CN117866550A - 一种光伏组件封装用tpo共混物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏组件封装用TPO共混物及其制备方法,涉及TPO共混物加工技术领域。所述光伏组件封装用TPO共混物主要由热塑性聚烯烃树脂、有机过氧化物、改性液体树脂、抗紫外助剂、硅烷偶联剂、助交联剂混合制备而成,其中改性液体树脂为液态丁二烯低聚物、封端改性的液态丁二烯低聚物,以及其它含不饱和键的高分子低聚物或共聚物中的一种或多种混合的混合物。本发明克服了现有技术的不足,能够有效解决或降低热塑性聚烯烃(TPO)封装胶膜助剂析出的问题,且制备的材料易加工,易交联,适合N型组件用热压封装胶膜。
Description
技术领域
本发明涉及TPO共混物加工技术领域,具体涉及一种光伏组件封装用TPO共混物及其制备方法。
背景技术
光伏封装胶膜是光伏电池制造过程中关键的封装材料,主要用于保护电池片并提供电池组件的较高稳定性和可靠性。在光伏封装胶膜的材料中,热塑性聚烯烃(TPO)特别是聚烯烃弹性体材料(POE)是种常用的封装胶膜材料,具有优异的耐候性、电绝缘性和耐化学性等特点。
随着N型电池组件大规模商业化,光伏封装领域对基于聚烯烃弹性体(POE)封装胶膜的需求逐渐旺盛。现有技术P0E封装胶膜的配方中常添加极性助剂,以提高材料的性能。然而,极性助剂在封装胶膜中存在析出的问题。这可能一方面导致胶膜在热层压过程中交联不均匀,容易在组件在使用过程中脱胶与脱层;另一方面,极性助剂的析出降低胶膜表面摩擦系数,容易导致电池片在层压生过程中发生滑移,降低组件良率。因此,需要开发一种新的POE封装胶膜配方,以降低或者消除极性助剂析出带来的负面影响。
发明内容
针对现有技术不足,本发明提供一种光伏组件封装用TPO共混物及其制备方法,能够有效解决或降低热塑性聚烯烃(TPO)封装胶膜助剂析出的问题,且制备的材料易加工,易交联,适合N型组件用热压封装胶膜。
为实现以上目的,本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现:
一种光伏组件封装用TPO共混物,所述光伏组件封装用TPO共混物由质量百分数的原料制成:热塑性聚烯烃树脂50wt%~99.8wt%、有机过氧化物0.1~1.5wt%、改性液体树脂0.1~50wt%、抗紫外助剂0.01~2wt%、硅烷偶联剂0~2wt%、助交联剂0~5wt%。
优选的,所述热塑性聚烯烃树脂为乙烯和辛烯共聚物,且共聚物熔融指数在2~15g/min之间,辛烯单体的质量百分含量大于25%。
优选的,所述有机过氧化物为过氧化碳酸酯类交联剂,包括但不限于叔丁基过氧2-乙基己基碳酸酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、叔戊基过氧2-乙基己基碳酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化苯甲酸叔戊酯中的一种或几种。
优选的,所述助交联剂为氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、如三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种。
优选的,所述改性液体树脂为液态丁二烯低聚物、封端改性的液态丁二烯低聚物,以及其它含不饱和键的高分子低聚物或共聚物中的一种或多种混合的混合物,且改性液体树脂的分子量在500~8000g/mol。
优选的,所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、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、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
优选的,所述抗紫外助剂为紫外吸收剂、紫外稳定剂中的一种或多种。
光伏组件封装用TPO共混物的制备方法包括以下步骤:
(1)将热塑性聚烯烃树脂、有机过氧化物、改性液体树脂、抗紫外助剂、硅烷偶联剂、助交联剂一起加入密闭的搅拌装置或密炼机中充分混合,得混合料;
(2)将混合料放入流延机中制备厚度在0.1~1mm的胶膜;
(3)将胶膜在平稳旋转的冷却辊筒的辊面上冷却降温定型,随即得到光伏组件用封装胶膜。
优选的,所述步骤(1)中采用搅拌装置混合的时间为2~10h,采用密炼机混合时间为5~60min,且密炼机调节温度在40~80℃。
优选的,所述步骤(2)中流延机在挤出时分为四段控温模块,分别为温度在40~50℃的进料模块、温度在50~60℃的初熔模块、温度在60~85℃的混熔模块,以及温度在80~110℃的流延模口。
本发明提供一种光伏组件封装用TPO共混物及其制备方法,与现有技术相比优点在于:
本发明为了降低极性单体的析出,创造性地将改性液体树脂引入胶膜配方,该液体树脂相对于小分子极性助剂具有相对大的分子量,溶剂与POE基体树脂产生缠结,从而降低其迁移能力;另一方面,通过用硅烷偶联剂对该树脂封端,可以改善液体树脂的极性,增加对极性助剂的相容性,从而增加对玻璃的粘接性。该基于该配方设计的光伏封装胶膜可以有效地减低极性单体的使用,从而改善助剂迁移以及随之而来的电池片滑移的问题。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
光伏组件封装用TPO共混物制备:
(1)备料:按照以下质量百分数进行备料:
92.3%的POE树脂(分子量80kg/mol,辛烯含量34%);5%的改性液体树脂(硅烷偶联剂封端丁二烯,分子量~2500g/mol)、0.5%的有机过氧化物TBEC;1%的硅烷偶联剂KH570、0.8%的助交联剂TAIC、0.2%的紫外吸收剂UV 531、0.1%的紫外光稳定剂Chimassorb 944、0.1%的紫外光稳定剂Tinuvin 622;
(2)将上述原料混合在70℃度下于密炼机中充分混合10分钟,后加入流延机中进行挤出流延成膜,挤出机的最高温度控制在95℃以下。将流延膜片平稳地防止在冷却辊筒上进行降温并收卷。
实施例2:
光伏组件封装用TPO共混物制备:
(1)备料:按照以下质量百分数进行备料:
93.2%的POE树脂(分子量80kg/mol,辛烯含量34%);5%的改性液体树脂(硅烷偶联剂封端丁二烯,分子量~2500g/mol)、0.5%的有机过氧化物TBEC;0.5%的硅烷偶联剂KH570、0.4%的助交联剂TAIC、0.2%的紫外吸收剂UV 531、0.1%的紫外光稳定剂Chimassorb944、0.1%的紫外光稳定剂Tinuvin 622;
(2)将上述原料混合在60℃度下于密炼机中充分混合10分钟,后加入流延机中进行挤出流延成膜,挤出机的最高温度控制在95℃以下。将流延膜片平稳地防止在冷却辊筒上进行降温并收卷。
实施例3:
光伏组件封装用TPO共混物制备:
(1)备料:按照以下质量百分数进行备料:
88.4%的POE树脂(分子量80kg/mol,辛烯含量34%);10%的改性液体树脂(硅烷偶联剂封端丁二烯,分子量~2500g/mol)、0.5%的有机过氧化物TBEC;0.5%的硅烷偶联剂KH570、0.2%的助交联剂TAIC、0.2%的紫外吸收剂UV 531、0.1%的紫外光稳定剂Chimassorb944、0.1%的紫外光稳定剂Tinuvin 622;
(2)将上述原料混合在60℃度下于密炼机中充分混合10分钟,后加入流延机中进行挤出流延成膜,挤出机的最高温度控制在95℃以下。将流延膜片平稳地防止在冷却辊筒上进行降温并收卷。
实施例4:
光伏组件封装用TPO共混物制备:
(1)备料:按照以下质量百分数进行备料:
88.4%的POE树脂(分子量80kg/mol,辛烯含量34%);10%的改性液体树脂(硅烷偶联剂封端丁二烯,分子量~2500g/mol)、0.5%的有机过氧化物TBEC;0.5%的硅烷偶联剂KH570、0.2%的助交联剂TAIC、0.2%的紫外吸收剂UV 531、0.1%的紫外光稳定剂Chimassorb944、0.1%的紫外光稳定剂Tinuvin 622;
(2)将上述原料混合在60℃度下于密炼机中充分混合10分钟,后加入流延机中进行挤出流延成膜,挤出机的最高温度控制在95℃以下。将流延膜片平稳地防止在冷却辊筒上进行降温并收卷。
实施例5:
光伏组件封装用TPO共混物制备:
(1)备料:按照以下质量百分数进行备料:
78.9%的POE树脂(分子量80kg/mol,辛烯含量34%);20%的改性液体树脂(硅烷偶联剂封端丁二烯,分子量~2500g/mol)、0.5%的有机过氧化物TBEC;0.2%的硅烷偶联剂KH570、0.2%的紫外吸收剂UV 531、0.1%的紫外光稳定剂Chimassorb 944、0.1%的紫外光稳定剂Tinuvin 622;
(2)将上述原料混合在60℃度下于密炼机中充分混合10分钟,后加入流延机中进行挤出流延成膜,挤出机的最高温度控制在95℃以下,将流延膜片平稳地防止在冷却辊筒上进行降温并收卷。
实施例6:
光伏组件封装用TPO共混物制备:
(1)备料:按照以下质量百分数进行备料:
79.1%的POE树脂(分子量80kg/mol,辛烯含量34%);20%的改性液体树脂(硅烷偶联剂封端丁二烯,分子量~2500g/mol)、0.5%的有机过氧化物TBEC、0.2%的紫外吸收剂UV 531、0.1%的紫外光稳定剂Chimassorb 944、0.1%的紫外光稳定剂Tinuvin 622;
(2)将上述原料混合在60℃度下于密炼机中充分混合10分钟,后加入流延机中进行挤出流延成膜,挤出机的最高温度控制在95℃以下。将流延膜片平稳地防止在冷却辊筒上进行降温并收卷。
对比例1:
光伏组件封装用TPO共混物制备:
(1)备料:按照以下质量百分数进行备料:
97.3%的POE树脂(分子量80kg/mol,辛烯含量34%)、0.5%的有机过氧化物TBEC、1%的硅烷偶联剂KH570、0.8%的助交联剂TAIC、0.2%的紫外吸收剂UV 531、0.1%的紫外光稳定剂Chimassorb 944、0.1%的紫外光稳定剂Tinuvin 622;
