TWI654231B - 包含雙（烯基醯胺）化合物之用於包封膜的共交聯劑系統 - Google Patents

包含雙（烯基醯胺）化合物之用於包封膜的共交聯劑系統

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Abstract

本發明係關於一種第一組成物(A)，其包含(i)至少一種選自由三聚異氰酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯組成之群組的化合物(I)，其中該化合物(I)較佳是三聚異氰酸三烯丙酯；及(ii)至少一種雙(烯基醯胺)化合物。此外，本發明也關於一種第二組成物(B)，其包含該第一組成物(A)和至少一種聚烯烴共聚物。本發明最後關於該組成物(B)用於製造電子裝置(尤其是太陽能電池)包封用膜的用途。

Description

包含雙(烯基醯胺)化合物之用於包封膜的共交聯劑系統
本發明係關於一種第一組成物(A)，其包含(i)至少一種選自由三聚異氰酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯組成之群組的化合物(I)，其中該化合物(I)較佳是三聚異氰酸三烯丙酯；及(ii)至少一種雙(烯基醯胺)化合物。此外，本發明也關於一種第二組成物(B)，其包含該第一組成物(A)和至少一種聚烯烴共聚物。最後，本發明係關於該組成物(B)用於製造電子裝置(尤其是太陽能電池)包封用膜的用途。
光電模組(光電="PV")一般係由經熔接至二層防護膜中的一層對稱排列之矽電池所構成。此防護膜本身則藉由在其背面上之"背片"和在其前面之"前片"而穩定化。該背片和前片可為合適之聚合物膜或由玻璃構成。該包封材料之功能基本上是要防護該PV模組免於風化影響及機械 應力，因此該特別包封材料之機械穩定性是重要性質。此外，良好之包封材料具有快速之固化速率、高凝膠含量、高透射、對溫度和熱引起之褪色的低傾向及高黏合(亦即對UV引起之剝離的低傾向)。
在先前技藝中(例如WO2008/036708A2)，對於此目的所述之包封材料一般是以諸如聚矽氧樹脂、聚乙烯丁醛樹脂、離子聚合物、聚烯烴膜或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物("EVA")之材料為底質。
此種包封膜之製造方法是此技藝之技術人員所熟悉的(EP 1 164 167 A1)。在這些方法中，該等交聯劑係例如在擠出機中與聚烯烴共聚物(及可能的其他添加劑)均勻地混合在一起，然後被擠出以獲得膜。在EP 1 164 167 A1中描述之方法係關於以EVA為底質之包封膜，但也適用於由其它材料(例如上述者)製成之膜。
矽電池之包封一般是在真空層合爐中進行(EP 2 457 728 A1)。就此而論，該PV模組之層結構被製備且起初在層合爐(其係由二個被薄膜隔開之室構成)中逐漸地加熱。這軟化該聚烯烴共聚物(例如EVA)。同時，該爐被抽空以移除各層之間的空氣。此步驟是最關鍵的且費時4與6分鐘之間。接著，該真空係利用第二室破壞，且該模組之各層係利用壓力之施加互相熔接。同時，持續加熱至該交聯溫度，該膜之交聯係在此最後步驟中進行。
尤其，EVA之使用在用於太陽能模組之包封膜的製造中是標準。然而，EVA也具有比例如聚烯烴膜低之比電阻 ρ。這使EVA作為包封材料之用途較不具吸引性，因為具體所企求的是具有高比電阻ρ之包封材料。
這是因為所謂的"PID"影響(PID=電位引發之劣化)現今對於PV模組而言是重大的品質問題。"PID"一詞據了解意思是在該PV模組內藉由所謂之"漏電流"所造成之由電壓引起的效能劣化。
此有害的漏電流不但是藉由該太陽能電池之結構所引起，也是藉由與地電位相關之個別PV模組的電壓水平所引起-在大部分之不接地PV系統中，該PV模組受制於正或負電壓。PID經常在相對地電位為負電壓下發生且藉由高系統電壓、高溫度和高空氣溼度來加速。結果，鈉離子由該PV模組之蓋玻璃移出至該太陽能電池之介面且在該處造成損害("分流")而可導致效能損失或甚至該PV模組之總損失。
PID影響之發生風險可藉由提高該包封膜之比電阻ρ而明顯減低。
該比電阻ρ或者體積電阻率(下文中也簡稱為"VR")是隨溫度改變之材料常數。彼被利用以計算均質導電體之電阻率。利用ASTM-D257，根據本發明測定比電阻。
材料之比電阻ρ愈高，則該光電模組受該PID之影響愈低。在提高包封膜之比電阻ρ方面之明顯正影響因此是PV模組之使用期和效率的提高。
