CN117801722A - 防脱层epe封装胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光伏材料技术领域,具体涉及一种防脱层EPE封装胶膜及其制备方法。EPE胶膜的EVA树脂层与POE树脂层易脱层,造成封装胶膜的老化速度过快,PID效应增强。针对上述问题,本发明提供一种防脱层EPE封装胶膜,为层状结构,最外层为EVA树脂层,其特征在于,中间层为POE树脂层,其POE树脂层配方体系中含有自制的功能改性剂,所述功能改性剂为大分子微球结构,结构中同时含有纳米金属氧化物、硅氧烷结构、EVA结构和酯基,可显著提升所获EPE封装胶膜的抗PID效果、抗光氧老化性能以及有效解决EPE封装胶膜层与层之间的脱层问题。
Description
技术领域
本发明属于光伏材料技术领域,具体涉及一种防脱层EPE封装胶膜及其制备方法。
背景技术
太阳能电池组件(也叫太阳能电池板、光伏组件)是太阳能发电系统中的核心元件,也是太阳能发电系统中最重要的组成部分。光伏封装胶膜,是光伏产业中的重要材料之一,起到粘接太阳能电池片与玻璃、背板的作用,兼具力学缓冲、封装保护、抗紫外保护等多重功能。光伏封装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。对光伏封装胶膜的技术研发与升级以及光伏产业的发展具有重要的推动意义。
目前市场上,主要是EVA和POE两种主体封装胶膜。EVA胶膜具有加工温度低、抗冲击性强、透过率高、融熔流动性好、粘结性优良等优点,但其易光热氧老化,并且EVA内部水解的醋酸根离子,会诱导金属阳离子迁移,在电池芯片表面发生正电荷聚集,导致电势诱导衰减(PID),严重影响电池输出功率。POE胶膜在光热氧老化、抗PID等方面有着明显的优势,但POE胶膜的极性低,与玻璃或背板的粘结性不强,层压时易发生串偏移,同时与极性助剂的相容性较差,导致极性助剂在后续加工、使用过程中极易析出。
基于上述问题,行业中逐渐发展起来了一种新型复合型胶膜(EPE)。由EVA树脂和POE树脂共挤复合得到,POE为中间层,EVA分布在外侧。该种EPE复合胶膜很好地解决了POE胶膜的粘接性问题以及EVA胶膜的PID问题,并在一定程度上实现了降本增效。但是,EPE胶膜的EVA树脂层与POE树脂层易脱层,主要由于POE树脂层中的助剂易迁移(以交联剂以及硅烷偶联剂的迁移为主),严重影响EPE胶膜的层间结合力,阻碍了EPE胶膜的广泛应用。
目前解决上述问题的常规手段有两种,一是对助剂进行大分子化,但会带来大分子助剂在基体中不易分散性的问题;二是通过添加相容剂,但截止到目前并没有找到可以在界面有效发挥作用的相容剂。因此,EPE胶膜的脱层问题,亟需找到新的解决方案。
发明内容
现有技术中存在的问题是:EPE胶膜的EVA树脂层与POE树脂层易脱层,造成封装胶膜的老化速度过快,PID效应增强。针对上述问题,本发明提供一种防脱层EPE封装胶膜用功能改性剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1,将纳米金属氧化物和硅烷偶联剂进行偶联反应,得到中间产物I;
步骤S2,将EVA-g-GMA和含碳碳双键的环氧开环剂在催化剂四丁基溴化铵作用下反应,得到中间产物II;
步骤S3,将中间产物I、中间产物II和丙烯酸酯单体在引发剂AIBN的作用下发生自由基聚合,得到目标产物III,即得功能改性剂。
进一步地,所述纳米金属氧化物的粒径为400-600nm;以及
所述纳米金属氧化物为纳米氧化镁和/或纳米氧化锌。
进一步地,所述四丁基溴化铵用量不超过反应物总质量的2%。
进一步地,所述EVA-g-GMA是在有机过氧化物引发剂的作用下,由EVA和GMA发生接枝共聚得到的产物;其中
所述有机过氧化物引发剂为BPO、MBPO、DCPD、BPPD中的至少一种或多种。
进一步地,所述EVA-g-GMA的接枝率为12-15%,其中EVA的VA含量5-8wt%,熔融指数是3-7g/10min。
进一步地,所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为3-4g:3-5g:1-4g;以及
所述AIBN的用量为反应物总质量的0.5-1%。
并提供了一种上述的制备方法所制备的功能改性剂。
进一步提供了一种防脱层EPE封装胶膜,所述防脱层EPE封装胶膜的外层为EVA树脂层,中间层为POE树脂层,所述POE树脂层中包含上述的功能改性剂。
进一步地,所述POE树脂层包括以下重量份数的原料:
POE树脂100份;
引发剂0.5-1.2份;
交联剂1.0-2.0份;
抗氧剂0.05-0.25份;
光稳定剂0.05-0.25份;
功能改性剂0.8-2.0份。
进一步地,所述EVA树脂层包括以下重量份数的原料:
EVA树脂100份;
引发剂1.0-1.5份;
交联剂0.5-1.0份;
抗氧剂0.2-0.5份;
光稳定剂0.1-0.4份;
硅烷偶联剂0.3-0.5份。
进一步地,所述EVA树脂层单层厚度为50-150μm;以及所述POE树脂层单层厚度为150-350μm。
进一步提供了一种防脱层EPE封装胶膜的制备方法,包括以下步骤:
Sa,混料:按配方量,将防脱层EPE封装胶膜的各层原料分别加入到混料机中进行混料,于温度40-50℃、转速70-80rpm下混合搅拌2-3h,获得混合原料,待用;
Sb,共挤:
将POE树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于温度80-110℃、转速45-50rpm下熔融共混,以及将EVA树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于80-100℃、转速45-50rpm下熔融共混,并且通过挤出机共挤流延膜模头出料、牵引、拉伸、压边、定型、切边、收卷,即得。
本发明具有如下的有益效果:
(1)本发明获得了一种防脱层EPE封装胶膜,其POE树脂层配方体系中含有自制的功能改性剂,所述功能改性剂为大分子微球结构,结构中同时含有纳米金属氧化物、硅氧烷结构、EVA结构和酯基,可显著提升所获EPE封装胶膜的抗PID效果、抗光氧老化性能以及有效解决EPE封装胶膜层与层之间的脱层问题;
大分子微球结构赋予功能改性剂较好的流动性,在基体树脂中的分散性更好,有利于提升EPE封装胶膜的抗PID性能;
纳米金属氧化物与硅氧烷结构相连,并被硅氧烷有机链包裹,可以有效解决纳米金属氧化物的团聚问题,在基体树脂中的分散性更好,有利于提升EPE封装胶膜的抗PID性能;
纳米金属氧化物外层的有机大分子链、EVA结构以及酯基中的脂肪烃结构,均与POE树脂体系具有较好的相容性,可确保功能改性剂在POE树脂层中的分散性良好,有利于提升EPE封装胶膜的抗PID性能;
功能改性剂为大分子微球结构在基体树脂中还具有锚定作用,具有低迁移性,对解决EPE封装胶膜的脱层问题也十分有利;
功能改性剂为大分子微球结构,可与基体树脂形成链缠结,进一步降低迁移效率,对解决EPE封装胶膜的脱层问题也十分有利;
功能改性剂为大分子微球结构中的大量酯基侧基,可提高微球的极性,可以吸附树脂体系中其他极性助剂(如引发剂、交联剂等),显著降低各种助剂的迁移性,对解决EPE封装胶膜的脱层问题也十分有利;
在加工过程中,处于EVA树脂层与POE树脂层界面处的功能改性剂,由于其含有大量裸露的EVA分子链与酯基结构,使得EVA树脂层与POE树脂层之间的相容性优良,可有效解决EVA树脂层与POE树脂层之间的脱层问题;
功能改性剂结构中的EVA链段,微量水解的酯基产生的乙酸,可就近被纳米金属氧化物吸附,利于提升EPE封装胶膜的抗PID性能;
(2)本发明所获防脱层EPE封装胶膜,其POE树脂层的配方体系中,使用了丙烯酸酯类交联剂,丙烯酸酯类交联剂具有更高的反应活性和反应速率,可短时间键合到树脂体系中,具有低迁移性;
丙烯酸酯类交联剂与本发明自制的功能改性剂,极性相近,可被功能改性剂吸附,对解决EPE封装胶膜的脱层问题也十分有利。
具体实施方式:
