CN116042126A - 一种高粘结性胶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高粘结性胶膜及其制备方法。本发明的高粘结性胶膜，按重量份计，包含如下组分：主树脂100份、主交联剂0.4‑1份、助交联剂0.4‑1.3份、偶联剂0.1‑0.8份、增粘剂0.1‑1份、光稳定剂0.1‑0.5份；其中，所述增粘剂为硅烷改性低分子量多烯烃聚合物。本发明的高粘结性胶膜的粘结性好，PCT老化后粘结性能无明显衰减。

Description

一种高粘结性胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶膜技术领域，涉及一种胶膜及其制备方法，尤其涉及一种高粘结性胶膜及其制备方法。
背景技术
太阳能发电主要依赖于太阳能电池(简称光伏电池)将太阳能直接转化为电能。太阳能电池组件包括电池片、玻璃盖板、背板材料及封装胶膜。其中，封装胶膜起到支持和固定电池片、保持太阳光高透过率、隔离对电池片有害的环境因素、保证组件的电绝缘性能以及保证热传导性能等作用。
光伏组件的封装过程是用两层封装胶膜将电池片夹在玻璃盖板和背板之间，在光伏组件层压机上进行真空加热层压，通过胶膜与电池片、玻璃盖板和背板的良好粘结，将电池片密封在玻璃盖板和背板之间。封装胶膜对电池片、玻璃盖板和背板的粘结性能决定了光伏组件的密封性能，进而决定了太阳能电池的使用寿命。目前工业上光伏组件用封装胶膜主要采用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)树脂或聚烯烃弹性体(POE)为基础材料。
为了提高胶膜的粘结性鞥，通常在制备配方中加入硅烷偶联剂作为增粘剂。但是对于分子链上缺乏极性基团的POE树脂而言，对POE封装胶膜的增粘要求要更高于EVA封装胶膜。因为人们发现，将在EVA封装胶膜中应用良好的增粘剂配方用于POE封装胶膜的增粘时，POE封装胶膜与玻璃及背板的粘结强度低于EVA封装胶膜与玻璃及背板的粘结强度，不能满足光伏组件的使用要求。
CN106189921A公开了一种具有高粘结强度的POE封装胶膜用复合增粘剂及其应用，采用该发明的复合增粘剂可以抑制钛酸酯偶联剂在胶膜层压固化过程中向胶膜表面的迁移，并且增强硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂与胶膜之间的结合，通过硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂之间的复合增粘作用，提高胶膜对玻璃和背板的粘结强度。其中，制备封装胶膜的各原料按质量份数包括：POE树脂100份，复合增粘剂0.4-1.2份，交联剂0.8-2份，助交联剂0.4-1份，紫外吸收剂0.05-0.2份，抗氧剂0.03-0.1份。虽然，该发明的封装胶膜的粘结性鞥得到改善，但是PCT老化后粘结性能有待进一步提高。
因此，开发一种粘结性好、PCT老化后粘结性能无明显衰减的高粘结性胶膜及其制备方法很有必要。
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高粘结性胶膜及其制备方法，制得的高粘结性胶膜的粘结性好，PCT老化后粘结性能无明显衰减。
本发明的目的之一在于提供一种高粘结性胶膜，为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高粘结性胶膜，按重量份计，包含如下组分：
Figure BDA0004061366370000021
其中，所述增粘剂为硅烷改性低分子量多烯烃聚合物，所述增粘剂的分子量为600-2000，例如为600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000等。
本发明的高粘结性胶膜，通过增粘剂的预聚合，增加了助剂的两亲性，同时提升了胶膜的粘结性能；同时通过不同助剂的相互配合，将原本较易受水汽温度等影响的化学键替换为更为稳定的化学键以保证长期有效性，达到PCT老化后粘结性能无明显衰减的效果。
本发明所指的高粘结性，是指与相应的HJT电池片粘结力在40N/cm以上，老化后与电池片剥离力仍在40N/cm以上，经过老化后组件的电池片外观无白斑脱层现象。
具体的，一种高粘结性胶膜，按重量份计，包含如下组分：
主树脂的重量份为100份。
主交联剂的重量份为0.4-1份，例如为0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。
助交联剂的重量份为0.4-1.3份，例如为0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份等。
偶联剂的重量份为0.1-0.8份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份等。
增粘剂的重量份为0.1-1份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等。
光稳定剂的重量份为0.1-0.5份，例如为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等。
其中，所述增粘剂为硅烷改性低分子量多烯烃聚合物，按重量份计，所述增粘剂包含如下组分：
硅烷偶联剂的重量份为50-70份，例如为50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份、60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份、70份等。