(2)将上述原料混合在60℃度下于密炼机中充分混合10分钟,后加入流延机中进行挤出流延成膜,挤出机的最高温度控制在95℃以下。将流延膜片平稳地防止在冷却辊筒上进行降温并收卷。
检测:
对上述各组实施例和对比例收卷好的膜片室温放置24小时后进行进一步测试,膜片的测试在实验层压机中准备测试样品,层压条件是145℃下15分钟。膜片测试根据GB/T29848-2018标准进行,测试结果如下表:
由上表可知,随着引入不同比例的改性液体树脂,光伏封装胶膜的核心应用指标之一:玻璃粘接强度和交联度并未收到明显影响,而极性助剂KH570和TAIC的添加量可以显著降低甚至于不用添加。此二种极性助剂被认为是POE胶膜中急容易迁移表面,导致电池片在热层压中滑移的原因。另外,改性液体树脂在配方中的应用,改变胶膜的光学性质,增加了胶膜的透光性,可以有效地增加组件的发电效率,降低光伏发电的系统成本。因此,本发明所述胶膜可以很好地降低极性助剂的迁移性,对降低电池片滑移几率,增加组件层压良率有很好的作用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光伏组件封装用TPO共混物,其特征在于,所述光伏组件封装用TPO共混物由质量百分数的原料制成:热塑性聚烯烃树脂50wt%~99.8wt%、有机过氧化物0.1~1.5wt%、改性液体树脂0.1~50wt%、抗紫外助剂0.01~2wt%、硅烷偶联剂0~2wt%、助交联剂0~5wt%。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用TPO共混物,其特征在于:所述热塑性聚烯烃树脂为乙烯和辛烯共聚物,且共聚物熔融指数在2~15g/min之间,辛烯单体的质量百分含量大于25%。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用TPO共混物,其特征在于:所述有机过氧化物为过氧化碳酸酯类交联剂,包括但不限于叔丁基过氧2-乙基己基碳酸酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、叔戊基过氧2-乙基己基碳酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化苯甲酸叔戊酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用TPO共混物,其特征在于:所述助交联剂为氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、如三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用TPO共混物,其特征在于:所述改性液体树脂为液态丁二烯低聚物、封端改性的液态丁二烯低聚物,以及其它含不饱和键的高分子低聚物或共聚物中的一种或多种混合的混合物,且改性液体树脂的分子量在500~8000g/mol。
6.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用TPO共混物,其特征在于:所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、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、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种光伏组件封装用TPO共混物,其特征在于:所述抗紫外助剂为紫外吸收剂、紫外稳定剂中的一种或多种。
8.一种如权利要求1-7任一所述的光伏组件封装用TPO共混物的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将热塑性聚烯烃树脂、有机过氧化物、改性液体树脂、抗紫外助剂、硅烷偶联剂、助交联剂一起加入密闭的搅拌装置或密炼机中充分混合,得混合料;
(2)将混合料放入流延机中制备厚度在0.1~1mm的胶膜;
(3)将胶膜在平稳旋转的冷却辊筒的辊面上冷却降温定型,随即得到光伏组件用封装胶膜。
9.根据权利要求8所述的一种光伏组件封装用TPO共混物的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中采用搅拌装置混合的时间为2~10h,采用密炼机混合时间为5~60min,且密炼机调节温度在40~80℃。
10.根据权利要求8所述的一种光伏组件封装用TPO共混物的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中流延机在挤出时分为四段控温模块,分别为温度在40~50℃的进料模块、温度在50~60℃的初熔模块、温度在60~85℃的混熔模块,以及温度在80~110℃的流延模口。
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