以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解,以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明,而非是对本发明的范围限定。
一种防脱层EPE封装胶膜用功能改性剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1,避光条件下,将纳米金属氧化物、乙酸乙酯置于容器中,经过超声分散后,加入硅烷偶联剂、去离子水,缓慢升温搅拌待反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,于40-50℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I;
步骤S2,将EVA-g-GMA、含碳碳双键的环氧开环剂、四丁基溴化铵加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至30-50℃反应3-6h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗,再于55-65℃下真空烘箱中干燥,得到中间产物II;以及
步骤S3,将中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300-350mL 1,4-二氧六环中搅拌,于75-85℃下,搅拌反应6-8h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于50-60℃下真空干燥至恒重,得到目标产物III,即功能改性剂。
为了保证反应的顺利进行,上述制备方法中,所述四丁基溴化铵用量不超过反应物总质量的2%;以及所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1-2g:100-150mL。
上述制备方法中,所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为3-4g:3-5g:1-4g;以及所述AIBN的用量为反应物总质量的0.5-1%。
上述制备方法中,所述纳米金属氧化物的平均粒径为500nm;在选用相关纳米金属氧化物时,通常选用规格为400-600纳米范围内的纳米金属氧化物。纳米金属氧化物为纳米氧化镁和/或纳米氧化锌,能够保证在整个反应体系中较好的分散和充分的反应。
上述制备方法中,所述EVA-g-GMA是在有机过氧化物引发剂的作用下,由EVA、GMA于高温下发生接枝共聚得到的产物;其中所述有机过氧化物引发剂包括BPO、MBPO、DCPD、BPPD中的至少一种或多种。
上述制备方法中,为了达到好的成膜效果,所述EVA-g-GMA的接枝率为12-15%,其中制备原料EVA的VA含量5-8wt%,熔融指数是3-7g/10min。
上述制备方法中,所述丙烯酸酯单体包括但不限于丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯中的至少一种。
上述制备方法中,所述硅烷偶联剂包括但不限于γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种。
上述制备方法中,所述含碳碳双键的环氧开环剂包括但不限于甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、烯丙基胺中的至少一种。
一种防脱层EPE封装胶膜,外层为EVA树脂层,中间层为POE树脂层,所述POE树脂层中包含上述功能改性剂。
上述封装胶膜中,EVA树脂层单层厚度为50-150μm;以及POE树脂层单层厚度为150-350μm。
POE树脂层包括以下重量份数的原料:
POE树脂100份;
引发剂0.5-1.2份;
交联剂1.0-2.0份;
抗氧剂0.05-0.25份;
光稳定剂0.05-0.25份;
功能改性剂0.8-2.0份。
EVA树脂层包括以下重量份数的原料:
EVA树脂100份;
引发剂1.0-1.5份;
交联剂0.5-1.0份;
抗氧剂0.2-0.5份;
光稳定剂0.1-0.4份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.3-0.5份。
上述封装胶膜中,所述引发剂包括但不限于过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)己烷、1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷中的至少一种。
上述封装胶膜中,所述交联剂包括但不限于三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
上述封装胶膜中,所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂形成的混合物。
上述封装胶膜中,所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂与肉桂酸酯形成的混合物。
一种防脱层EPE封装胶膜的制备方法,包括以下步骤:
S1,混料:按配方量,将各层原料分别加入到混料机中进行混料,于温度40-50℃、转速70-80rpm下混合搅拌2-3h,获得混合原料,待用;
S2,共挤:
将POE树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于温度80-110℃、转速45-50rpm下熔融共混;
将EVA树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于80-100℃、转速45-50rpm下熔融共混,通过三台双螺杆挤出机共挤流延膜模头出料、牵引、拉伸、压边、定型、切边、收卷,即得。
本发明中以下实施例中所用EVA树脂,VA含量33%,熔融指数(MI)31,采购自美国杜邦公司。
本发明中以下实施例中所述抗氧剂是抗氧剂1076与抗氧剂168按质量比1:2形成的组合物。
本发明中以下实施例中所述光稳定剂是UV-292与UV-41按质量比1:2形成的组合物。
实施例1
一种防脱层EPE封装胶膜,为三层层状结构,从上到下依次由EVA树脂层、POE树脂层、EVA树脂层复合而成。所述EVA树脂层单层厚度为100μm,所述POE树脂层单层厚度为250μm。
所述POE树脂层由以下重量份数的原料组成:
POE树脂(辛烯含量为25wt%)100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.0份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.4份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂0.1份;
光稳定剂0.15份;
功能改性剂1.2份;
所述EVA树脂层由以下重量份数的原料组成:
EVA树脂100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.2份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.4份;
季戊四醇三丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂0.36份;
光稳定剂0.3份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.4份。
所述功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米金属氧化物、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入硅烷偶联剂、去离子水,缓慢升温至80℃,加热搅拌6h,反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,于40℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据为:3438cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;2550cm-1:-SH存在;592cm-1:Mg-O存在;