該先前技藝討論與CN 103525321 A中用於PV模組之包封膜相關之PID影響的問題。此文件描述一種以 EVA為底質之太陽能電池包封用膜，其包含三聚異氰酸三烯丙酯("TAIC")及作為共交聯劑之三甲基丙烯酸三(羥甲基)丙烷酯("TMPTMA")及較佳地包含用於疏水化之聚烯烴離子聚合物和聚矽氧烷作為其他添加劑。此膜展現減低之PID影響。然而，此膜之缺點是：聚烯烴離子聚合物是相對昂貴的。再者，聚矽氧烷對黏合性具有不良效果。此外，該等實例並不給予利用特別濃度可達到之改良的任何特定資訊。
JP 2007-281135 A也描述TAIC和TMPTMA之交聯劑組合物。在此該TMPTMA作為該交聯反應之加速劑且因此使產率提高。
JP 2012-067174 A和JP 2012-087260A描述以EVA/聚烯烴為底質之太陽能電池之包封膜，其不僅包含TAIC也包含例如二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸新戊二醇酯、二甲基丙烯酸己烷-1,6-二醇酯作為交聯劑。這些共交聯劑起初有點阻礙該交聯反應且因此增加處理時間窗。
JP 2009-135200 A同樣地描述包含TAIC和不同之多官能醇類之(甲基)丙烯酸酯衍生物的交聯劑，且在此情況中所描述的是經改良之耐熱性與該以EVA為底質之包封的較低剝離傾向的結合。
JP 2007-281135 A和JP 2007-305634 A描述TAIC和三丙烯酸三(羥甲基)丙烷酯("TMPTA")的交聯劑組合物，其係在用於太陽能電池之經共擠出之多層EVA包封膜製造中使用。
例如JP 2013-138094 A、JPH11-20094、JPH11-20095、JPH11-20096、JPH11-20097、JPH11-20098、JPH11-21541、CN 102391568 A、CN 102504715 A、CN 102863918 A、CN 102911612 A、CN 103045105 A、CN 103755876 A、CN 103804774 A、US 2011/0160383 A1、WO 2014/129573 A1描述用於太陽能電池包封膜之交聯劑的類似組合物。
因此有需要新穎之共交聯劑系統，尤其是用於製造太陽能電池之包封膜者，其與根據先前技藝所交聯之膜相比，獲得明顯提高之電阻以因此在用於光電模組時導致PID風險的降低。
本發明解決之問題因此是提供新穎組成物的問題，該組成物可以用於製造具有最大比電阻ρ之膜且因此特別適合包封電子裝置例如太陽能電池。這些組成物另外應可用於經確立之方法且不應大幅地增加該膜之成本。尤其，該組成物不應展現對於該先前技藝之共交聯劑系統所觀察到的缺點且在此尤其對於在CN 10352531 A中提出之組成物所觀察到的缺點。
現已發現：令人意外地，在特別組成物之幫助下可獲得符合這些要求之太陽能電池包封用膜。在此發現之組成物顯著提高體積電阻率，即使當相對小量被利用時，而無負面影響其它膜性質。該膜展現優越加工性、高透明性和優越UV和熱老化性。
根據本發明之共交聯劑系統令人意外地可用於製造具有高比電阻之電子裝置(例如太陽能電池)包封用膜。
因此，根據本發明之共交聯劑系統是一種組成物(A)，其包含(i)至少一種選自由三聚異氰酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯組成之群組的化合物(I)，其中該化合物(I)更佳是三聚異氰酸三烯丙酯；及(ii)至少一種化合物(II)，該化合物(III)藉由以下結構式(II)總括性定義， 其中A1、A2分別獨立地選自由下列組成之群組：具有3至18個碳原子及至少一個末端雙鍵之未分支或分支之烯基；化學結構(III)之基團 其中R1=氫或甲基；A3是具有1至12個碳原子之未分支或分支的伸烷基；B係選自由-NR2-、化學結構-(CH2)p-NR3-(CH2)q-和化學結構(IV)組成之群組 其中R2和R3係分別獨立地選自下列組成之群組：氫、具有1至20個碳原子之烷基、具有3至18個碳原子及至少一個末端雙鍵之未分支或分支之烯基；化學結構(V)之基團 其中R4=氫或甲基；A4是具有1至12個碳原子之未分支或分支的伸烷基基團；且其中n、p、q分別獨立地為在1至5範圍之整數；且其中該組成物(A)所包含之至少一種化合物(II)的存在比例以該組成物(A)所包含之所有化合物(I)的總重量為基準計係為至少1重量%。
在一優選具體例中，該組成物(A)所包含之至少一種化合物(II)的存在比例以該組成物(A)所包含之所有化合物(I)之總重量計是至少1重量%至50重量%，較佳地1.7重量%至25重量%，更佳地2.1重量%至11.1重量%、甚至更佳地2.2重量%至6.4重量%、還甚至更佳地3.1重量%至6.4重量%且最佳地按4.4重量%至5.3重量%。
