CN115873528A - 一种快速交联封装材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速交联封装材料及其制备方法和应用。本发明的快速交联封装材料，按质量百分比计，包含如下组分：基体材料90‑99％、交联剂0.6‑1.5％、助交联剂0.5‑2％、偶联剂0.1‑1％、抗氧剂0.1‑0.5％、光稳定剂0.1‑0.5％；所述交联剂包含过氧化‑2‑乙基己基碳酸叔戊酯。本发明的快速交联封装材料，交联速度快，反应时间短，综合性能高，加快了组件的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及封装材料技术领域，尤其涉及一种快速交联封装材料及其制备方法和应用。
背景技术
光伏封装胶膜是太阳能光伏技术产业中的重要材料，起到粘接电池片与光伏玻璃、背板的重要作用，同时兼具对光伏组件的力学缓冲、保护和组件抗PID、对背板的抗紫外保护的多重功能。由于光伏胶膜作为高分子材料，必然会受到自然环境的侵蚀而产生老化，所以光伏胶膜是影响光伏组件的使用寿命和发电功率的关键材料之一。光伏胶膜的研究和改进对光伏产业的推动具有重要的意义。
目前市场上使用的大多POE封装胶膜普遍存在交联反应慢、交联时间长的问题，在光伏组件厂表现形式就是在组件生产过程中层压时间长，尤其相对于EVA封装胶膜。
CN110713798A公开了一种光伏组件用快速交联封装胶膜，它包括以下重量份的组分：0-30质量份的基体树脂，30-100质量份的第一改性树脂，0-50质量份的第二改性树脂，0.01-3质量份的有机过氧化物，0.02-2质量份的硅烷偶联剂，0.005-2质量份的光稳定剂，0-20质量份的颜料。加入带有活性基团的第一改性树脂和第二改性树脂，加快层压时胶膜的交联速度，用辐照预处理后，进一步缩短层压时间，提高组件制作效率。但是，该封装胶膜制备时需采用辐照和加热交联两种固化方法即双重固化，使得生产工艺繁琐，并且原料中添加了颜料，无法制备透明的POE胶膜。
CN108794870B公开了一种防止溢白的白色光伏封装材料及其制备方法和应用，所述白色光伏封装材料的原料包含主体树脂和以主体树脂的质量计百分含量如下的组分：0.5-0.8％主交联剂、0.3-0.8％助交联剂、0.2-0.5％光稳定剂、0.1-0.3％偶联剂和0.1-0.3％抗氧剂以及3-8％白色填料，所述主体树脂的熔指为15-30g/10min，所述主交联剂为过氧化异丁酸叔丁酯。该白色光伏封装材料在过氧化异丁酸叔丁酯的作用下可使熔指为15-30g/10min的主体树脂快速交联，使该封装材料在流动至电池片正面前交联凝固，防止溢白，并使得制备得到的电池片不产生隐裂，并保证较高发电效率，降低生产成本。但在高透胶膜中过氧化异丁酸叔丁酯引发反应的温度过低，会造成胶膜在生产过程中发生预交联。胶膜在组件生产过程中造成电池片破片和隐裂等问题。
因此，开发一种综合性能好的快速交联封装材料及其制备方法和应用很有必要。
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快速交联封装材料及其制备方法和应用，本发明的快速交联封装材料，交联速度快，反应时间短，综合性能高，加快了组件的生产效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种快速交联封装材料，按质量百分比计，包含如下组分：
所述交联剂包含过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯。
本发明的快速交联封装材料，交联助剂中通过过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯的加入，与其他组分配合，使制得的快速交联封装材料，交联速度快，反应时间短，综合性能高，加快了组件的生产效率。
具体的，所述快速交联封装材料，按质量百分比计，包含如下组分：
基体材料的质量百分比为90-99％，例如为90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％等。
交联剂的质量百分比为0.6-1.5％，例如为0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％等。
助交联剂的质量百分比为0.5-2％，例如为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％等。
偶联剂的质量百分比为0.1-1％，例如为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等。
抗氧剂的质量百分比为0.1-0.5％，例如为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、等。
光稳定剂的质量百分比为0.1-0.5％，例如为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％等。
本发明中，所述交联剂还包含过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯、过氧化-3,5,5-三甲基乙酸叔丁基酯、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、特丁基过氧化新己酸酯、异丙苯基过氧化辛酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明中，所述助交联剂包含三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明中，所述基体材料为POE、EVA、PVB树脂中的任意一种或至少两种的混合物，优选POE的牌号包括：8003、8137、8407、8450、8999、7256、9061、6102、DF610、DF740、DF840等。
本发明中，所述偶联剂包含γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙氧三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷、γ-疏丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明中，所述抗氧剂包含抗氧剂1010、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂245、抗氧剂618、抗氧剂B215中的任意一种或至少两种的混合物，优选为抗氧剂1010。
本发明中，所述光稳定剂包含
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本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的快速交联封装材料的制备方法，包括如下步骤：
按配比将基体树脂、交联剂、助交联剂、偶联剂、抗氧剂、光稳定剂通过混料机混合均匀后投入流延机中，再经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成所述快速交联封装胶膜。
其中，所述塑化的温度为70-100℃，例如为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃等。