所述纳米金属氧化物、乙酸乙酯、硅烷偶联剂、去离子水的用量比为:5.00g:200mL:35.00g:3.00g;
(2)将EVA-g-GMA(EVA中VA含量5wt%,熔融指数(MI)是7g/10min,接枝率是12%,具体型号BF-7B,购自住友化学)、含碳碳双键的环氧开环剂、四丁基溴化铵加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至40℃反应4h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再于65℃下真空烘箱中干燥24h,得到中间产物II,其红外数据如下:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在;1622cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、含碳碳双键的环氧开环剂的用量按环氧基与开环剂中氨基的摩尔比为1:1添加;
所述四丁基溴化铵用量为反应物总质量的1%;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL;
(3)将中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL mL 1,4-二氧六环中,搅拌,于80℃下,搅拌反应7h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于60℃下真空干燥至恒重,得到目标产物III,即功能改性剂,其红外数据为:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在并增强;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;592cm-1:Mg-O存在;2550cm-1:-SH不存在;1622cm-1:-C=C-不存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在;
所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为3.5g:4g:2.5g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%。
所述丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸辛酯按照用量比为2g:8g组成的混合物。
所述纳米金属氧化物为纳米氧化镁,平均粒径为500nm。
所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
所述含碳碳双键的环氧开环剂为烯丙基胺。
所述的一种防脱层EPE封装胶膜,其制备方法如下:
S1,混料:按配方量,将各层原料分别加入到混料机中进行混料,于温度40℃、转速80rpm下混合搅拌2h,获得混合原料,待用;
S2,共挤:
将POE树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于温度90℃、95℃、105℃、转速50rpm下熔融共混;
将EVA树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于80℃、90℃、100℃,转速50rpm下熔融共混,并通过三台双螺杆挤出机共挤、流延膜模头出料、牵引、拉伸、压边、定型、切边、收卷,即得。
实施例2
一种防脱层EPE封装胶膜,为三层层状结构,从上到下依次由EVA树脂层、POE树脂层、EVA树脂层复合而成。所述EVA树脂层单层厚度为100μm,所述POE树脂层单层厚度为250μm。
所述POE树脂层由以下重量份数的原料组成:
POE树脂(辛烯含量为20wt%)100份;
2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)己烷0.5份;
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.7份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.3份;
抗氧剂0.1份;
光稳定剂0.15份;
功能改性剂1.2份;
所述EVA树脂层由以下重量份数的原料组成:
EVA树脂100份;
过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯1.5份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.3份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.2份;
抗氧剂0.3份;
光稳定剂0.3份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.5份。
所述功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米金属氧化物、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入硅烷偶联剂、去离子水,缓慢升温至60℃,加热搅拌14h,反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,于40℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据如下:3466cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1735cm-1:-C=O存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-存在;375cm-1:Zn-O存在;
所述纳米金属氧化物、乙酸乙酯、硅烷偶联剂、去离子水的用量比为:5.00g:200mL:35.00g:3.00g;
(2)将EVA-g-GMA(EVA熔融指数(MI)是3g/10min,接枝率是12%,型号BF-2B,购自住友化学)、含碳碳双键的环氧开环剂加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至30℃反应6h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再于65℃下真空烘箱中干燥24h,得到中间产物II,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1735cm-1:-C=O存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、含碳碳双键的环氧开环剂的用量比按环氧基与开环剂中羧基的摩尔比为1:1添加;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL;
(3)将中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,
搅拌,于75℃下,搅拌反应8h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于60℃下真空干燥至恒重,得到目标产物III,即功能改性剂,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1735cm-1:-C=O存在并增强;375cm-1:Zn-O存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在;
