CN115537127A - 组合物、封装胶膜、电子元器件以及太阳能电池组件 - Google Patents

组合物、封装胶膜、电子元器件以及太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种组合物、封装胶膜、电子元器件以及太阳能电池组件。该组合物包括聚烯烃树脂、含有酯基和醚键的三维聚合物,形成三维聚合物的单体的结构式为:
Figure DDA0003138101960000011
其中,n为2~5的整数,R为H或CH3。三维聚合物的结构通常是指由多臂单体在三维空间聚合形成的聚合物体系。由于形成本申请的三维聚合物的单体含有两个烯属不饱和键,因此由该单体聚合得到的三维聚合物含有若干醚键和酯基。其中醚键和酯基中的氧原子含有孤对电子,且通过两种氧原子之间的协同作用,共同对聚烯烃树脂中残留的金属离子进行螯合,从而使金属离子减弱或失去电子传导的作用,进而提高聚烯烃树脂的绝缘电阻,且上述组合物的组分简单、原料易得、成本较低。

Description

组合物、封装胶膜、电子元器件以及太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及封装材料技术领域,具体而言,涉及一种组合物、封装胶膜、电子元器件以及太阳能电池组件。
背景技术
聚烯烃材料(如茂金属催化聚合的乙烯-辛烯共聚物)由于具有良好的透光性、阻水性、高弹性、无腐蚀性而非常适于用作电子元器件的封装材料,如将聚烯烃材料用于太阳能电池板、液晶面板、场致发光器件、等离子显示器件、触摸屏等电子元器件。对于电子元器件来说,通常期望与之密切接触的封装材料具有高的绝缘电阻(1.0×1015Ω·cm以上),这样可以减少器件的漏电流,增加安全系数。然而,聚烯烃材料由于微量金属元素的残存,导致其体积电阻率会受到影响,通常聚烯烃材料的体积电阻率只有1.0×1014Ω·cm,这是不能满足电子元器件的封装要求的,特别是在高的电压下,如聚烯烃材料不能满足太阳能电池板在1500V的系统电压或是更高电压下的使用要求。因此,市场上,聚烯烃合成厂家通过金属催化剂的特殊改性和聚合工艺的特殊控制可以提高聚烯烃的体积电阻率,但这往往导致生产成本的增加。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种组合物、封装胶膜、电子元器件以及太阳能电池组件,以解决现有技术中为提高聚烯烃的体积电阻率导致生产成本高的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种组合物,该组合物包括聚烯烃树脂、含有酯基和醚键的三维聚合物,形成三维聚合物的单体的结构式为:
Figure BDA0003138101950000011
其中,n为2~5的整数,R为H或CH3
进一步地,上述组合物还包括有机过氧化物。
进一步地,上述n为2~4,优选n为2~3,进一步地优选n为2。
进一步地,上述三维聚合物的数均分子量为3000~15000。
进一步地,上述聚烯烃树脂包括:乙烯、丙烯、C4-20的α烯烃通过配位聚合形成的均聚物或共聚物中的任意一种或多种,优选聚烯烃树脂选自乙烯-丙烯的共聚物、乙烯-丁烯的共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯的共聚物中的任意一种或多种的组合。
进一步地,上述组合物包括:100重量份的聚烯烃树脂;0.1~5重量份的三维聚合物;以及0.1~2重量份的有机过氧化物;优选三维聚合物的重量份为0.2~3重量份,进一步优选为0.3~2.5重量份,进一步优选为0.4~2重量份,更进一步优选为0.5~1.5重量份;优选有机过氧化物选自过氧化二酰、二烷基过氧化物、过氧化酯、过氧化缩酮中的任意一种或多种的组合;优选过氧化酯选自3,3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、3,3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、4,4-双(叔丁基过氧)戊酸正丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化异丁酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷中的任意一种或多种的组合;优选过氧化二酰选自过氧化苯甲酰、过氧化月桂酸、过氧化癸酸中的任意一种或多种的组合;优选过氧化缩酮选自2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷中的任意一种或多种的组合;优选二烷基过氧化物为过氧化二异丙苯和/或2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷。
进一步地,上述聚烯烃树脂的熔点为40~90℃,优选聚烯烃树脂的熔融指数为3~50g/10min。
进一步地,上述组合物还包括:0.2~3重量份的助交联剂,优选助交联剂为至少包括三个双键的化合物,进一步优选助交联剂为具有环状结构的化合物,进一步优选助交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯和/或三聚氰酸三烯丙酯。