本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的快速交联封装材料的应用，将所述快速交联封装材料用于光伏组件的制备。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的快速交联封装材料，在交联速度快，反应时间短，综合性能高，减少组件生产层压时间，加快了组件的生产效率，且综合性能高。具体的，本发明的快速交联封装材料，交联度为68-89％，TC10为80-168s，TC10为600-1039s，ML为0.15-0.19，MH为2.23-2.67。
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。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
本实施例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE(牌号8999)为97.5％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯为0.8％，三烯丙基异氰脲酸酯为1％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.5％。
本实施例的快速交联的封装胶膜通过如下方法制备：
将上述组分按配比通过混料机混合均匀后投入流延机中，在100℃经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成克重为470g/m2的POE胶膜。将所得胶膜通过热压机层压制成交联后的胶膜(层压条件：层压温度150℃，抽真空5min，热压7min)，通过二甲苯煮沸的方法测试胶膜的交联度。
实施例2
本实施例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE(牌号7256)为97.4％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯为0.8％，三烯丙基异氰脲酸酯为0.8％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.8％。
本实施例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
实施例3
本实施例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE(牌号9061)为97.2％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯为0.5％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯为0.5％，三烯丙基异氰脲酸酯为1％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.6％。
本实施例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
实施例4
本实施例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE(牌号DF640)为97.7％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯为0.6％，三烯丙基异氰脲酸酯为1％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.5％。
本实施例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
实施例5
本实施例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE(DF840)为97.8％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯为0.9％，三烯丙基异氰脲酸酯为0.6％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.5％。
本实施例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
实施例6
本实施例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE(牌号8407)为96.3％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯为1.5％，三烯丙基异氰脲酸酯为1.5％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.5％。
本实施例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于，基体材料为POE与PVB树脂的混合物，具体用量为质量比8:2，具体型号分别为POE(DF740)和PVB(B30H)。
实施例8
本实施例与实施例1的区别之处在于，交联剂为过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯与过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯的混合物，分别用量为质量比1:1，其他的与实施例1的均相同。
对比例1
本对比例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE为98％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯为0.5％，三烯丙基异氰脲酸酯为0.8％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.5％。
本对比例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
对比例2
本对比例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE为97.5％，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯为0.8％，三烯丙基异氰脲酸酯为0.9％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-疏丙基三甲氧基硅烷为0.6％。
本对比例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
对比例3
本对比例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE为97.5％，特丁基过氧化新己酸酯为0.8％，三烯丙基异氰脲酸酯为1％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.5％。
本对比例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
对比例4
