CN112225992A - 一种光伏用双层共挤出po薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏用双层共挤出PO薄膜及其制备方法，PO薄膜由内层、外层两层结构组成，内层是改性的均聚聚丙烯材料，通过均聚聚丙烯的高耐温性，提供更高的有效绝缘厚度(DTI)保留率，充分保证了1500V光伏产品的使用安全性，降低了局部电压击穿风险，再辅之低密度聚乙烯、共聚聚丙烯和相容剂，不仅通过胶水能够与PET具有良好的粘结性能，同时还降低了双层结构分层的风险；外层是改性共聚聚丙烯材料，通过添加低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和相容剂，从而提高其与光伏组件中的EVA胶膜的粘接性能，同时提供优异的户外耐老化性能，可以有效、长久的保护户外基材。

Description

一种光伏用双层共挤出PO薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏用封装保护膜技术领域，具体涉及光伏用双层共挤出PO薄膜及其制备方法。
背景技术
长久以来，高额的光伏发电成本始终是制约光伏产业迅速发展的障碍之一。如何有效降低光伏系统的成本、提高发电效率仍将是未来光伏产业发展的核心课题。为了满足降低成本的需求，近年来1500V相关光伏产品正逐步替代1000V相关光伏产品。1500V系统电压会降低电气的安全性和可靠性，同时增大PID等风险。因此制作1500V光伏组件主要考虑背板局放、电连接器和电绝缘等影响组件可靠性和安全性的因素，其难点主要在于光伏发电设备的主角—光伏组件，而光伏组件的关键绝缘结构是光伏背板。因此，开发1500V安全光伏背板便成了问题的关键。
光伏背板位于光伏电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性，常见的背板类型有TPT、KPK、TPE、KPE、AAA、FPF等(其中：T指杜邦的聚氟乙烯薄膜(PVF)，K指聚偏氟乙烯薄膜(PVDF)，E指乙烯-醋酸乙烯膜或者聚乙烯膜，A指改性聚酰胺膜，F指氟碳涂料，P指聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)。其中，在一些非特别关键的组件上，市场多采用TPE结构。然而，由于1500V光伏产品的推广，导致此类背板在使用安全性能上存在较大隐患，其主要原因为EVA或PE的耐温性差，组件生产过程中的层压工艺会导致背板的有效绝缘厚度(DTI)降低。目前，市场中已有的PP薄膜也无法同时满足上述性能要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提供一种有效绝缘厚度(DTI)保留率高、阻隔紫外性能优良，且易于与EVA胶膜粘接的，对环境无污染的光伏用双层共挤出PO薄膜及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种光伏用双层共挤出PO薄膜，具有共挤出形成的内层和外层两层结构，所述内层为改性均聚聚丙烯层，所述外层为改性共聚聚丙烯层。
优选的，所述内层的厚度为20～40微米，所述外层的厚度为20～40微米，所述PO薄膜总厚度50～70微米。
优选的，所述内层由以下质量份的原料制成，
Figure BDA0002732941600000021
优选的，所述外层由以下质量份的原料制成，
Figure BDA0002732941600000022
Figure BDA0002732941600000031
优选的，所述均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的熔融指数均为5～30g/10min、2.16kg、230℃；所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的熔融指数均为1～10g/10min、2.16kg、190℃。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫酯类抗氧剂中的至少一种。
优选的，所述紫外吸收剂为水杨酸酯类紫外吸收剂、苯酮类紫外吸收剂、取代丙烯腈类紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂与受阻胺类紫外吸收剂中的至少一种。
优选的，所述相容剂为POE、EVA、EAA、EEA、EMAA、EMA、EBA、EPDM中的至少一种。
优选的，所述填充粉体为硫酸钡、滑石粉、钛白粉、氧化锌、碳酸钙中的至少一种。
一种光伏用双层共挤出PO薄膜的制备方法，包括以下步骤，
S1，按照内层和外层原料配比，将内层和外层原料分别经过高速混合机混合，混合时间为5～30分钟，混合转速300～1200rpm；混合后的内层和外层原料分别投入到双螺杆挤出机，在170～210℃下进行熔融、分散与挤出造粒，分别得到内层、外层的改性料颗粒；