进一步地,上述组合物还包括:0.1~1.5重量份的有机硅氧烷,优选有机硅氧烷同时包含有烯属基团和可水解基团,进一步优选有机硅氧烷为三烷氧基硅烷类化合物,进一步优选三烷氧基硅烷选自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、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基硅烷)、烯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种的组合。
进一步地,上述组合物还包括乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐中的任意一种或多种的共聚物,其中共聚物中乙烯的质量分数大于60%。
进一步地,上述组合物还包括乙烯基硅烷接枝的聚烯烃,其中乙烯基硅烷的接枝率为0.1~2%,进一步地,乙烯基硅烷优选为乙烯基三甲氧基硅烷。
进一步地,上述组合物的形态选自颗粒状、片状、管状、条状中的任意一种。
根据本发明的另一个方面,提供了一种封装胶膜,通过将组合物中的各成分进行混合并熔融挤出后得到,该组合物为上述的组合物。
进一步地,上述封装胶膜为单层封装胶膜或多层共挤封装胶膜。
根据本发明的又一个方面,提供了一种电子元器件,该电子元器件包括太阳能电池、液晶面板、场致发光器件、等离子显示器件、触摸屏中的任意一种,电子元器件的至少一个表面与封装胶膜接触,封装胶膜为前述的封装胶膜。
根据本发明的又一个方面,提供了一种太阳能电池组件,包括太阳能电池,太阳能电池的至少一个表面与封装胶膜接触,封装胶膜为上述封装胶膜。
应用本发明的技术方案,三维聚合物的结构通常是指由多臂单体在三维空间聚合形成的聚合物体系。由于形成本申请的三维聚合物的单体含有两个烯属不饱和键,因此由该单体聚合得到的三维聚合物含有若干醚键和酯基。其中醚键和酯基中的氧原子含有孤对电子,且通过两种氧原子之间的协同作用,共同对聚烯烃树脂中残留的金属离子进行螯合,从而使金属离子减弱或失去电子传导的作用,进而提高聚烯烃树脂的绝缘电阻,且上述组合物的组分简单、原料易得、成本较低。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如背景技术所分析的,现有技术中存在为提高聚烯烃的体积电阻率导致生产成本高的问题,为解决该问题,本发明提供了一种组合物、封装胶膜、电子元器件以及太阳能电池组件。
在本申请的一种典型的实施方式中,提供了一种组合物,该组合物包括聚烯烃树脂、含有若干酯基和醚键的三维聚合物,形成三维聚合物的单体的结构式为:
Figure BDA0003138101950000031
其中,n为2~5的整数,R为H或CH3
三维聚合物的结构通常是指由多臂单体在三维空间聚合形成的聚合物体系。由于形成本申请的三维聚合物的单体含有两个烯属不饱和键,因此由该单体聚合得到的三维聚合物含有若干醚键和酯基。其中醚键和酯基中的氧原子含有孤对电子,且通过两种氧原子之间的协同作用,共同对聚烯烃树脂中残留的金属离子进行螯合,从而使金属离子减弱或失去电子传导的作用,进而提高聚烯烃树脂的绝缘电阻,且上述组合物的组分简单、原料易得、成本较低。
其中,若n小于2,则聚酯化合物中缺乏醚键,不能起到协同螯合的金属离子的作用。若n大于5则单体的分子量过大,位阻效应大,不能聚合形成含有若干酯基和醚键的三维聚合物。
在本申请的一种实施例中,上述组合物还包括有机过氧化物。
包括有机过氧化物的上述组合物可以在加热的情况下,引起聚烯烃树脂发生交联反应,从而使聚烯烃树脂的耐热性增加。
为兼顾三维聚合物的酯基、醚键与三维聚合物的网络结构的协同作用,优选上述n为2~4,优选n为2~3,进一步地优选n为2。
在本申请的一种实施例中,上述三维聚合物的数均分子量为3000~15000。
若聚合物的数均分子量低于3000,则形成的三维聚合物对聚烯烃树脂中残留的金属离子的螯合作用太弱;若聚合物的数均分子量高于15000,则其在聚烯烃树脂中分布不均匀,从而导致聚烯烃树脂的整体绝缘性提高幅度低,因此,优选上述数均分子量范围的三维聚合物。其中,可通过凝胶渗透色谱仪GPC测量三维聚合物的数均分子量。
形成上述三维聚合物的典型的制备方法:将30重量份上述单体溶解于100重量份的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入0.15~3重量份的自由基引发剂(自由基引发剂的量为单体的0.5~10%),形成混合溶液,将烧瓶置于60~120℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流1~48小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到上述三维聚合物。
为进一步地提高聚烯烃树脂、三维聚合物以及有机过氧化物的协同性,从而有利于提高聚烯烃树脂的绝缘电阻,优选上述聚烯烃树脂包括:乙烯、丙烯、C4-20的α烯烃通过配位聚合形成的均聚物或共聚物中的任意一种或多种,优选聚烯烃树脂选自乙烯-丙烯的共聚物、乙烯-丁烯的共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯的共聚物中的任意一种或多种的组合。