在一優選具體例中，在該化合物(A)中， A1、A2分別獨立地選自由烯丙基、甲基烯丙基、化學結構(III)之基團組成之群組 其中R1=氫或甲基；A3是具有1至6個碳原子之未分支或分支的伸烷基；B係選自由-NR2-、-CH2-NH-CH2-和化學結構(IV)組成之群組： 其中R2係選自下列組成之群組氫、具有1至20個碳原子之烷基、烯丙基、甲基烯丙基、化學結構(V)之基團 其中R4=氫或甲基；A4是具有1至6個碳原子之未分支或分支的伸烷基；且其中n是在1至3範圍之整數。
更佳地，在該組成物(A)中，該化合物(II)係選自由化學結構(VI)、(VII)、(VIII)、(IX)、 (X)所組成之群組 其中R5係選自下列組成之群組：氫、具有1至20個碳原子之烷基、烯丙基或甲基烯丙基；且其中Q1、Q2、Q3、Q4、Q5分別獨立地是氫或甲基。
最佳地，在該組成物(A)中，該化合物(II)係選自三烯丙基縮二脲、正丙基二烯丙基縮二脲、亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)。
化學結構(II)之化合物在本發明之背景中也被稱為"雙(烯醯胺)化合物"。
"該組成物(A)所包含之至少一種化合物(II)的存在比例以該組成物(A)所包含之所有化合物(I)的總重 量為基準計係至少1重量%"一詞意思是與一般結構式(II)者符合的至少一種化合物係存在於該組成物(A)中，其量以組成物(A)所包含之所有化合物(I)的總重量為基準計為至少1重量%。
這意思是例如：在該組成物(A)包含三聚異氰酸三烯丙酯作為化合物(I)和三烯丙基縮二脲作為化合物(II)的本發明具體例中，該三烯丙基縮二脲的存在比例以該三聚異氰酸三烯丙酯之重量為基準計為至少1重量%。在還更優選之具體例中，以該三聚異氰酸三烯丙酯之重量為基準計三烯丙基縮二脲的比例則是2.1重量%至25.0重量%，更佳地3.1重量%至11.1重量%，最佳地5.3重量%至6.4重量%。三烯丙基縮二脲是式(VI)之化合物，其中Q1=Q2=H且R5=烯丙基。
這意思也是例如：在該組成物(A)包含三聚異氰酸三烯丙酯作為化合物(I)和正丙基二烯丙基縮二脲作為化合物(II)的本發明具體例中，該正丙基二烯丙基縮二脲的存在比例以該三聚異氰酸三烯丙酯之重量為基準計為至少1.0重量%。在還更優選之具體例中，以該三聚異氰酸三烯丙酯之重量為基準計正丙基二烯丙基縮二脲的比例則是1.1重量%至5.0重量%，更佳地1.5重量%至3.0重量%，最佳地1.7重量%。正丙基二烯丙基縮二脲是式(VI)之化合物，其中Q1=Q2=H且R5=正丙基。
這意思也是例如：在該組成物(A)包含三聚異氰酸三烯丙酯作為化合物(I)和亞胺基二(N-烯丙基乙醯 胺)作為化合物(II)的本發明具體例中，該亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)的存在比例以該三聚異氰酸三烯丙酯之重量為基準計為至少1.0重量%。在還更優選之具體例中，以該三聚異氰酸三烯丙酯之重量為基準計亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)的比例則是1.1重量%至10.0重量%，更佳地2.2重量%至8重量%，最佳地4.4重量%。亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)是式(VIII)之化合物。
這意思也是例如：在該組成物(A)包含三聚氰酸三烯丙酯作為化合物(I)和三烯丙基縮二脲作為化合物(II)的本發明具體例中，該三烯丙基縮二脲的存在比例以該三聚氰酸三烯丙酯之重量為基準計為至少1.0重量%。在還更優選之具體例中，以該三聚氰酸三烯丙酯之重量為基準計三烯丙基縮二脲的比例則是2.1重量%至25.0重量%，更佳地3.1重量%至11.1重量%，最佳地5.3重量%至6.4重量%。
"烯丙基"和"甲基烯丙基"具有下列個別化學結構： 在本發明之背景中，"具有至少一個末端雙鍵之未分支或分支的烯基"是具有至少一個末端雙鍵之單價之未分支或分支的烴基。
較佳地，在本發明之背景中，"具有3至18個碳原子及至少一個末端雙鍵之未分支或分支的烷基"具有下列化學結構
其中R'是具有x個碳原子之未分支或分支的伸烷基且R"獨立地是氫或具有y個碳原子之未分支或分支的烷基，其中x和y是整數；且其中當R"=H時x是在1至16之範圍(當x=1時，R'是伸甲基)；且 其中在R"=未分支或分支的烷基的情況中，x是在1至15之範圍且y在那情況中則是在1至(16-x)的範圍，其中x+y之總和在那情況中必須不超過16之值。
尤其，在該情況中，R"=H或甲基且R'是具有1至15個碳原子之未分支或分支的伸烷基。較佳地，R"=H或甲基且R'是具有1至10個碳原子之未分支的伸烷基。更佳地，R'=伸甲基且R"=H或甲基。