S2，将内层、外层的改性料分别投入双层共挤流涎机的两台单螺杆机挤出机内，在170～230℃进行熔化输送，并汇流至流涎模头，模头温度为170～235℃，经模头挤出后拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到所述PO薄膜。
本发明的有益效果是：本发明的一种光伏用双层共挤出PO薄膜与现有产品相比，其优点在于本发明的光伏用双层共挤出PO薄膜具有两层结构，内层是改性的均聚聚丙烯材料，通过均聚聚丙烯的高耐温性，提供更高的有效绝缘厚度(DTI)保留率，充分保证了1500V光伏产品的使用安全性，降低了局部电压击穿风险，再辅之低密度聚乙烯、共聚聚丙烯和相容剂，不仅通过胶水能够与PET具有良好的粘结性能，同时还降低了双层结构分层的风险；外层是改性共聚聚丙烯材料，通过添加低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和相容剂，从而提高其与光伏组件中的EVA胶膜(常见为白色胶膜和透明胶膜两种，其中白色胶膜更难粘接)的粘接性能。同时，填充粉体、抗氧剂及紫外吸收剂的添加，为双层共挤出PO薄膜提供了优异的耐热黄变和阻隔紫外性能。
附图说明
图1为本发明光伏用双层共挤出PO薄膜的一种结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明创造作进一步的详细说明。
如图1所示的一种光伏用双层共挤出PO薄膜，具有共挤出形成的内层1和外层2两层结构，所述内层1为改性均聚聚丙烯层，所述外层2为改性共聚聚丙烯层。优选的，所述内层1的厚度为20～40微米，所述外层2的厚度为20～40微米，所述PO薄膜总厚度50～70微米。
其中，所述内层1由以下质量份的原料制成，
Figure BDA0002732941600000041
Figure BDA0002732941600000051
所述外层2由以下质量份的原料制成，
Figure BDA0002732941600000052
优选的，所述均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的熔融指数均为5～30g/10min、2.16kg、230℃；所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的熔融指数均为1～10g/10min、2.16kg、190℃。所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫酯类抗氧剂中的至少一种。所述紫外吸收剂为水杨酸酯类紫外吸收剂、苯酮类紫外吸收剂、取代丙烯腈类紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂与受阻胺类紫外吸收剂中的至少一种。所述相容剂为POE、EVA、EAA、EEA、EMAA、EMA、EBA、EPDM中的至少一种。所述填充粉体为硫酸钡、滑石粉、钛白粉、氧化锌、碳酸钙中的至少一种。
下面例举四种不同的改性料配方的实施例1-4，参见表1。各实施例中采用的原料如下：
内层配方：
均聚聚丙烯，牌号为K1814(供应商为：燕山石化，熔融指数为13.5g/10min，2.16kg，230℃)；
共聚聚丙烯，牌号为K7726(供应商为：燕山石化，熔融指数为26g/10min，2.16kg，230℃)；
低密度聚乙烯，牌号为2426K(供应商为：扬子巴斯夫，熔融指数为4g/10min，2.16kg，190℃)；
相容剂，POE(牌号为8200，供应商为：陶氏化学)。
填充粉体，滑石粉与氧化锌按照2:1比例混合。
抗氧剂，受阻酚类抗氧剂(商品名为：抗氧剂-1098和抗氧剂-168，两者按照1:1比例混合，供应商为：德国BASF公司)。
紫外吸收剂，苯并三唑类(商品名为：UV-234,供应商为：德国BASF公司)。
外层配方：
共聚聚丙烯，牌号为K7726(供应商为：燕山石化，熔融指数为26g/10min，2.16kg，230℃)；
线性低密度聚乙烯，牌号为1002YB(供应商为：埃克森，熔融指数为2g/10min，2.16kg，190℃)；
低密度聚乙烯，牌号为2426K(供应商为：扬子巴斯夫，熔融指数为4g/10min，2.16kg，190℃)；
相容剂，EVA(牌号为150W，供应商为：美国杜邦)。
填充粉体，钛白粉与氧化锌按照2:1比例混合，市售。
抗氧剂，受阻酚类抗氧剂(商品名为：抗氧剂-1098和抗氧剂-1010，两者按照1:1比例混合，供应商为：德国BASF公司)。
紫外吸收剂，苯并三唑类光稳定剂(商品名为：UV-P,供应商为：德国BASF公司)。
表1实施例1-4专用料配方(质量份数)
Figure BDA0002732941600000071
按表1中的配方制备光伏用双层共挤出PO薄膜，制备方法如下：
S1，按照内层和外层原料配比，将内层和外层原料分别经过高速混合机混合，混合时间为5～30分钟，混合转速300～1200rpm；混合后的内层和外层原料分别投入到双螺杆挤出机，进行熔融、分散与挤出造粒，分别得到内层、外层的改性料颗粒；双螺杆挤出机的工作温度为170～210℃，转速为200～800rpm。