聚烯烃树脂由于具有良好的透光性、阻水性、高弹性、无腐蚀性而非常适于用作电子元器件的封装材料,本申请为进一步提高聚烯烃材料的上述性能,从而得到综合性能优良的各种膜产品、电缆用等产品,优选上述组合物包括:100重量份的聚烯烃树脂;0.1~5重量份的三维聚合物;以及0.1~2重量份的有机过氧化物;优选三维聚合物的重量份为0.2~3重量份,进一步优选为0.3~2.5重量份,进一步优选为0.4~2重量份,更进一步优选为0.5~1.5重量份;优选上述有机过氧化物选自过氧化二酰、二烷基过氧化物、过氧化酯、过氧化缩酮中的任意一种或多种的组合;优选过氧化酯选自3,3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、3,3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、4,4-双(叔丁基过氧)戊酸正丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化异丁酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷中的任意一种或多种的组合;优选过氧化二酰选自过氧化苯甲酰、过氧化月桂酸、过氧化癸酸中的任意一种或多种的组合;优选过氧化缩酮选自2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷中的任意一种或多种的组合;优选二烷基过氧化物为过氧化二异丙苯和/或2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷。
其中,上述重量份数关系的组合物更有利于使各组分之间进行协同作用,从而更充分的发挥各组分的性能,得到综合性能优良的各种膜产品、电缆用等产品。三维聚合物的用量太少不能够明显改善聚烯烃的体积电阻率;而当三维聚合物的用量太多,则会导致助剂析出的负面作用。
为进一步地提高聚烯烃树脂与三维聚合物以及有机过氧化物的协同性,从而有利于熔融挤出成膜,优选上述聚烯烃树脂的熔点为40~90℃,同时,采用该熔点范围的聚烯烃树脂形成的封装胶膜其透光性更好,更适于用作光伏组件正面的封装胶膜。此外,聚烯烃树脂的熔融指数越低,封装胶膜层压时的流动性越弱,越不利于对电池的良好封装,聚烯烃树脂的熔融指数越高,封装胶膜层压时的流动性越强,越容易导致层压过程中电池片的滑动,从而不利于光伏组件结构的保持,为兼顾封装胶膜对光伏组件整体的封装效果并保持光伏组件各层相对位置的稳定性,优选聚烯烃树脂的熔融指数为3~50g/10min。其中聚烯烃树脂的熔点由差式扫描量热仪(DSC)的熔融峰值温度判定。
为进一步提高聚烯烃树脂的交联密度,优选上述组合物还包括:0.2~3重量份的助交联剂,优选助交联剂为至少包括三个双键的化合物,进一步优选助交联剂为具有环状结构的化合物,进一步优选助交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯和/或三聚氰酸三烯丙酯。
在本申请的一种实施例中,上述组合物还包括:0.1~1.5重量份的有机硅氧烷,优选有机硅氧烷同时包含有烯属基团和可水解基团,进一步优选有机硅氧烷为三烷氧基硅烷类化合物,进一步优选三烷氧基硅烷选自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、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基硅烷)、烯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种的组合。
上述有机硅氧烷为包含一种同时带有烯属基团和可水解基团的有机硅氧烷,其可以提升聚烯烃树脂的界面粘接力。
为了增加上述组合物得到的封装胶膜的粘接性,加入一些比上述聚烯烃树脂的粘接性更好的组分,优选上述聚烯烃树脂还包括乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐中的任意一种或多种的共聚物,其中乙烯的质量分数大于60%。
在本申请的一种实施例中,上述聚烯烃树脂还包括乙烯基硅烷接枝的聚烯烃,其中乙烯基硅烷的接枝率为0.1~2%,进一步地,乙烯基硅烷优选为乙烯基三甲氧基硅烷。
硅烷接枝过的聚烯烃由于分别引入两亲性基团而使得枝过的聚烯烃的粘接性提高,因此,当将上述组合物制备得到封装胶膜时,有利于增加封装胶膜的粘接性。
为了得到多样的膜产品、电缆等产品,优选上述组合物的形态选自颗粒状、片状、管状、条状中的任意一种。当然,本领域技术人员也可以根据实际需要,使上述组合物中包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、抗焦化剂、增塑剂、抗静电剂、抗腐蚀剂、无机盐填料中的任意一种或多种。
在本申请的另一种典型的实施方式中,提供了一种封装胶膜,通过组合物中的各成分进行混合并熔融挤出后得到,该组合物为前述的组合物。