所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为3.5g:3g:3.5g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%。
所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸辛酯按照用量比为1g:2g:7g组成的混合物。
所述纳米金属氧化物为纳米氧化锌,平均粒径为500nm。
所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
所述含碳碳双键的环氧开环剂为甲基丙烯酸。
所述的一种防脱层EPE封装胶膜,其制备方法如下:
S1,混料:按配方量,将各层原料分别加入到混料机中进行混料,于温度40℃、转速80rpm下混合搅拌2h,获得混合原料,待用;
S2,共挤:
将POE树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于温度90℃、100℃、110℃、转速50rpm下熔融共混;
将EVA树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于80℃、90℃、95℃、转速50rpm下熔融共混,通过三台双螺杆挤出机共挤流延膜模头出料、牵引、拉伸、压边、定型、切边、收卷,即得。
实施例3
一种防脱层EPE封装胶膜,为三层层状结构,从上到下依次由EVA树脂层、POE树脂层、EVA树脂层复合而成。所述EVA树脂层单层厚度为100μm,所述POE树脂层单层厚度为250μm。
所述POE树脂层由以下重量份数的原料组成:
POE树脂(辛烯含量为25wt%)100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.0份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.6份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.4份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂0.1份;
光稳定剂0.15份;
功能改性剂1.2份;
所述EVA树脂层由以下重量份数的原料组成:
EVA树脂100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.2份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.4份;
季戊四醇三丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂0.36份;
光稳定剂0.3份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.4份。
所述功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米金属氧化物、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入硅烷偶联剂、去离子水,缓慢升温至70℃,加热搅拌10h,反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,于45℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据如下:3438cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1621cm-1:-C=C存在;592cm-1:Mg-O存在;
所述纳米金属氧化物、乙酸乙酯、硅烷偶联剂、去离子水的用量比为:5.00g:200mL:35.00g:3.00g;
(2)将EVA-g-GMA(EVA熔融指数(MI)是7g/10min,接枝率是12%,型号为BF-7B,购自住友化学)、含碳碳双键的环氧开环剂、四丁基溴化铵加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至50℃反应5h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再于65℃下真空烘箱中干燥24h,得到中间产物II,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1735cm-1:-C=O存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、含碳碳双键的环氧开环剂的用量比按环氧基与开环剂中羟基的摩尔比为1:1添加;
所述四丁基溴化铵用量为反应物总质量的2%;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL;
(3)将中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,搅拌,于85℃下,搅拌反应6h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于60℃下真空干燥至恒重,得到目标产物III,即功能改性剂,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1735cm-1:-C=O存在并增强;592cm-1:Mg-O存在;1621cm-1:-C=C不存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在;
所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为4g:5g:1g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%。
所述丙烯酸酯单体由丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸辛酯按照用量比为6g:4g组成。
所述纳米金属氧化物为纳米氧化镁,平均粒径为500nm。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
所述含碳碳双键的环氧开环剂为甲基丙烯酸羟乙酯。
所述的一种防脱层EPE封装胶膜,其制备方法如下:
S1,混料:按配方量,将各层原料分别加入到混料机中进行混料,于温度40℃、转速80rpm下混合搅拌2h,获得混合原料,待用;
S2,共挤:
将POE树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于温度90℃、95℃、105℃、转速50rpm下熔融共混;
将EVA树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于80℃、90℃、100℃、转速50rpm下熔融共混,通过三台双螺杆挤出机共挤流延膜模头出料、牵引、拉伸、压边、定型、切边、收卷,即得。
实施例4
一种防脱层EPE封装胶膜,为三层层状结构,从上到下依次由EVA树脂层、POE树脂层、EVA树脂层复合而成。所述EVA树脂层单层厚度为50μm,所述POE树脂层单层厚度为350μm。
所述POE树脂层由以下重量份数的原料组成:
POE树脂(辛烯含量为35wt%)100份;
过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯1.2份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.8份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.4份;
季戊四醇三丙烯酸酯0.8份;
