CN114410233B - 一种封装胶膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种封装胶膜及其制备方法和应用，所述封装胶膜按照重量份数包括如下组分：乙烯‑醋酸乙烯共聚物100重量份、红外反射颜料5‑20重量份和助剂0.1‑2.6重量份。所述封装胶膜通过控制红外反射颜料的添加量来提高红外光反射率，使所述封装胶膜适合用于光伏组件的封装，能有效提高光伏组件功率。
Description
技术领域
本发明涉及胶膜技术领域，尤其涉及一种封装胶膜及其制备方法和应用。
背景技术
目前光伏组件的封装胶膜大多数为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶膜，EVA胶膜通常为透明或白色材料，常规的白色EVA胶膜是以EVA树脂为主要原料，通过添加助剂熔融共混后经过一系列加工成型过程得到封装胶膜。随着光伏组件成本日趋提高，降本增效对于光伏发展越来越重要，在传统EVA封装组件生产基础上，各光伏厂家也都在研发新的功能组件。
CN205556535U公开了一种压花EVA胶膜：包括第一透明EVA胶膜层，BOPP薄膜层和第二透明EVA胶膜层。该实用新型中EVA胶膜上下表面均有规则的半球形凸起，由于有了BOPP薄膜层的支撑，从而使生产速度大大提高，且简化工艺复杂程度，解决了EVA膜与膜之间的粘接问题，得到了使用效果更好的EVA胶膜。
CN104449435A公开了一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的EVA胶膜及其制备方法，该发明涉及的EVA胶膜的厚度为0.1-1mm，EVA胶膜包括如下重量份的原料：EVA树脂80-120份、交联剂1-5份、偶联剂1-5份、紫外线吸收剂0.5-1.5份、光稳定剂0.5-1.5份、抗氧剂0.5-1.5份。该发明涉及的EVA胶膜通过采用紫外线吸收剂和光稳定剂，具有较高的紫外线阻隔性，能有效提高EVA胶膜的抗老化性能。
目前各光伏厂家对多功能EVA胶膜的开发主要从解决EVA膜与膜之间的粘接问题、提高EVA胶膜的抗老化性能等角度去提高光伏组件的功率，但是忽略了常规的EVA胶膜红外反射率低对新型EVA胶膜开发的限制和造成的光伏组件功率损失。
因此，开发一种红外反射率低的封装胶膜十分有必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种封装胶膜及其制备方法和应用，尤其是一种反红外功能的封装胶膜及其制备方法。本发明所述封装胶膜具有较高的红外反射率，适合用于光伏组件的封装，能有效提高光伏组件功率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种封装胶膜，所述封装胶膜按照重量份数包括如下组分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物 100重量份
红外反射颜料 5-20重量份
助剂 0.1-2.6重量份。
在本发明中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量份为100份，所述红外反射颜料的重量份为5-20重量份，例如8重量份、10重量份、15重量份、18重量份等，所述助剂的重量份为0.1-2.6重量份，例如0.4重量份、0.8重量份、1.2重量份、1.6重量份、2.0重量份、2.4重量份等。
本发明提供的封装胶膜包括红外反射颜料5-20重量份，红外反射颜料的添加量低于5重量份或高于20重量份时，封装胶膜的红外反射率都偏低，不能有效提高光伏组件功率，原因在于红外反射颜料的添加量过高分散性差，红外反射颜料成本高，添加过多，成本费用增加；红外反射颜料的添加量过低，红外反射率较低。
优选地，所述红外反射颜料包括铋黄、钛镍黄、钛镍红或钛铬棕中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括铋黄和钛镍黄的组合、铋黄和钛镍黄的组合、钛镍红和钛铬棕的组合、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的组合、铋黄、钛镍黄、钛镍红或钛铬棕的组合等，优选铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的组合。
本发明所述红外反射颜料相较于其他类型的颜料，能够更进一步提高封装胶膜的红外反射率，原因在于铋黄耐候性好、易分散，钛镍黄、钛镍红或钛铬棕的主要成分为二氧化钛的金属氧化物混相颜料，属于无机颜料，耐高温、耐候、耐晒、环保无毒，其中钛铬棕属于偏红的钛黄颜料，易分散，具有良好的遮盖力。
红外反射颜料优选铋黄、钛镍黄、钛镍红或钛铬棕的组合的原因在于四种红外反射颜料彼此之间具有很好的协同作用，更利于提高封装胶膜的红外反射率。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物包括韩华E282PV、台湾聚合UE2828、亚洲聚合V28280、斯尔邦UE2825或新加坡聚烯烃VF024N00中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括韩华E282PV和台湾聚合UE2828的组合、亚洲聚合V28280和斯尔邦UE2825的组合、亚洲聚合V28280、斯尔邦UE2825和新加坡聚烯烃VF024N00的组合等。
优选地，所述助剂包括交联剂、偶联剂、紫外线吸收剂或紫外光稳定剂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括交联剂和偶联剂的组合、交联剂、偶联剂和紫外线吸收剂的组合、交联剂、紫外线吸收剂和紫外光稳定剂的组合、交联剂、偶联剂、紫外线吸收剂和紫外光稳定剂的组合等。
优选地，所述交联剂包括主交联剂和/或助交联剂。
优选地，所述主交联剂包括过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯和/或过氧化异丁酸叔丁酯，优选过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯和过氧化异丁酸叔丁酯的组合。
优选地，所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯和/或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