采用组合物得到的封装胶膜具有较高的体积电阻率,为进一步提高上述封装胶膜的合成效率,优选将上述组合物中的各成分按照比例称好后通过螺带式混料釜、密炼机、双螺杆挤出机等混配设备进行均匀的混合并最终形成干燥的粒子。然后将干燥粒子通过螺杆挤出机熔融塑化,并通过衣架式T型模头挤出成膜,得到封装胶膜。具体地,如通过一台螺杆挤出机挤出,并通过一个T型的模头流延形成单层胶膜,再通过一根花纹辊和一根橡胶辊挤压使得单层胶膜表面形成纹路,然后经过数根金属辊进行冷却、牵引,并最终卷绕成卷。或由两台或两台以上螺杆挤出机共同挤出,其中至少一台螺杆挤出机是用来挤出本发明提供的封装组合物,多台螺杆挤出的物料通过同一个T型模头流延形成一个多层共挤的多层封装胶膜,并通过一根花纹辊和一根橡胶辊挤压使得多层封装胶膜表面形成纹路,然后经过数根金属辊进行冷却、牵引,并最终卷绕成卷。当然本领域技术人员也可以参考现有技术中常规的技术手段进行该封装胶膜合成,在此不再赘述。
为进一步地适应市场的需求,优选上述封装胶膜为单层封装胶膜或多层共挤封装胶膜。
在本申请的又一种典型的实施方式中,提供了一种电子元器件,该电子元器件包括太阳能电池、液晶面板、场致发光器件、等离子显示器件、触摸屏中的任意一种,该电子元器件的至少一个表面与封装胶膜接触,该封装胶膜为前述的封装胶膜。
将本申请的上述封装胶膜用于电子元器件,如太阳能电池、液晶面板、场致发光器件、等离子显示器件、触摸屏等电子元器件,该电子元器件的至少一个表面与本发明所提供的封装胶膜密切接触,最外侧为玻璃或其他硬质或软质的聚合物基板,通过真空热压合排除内部气体后形成一个整体,其中通过本发明提供的封装材料,在真空热压后使漏电流降低,保证了电子器件在高电压下的安全性。根据实际需求可以制备得到单层封装胶膜封装电子器件或多层共挤胶膜封装电子器件。
在本申请的有又一种典型的实施方式中,提供了一种太阳能电池组件,包括太阳能电池,该太阳能电池的至少一个表面与封装胶膜接触,该封装胶膜为前述封装胶膜。
通过本发明提供的封装材料,在真空热压后使漏电流降低,保证了太阳能电池组件在高电压下的安全性。根据实际需求可以制备得到单层封装胶膜封装太阳能电池组件或多层共挤胶膜封装太阳能电池组件。
以下将结合具体实施例和对比例,对本申请的有益效果进行说明。
实施例1
将30g二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入1.35g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的4.5%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为8000,记为P1。
称取1份P1,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例2
将30g二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入0.15g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的0.5%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为15000,记为P2。
称取1份P2,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例3
将30g二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入3g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的10%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为3000,记为P3。
称取1份P3,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例4
将30g二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入3.5g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的11.7%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为2500,记为P4。
称取1份P4,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例5
将30g二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入0.10g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的0.3%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为20000,记为P5。
称取1份P5,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例6