抗氧剂0.25份;
光稳定剂0.25份;
功能改性剂2.0份;
所述EVA树脂层由以下重量份数的原料组成:
EVA树脂100份;
2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)己烷1.0份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.4份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂1.2份;
光稳定剂0.1份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.4份。
所述功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米金属氧化物、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入硅烷偶联剂、去离子水,缓慢升温至70℃,加热搅拌12h,反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,于40℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据如下:3466cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1621m-1:-C=C-存在;375cm-1:Zn-O存在;
所述纳米金属氧化物、乙酸乙酯、硅烷偶联剂、去离子水的用量比为:5.00g:200mL:35.00g:3.00g;
(2)将EVA-g-GMA(EVA中VA含量5wt%,熔融指数(MI)是3g/10min,接枝率是12%,型号BF-2B,购自住友化学)、含碳碳双键的环氧开环剂、四丁基溴化铵加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至50℃反应3h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再于65℃下真空烘箱中干燥24h,得到中间产物II,其红外数据如下:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在;1622cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、含碳碳双键的环氧开环剂的用量比按环氧基与开环剂中氨基的摩尔比为1:1添加;
所述四丁基溴化铵用量为反应物总质量的0.5%;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL;
(3)将中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,搅拌,于75-85℃下,搅拌反应6-8h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于50-60℃下真空干燥至恒重,得到目标产物III,即功能改性剂,其红外数据为:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1735cm-1:-C=O存在并增强;375cm-1:Zn-O存在;1621m-1:-C=C-不存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在;
所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为3g:3g:4g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%。
所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯按照用量比为2g:2g:6g组成的混合物。
所述纳米金属氧化物为纳米氧化锌,平均粒径为500nm。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
所述含碳碳双键的环氧开环剂为烯丙基胺。
所述的一种防脱层EPE封装胶膜,其制备方法如下:
S1,混料:按配方量,将各层原料分别加入到混料机中进行混料,于温度40℃、转速80rpm下混合搅拌2h,获得混合原料,待用;
S2,共挤:
将POE树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于温度80℃、90℃、100℃、转速45rpm下熔融共混;
将EVA树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于80℃、85℃、90℃、转速45rpm下熔融共混,通过三台双螺杆挤出机共挤流延膜模头出料、牵引、拉伸、压边、定型、切边、收卷,即得。
实施例5
一种防脱层EPE封装胶膜,为三层层状结构,从上到下依次由EVA树脂层、POE树脂层、EVA树脂层复合而成。所述EVA树脂层单层厚度为125μm,所述POE树脂层单层厚度为200μm。
所述POE树脂层由以下重量份数的原料组成:
POE树脂(辛烯含量为25wt%)100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.0份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.4份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.4份;
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.2份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂0.15份;
光稳定剂0.10份;
功能改性剂0.8份;
所述EVA树脂层由以下重量份数的原料组成:
EVA树脂100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.0份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.4份;
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.4份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.2份;
抗氧剂0.48份;
光稳定剂0.4份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.4份。
所述功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米金属氧化物、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入硅烷偶联剂、去离子水,缓慢升温至60℃,加热搅拌14h,反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,于40℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据如下:3438cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1735cm-1:-C=O存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-存在;592cm-1:Mg-O存在;
所述纳米金属氧化物、乙酸乙酯、硅烷偶联剂、去离子水的用量比为:5.00g:200mL:35.00g:3.00g;