优选地，所述偶联剂包括γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和/或3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷，例如γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷的组合等，优选γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷的组合。
优选地，所述紫外线吸收剂包括2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三氮唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三氮唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的组合、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑和2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三氮唑和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的组合等。
优选地，所述紫外光稳定剂包括光稳定剂944、光稳定剂770或光稳定剂622中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：光稳定剂944和光稳定剂770的组合、光稳定剂770和光稳定剂622的组合、光稳定剂944、光稳定剂770和光稳定剂622的组合等。
优选地，所述主交联剂的添加量为0.4-0.7重量份，例如0.5重量份、0.6重量份等。
优选地，所述助交联剂的添加量为0.2-0.6重量份，例如0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份等。
优选地，所述偶联剂的添加量为0.1-0.3重量份，例如0.1重量份、0.2重量份等。
优选地，所述紫外线吸收剂的添加量为0.1-0.5重量份，例如0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等。
优选地，所述紫外光稳定剂的添加量为0.1-0.5重量份，例如0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份等。
作为优选的技术方案，本发明所述封装胶膜按照重量份数包括如下组分：
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的封装胶膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将配方量的乙烯-醋酸乙烯共聚物、红外反射颜料和助剂混合，共混挤出，得到所述封装胶膜。
优选地，所述制备方法还包括：在所述共混挤出后进行流延、冷却、分切和卷取工序。
优选地，所述共混挤出的温度为70-90℃，例如72℃、74℃、76℃、78℃、80℃、82℃、84℃、86℃、88℃等。
作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
将100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物、5-20重量份红外反射颜料、0.4-0.7重量份主交联剂、0.2-0.6重量份助交联剂、0.1-0.3重量份偶联剂、0.1-0.5重量份紫外线吸收剂和0.1-0.5重量份紫外光稳定剂混合，在70-80℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
第三方面，本发明提供一种第一方面所述的封装胶膜在光伏组件中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所述封装胶膜具有较高的红外反射率，适合用于光伏组件的封装，能有效降低光伏组件功率损失。本发明所述封装胶膜的红外反射率高于80.8％。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种封装胶膜，所述封装胶膜按照重量份包括如下组分：100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物(韩华E282PV)、5重量份红外反射颜料(质量比为1：1：1：1的铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的混合物)、0.7重量份过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、0.6重量份三烯丙基异氰脲酸酯、0.2重量份光稳定剂944、0.2重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.3重量份2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑。
上述封装胶膜的制备方法如下：
将配方量的上述组分混合，在90℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
实施例2
本实施例提供一种封装胶膜，所述封装胶膜按照重量份包括如下组分：100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物(台湾聚合UE2828)、10重量份红外反射颜料(质量比为1：1：1：1的铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的混合物)、0.5重量份过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、0.6重量份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.2重量份光稳定剂944、0.2重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.3重量份2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑。
