CN114774007A - 一种高耐水太阳能电池封装用eva胶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多层膜材料的技术领域，公开了一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法，所述EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层的原料均包括EVA树脂；按质量分数计，所述中间层的原料包括0.2~0.5%的硅烷偶联剂、0.1~0.2%的硅烷低聚物和余量的EVA树脂；所述硅烷低聚物的聚合度为6~34。本发明通过在EVA树脂中引入硅烷偶联剂和硅烷低聚物，使得在提高耐水性的同时，并不损害EVA胶膜的包括高透光性在内的其它性能，从而延长使用寿命。

Description

一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及多层膜材料的技术领域，尤其涉及一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法。
背景技术
随着光伏度电成本的持续下降，在碳中和大背景下，光伏发电将加速替代其他传统化石能源发电方式。目前，晶硅太阳能电池是太阳能光伏发电的最主要应用形式，主流的太阳能电池组件主要是“玻璃-封装胶膜-晶硅电池片-封装胶膜-背板/玻璃”的结构。其中，封装胶膜的材料以乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）为主，EVA封装胶膜虽然具有价格低廉、粘接强度高等优点，但是由于其分子主链含有极性的酯基，在实际使用过程中容易吸收环境中的水蒸气，从而导致EVA水解产生醋酸根离子等物质，会对太阳能组件的各项性能产生不利影响。因此，需要对EVA胶膜进行改性，在保证其他性能的前提下增强其耐水性能，从而延长组件寿命。
为解决上述问题，主要有以下方法：一种是在EVA胶膜中添加除酸剂，主要是活泼金属无机盐类物质，其可以和EVA水解产生的醋酸根离子发生反应，转化为不会对组件产生腐蚀的物质，但是，这从长远来看是治标不治本的方法；另一种是从分子链内部下手，添加其他改性助剂或在主链上接枝含有不同官能团的物质，使其从根源上提升对水分子的亲和力，例如，公开号为CN108165182A的中国发明专利公开了一种太阳能组件封装用EVA胶膜及其制备方法，通过采用紫外线吸收剂、水汽阻隔剂和氧气阻隔剂，并结合特定的配比，制得的EVA胶膜具有较高的紫外线阻隔性、水汽阻隔性和氧气阻隔性。但是，EVA胶膜中多种助剂的引入会对EVA胶膜的其他封装性能产生影响。
发明内容
为了解决EVA封装胶膜的耐水性能差的技术问题，本发明提供了一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜及其制备方法，通过在EVA树脂中引入硅烷偶联剂和硅烷低聚物，使得在提高耐水性的同时，并不损害EVA胶膜的其它性能，从而延长使用寿命。
本发明的具体技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，所述EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层的原料均包括EVA树脂；按质量分数计，所述中间层的原料包括0.2~0.5%的硅烷偶联剂、0.1~0.2%的硅烷低聚物和EVA树脂；所述硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂、甲醇、水和浓盐酸混合得到混合溶液，升温至60~80℃回流1~3h，蒸馏去除甲醇后，升温至120~130℃反应4~6h；反应结束后，得到硅烷低聚物；所述硅烷低聚物的聚合度为6~34。
本发明中的EVA胶膜采用三层结构，上层和下层均为EVA树脂层。同时，中间层包括硅烷偶联剂、硅烷低聚物与EVA树脂，硅烷低聚物为硅烷偶联剂水解缩合形成具有一定聚合度的低聚物，然后将其作为助剂添加至EVA树脂中，通过熔融挤出得到中间层。硅烷低聚物可通过与空气中的水汽发生水解后，与EVA树脂中的活性基团羟基形成以Si-O-Si为主链、以具有一定柔性的烷基链为侧链的牢固网状分子膜。该分子膜不易吸收灰尘，同时具有较低的表面张力，并且能均匀分布在EVA树脂表面，起到较好的隔绝作用，能显著提高EVA胶膜的耐久性、耐污性、憎水性与耐候性等。硅烷低聚物的聚合度对于分子膜的形成效果尤为重要，聚合度太低则对水蒸气阻隔性增强不明显，聚合度太高则会影响EVA胶膜与玻璃或背板之间的粘接力。中间层中硅烷偶联剂的添加能够增强胶膜与玻璃和背板的粘接力，以及上层、下层与中间层间的结合性，而硅烷低聚物的作用是增强胶膜对于水蒸气的阻隔能力，这二者的结构相似，需要限定添加量比例，使得EVA胶膜在具有良好的粘结性能的同时，保证具有高耐水性。硅烷低聚物的添加量较多时，虽能一定程度上增加胶膜的水蒸气阻隔性能，但对于粘接力损失较大，不符合EVA胶膜实际使用需求。而本发明中EVA胶膜能在保证光透过率性能、粘结性能等不受影响的前提下，实现水蒸气透过率降低10~15%的效果，最低达到28 g/m2/24hr。
为得到聚合度较低的硅烷低聚物，需要较低的水解速率，通过调节水与甲醇的摩尔比以及硅烷偶联剂与水的摩尔比，能够得到较低聚合度的硅烷低聚物，对于EVA胶膜水蒸气阻隔增强具有较好的效果。并且，该制备方法能够得到富含硅氧硅键的硅烷低聚物，更重要的是得到含有致密网状交联硅氧硅结构的硅烷低聚物，进而能在EVA基材表面形成高耐水的分子膜。
作为优选，所述硅烷偶联剂与水的摩尔比为1：8~12。
作为优选，所述水和甲醇的摩尔比为1：3~5；所述混合溶液的pH为5~6。
作为优选，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
作为优选，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.5~1.5%的交联剂；所述交联剂为叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧基）己烷、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷中的一种或多种。
作为优选，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.5~1%的助交联剂；所述助交联剂为三烯丙基异三聚氢酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、乙氧化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