功能助剂的重量份为30-50份，例如为30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份等。
优选地，所述硅烷偶联剂包含氨基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、异氰酸酯基硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的混合物。
优选地，所述功能助剂包含六亚甲基二异氰酸酯三聚体和/或异佛尔酮二异氰酸酯。
所述增粘剂的用量太多，多于1份，会使助剂无法完全吸收，粒子表面一直是湿润状态，流延过程中粒子无法顺利进入螺杆，难以成膜。
所述增粘剂的制备方法如下：按配比将硅烷偶联剂、功能助剂混合，搅拌1-4h混合均匀，得到所述增粘剂。
本发明中，所述主交联剂包含过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷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氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、或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中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明中，所述偶联剂包含3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明中，所述光稳定剂包含双(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、聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明中，所述高粘结性胶膜为单层结构、双层结构或三层结构。
本发明中，所述高粘结性胶膜为双层结构时，包括电池片粘结层和玻璃粘结层；例如可以是EP结构，P层接触电池片，E层接触玻璃或者背板。
优选地，所述高粘结性胶膜为三层结构时，包括中间层和设置于所述中间层的两侧的上层和下层，所述上层与所述下层的材料相同，例如可以为EPE结构、PEP结构。
作为优选方案，所述高粘结性胶膜为单层结构时，按重量份计，包含如下组分：
Figure BDA0004061366370000051
作为优选方案，所述高粘结性胶膜为双层结构时，包括电池片粘结层和玻璃粘结层，所述电池片粘结层按重量份计，包含如下组分：
Figure BDA0004061366370000052
Figure BDA0004061366370000061
所述玻璃粘结层按重量份计，包含如下组分：
Figure BDA0004061366370000062
作为优选方案，所述高粘结性胶膜为三层结构时，包括中间层和设置于所述中间层的两侧的上层和下层，所述上层与所述下层的材料相同，所述上层与所述下层，按重量份计，包含如下组分：
Figure BDA0004061366370000063
所述中间层，按重量份计，包含如下组分：
Figure BDA0004061366370000064
Figure BDA0004061366370000071
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的高粘结性胶膜的制备方法，包括如下步骤：按配比将助剂混合均匀，将助剂喷洒到主树脂中，搅拌至助剂被吸收，流延成膜，得到所述高粘结性胶膜。
本发明中，所述制备方法包括如下步骤：将所有助剂按比例混合均匀，同时将主树脂置于搅拌釜中，在1-2h内将助剂均匀喷洒到主树脂中，持续搅拌待助剂完全喷洒完毕后再持续搅拌4-8h，中间需返料2-4次，防止搅拌釜底部有助剂沉积，待助剂完全吸收后，在80-120℃条件下流延成膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的高粘结性胶膜，粘结性好，PCT老化后粘结性能无明显衰减。具体的，制得的胶膜与HJT电池片剥离力为45-78N/cm，PCT48h后与HJT电池片剥离力为54-77N/cm，与玻璃剥离力为169-188N/cm，PCT48h后与玻璃剥离力为76-110N/cm，UV100kwh、300kwh后组件均无白斑无脱层。
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
本实施例的高粘性胶膜为单层结构，具体组成如表1所示。
本实施例的高粘性胶膜通过如下制备方法得到：将所有助剂按比例混合均匀，同时将所需的EVA或POE粒子按需求置于搅拌釜中，在1h内将助剂均匀喷洒到粒子中，该过程持续搅拌，待助剂完全喷洒完毕后再持续搅拌5h，中间需返料4次，防止搅拌釜底部有助剂沉积，待助剂完全吸收后，在100℃条件下直接流延成膜。
实施例2
本实施例的高粘性胶膜为单层结构，具体组成如表1所示，制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例的高粘性胶膜为双层结构，包括电池片粘结层和玻璃粘结层，具体组成如表1所示，制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例的高粘性胶膜为双层结构，包括电池片粘结层和玻璃粘结层，具体组成如表1所示，制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例的高粘性胶膜为三层结构，包括中间P层和两边的E层，具体组成如表1所示，制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例的胶膜为单层结构，无增粘剂，具体组成如表1所示。