上述封装胶膜的制备方法如下：
将配方量的上述组分混合，在90℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
实施例3
本实施例提供一种封装胶膜，所述封装胶膜按照重量份包括如下组分：100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物(亚洲聚合V28280)、15重量份红外反射颜料(质量比为1：1：1：1的铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的混合物)、0.6重量份过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、0.5重量份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.2重量份光稳定剂944、0.2重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.3重量份2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑。
上述封装胶膜的制备方法如下：
将配方量的上述组分混合，在90℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
实施例4
本实施例提供一种封装胶膜，所述封装胶膜按照重量份包括如下组分：100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物(斯尔邦UE2825)、20重量份红外反射颜料(质量比为1：1：1：1的铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的混合物)、0.6重量份过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、0.5重量份三烯丙基异氰脲酸酯、0.2重量份光稳定剂944、0.2重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.3重量份2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑。
上述封装胶膜的制备方法如下：
将配方量的上述组分混合，在90℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
实施例5
本实施例提供一种封装胶膜，所述封装胶膜按照重量份包括如下组分：100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物(50重量份台湾聚合UE2828和50重量份新加坡聚烯烃VF024N00)、10重量份铋黄、0.4重量份过氧化异丁酸叔丁酯、0.2重量份三烯丙基异氰脲酸酯、0.1重量份光稳定剂944、0.1重量份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、0.1重量份2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑。
上述封装胶膜的制备方法如下：
将上述组分混合，在70℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
实施例6
本实施例提供一种封装胶膜，所述封装胶膜按照重量份包括如下组分：100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物(30重量份亚洲聚合V28280、30重量份斯尔邦UE2825和40重量份新加坡聚烯烃VF024N00)、10重量份钛镍黄、0.6重量份过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、0.4重量份三烯丙基异氰脲酸酯、0.5重量份光稳定剂944、0.3重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.5重量份2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑。
上述封装胶膜的制备方法如下：
将配方量的上述组分混合，在80℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
实施例7-10
实施例7-10与实施例1的区别在于将5重量份红外反射颜料(质量比为1：1：1：1的铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的混合物)分别替换为5重量份数的红外反射颜料(质量比为1：1：1的铋黄、钛镍黄和钛镍红的混合物)、5重量份数的红外反射颜料(质量比为1：1：1的铋黄、钛镍黄和钛铬棕的混合物)、5重量份数的红外反射颜料(质量比为1：1：1的钛镍红、钛镍黄和钛铬棕的混合物)、5重量份数的红外反射颜料(质量比为1：1：1的铋黄、钛镍红和钛铬棕的混合物)。
实施例11
本实施例与实施例1的区别在于将5重量份红外反射颜料(质量比为1：1：1：1的铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的混合物)替换为等重量份数的铬黄。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于不含红外反射颜料铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于红外反射颜料的添加量为2重量份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，红外反射颜料的添加量为25重量份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
性能测试
针对上述实施例和对比例的封装胶膜，进行如下性能测试：
(1)红外反射率测试：参照ISO 9050的测试标准；
(2)剥离强度测试：参照GB/T2790-1995的测试标准；
(3)体积电阻率测试：参照GB/T1410-2006的测试标准。
表1列出了上述实施例1-11和对比例1-3分别制备的反红外封装胶膜性能测试结果：
表1