作为优选，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.1~0.5%的光稳定剂和0.1~0.4%的抗氧剂；所述光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、1-(甲基)-8-(12266-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、1,5,8,12-四[4,6-双(N-丁基-N-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-1,5,8,12-四氮杂十二烷、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基]、[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]中的一种或多种；所述抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸)季戊四醇酯、3-(35-二叔丁基-4-羟基苯基)-N'-[3-(35-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]丙酰肼、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
作为优选，所述EVA树脂的VA含量为28~33%。
光伏级EVA树脂的常用VA含量为28~33%，硅烷低聚物的聚合度与EVA树脂的VA含量为相互影响关系，同样会影响最终形成分子膜的致密性和均匀性，若EVA树脂的VA含量过多，会导致胶膜吸水性增强，其水解产生的醋酸根离子不利于胶膜性能。
第二方面，本发明还提供了一种包括上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将中间层原料各组分在30~50℃下搅拌混合3~6 h，将上层、中间层和下层经熔融塑化三层共挤挤出、流延，得到EVA胶膜；所述上层、中间层和下层的厚度比为1：6~8：1。
中间层原料各组分的搅拌混合可使EVA树脂母粒充分吸收各类助剂，上层、中间层和下层的厚度比是为了避免POE树脂层太厚导致层间结合性下降，造成胶膜脱层。三层均为EVA树脂且通过共挤得到EVA胶膜，可提高层间相容性，尤其是中间层中的硅烷低聚物也会部分与上层、下层反应结合，提高耐水性的同时，保证EVA胶膜的整体性能优异。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）中间层中的硅烷低聚物可通过与空气中的水汽发生水解后，与EVA树脂中的活性基团羟基形成以Si-O-Si为主链、以具有一定柔性的烷基链为侧链的牢固网状分子膜，该分子膜能够起到较好的隔绝作用，显著提高EVA胶膜的耐久性、耐污性、憎水性与耐候性；
（2）中间层中硅烷偶联剂的添加能够增强胶膜与玻璃和背板的粘接力，以及上层、下层与中间层间的结合性；
（3）三层均为EVA树脂且通过共挤得到EVA胶膜，可提高层间相容性，尤其是中间层中的硅烷低聚物也会部分与上层、下层反应结合，提高耐水性的同时，保证EVA胶膜的整体性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。上层和下层的原料均包括EVA树脂。按质量分数计，中间层的原料包括0.1~0.5%硅烷偶联剂、0.1~0.2%硅烷低聚物和余量的EVA树脂。
其中，EVA树脂的VA含量为28~33%。
硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂与水的摩尔比为1：8~12，所述水和甲醇的摩尔比为1：3~5，再加入浓盐酸调节pH为5~6；升温至60~80℃回流1~3h，蒸馏去除甲醇后，升温至120~130℃反应4~6h；反应结束后，得到硅烷低聚物，聚合度为6~34。
硅烷偶联剂为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
中间层的原料还可包括0.5~1.5%的交联剂；交联剂为叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧基）己烷、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷中的一种或多种。
中间层的原料还可包括0.5~1%的助交联剂；助交联剂为三烯丙基异三聚氢酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、乙氧化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
中间层的原料还可包括0.1~0.5%的光稳定剂；光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、1-(甲基)-8-(12266-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、1,5,8,12-四[4,6-双(N-丁基-N-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-1,5,8,12-四氮杂十二烷、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基]、[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]中的一种或多种。
中间层的原料还可包括0.1~0.4%的抗氧剂；抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸)季戊四醇酯、3-(35-二叔丁基-4-羟基苯基)-N'-[3-(35-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]丙酰肼、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将中间层原料各组分在30~50℃下搅拌混合3~6 h，将上层、中间层和下层经75~85℃熔融塑化三层共挤挤出、流延，得到EVA胶膜；所述上层、中间层和下层的厚度比为1：6~8：1。
实施例1