在本發明之背景中"伸烷基"是二價飽和烴基。
具有1至6個碳原子之未分支或分支之伸烷基尤其是選自伸甲基、伸乙基、正-伸丙基、正-伸丁基、正-伸戊基、正-伸己基。"正-伸己基"等同於"六伸甲基"。
為要確保該膜之均勻性及該膜之效力，必要的是：該組成物(A)所包含之至少一種化合物(II)的存在比例以該組成物(A)所包含之所有化合物(I)的總重量為基準計是至少1重量%。此保證：利用彼可獲得之該膜的比電阻達到工業規模之應用所需之特別值且比該先前技藝之交聯劑系統獲得充分改良。其中並未有足量存在之單一化合物(II)的組成物在比電阻提高方面並沒有提供足夠程 度的幫助。
關於在該組成物(A)中所有化學結構(II)的化合物的比例，此比例僅受限於上述與該組成物(A)所包含之至少一種化合物的比例相關的規格。較佳是當在該組成物(A)中組成物(A)所包含之所有化學結構(II)的化合物的總重量，以該組成物(A)所包含之所有化合物(I)的總重量為基準計為至少1重量%，尤其是在1.1重量%至50.0重量%之範圍，較佳地2重量%至20.0重量%且更佳地3重量%至10.0重量%。
該共交聯劑系統較佳用於製造電子裝置(例如在PV模組中之太陽能電池)包封用膜。
這些共交聯劑系統一般是與聚烯烴共聚物一同被使用。
本發明因此也關於一種組成物(B)，其包含至少一種聚烯烴共聚物和根據本發明之組成物(A)。
根據本發明可使用之聚烯烴共聚物對於此技藝之技術人員是已知的且被描述於例如WO 2008/036708 A2和JP 2012-087260中。
更特別地，根據本發明，使用之聚烯烴共聚物是乙烯/α-烯烴互聚物，"互聚物"一詞意思是所討論之聚烯烴共聚物已由至少二種不同單體製備。因此，"互聚物"一詞尤其包括由剛好二種單體單元形成之聚烯烴共聚物，但也包括三元聚合物(例如乙烯/丙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/丁烯、乙烯/丁烯/1-辛烯、乙烯/丁烯/苯乙烯)和四元聚合物。
根據本發明有用的聚烯烴共聚物尤其是乙烯/α-烯烴共聚物，其較佳不包含在乙烯和該α-烯烴以外之任何其他單體，在本發明背景中該"α-烯烴"較佳係選自由丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、3-環己基-1-丙烯、乙烯基環己烷、丙烯酸、甲基丙烯酸、降烯、苯乙烯、甲基苯乙烯、乙酸乙烯酯組成之群組。
還更佳地，在該組成物(B)中根據本發明之聚烯烴共聚物是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
若使用之聚烯烴共聚物是乙烯/α-烯烴互聚物時，則這些尤其具有以該乙烯/α-烯烴互聚物之總重量為基準計在15重量%至50重量%之範圍的α-烯烴含量。該α-烯烴含量是在20重量%至45重量%之範圍，更佳地在25重量%至40重量%之範圍，還更佳地26重量%至34重量%，最佳地28重量%至33重量%，在每一情況中係以該乙烯/α-烯烴互聚物之總重量為基準計。
在該聚烯烴共聚物為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的較佳具體例中，該乙烯-乙酸乙烯酯共聚物尤其具有以該乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之總重量為基準計在15重量%至50重量%之範圍的乙酸乙烯酯含量。較佳地，在該情況中，該乙酸乙烯酯含量是在20重量%至45重量%之範圍，更佳地在25重量%至40重量%之範圍，還更佳地26重量%至34重量%，最佳地28重量%至33重量%，在每一情況中係以該乙烯/乙酸乙烯酯共聚物之總重量為基準計。
該α-烯烴含量(在該乙烯/乙酸乙烯酯共聚物之情況中尤其是乙酸乙烯酯含量)在此係藉由在ASTM D 5594：1998["藉由富立葉轉換紅外光譜對乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物之乙酸乙烯酯含量的測定(Determination of the Vinyl Acetate Content of Ethylene-Vinyl Acetate(EVA)Copolymers by Fouier Transform Infrared Spectroscopy"]中描述之方法測定。