将30g三乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入1.35g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的4.5%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为8500,记为P6。
称取1份P6,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例7
将30g四乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入1.2g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的4%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为9200,记为P7。
称取1份P7,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例8
将30g五乙二醇二甲基丙烯酸酯单体溶解于100g的乙醇中,倒入500mL的圆底烧瓶,然后加入1.8g的过氧化异丙基碳酸叔丁酯(过氧化异丙基碳酸叔丁酯的量为单体的6%),形成混合溶液,将烧瓶置于100℃的油浴锅中,搅拌,冷凝回流24小时。过滤得到白色产物,将白色产物干燥即得到三维聚合物,其数均分子量约为7400,记为P8。
称取1份P8,0.7份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯(TBEC),0.7份助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC),0.3份增粘剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),将这四种物质混合均匀后加入100份乙烯-辛烯共聚物(DOW Engage 8411,熔点为76℃,熔融指数为18g/10min)POE粒子中并进行搅拌,直至POE粒子表面干燥。将干燥的POE粒子加入一台单螺杆挤出机,挤出机的温度为80℃,通过螺杆的熔融剪切作用形成均匀的POE熔体,在通过一个T型模头挤出成膜,模头的温度为100℃,通过压花辊和胶辊的挤压作用在膜的表面形成纹理结构,然后经过数个冷却辊进行冷却,最后通过收卷辊进行收卷,得到厚度为0.5mm的膜。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于,聚烯烃树脂为Mitsui TAFMER DF7350,最终得到厚度为0.5mm的膜,其中,Mitsui TAFMER DF7350的熔点为55℃,熔融指数为35g/10min。
实施例10
实施例10与实施例1的区别在于,聚烯烃树脂为北欧化工Queo 7007LA,最终得到厚度为0.5mm的膜,其中,7007LA的熔点为48℃,熔融指数为6.6g/10min。
实施例11
实施例11与实施例1的区别在于,
称取0.5份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例12
实施例12与实施例1的区别在于,
称取1.5份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例13
实施例13与实施例1的区别在于,
称取0.4份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例14
实施例14与实施例1的区别在于,
称取2份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例15
实施例15与实施例1的区别在于,
称取0.3份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例16
实施例16与实施例1的区别在于,
称取2.5份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例17
实施例17与实施例1的区别在于,
称取0.2份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例18
实施例18与实施例1的区别在于,
称取3份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例19
实施例19与实施例1的区别在于,
称取0.1份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例20
实施例20与实施例1的区别在于,
称取5份P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例21
实施例21与实施例1的区别在于,助交联剂为三聚氰酸三烯丙酯,最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例22