S2，将内层、外层的改性料分别投入双层共挤流涎机的两台单螺杆机挤出机内，在170～230℃进行熔化输送，并汇流至流涎模头，模头温度为170～235℃，经模头挤出后拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到所述PO薄膜。
实施例1-4高混机、双螺杆和单螺杆的温度和转速条件见表2。
表2
Figure BDA0002732941600000081
实施例1-4制备了总厚度50～70um的双层共挤出PO薄膜，与EVA胶膜进行粘结并测试粘结力，测试方法参照GB/T31034-2014中6.9项背板与EVA剥离强度测试。同时，进行层压测试有效绝缘厚度，测试方法为：将贴合PO薄膜的光伏背板裁剪成合适大小，与EVA胶膜叠放后进行层压，中间放置锡焊丝，层压温度为135-145℃，层压后焊丝压入PO薄膜，PO薄膜残余厚度即为本发明中所述有效绝缘厚度。另外，对薄膜样品的耐热性、耐候性进行测试，测试方法为：将实施例1-4制成的样品裁剪成合适大小的试样，放入紫外高温高湿老化试验箱内，试验条件为：试验箱环境温度85±2℃，相对湿度85±5％，UVA波长(320-400nm)，UVB波长(280-320nm)，其中UVB辐照量为总波段的3％-10％，通过紫外灯管功率和辐照时间计算单位面积辐照量，业内称为湿紫外。对比例为TPE结构中的PE薄膜，测试结果总结见表3：
表3样品1～4的性能测试结果
Figure BDA0002732941600000091
上述测试结果表明：双层共挤出PO薄膜与白色EVA胶膜以及透明EVA胶膜均有良好的粘接性，经湿紫外辐照老化的耐候性明显优于PE膜，有效绝缘厚度远超PE膜，能够为1500V光伏产品提供更安全的保障。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：具有共挤出形成的内层和外层两层结构，所述内层为改性均聚聚丙烯层，所述外层为改性共聚聚丙烯层。
2.根据权利要求1所述的光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：所述内层的厚度为20～40微米，所述外层的厚度为20～40微米，所述PO薄膜总厚度50～70微米。
3.根据权利要求1所述的光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：
所述内层由以下质量份的原料制成，
Figure FDA0002732941590000011
所述外层由以下质量份的原料制成，
Figure FDA0002732941590000012
Figure FDA0002732941590000021
4.根据权利要求3所述的光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：所述均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的熔融指数均为5～30g/10min、2.16kg、230℃；所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的熔融指数均为1～10g/10min、2.16kg、190℃。
5.根据权利要求3所述的光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫酯类抗氧剂中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：所述紫外吸收剂为水杨酸酯类紫外吸收剂、苯酮类紫外吸收剂、取代丙烯腈类紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂与受阻胺类紫外吸收剂中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：所述相容剂为POE、EVA、EAA、EEA、EMAA、EMA、EBA、EPDM中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的光伏用双层共挤出PO薄膜，其特征在于：所述填充粉体为硫酸钡、滑石粉、钛白粉、氧化锌、碳酸钙中的至少一种。
9.一种光伏用双层共挤出PO薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，按照内层和外层原料配比，将内层和外层原料分别经过高速混合机混合后投入到双螺杆挤出机，在170～210℃下进行熔融、分散与挤出造粒，分别得到内层、外层的改性料颗粒；
S2，将内层、外层的改性料分别投入双层共挤流涎机的两台单螺杆机挤出机内，在170～230℃进行熔化输送，并汇流至流涎模头，模头温度为170～235℃，经模头挤出后拉伸、冷却定型，切边收卷，从而得到所述PO薄膜。
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