對於該組成物(B)所包含之該組成物(A)的比例在此並無特別限制。在該組成物(B)中該組成物(A)的比例尤其是在0.05重量%至10重量%之範圍，較佳地在0.1重量%至5重量%之範圍，更佳地0.2重量%至3重量%，還更佳地0.3重量%至1.5重量%，特佳地0.5重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有聚烯烴共聚物之質量為基準計。
根據本發明，該組成物(B)適合製造電子裝置(例如太陽能電池)之包封用膜。為此目的，該組成物(B)在太陽能模組層合過程中進行交聯反應。
為要引發交聯反應，習慣使用引發劑，亦即可藉由熱、光、水份或電子束活化之自由基形成劑。
在本發明之優選具體例中，該組成物(B)因此也包含引發劑，其係選自由過氧化物化合物、偶氮化合物、光引發劑所組成之群組。更佳地，該引發劑較佳係選自由過氧化物化合物、偶氮化合物所組成之群組。這些之實例係在"1992化學技術百科全書(Encyclopedia of Chemical Technology 1992)之第3版第17冊27-90頁"中描述。
過氧化物化合物尤其是有機過氧化物，其轉而選自由二烷基過氧化物、二過氧基縮酮類、過氧基羧酸酯類、過氧基碳酸酯類所組成之群組。
二烷基過氧化物尤其是選自由二異丙苯基過氧化物、二-第三丁基過氧化物、二-第三己基過氧化物、第三丁基異丙苯基過氧化物、異丙基異丙苯基第三丁基過氧化物、第三己基異丙苯基過氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(第三戊基過氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己-3-炔、2,5-二甲基-2,5-二(第三戊基過氧基)己-3-炔、α,α-二[(第三丁基過氧基)-異丙基]苯、二-第三戊基過氧化物、1,3,5-三[(第三丁基過氧基)異丙基]苯、1,3-二甲基-3-(第三丁基過氧基)丁醇、1,3-二甲基-3-(第三戊基過氧基)丁醇、異丙基異丙苯基氫過氧化物所組成之群組。
二過氧基縮酮類尤其係選自由1,1-二(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三戊基過氧基)環己烷、1,1-二(第三丁基過氧基)環己烷、4,4-二(第三戊基過氧基)戊酸正丁酯、3,3-二(第三丁基過氧基)丁酸乙酯、2,2-二(第三丁基過氧基)丁烷、3,6,6,9,9-五甲基-3-乙氧基羰基甲基-1,2,4,5-四氧雜環壬烷、2,2-二(第三戊基過氧基)丙烷、4,4-雙(第三丁基過氧基)戊酸正丁酯所組成之群組。
過氧基羧酸酯類尤其係選自由過氧基乙酸第三戊酯、 過氧基-3,5,5-三甲基己酸第三丁酯、過氧基苯甲酸第三戊酯、過氧基乙酸第三丁酯、過氧基苯甲酸第三丁酯、單過氧基丁二酸OO-第三丁酯、單過氧基丁二酸OO-第三戊酯組成之群組。
過氧基碳酸酯類尤其係選自由過氧基-2-乙基己基碳酸第三丁酯、過氧基-異丙基己基碳酸第三丁酯、過氧基-2-乙基己基碳酸第三戊酯、過氧基苯甲酸第三戊酯組成之群組。優選之過氧基碳酸酯是過氧基-2-乙基己基碳酸第三丁酯(下文中也簡稱為"TBPEHC")。
該偶氮化合物較佳係選自由2,2'-偶氮雙(2-乙醯氧基丙烷)、1,1'-偶氮二(六氫苯腈)組成之群組。
更佳地，該引發劑係選自由2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、過氧基-2-乙基己基碳酸第三丁酯、過氧基-3,5,5-三甲基己酸第三丁酯、1,1-二(第三丁基過氧基)-3,5,5-三甲基環己烷、過氧基-2-乙基己基碳酸第三戊酯；引發劑過氧基-2-乙基己基碳酸第三丁酯("TBPEHC")是最優選的。
對於該過氧化物化合物或偶氮化合物之質量(較佳地該過氧化物化合物之質量)並無特別限制，其以該聚烯烴共聚物之質量為基準計被使用。該過氧化物化合物或偶氮化合物(較佳地該過氧化物化合物)之用量尤其是0.05重量%至10重量%，較佳地0.1重量%至5重量%，更佳地0.5重量%至2重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有該聚烯烴共聚物之質量為基準計。
光引發劑尤其係選自由二苯甲酮、苯並蒽酮、安息香、安息香烷基醚類、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、對-苯氧基二氯苯乙酮、2-羥基環己基苯酮、2-羥基異丙基苯酮、1-苯基丙二酮2-(乙氧基羰基)肟組成之群組。
該光引發劑之用量尤其是0.05重量%至10重量%，較佳地0.1重量%至5重量%，更佳地0.2重量%至3重量%且還更佳地0.25重量%至1重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有該聚烯烴共聚物之質量為基準計。