(2)将EVA-g-GMA(EVA熔融指数(MI)是7g/10min,接枝率是12%,型号BF-7B,购自住友化学)、含碳碳双键的环氧开环剂加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至50℃反应3h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再于65℃下真空烘箱中干燥24h,得到中间产物II,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1735cm-1:-C=O存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、含碳碳双键的环氧开环剂的用量比按环氧基与开环剂中羧基的摩尔比为1:1添加;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL;
(3)将中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,搅拌,于80℃下,搅拌反应8h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于60℃下真空干燥至恒重,得到目标产物III,即功能改性剂,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1735cm-1:-C=O存在并增强;592cm-1:Mg-O存在。1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在;
所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为4g:3g:3g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%。
所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸辛酯按照用量比为5g:5g组成的混合物。
所述纳米金属氧化物为纳米氧化镁、纳米氧化锌,平均粒径为500nm。
所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
所述含碳碳双键的环氧开环剂为丙烯酸。
所述防脱层EPE封装胶膜的制备方法同实施例1。
实施例6
一种防脱层EPE封装胶膜,为三层层状结构,从上到下依次由EVA树脂层、POE树脂层、EVA树脂层复合而成。所述EVA树脂层单层厚度为125μm,所述POE树脂层单层厚度为200μm。
所述POE树脂层由以下重量份数的原料组成:
POE树脂(辛烯含量为25wt%)100份;
过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯1.0份;
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.2份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.4份;
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.4份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂0.225份;
光稳定剂0.15份;
功能改性剂1.0份;
所述EVA树脂层由以下重量份数的原料组成:
EVA树脂100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.2份;
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.4份;
季戊四醇三丙烯酸酯0.4份;
抗氧剂0.2份;
光稳定剂0.3份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.4份。
所述功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米金属氧化物、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入硅烷偶联剂、去离子水,缓慢升温至70℃,加热搅拌10h,反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,于40℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据如下:3438cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1621cm-1:-C=C存在;592cm-1:Mg-O存在;
所述纳米金属氧化物、乙酸乙酯、硅烷偶联剂、去离子水的用量比为:5.00g:200mL:35.00g:3.00g;
(2)将EVA-g-GMA(EVA熔融指数(MI)是3g/10min,接枝率是12%,型号BF-2B,购自住友化学)、含碳碳双键的环氧开环剂、四丁基溴化铵加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至50℃反应5h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再于65℃下真空烘箱中干燥24h,得到中间产物II,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1735cm-1:-C=O存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、含碳碳双键的环氧开环剂的用量比按环氧基与开环剂中羟基的摩尔比为1:1添加;
所述四丁基溴化铵用量为反应物总质量的2wt%;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL;
(3)将中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,搅拌,于85℃下,搅拌反应6h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于60℃下真空干燥至恒重,得到目标产物III,即功能改性剂,其红外数据为:3403cm-1:-OH存在;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;1735cm-1:-C=O存在;592cm-1:Mg-O存在;1621cm-1:-C=C不存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在;
所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为4g:5g:1g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%。
所述丙烯酸酯单体为丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸辛酯按照用量比为6g:4g组成的混合物。
所述纳米金属氧化物为纳米氧化镁,平均粒径为500nm。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
所述含碳碳双键的环氧开环剂为甲基丙烯酸羟丙酯。
所述防脱层EPE封装胶膜的制备方法同实施例1。
实施例7
一种防脱层EPE封装胶膜,为三层层状结构,从上到下依次由EVA树脂层、POE树脂层、EVA树脂层复合而成。所述EVA树脂层单层厚度为150μm,所述POE树脂层单层厚度为150μm。
所述POE树脂层由以下重量份数的原料组成:
POE树脂(辛烯含量为20wt%)100份;
1,1-(双过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷1.0份;
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.6份;
丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯0.8份;
抗氧剂0.05份;
光稳定剂0.05份;
功能改性剂1.5份;
所述EVA树脂层由以下重量份数的原料组成:
EVA树脂100份;
2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)己烷1.2份;
乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯0.2份;
季戊四醇三丙烯酸酯0.3份;
抗氧剂0.5份;
光稳定剂0.2份;
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷0.4份。
所述功能改性剂的制备方法同实施例1。
所述防脱层EPE封装胶膜的制备方法同实施例2。
对比例1同实施例1,不同之处在于,对比例1的POE树脂层中未添加本发明实施例1自制的功能改性剂。
对比例2同实施例1,不同之处在于,对比例2采用同等重量份数的乙烯基三乙氧基硅烷代替实施例1中的功能改性剂。
对比例3同实施例1,不同之处在于,对比例3中的功能改性剂,制备方法如下:
(1)将EVA-g-GMA(EVA中VA含量5wt%,熔融指数(MI)是7g/10min,接枝率是12%,型号BF-7B,购自住友化学)、烯丙基胺、四丁基溴化铵加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至40℃反应4h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再在65℃真空烘箱中干燥24h,得到中间产物I,其红外数据为:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在;1622cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、烯丙基胺的用量比按环氧基与氨基的摩尔比为1:1添加;
所述四丁基溴化铵用量为反应物总质量的1%;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL。
(2)将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、中间产物I、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,搅拌,80℃下,反应7h,就反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,60℃真空干燥12h,得到目标产物II,即功能改性剂,其红外数据如下:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在并增强;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;2550cm-1:-SH不存在;1622cm-1:-C=C-不存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在;
所述γ-巯丙基三甲氧基硅烷、中间产物I、丙烯酸酯单体的用量比为3.5g:4g:2.5g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%;
所述丙烯酸酯单体由丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸辛酯按照用量比为2g:8g组成。
对比例4同实施例1,不同之处在于,对比例4中的功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米氧化镁、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷、去离子水,缓慢升温至80℃,加热搅拌6h;反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,40℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据如下:3438cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;2550cm-1:-SH存在;592cm-1:Mg-O存在;
所述纳米氧化镁、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、去离子水、乙酸乙酯的用量比为:5.00g:35.00g:3.00g:200mL。
(2)将中间产物I、丙烯酸酯单体、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,搅拌均匀,于80℃下,反应7h,反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,于60℃下真空干燥12h,得到目标产物II,其红外数据如下:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在并增强;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;592cm-1:Mg-O存在;2550cm-1:-SH不存在;1603cm-1、810cm-1:-C=C-不存在。
所述中间产物I、丙烯酸酯单体的用量比为3.5g:2.5g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%;
所述丙烯酸酯单体由丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸辛酯按照用量比为2g:8g组成;
对比例5同实施例1,不同之处在于,对比例5中的功能改性剂的制备方法如下:
(1)避光条件下,将纳米氧化镁、乙酸乙酯置于圆底烧瓶中,超声分散1h后,加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷、去离子水,缓慢升温至80℃,加热搅拌6h;反应结束后,冷却至室温,过滤,用乙酸乙酯洗涤,40℃下真空干燥至恒重,得到中间产物I,其红外数据如下:3438cm-1:-OH减弱;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;2550cm-1:-SH存在;592cm-1:Mg-O存在;
所述纳米氧化镁、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、去离子水、乙酸乙酯的用量比为:5.00g:35.00g:3.00g:200mL;
(2)将EVA-g-GMA(EVA中VA含量5wt%,熔融指数(MI)是7g/10min,接枝率是12%,型号BF-7B,购自住友化学)、烯丙基胺、四丁基溴化铵加入到N,N-二甲基甲酰胺中,升温至40℃反应4h后,减压蒸馏,加入甲醇,取沉淀,用去离子水淋洗3次,再在65℃真空烘箱中干燥24h,得到中间产物II,其红外数据如下:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在;1622cm-1:-C=C-存在;911cm-1:环氧基不存在;
所述EVA-g-GMA、烯丙基胺的用量比按环氧基与氨基的摩尔比为1:1添加;
所述四丁基溴化铵用量为反应物总质量的1%;
所述EVA-g-GMA与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:100mL;
(3)将中间产物I、中间产物II、AIBN加入到300mL 1,4-二氧六环中,搅拌均匀后,于80℃下,反应7h,就反应结束后,减压蒸馏,注入甲醇,搅拌,过滤,取不溶物,用甲醇淋洗,将不溶物置于烘箱中,60℃真空干燥12h,得到目标产物III,其红外数据如下:3311-3485cm-1:-OH、-NH-存在;1735cm-1:-C=O存在;1109cm-1、801cm-1:-Si-O-存在;592cm-1:Mg-O存在;2550cm-1:-SH不存在;1622cm-1:-C=C-不存在;