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层和下层的原料均包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。中间层的原料包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.1%的硅烷低聚物（聚合度17）、 0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：10，所述水和甲醇的摩尔比为1： 4，再加入浓盐酸调节pH为5；升温至 60 ℃回流 2h，蒸馏去除甲醇后，升温至 120 ℃反应 4 h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在40℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：8：1。
实施例2
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层和下层的原料均包括包括0.2%的乙烯基三甲氧基硅烷、0.5%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。中间层的原料包括0.2%的乙烯基三甲氧基硅烷、0.2%的硅烷低聚物（聚合度6）、0.5%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：9，所述水和甲醇的摩尔比为1： 5，再加入浓盐酸调节pH为 5；升温至 65 ℃回流 1h，蒸馏去除甲醇后，升温至 120 ℃反应 4h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在45℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：7：1。
实施例3
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层和下层的原料均包括0.1% 的乙烯基三甲氧基硅烷、0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为30%）。中间层的原料包括 0.1% 的乙烯基三甲氧基硅烷、0.1%的硅烷低聚物（聚合度34）、0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为30%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：10，所述水和甲醇的摩尔比为1： 3，再加入浓盐酸调节pH为 5；升温至 60 ℃回流 2 h，蒸馏去除甲醇后，升温至 120 ℃反应 4 h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在50℃下搅拌混合3 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：8：1。
实施例4
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层和下层的原料均包括0.1%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.5%的交联剂2,5-二甲基-2,5-双（叔丁过氧基）己烷、0.5%的助交联剂季戊四醇三丙烯酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。中间层的原料包括0.1%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.1%的硅烷低聚物（聚合度17）、0.5%的交联剂2,5-二甲基-2,5-双（叔丁过氧基）己烷、0.5%的助交联剂季戊四醇三丙烯酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：10，所述水和甲醇的摩尔比为1：4，再加入浓盐酸调节pH为5；升温至 60 ℃回流 2 h，蒸馏去除甲醇后，升温至 120 ℃反应 4 h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在40℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：8：1。
实施例5
与实施例1的区别在于：EVA胶膜仅包含中间层。
按质量分数计，EVA胶膜的原料包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.1%的硅烷低聚物（聚合度17）、 0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：10，所述水和甲醇的摩尔比为1： 4 ，再加入浓盐酸调节pH为5；升温至 60 ℃回流 2 h，蒸馏去除甲醇后，升温至 120℃反应 4 h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将EVA胶膜原料各组分在40℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，厚度约为0.5mm。
对比例1
与实施例1的区别在于：中间层不添加硅烷低聚物。
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层、中间层和下层的原料均包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在40℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：8：1。
对比例2
与实施例1的区别在于：中间层硅烷低聚物的添加量过多。
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层和下层的原料均包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。中间层的原料包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.4%的硅烷低聚物（聚合度17）、 0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：10，所述水和甲醇的摩尔比为1：4，再加入浓盐酸调节pH为 5；升温至 60 ℃回流 2 h，蒸馏去除甲醇后，升温至 120 ℃反应 4 h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在40℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：8：1。
对比例3
与实施例1的区别在于：中间层硅烷低聚物的聚合度过高。