由表1的测试结果可以看出，本发明制备的反红外封装胶膜，反红外物质的加入对封装胶膜的剥离强度和体积电阻率无明显影响，但红外反射率均在80.8％以上，其中实施例4的EVA红外反射率可达到88.6％。
对比实施例7-10与实施例1发现，铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕这四种红外反射颜料具有协同作用，当采用这4种进行组合时，其EVA红外反射率可达到81.5％以上。
对比实施例11和实施例1发现，相对于实施例1，实施例11所述封装胶膜红外反射率和剥离强度较低，体积电阻率更高，即红外反射颜料选择铬黄效果较差。
对比对比例1和实施例1发现，对比例1中的封装胶膜的剥离强度和体积电阻率分别为116.564KN/m和1.295×1015，剥离强度略低于实施例1中封装胶膜的相应数据，体积电阻率虽然高于实施例1，但是对比例1中的红外反射率为6.9％，远低于实施例1的81.5％，说明引入红外反射颜料在不影响封装胶膜基本性能的基础上能极大的提高封装胶膜的红外反射率。
对比对比例2-3和实施例1发现，红外反射颜料的添加量在5-20重量范围所得的封装胶膜红外反射率更高。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (21)
1.一种红外反射率在81.5%及以上的封装胶膜，其特征在于，所述封装胶膜按照重量份数包括如下组分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物 100重量份
红外反射颜料 5-20重量份
助剂 0.1-2.6重量份；
所述红外反射颜料由铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕构成；
所述铋黄、钛镍黄、钛镍红和钛铬棕的质量比为1：1：1：1。
2.根据权利要求1所述的封装胶膜，其特征在于，所述助剂包括交联剂、偶联剂、紫外线吸收剂或紫外光稳定剂中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于，所述交联剂包括主交联剂和/或助交联剂。
4.根据权利要求3所述的封装胶膜，其特征在于，所述主交联剂包括过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯和/或过氧化异丁酸叔丁酯。
5.根据权利要求4所述的封装胶膜，其特征在于，所述主交联剂包括过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯和过氧化异丁酸叔丁酯的组合。
6.根据权利要求3所述的封装胶膜，其特征在于，所述助交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯和/或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
7.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于，所述偶联剂包括γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和/或3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷。
8.根据权利要求7所述的封装胶膜，其特征在于，所述偶联剂包括γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷的组合。
9.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于，所述紫外线吸收剂包括2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三氮唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于，所述紫外光稳定剂包括光稳定剂944、光稳定剂770或光稳定剂622中的任意一种或至少两种的组合。
11.根据权利要求3所述的封装胶膜，其特征在于，所述主交联剂的添加量为0.4-0.7重量份。
12.根据权利要求3所述的封装胶膜，其特征在于，所述助交联剂的添加量为0.2-0.6重量份。
13.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于，所述偶联剂的添加量为0.1-0.3重量份。
14.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于，所述紫外线吸收剂的添加量为0.1-0.5重量份。
15.根据权利要求2所述的封装胶膜，其特征在于，所述紫外光稳定剂的添加量为0.1-0.5重量份。
16.根据权利要求1所述的封装胶膜，其特征在于，所述封装胶膜按照重量份数包括如下组分：
乙烯-醋酸乙烯共聚物 100重量份
红外反射颜料 5-20重量份
主交联剂 0.4-0.7重量份
助交联剂 0.2-0.6重量份
偶联剂 0.1-0.3重量份
紫外线吸收剂 0.1-0.5重量份
紫外光稳定剂 0.1-0.5重量份。
17.一种根据权利要求1-16任一项所述的封装胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将配方量的乙烯-醋酸乙烯共聚物、红外反射颜料和助剂混合，共混挤出，得到所述封装胶膜。
18.根据权利要求17所述的封装胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述共混挤出后进行流延、冷却、分切和卷取工序。
19.根据权利要求17所述的封装胶膜的制备方法，其特征在于，所述共混挤出的温度为70-90℃。
20.根据权利要求17所述的封装胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物、5-20重量份红外反射颜料、0.4-0.7重量份主交联剂、0.2-0.6重量份助交联剂、0.1-0.3重量份偶联剂、0.1-0.5重量份紫外线吸收剂和0.1-0.5重量份紫外光稳定剂混合，在70-90℃下共混挤出后，再依次进行流延、冷却、分切和卷取工序，得到所述封装胶膜。
21.一种根据权利要求1-16任一项所述的封装胶膜在光伏组件中的应用。
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