所述中间产物I、中间产物II的用量比为3.5g:4g;
所述AIBN的用量为反应物总质量的1%。
对比例6同实施例1,不同之处在于,对比例6采用同等重量份数的三烯丙基异氰脲酸酯代替实施例1中EVA树脂层以及POE树脂层中的交联剂。
对比例7同实施例1,不同之处在于,对比例7中的POE树脂的辛烯含量为40wt%。
性能测试
对本发明实施例1-7以及对比例1-7进行相关性能测试,测试结果如表1所示。
其中测试方法如下:
(1)透光率:参照GB/T 29848-2013《光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜》所述方法进行测试。
(2)交联度:胶膜发生交联反应后,采用二甲苯萃取来测定交联度。将胶膜剪碎成1mm大小,称重为m0放在不锈钢网袋中,浸没在沸腾的二甲苯中,萃取4h,未交联的胶膜会被萃取到二甲苯中,剩下未溶解的就是已交联的胶膜m1。
交联度=已交联的胶膜m1/胶膜总重量m0×100%
(3)剥离力测试:
试样制备:1)准备尺寸均为300mm×150mm的胶膜生料两块、玻璃一块和柔性背板一块;2)按照玻璃/胶膜(两块)/柔性背板依次叠好,放入真空层压机内,按产品要求的温度和时间进行层压,层压后的样品内胶膜应无气泡。制备3个试样;3)在宽度方向上每隔5mm将柔性背板/胶膜层切割成宽度为10mm±0.5mm的试样,用于胶膜与玻璃之间剥离力测试。
试验过程:按GB/T 2790-1995的试验方法,以100mm/min±10mm/min的拉伸速度在拉力试验机上测量玻璃与胶膜之间的剥离力F。
试验结果:剥离强度按下式计算,取3个试样的算术平均值,精确至0.1N/cm。
σ=F/B
式中:σ—180°剥离强度,N/cm;F—剥离力,N;B—试样宽度,cm。
(4)湿热老化性能:对EPE胶膜进行湿热老化试验。条件:试验条件:+85℃,相对湿度85%,测试时间为1000hr。目测脱层情况来判断。
(5)析出量测试:
取一块5g经湿热老化后脱层的EPE胶膜试样,取出后用无尘布擦拭层间界面,清洁,再进行称量,计算损失的质量,为胶膜助剂析出量。
(6)紫外老化:将所得EPE胶膜按照国际电工委员会标准IEC61345规定要求进行紫外线辐照老化测试。测试条件:试片表面温度60±5℃,紫外线波长范围为280-400nm,辐照强度为15kW·h/m2,紫外光辐照试验时间为2000hr。
对试验前后的黄变指数(△YI)按照HG/T 3862-2006进行测定。
(7)PID功率衰减:根据行标IEC 62804测试光伏组件的PID,测试条件:1500V电压,85℃、85%相对湿度,192h。
表1
首先,从表1实施例1-7可以得出,本发明所获防脱层EPE封装胶膜具有优异的低助剂析出性,不易脱层,抗PID有明显优势。其中,POE胶层厚度越高,抗PID性能越好。
将实施例1与对比例1、2比较可知,本发明所获防脱层EPE封装胶膜使用自制的功能改性剂,具有优异的低助剂析出性,从而获得了优异的剥离强度、层与层之间不易脱层;同时功能改性剂中金属氧化物具有吸附游离乙酸的功能,赋予所获防脱层EPE封装胶膜具有较优的抗PID性能。
将实施例1与对比例3-5比较可知,本发明所获防脱层EPE封装胶膜使用自制的功能改性剂为大分子微球结构,且其结构中同时含有纳米金属氧化物、EVA结构和酯基,可降低助剂的迁移性,使得防脱层EPE封装胶膜层间相容性较好,抗PID性能优异。
将实施例1与对比例6比较可知,本发明所获防脱层EPE封装胶膜中POE树脂层添加有高反应性丙烯酸酯类交联剂,可短时间键合到体系中,具有低迁移性;其酯类结构,还可吸附于功能改性剂(含有大量酯基)表面,也有利降低其迁移性。
将实施例1与对比例7比较可知,本发明所获防脱层EPE封装胶膜POE树脂层使用了较低辛烯含量POE粒子,具有更大的结晶相,可有效降低助剂的迁移性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (12)
1.一种防脱层EPE封装胶膜用功能改性剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,将纳米金属氧化物和硅烷偶联剂进行偶联反应,得到中间产物I;
步骤S2,将EVA-g-GMA和含碳碳双键的环氧开环剂在催化剂四丁基溴化铵作用下反应,得到中间产物II;
步骤S3,将中间产物I、中间产物II和丙烯酸酯单体在引发剂AIBN的作用下发生自由基聚合,得到目标产物III,即得功能改性剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述纳米金属氧化物的粒径为400-600nm;以及
所述纳米金属氧化物为纳米氧化镁和/或纳米氧化锌。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述四丁基溴化铵用量不超过反应物总质量的2%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述EVA-g-GMA是在有机过氧化物引发剂的作用下,由EVA和GMA发生接枝共聚得到的产物;其中
所述有机过氧化物引发剂为BPO、MBPO、DCPD、BPPD中的至少一种或多种。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,
所述EVA-g-GMA的接枝率为12-15%,其中EVA的VA含量5-8wt%,熔融指数是3-7g/10min。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述中间产物I、中间产物II、丙烯酸酯单体的用量比为3-4g:3-5g:1-4g;以及
所述AIBN的用量为反应物总质量的0.5-1%。
7.一种由如权利要求1-6任一项所述的制备方法所制备的功能改性剂。
8.一种防脱层EPE封装胶膜,所述防脱层EPE封装胶膜的外层为EVA树脂层,中间层为POE树脂层,其特征在于,所述POE树脂层中包含如权利要求7所述的功能改性剂。
9.根据权利要求8所述的一种防脱层EPE封装胶膜,其特征在于,
所述POE树脂层包括以下重量份数的原料:
POE树脂100份;
引发剂0.5-1.2份;
交联剂1.0-2.0份;
抗氧剂0.05-0.25份;
光稳定剂0.05-0.25份;
功能改性剂0.8-2.0份。
10.根据权利要求8所述的一种防脱层EPE封装胶膜,其特征在于,
所述EVA树脂层包括以下重量份数的原料:
EVA树脂100份;
引发剂1.0-1.5份;
交联剂0.5-1.0份;
抗氧剂0.2-0.5份;
光稳定剂0.1-0.4份;
硅烷偶联剂0.3-0.5份。
11.根据权利要求8-10任一项所述的一种防脱层EPE封装胶膜,其特征在于,
所述EVA树脂层单层厚度为50-150μm;以及
所述POE树脂层单层厚度为150-350μm。
12.一种如权利要求8-11任一项所述的防脱层EPE封装胶膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
Sa,混料:按配方量,将防脱层EPE封装胶膜的各层原料分别加入到混料机中进行混料,于温度40-50℃、转速70-80rpm下混合搅拌2-3h,获得混合原料,待用;
Sb,共挤:
将POE树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于温度80-110℃、转速45-50rpm下熔融共混,以及将EVA树脂层原料置于双螺杆挤出机中,于80-100℃、转速45-50rpm下熔融共混,并且通过挤出机共挤流延膜模头出料、牵引、拉伸、压边、定型、切边、收卷,即得。
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