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层和下层的原料均包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。中间层的原料包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.1%的硅烷低聚物（聚合度51）、 0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：12，所述水和甲醇的摩尔比为1：3.3，再加入浓盐酸调节pH为5；升温至 60 ℃回流 2 h，蒸馏去除甲醇后，升温至 125 ℃反应 5 h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在40℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：8：1。
对比例4
与实施例1的区别在于：中间层不添加硅烷偶联剂。
一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层。按质量分数计，上层和下层的原料均包括0.3%的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。中间层的原料包括0.1%的硅烷低聚物（聚合度17）、 0.8%的交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、0.5%的助交联剂三烯丙基异三聚氢酸酯、0.2%的光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1%的抗氧剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和余量的EVA树脂（VA含量为28%）。
其中，硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂KH570、甲醇和水混合，所述硅烷偶联剂KH570与水的摩尔比为1：10，所述水和甲醇的摩尔比为1： 4 ，再加入浓盐酸调节pH为 5；升温至 60 ℃回流 2 h，蒸馏去除甲醇后，升温至 120 ℃反应 4 h；反应结束后，得到硅烷低聚物。
上述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，包括如下步骤：将上层、中间层和下层的原料分别在40℃下搅拌混合4 h，经80℃熔融塑化三层共挤挤出、流延成膜，之后冷却、牵引、收卷得到EVA胶膜，中间层厚度约为0.5mm，上层、中间层和下层的厚度比为1：8：1。
性能测试
光透过率：采用GB/T 29848-2018标准进行测试；
水蒸气透过率：采用ASTM F1249标准进行测试；
与玻璃的剥离强度：采用 GB/T 2790-1995标准进行测试；
双85湿热老化性：在RH85%、温度85℃的条件下1000h后的湿热老化性。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由表1所示，本发明中的EVA胶膜通过在EVA树脂中引入硅烷偶联剂和硅烷低聚物，使得在提高耐水性的同时，并不损害EVA胶膜的包括光透过率性能在内的其它性能，从而延长使用寿命。并且，由实施例5可知，EVA胶膜中的中间层能够单独起到高耐水性和较好的粘接性能。对比例1表明，由于并未形成能够阻隔水分子的致密分子膜，不添加硅烷低聚物后的EVA耐水性能会显著下降。对比例2表明，硅烷低聚物的添加量较多时，虽能一定程度上增加胶膜的水蒸气阻隔性能，但对于粘接力损失较大，不符合EVA胶膜实际使用需求。对比例3表明，硅烷低聚物的聚合度太高同样会影响EVA胶膜与玻璃或背板之间的粘接力。对比例4表明，不添加硅烷偶联剂会影响胶膜与玻璃和背板的粘接力，以及上层、下层与中间层间的结合性，导致脱层。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述EVA胶膜分为三层，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层的原料均包括EVA树脂；按质量分数计，所述中间层的原料包括0.1~0.5%的硅烷偶联剂、0.1~0.2%的硅烷低聚物和EVA树脂；
所述硅烷低聚物的制备方法包括如下步骤：将硅烷偶联剂、甲醇、水和浓盐酸混合得到混合溶液，升温至60~80℃回流1~3h，蒸馏去除甲醇后，升温至120~130℃反应4~6h；反应结束后，得到硅烷低聚物；所述硅烷低聚物的聚合度为6~34。
2.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂与水的摩尔比为1：8~12。
3.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述水和甲醇的摩尔比为1：3~5；所述混合溶液的pH为5~6。
4.如权利要求1-3之一所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
5.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.5~1.5%的交联剂；所述交联剂为叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧基）己烷、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷中的一种或多种。
6.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.5~1%的助交联剂；所述助交联剂为三烯丙基异三聚氢酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、乙氧化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
7.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，按质量分数计，所述中间层的原料还包括0.1~0.5%的光稳定剂和0.1~0.4%的抗氧剂。
8.如权利要求1所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜，其特征在于，所述EVA树脂的VA含量为28~33%。
9.一种如权利要求1-8任一所述高耐水太阳能电池封装用EVA胶膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将中间层原料各组分在30~50℃下搅拌混合3~6 h，将上层、中间层和下层经熔融塑化三层共挤挤出、流延，得到EVA胶膜；所述上层、中间层和下层的厚度比为1：6~8：1。
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