在本發明之另一優選的具體例中，該組成物(B)也包含至少一種選自由交聯劑、矽烷偶合劑、抗氧化劑、老化穩定劑、金屬氧化物、金屬氫氧化物、白色顏料組成之群組的其他化合物，特佳是使用矽烷偶合劑作為其他化合物。
在本發明之背景中"其他化合物"一詞含示：此化合物不是三聚異氰酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯或該化學結構(II)之化合物。
在此，交聯劑較佳是選自由三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯、二乙烯苯、多元醇類之丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類組成之群組。多元醇類之丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類尤其是選自由二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸多乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、 二(甲基)丙烯酸己烷-1,6-二醇酯、二(甲基)丙烯酸壬烷-1,9-二醇酯、二(甲基)丙烯酸癸烷-1,10-二醇酯組成之群組。
對於組成物(B)所包含之交聯劑的比例在此並無特別限制。在該組成物(B)中該交聯劑之比例尤其是0.005重量%至5重量%，較佳地0.01重量%至3重量%，更佳地0.05重量%至3重量%且還更佳地0.1重量%至1.5重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有該聚烯烴共聚物之質量為基準計。
在該組成物(B)中，根據本發明可用之矽烷偶合劑包括所有具有不飽和烴基基團和可水解基團的矽烷(例如在EP 2 436 701 B1、US 5,266,627中描述的)。
不飽和之烴基尤其是選自由乙烯基、烯丙基、異丙烯基、丁烯基、環己烯基、γ-(甲基)丙烯醯氧基烯丙基組成之群組。
可水解基團尤其是選自由烴氧基、烴醯氧基、烴胺基組成之群組。較佳地，該可水解基團係選自由甲氧基、乙氧基、甲醯氧基、乙醯氧基、丙醯氧基、烷胺基、芳胺基組成之群組。
較佳地，該矽烷偶合劑係選自下列組成之群組：乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、γ-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、N-(β-胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(β-胺乙基)-γ-胺丙基甲基二甲 氧基矽烷、γ-胺丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基矽烷、γ-巰丙基三乙氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-乙氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-巰丙基三甲氧基矽烷。特優是使用γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(簡稱為"KBM")作為矽烷偶合劑。
對於該組成物(B)所包含之該矽烷偶合劑的比例在此並無特別限制。藉由該組成物(B)所包含之所有矽烷偶合劑的比例尤其是0.05重量%至5重量%，較佳地0.1重量%至2重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有聚烯烴共聚物的質量為基準計。
在本發明之背景中抗氧化劑較佳係選自由苯酚系抗氧化劑、磷抗氧化劑組成之群組。
苯酚系抗氧化劑尤其係選自由4-甲氧基苯酚、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、第三丁基氫醌、β-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸硬脂酯、四[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸]新戊四醇酯、3,5-二-第三丁基-4-羥苯甲酸十六酯組成之群組。
磷抗氧化劑尤其係選自由亞磷酸三苯酯、亞磷酸三(壬基苯酯)、二亞磷酸二硬脂基新戊四醇酯、二磷酸四(十三基)-1,1,3-三(2-甲基-5-第三丁基-4-羥苯基)丁烷酯、二亞磷酸四(2,4-二-第三丁基苯基)-4,4-聯苯酯組成之群組。