实施例22与实施例1的区别在于,有机硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷(A151),最终得到厚度为0.5mm的膜。
实施例23
实施例23与实施例1的区别在于,聚烯烃树脂还包括乙烯与马来酸酐的共聚物以及乙烯基三甲氧基硅烷接枝的聚烯烃,其中共聚物中乙烯的质量分数为70%、乙烯基硅烷的接枝率为1.2%,最终得到厚度为0.5mm的膜。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于,不添加P1,最终得到厚度为0.5mm的膜。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于,采用乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)代替二乙二醇二甲基丙烯酸酯(2EGDMA),最终得到厚度为0.5mm的膜。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于,采用六乙二醇二丙烯酸酯(6EGDMA)代替二乙二醇二甲基丙烯酸酯(2EGDMA),最终得到厚度为0.5mm的膜。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于,采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)代替二乙二醇二甲基丙烯酸酯(2EGDMA),最终得到厚度为0.5mm的膜。
以下对实施例1至23、对比例1至4得到的封装胶膜的交联度、粘接力以及漏电流进行测试,具体测试方法如下,并将测试结果列于表1。
1.交联度
按照GB/T 29848-2018的标准,将所得的封装胶膜裁切成10cm×10cm的尺寸,以150℃、真空5分钟、加压13分钟,使用层压装置进行层压,使得封装胶膜发生交联反应,得到层压后胶片。称取一定重量的胶片,记为X(g),利用沸腾的二甲苯对该胶片进行5小时的索氏提取,再用30目的不锈钢过滤网过滤后,将过滤网上的聚合物残渣在145℃进行3小时的减压干燥,算出聚合物残渣的质量Y(g),使用下述式计算出封装胶膜的交联度:交联度(重量%)=Y/X×100%。
2.粘接力测定
按照300mm×150mm的玻璃/封装胶膜(两层)/柔性背板依次叠好放入真空层压机中,按照150℃、18分钟的层压工艺进行层压,得到层压件。在宽度方向上每隔5mm将柔性背板/封装胶膜切割成10mm±0.5mm的试样用于测试封装胶膜与玻璃之间的粘接力。按照GB/T2790-1995的试验方法,以100mm/min±10mm/min的拉伸速度在拉力试验机上测试封装胶膜与玻璃之间的粘接力,取三个试验的算术平均值作为封装胶膜的粘接力,精确到1N/cm。
3.漏电流测试
将所得的封装胶膜裁切成10cm×10cm的尺寸,以150℃、真空5分钟、加压13分钟,使用层压装置进行层压,使得封装胶膜内部发生化学反应,并使得封装胶膜表面的花纹去除得到表面平整,厚度为0.5mm的封装胶膜,然后将封装胶膜平放置于23℃,50%相对湿度的环境中48小时。用KEITHLEY 8009Resistivity test fixture将封装胶膜固定,用KEITHLEY 6517B高阻仪测试封装胶膜的漏电流,施加的电压为100V,在电压施加的初始记录初始的电流,即为封装胶膜的漏电流。
表1
Figure BDA0003138101950000121
Figure BDA0003138101950000131
Figure BDA0003138101950000141
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
三维聚合物的结构通常是指由多臂单体在三维空间聚合形成的聚合物体系。由于形成本申请的三维聚合物的单体含有两个烯属不饱和键,因此由该单体聚合得到的三维聚合物含有若干醚键和酯基。其中醚键和酯基中的氧原子含有孤对电子,且通过两种氧原子之间的协同作用,共同对聚烯烃树脂中残留的金属离子进行螯合,从而使金属离子减弱或失去电子传导的作用,进而提高聚烯烃树脂的绝缘电阻,且上述组合物的组分简单、原料易得、成本较低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种组合物,其特征在于,所述组合物包括聚烯烃树脂、含有酯基和醚键的三维聚合物,形成所述三维聚合物的单体的结构式为:
Figure FDA0003138101940000011
其中,n为2~5的整数,R为H或CH3
2.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述组合物还包括有机过氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其特征在于,所述n为2~4,优选所述n为2~3,进一步地优选所述n为2。
4.根据权利要求1或2所述的组合物,其特征在于,所述三维聚合物的数均分子量为3000~15000。
