶膜部分交联。
2.根据权利要求1所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中调节所述辐照源辐照的能量，使得所述表面的交联厚度在0.01mm至0.2mm的范围内，并且交联度在0.5％至45％的范围内。
3.根据权利要求1所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述硅烷处理剂为具有双键的硅烷。
4.根据权利要求3所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述具有双键的硅烷选自由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷组成的组中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中步骤b)包括将硅烷处理剂雾化并喷洒到所述胶膜的表面上。
6.根据权利要求1所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中步骤b)包括将硅烷处理剂与有机溶剂混合并且将所得到的混合物喷洒到所述胶膜的表面上。
7.根据权利要求5或6所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中相对于所述胶膜的表面，所述硅烷处理剂的喷洒量为1至3g/m2。
8.根据权利要求1所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述能够激发所述聚烯烃类原料发生交联反应的辐照源为电子束。
9.根据权利要求1所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述聚烯烃类原料基于其总重量计包含：
60-99重量％的聚烯烃类树脂；
0.5-3重量％的有机过氧化物交联剂；
0.05-2重量％的助交联剂；
0.3-2重量％的粘接促进剂；
0.15-3重量％的耐紫外助剂；和
0-30重量的颜料。
10.根据权利要求9所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述聚烯烃类树脂为乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)树脂或聚烯烃弹性体树脂。
11.根据权利要求10所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)树脂基于其总重量计包含15-35重量％的乙酸乙烯酯重复单元。
12.根据权利要求10所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述聚烯烃弹性体树脂为乙烯/α-烯烃共聚物。
13.根据权利要求9所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述有机过氧化物交联剂选自由过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸异丙酯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、过氧化二苯甲酰、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷-3、过氧化碳酸叔戊酯、过氧化3，3，5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基碳酸叔戊酯组成的组中的一种或多种。
14.根据权利要求9所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述助交联剂选自由乙氧化双酚A二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三异丙基异三聚氰酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。
15.根据权利要求9所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述粘接促进剂选自由乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷组成的组中的一种或多种。
16.根据权利要求9所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述耐紫外助剂为紫外吸收剂或紫外稳定剂。
17.根据权利要求16所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述紫外吸收剂选自由2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、6，7’-亚甲基双(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪)-4-酮组成的组中的一种或多种。
18.根据权利要求16所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述紫外稳定剂选自由丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、N，N’-双-(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺与2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的聚合物和1，1，3，3-四甲基丁胺的反应产物、癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基哌啶醇)酯、双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯组成的组中的一种或多种。
19.根据权利要求9所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述颜料为白色无机颜料。
20.根据权利要求19所述的制备表面预交联胶膜的方法，其中所述白色无机颜料选自由钛白粉、锌钡白、硫化锌和超细硫酸钡组成的组中的一种或多种。
21.一种通过根据权利要求1至20中任一项所述的方法制备的表面预交联胶膜，所述表面预交联胶膜的总厚度在0.4mm至2mm的范围内，表面的交联厚度在0.01mm至0.2mm的范围内，并且交联度在0.5％至45％的范围内。
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