對於該組成物(B)所包含之抗氧化劑的比例在此並無特別限制。該組成物(B)所包含之所有抗氧化劑的比 例在每一情況中以該組成物(B)所包含之所有該聚烯烴共聚物的質量為基準計尤其是0.01重量%至0.5重量%且較佳地0.05重量%至0.3重量%。
在本發明之背景中老化穩定劑尤其係選自由位阻胺光穩定劑"(="HALS")和UV吸收劑組成之群組。
在本發明之背景中HALS尤其是具有至少一個2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基的化合物，其中在該吡啶基之第1位上的氮原子負荷H、烷基或烷氧基。
較佳是HALS穩定劑，其係選自由癸二酸雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)、癸二酸1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶酯、癸二酸雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶酯)、癸二酸雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)、具有CAS Number 82451-48-7之聚{(6-N-味啉基-S-三-2,4-二基)[2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基]六伸甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基]、CAS Number 193098-40-7之聚合物、丁二酸二甲酯和1-(2-羥基乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇的共聚物、具有CAS Number 106990-43-6之N,N',N',N'"-四{4,6-雙[丁基(N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)胺基]三-2-基}-4,7-二氮癸烷-1,10-二胺組成之群組。
對於該組成物(B)所包含之HALS穩定劑的比例在此並無特別限制。該組成物(B)所包含之所有HALS穩定劑的比例是0.01重量%至0.5重量%且較佳地0.05重量%至0.3重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含 之所有該聚烯烴共聚物的質量為基準計。
UV吸收劑尤其是選自由2-羥基-4-N-辛氧基二苯甲酮、3,5-二-第三丁基-4-羥基苯甲酸2,4-二-第三丁基苯酯、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-4-羧基二苯甲酮、2-(2-羥基-3,5-二-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、水楊酸對-辛苯酯、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三-2-基)-5-[(己基)氧基]苯酚、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯組成之群組。
對於該組成物(B)所包含之UV吸收劑的比例在此並無特別限制。該組成物(B)所包含之所有該UV吸收劑的比例尤其是0.01重量%至0.5%，較佳地0.05重量%至0.3重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有聚烯烴共聚物之質量為基準計。
根據本發明，金屬氧化物尤其係選自由鹼金屬氧化物、鹼土金屬氧化物、氧化鋅組成之群組，較佳地選自由氧化鎂、氧化鋅組成之群組。
對於該組成物(B)所包含之金屬氧化物的比例在此並無特別限制。該組成物(B)所包含之所有金屬氧化物的比例是0.01重量%至10重量%且較佳地0.05重量%至3重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有該聚烯烴共聚物的質量為基準計。
根據本發明，金屬氫氧化物尤其是選自由鹼金屬氫氧化物、鹼土金屬氫氧化物組成之群組，較佳地選自由氫氧 化鎂、氫氧化鈣組成之群組。
對於該組成物(B)所包含之金屬氫氧化物的比例在此並無特別限制。該組成物(B)所包含之所有金屬氫氧化物的比例是0.01重量%至10重量%且較佳地0.05重量%至3重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有聚烯烴共聚物的質量為基準計。