对比例2
本对比例的胶膜为单层结构，增粘剂用量减少，具体组成如表1所示。
对比例3-5
对比例3-5的胶膜具体组成如表1所示。
本发明的实施例和对比例用到的具体原料如下：
EVA的具体型号为韩华EV282，POE为陶氏38660，主交联剂-1为TBEC(阿科玛)，主交联剂-2为TAEC(阿科玛)，助交联剂-1为TAIC(湖南民合)，助交联剂-2为乙氧化TMPTA，偶联剂-1为3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基三甲氧基硅烷(开士达)，偶联剂-2为异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(开士达)，光稳定剂为770(宿迁联盛)。
表1
Figure BDA0004061366370000091
将实施例1-5与对比例1-5制得的胶膜进行性能测试，实验结果如表2所示。
其中，剥离力的测试参照GB/T 29848-2018进行。
表2
Figure BDA0004061366370000101
由表2数据可以看出，本发明的高粘结性胶膜，粘结性好，PCT老化后粘结性能无明显衰减。具体的，制得的胶膜与HJT电池片剥离力为45-78N/cm，PCT48h后与HJT电池片剥离力为54-77N/cm，与玻璃剥离力为169-188N/cm，PCT48h后与玻璃剥离力为76-110N/cm，UV100kwh、300kwh后组件均无白斑无脱层。
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)

1.一种高粘结性胶膜，其特征在于，按重量份计，包含如下组分：
Figure FDA0004061366360000011
其中，所述增粘剂为硅烷改性低分子量多烯烃聚合物，所述增粘剂的分子量为600-2000。
2.根据权利要求1所述的高粘结性胶膜，其特征在于，按重量份计，所述增粘剂包含如下组分：
硅烷偶联剂   50-70份
功能助剂     30-50份；
优选地，所述硅烷偶联剂包含氨基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、异氰酸酯基硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述功能助剂包含六亚甲基二异氰酸酯三聚体和/或异佛尔酮二异氰酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的高粘结性胶膜，其特征在于，所述主交联剂包含过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的任意一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3之一所述的高粘结性胶膜，其特征在于，所述助交联剂包含三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、或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之一所述的高粘结性胶膜，其特征在于，所述偶联剂包含3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的任意一种或至少两种的混合物。
6.根据权利要求1-5之一所述的高粘结性胶膜，其特征在于，所述光稳定剂包含双(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、聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氮基]-亚已基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]中的任意一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1-6之一所述的高粘结性胶膜，其特征在于，所述高粘结性胶膜为单层结构、双层结构或三层结构。
8.根据权利要求7所述的高粘结性胶膜，其特征在于，所述高粘结性胶膜为双层结构时，包括电池片粘结层和玻璃粘结层；
优选地，所述高粘结性胶膜为三层结构时，包括中间层和设置于所述中间层的两侧的上层和下层，所述上层与所述下层的材料相同。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的高粘结性胶膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将助剂混合均匀，将助剂喷洒到主树脂中，搅拌至助剂被吸收，流延成膜，得到所述高粘结性胶膜。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将所有助剂按比例混合均匀，同时将主树脂置于搅拌釜中，在1-2h内将助剂均匀喷洒到主树脂中，持续搅拌待助剂完全喷洒完毕后再持续搅拌4-8h，中间需返料2-4次，待助剂完全吸收后，在80-120℃条件下流延成膜。
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