5.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚烯烃树脂包括:乙烯、丙烯、C4-20的α烯烃通过配位聚合形成的均聚物或共聚物中的任意一种或多种,优选所述聚烯烃树脂选自乙烯-丙烯的共聚物、乙烯-丁烯的共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯的共聚物中的任意一种或多种的组合。
6.根据权利要求2或3所述的组合物,其特征在于,所述组合物包括:
100重量份的聚烯烃树脂;
0.1~5重量份的三维聚合物;以及
0.1~2重量份的有机过氧化物;
优选所述三维聚合物的重量份为0.2~3重量份,进一步优选为0.3~2.5重量份,进一步优选为0.4~2重量份,更进一步优选为0.5~1.5重量份;
优选所述有机过氧化物选自过氧化二酰、二烷基过氧化物、过氧化酯、过氧化缩酮中的任意一种或多种的组合;优选所述过氧化酯选自3,3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、3,3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、4,4-双(叔丁基过氧)戊酸正丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔戊酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化异丁酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷中的任意一种或多种的组合;优选所述过氧化二酰选自过氧化苯甲酰、过氧化月桂酸、过氧化癸酸中的任意一种或多种的组合;优选所述过氧化缩酮选自2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷中的任意一种或多种的组合;优选所述二烷基过氧化物为过氧化二异丙苯和/或2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷。
7.根据权利要求5所述的组合物,其特征在于,所述聚烯烃树脂的熔点为40~90℃,优选所述聚烯烃树脂的熔融指数为3~50g/10min。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物,其特征在于,所述组合物还包括:0.2~3重量份的助交联剂,优选所述助交联剂为至少包括三个双键的化合物,进一步优选所述助交联剂为具有环状结构的所述化合物,进一步优选所述助交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯和/或三聚氰酸三烯丙酯。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物,其特征在于,所述组合物还包括:0.1~1.5重量份的有机硅氧烷,优选所述有机硅氧烷同时包含有烯属基团和可水解基团,进一步优选所述有机硅氧烷为三烷氧基硅烷类化合物,进一步优选所述三烷氧基硅烷选自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、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基硅烷)、烯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或多种的组合。
10.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚烯烃树脂还包括乙烯与醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐中的任意一种或多种的共聚物,其中所述共聚物中乙烯的质量分数大于60%。
11.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚烯烃树脂还包括乙烯基硅烷接枝的聚烯烃,其中所述乙烯基硅烷的接枝率为0.1~2%,进一步地,所述乙烯基硅烷优选为乙烯基三甲氧基硅烷。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物,其特征在于,所述组合物的形态选自颗粒状、片状、管状、条状中的任意一种。
13.一种封装胶膜,通过将组合物中的各成分进行混合并熔融挤出后得到,其特征在于,所述组合物为权利要求1至12中任一项所述的组合物。
14.根据权利要求13所述的封装胶膜,其特征在于,所述封装胶膜为单层封装胶膜或多层共挤封装胶膜。
15.一种电子元器件,所述电子元器件包括太阳能电池、液晶面板、场致发光器件、等离子显示器件、触摸屏中的任意一种,其特征在于,所述电子元器件的至少一个表面与封装胶膜接触,所述封装胶膜为权利要求13或14所述的封装胶膜。
16.一种太阳能电池组件,包括太阳能电池,所述太阳能电池的至少一个表面与封装胶膜接触,其特征在于,所述封装胶膜为权利要求13或14所述封装胶膜。
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