本对比例的快速交联的封装胶膜，按质量百分比计，包含如下组分：POE为97.5％，异丙苯基过氧化辛酸酯为0.8％，三烯丙基异氰脲酸酯为1％，抗氧剂1010为0.1％，
7001EF为0.1％，γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷为0.5％。
本对比例的快速交联的封装胶膜同实施例1。
对比例5
本对比例与实施例1的区别之处在于，交联剂替换为过氧化异丁酸叔丁酯，其他的与实施例1的均相同。
对比例6
本对比例与实施例1的区别之处在于，交联剂的用量为0.1％，减少的交联剂的用量平均增加至其他组分中，以保证总量不变。
对比例7
本对比例与实施例1的区别之处在于，交联剂的用量为2％，增加的交联剂的用量平均从其他组分中扣除，以保证总量不变。
将实施例1-8与对比例1-7制得的封装材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
其中，硫化性能的测试条件为145℃，30min，其中，TC10是指起始硫化时间，TC90是指正硫化时间，单位为s；ML是指最小转矩或力；MH是指在规定时间30min内达到平坦、最大、最高转矩或力。
表1
| 交联度(％) | TC10(s) | TC90(s) | ML | MH | |
| 实施例1 | 80.7 | 130 | 700 | 0.16 | 2.65 |
| 实施例2 | 79 | 135 | 720 | 0.19 | 2.58 |
| 实施例3 | 81.4 | 116 | 689 | 0.18 | 2.67 |
| 实施例4 | 72 | 145 | 760 | 0.17 | 2.34 |
| 实施例5 | 68 | 148 | 776 | 0.18 | 2.23 |
| 实施例6 | 89 | 80 | 600 | 0.15 | 2.68 |
| 实施例7 | 73 | 139 | 830 | 0.18 | 2.45 |
| 实施例8 | 77 | 168 | 1039 | 0.18 | 2.56 |
| 对比例1 | 60 | 155 | 850 | 0.2 | 1.66 |
| 对比例2 | 74 | 138 | 730 | 0.16 | 2.36 |
| 对比例3 | 69 | 150 | 780 | 0.21 | 1.8 |
| 对比例4 | 73 | 135 | 756 | 0.18 | 2.23 |
| 对比例5 | 70 | 146 | 780 | 0.19 | 2.21 |
| 对比例6 | 20 | 900 | 1500 | 0.24 | 0.98 |
| 对比例7 | 50 | 70 | 480 | 0.22 | 1.54 |
由表1可以看出，使用过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯作为交联剂不仅可以提高硫化速度，还可以保证胶膜的交联度。过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯含量过多或过少都不能达到快速交联的效果。过多反应速度过快生产过程中容易产生交联反应。其它交联剂的反应速度慢分解温度高。
对比例1、2、3、4不含过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯，会使胶膜交联速度慢交联度不够。
对比例5将过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯替换为过氧化异丁酸叔丁酯，会使分解温度过低在生产阶段易产生预交联。
对比例6过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯的用量太少，会使胶膜交联度不高，其它助剂未充分反应。
对比例7过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯的用量太多，会使反应过快同时其它助剂含量不足造成胶膜的交联度不高。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。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。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种快速交联封装材料，其特征在于，按质量百分比计，包含如下组分：
所述交联剂包含过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯。
2.根据权利要求1所述的快速交联封装材料，其特征在于，所述交联剂还包含过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯、过氧化-3,5,5-三甲基乙酸叔丁基酯、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、特丁基过氧化新己酸酯、异丙苯基过氧化辛酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的快速交联封装材料，其特征在于，所述基体材料为POE、EVA、PVB树脂中的任意一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3之一所述的快速交联封装材料，其特征在于，所述助交联剂包含三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1-4之一所述的快速交联封装材料，其特征在于，所述偶联剂包含γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙氧三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙氧三甲氧基硅烷、γ-疏丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的混合物。
6.根据权利要求1-5之一所述的快速交联封装材料，其特征在于，所述抗氧剂包含抗氧剂1010、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂245、抗氧剂618、抗氧剂B215中的任意一种或至少两种的混合物，优选为抗氧剂1010。
7.根据权利要求1-6之一所述的快速交联封装材料，其特征在于，所述光稳定剂包含
光稳定剂622、光稳定剂944、光稳定剂123、光稳定剂3853中的任意一种或至少两种的混合物，优选为/>
8.一种如权利要求1-7任一项所述的快速交联封装材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按配比将基体树脂、交联剂、助交联剂、偶联剂、抗氧剂、光稳定剂通过混料机混合均匀后投入流延机中，再经过塑化挤出、拉伸、牵引、收卷制成所述快速交联封装胶膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述塑化的温度为70-100℃。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的快速交联封装材料的应用，其特征在于，将所述快速交联封装材料用于光伏组件的制备。
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