在本發明之背景中白色顏料尤其是選自由二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、硫酸鋇、鋅鋇白組成之群組。
對於該組成物(B)所包含之白色顏料的比例在此並無特別限制。該組成物(B)所包含之所有白色顏料的比例是5重量%至25重量%、較佳地10重量%至20重量%，還更佳地15重量%，在每一情況中係以該組成物(B)所包含之所有聚烯烴共聚物的質量為基準計。
本發明之另一方面，使用該聚合物組成物(B)以製造電子裝置(尤其是太陽能電池)包封用膜。
在此情況中，該組成物(B)首先係藉由混合該組成物(A)和該特定添加劑和該聚烯烴共聚物而製造。這尤其是藉由添加液態(亦即純形式或於溶劑中之溶液形式)添加劑至混合機內之該組成物(B)中。這之後是攪拌或保持該混合物於熔化狀態直至該液體已完全被該聚合物丸粒所吸收。使用之任何溶劑則再次藉由施加真空而移除。
在第二步驟中，該聚合物調合物係利用擠出機擠出以獲得膜。在此情況中，該組成物(B)通過計量用螺桿連續地計量於擠出機中，在該擠出機中該聚合物被熔化且藉 由捏合該混合物使該添加劑均勻地分布在該聚合物基質中。在該擠出機末端，使將該熔體通過狹縫模。在該噴嘴下游，該膜藉由滾筒磨機拉出、冷卻且纏繞。
或者，該添加劑或黏合劑混合物也可經由填充口或經由側面進料直接計量於該膜擠出機中。
以下實施例係用於進一步說明本發明，而無意將本發明限於這些實例。
實施例 使用之簡稱
γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷=KBM。
過氧基-2-乙基己基碳酸第三丁酯=TBPEHC。
三聚異氰酸三烯丙酯=TAIC。
三聚氰酸三烯丙酯=TAC。
使用之化學品
下文中使用之三聚異氰酸三烯丙酯是得自Evonik Industries AG之"TAICROS®"。
下文中使用之三聚氰酸三烯丙酯是得自Evonik Industries AG之"TAC"。
在下文中使用之γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷是得自Evonik Industries AG之"Dynasylan Memo®"。
在下文中使用之EVA是得自Arkema之具有28.3重量%之乙酸乙烯酯含量的"EVATANE 28-40"®。
在下文中使用之過氧基-2-乙基己基碳酸第三丁酯(="TBPEHC")係得自United Initiators。
三聚異氰酸二烯丙基正丙酯(CAS：5320-25-2)係源自ABCR GmbH。
亞胺基二乙酸二乙酯(CAS：6290-05-7)係源自ABCR GmbH。
烯丙基胺(CAS：107-11-9)係源自ABCR GmbH。
1. 合成 1.1 三烯丙基縮二脲
以下藉由之在水性之鹼性介質中三聚異氰酸三烯丙酯的開環以獲得三烯丙基縮二脲：具有槳式攪拌器之3升套管反應器起初以830克(20.8莫耳)之40%的NaOH溶液及1330克(73.8莫耳)之水填充且加熱至95℃。在添加800克(3.2莫耳)之三聚異氰酸三烯丙酯後，在95℃下激烈攪拌該胺態溶液4小時。該有機相重複地以蒸餾水清洗，然後在低壓下乾燥。產率是677.2克(3.03莫耳)之三烯丙基縮二脲，純度是97.4%(藉由氣相層析法測定)。
1.2 正丙基二烯丙基縮二脲
以下藉由在水性之鹼性介質中聚異氰酸二烯丙基正丙 酯的開環以獲得正丙基二烯丙基縮二脲：1.0克(4.0毫莫耳)之三聚異氰酸正丙基二烯丙酯係在1.5克之水和1.0克之40%的NaOH中95℃下激烈攪拌15小時。獲得產物，產率96%。藉由重複地以蒸餾水清洗以進行純化。
1.3 亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)
起初將2克(10.6毫莫耳)之亞胺基二乙酸二乙酯(CAS：6290-05-7)和3克(52毫莫耳)之烯丙胺(CAS：107-11-9)填充於壓力反應器中，然後在90-100℃下加熱2-3小時。隨後，釋出之乙醇和過多之烯丙胺係藉由分餾移除且移除之烯丙胺隨後被饋回至該反應溶液。該反應混合物再次加熱2-3小時且該程序被重複3次直至完成轉化(藉由HPLC所測定之完全轉化)。乙醇和烯丙胺之殘餘物在低壓下移除。
2. 實例調合物之製備 2.1 比較用實例C1
將2.5克(10.0毫莫耳)之三聚異氰酸三烯丙酯與0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例1
將2.48克(9.95毫莫耳)之TAIC與0.05克(0.23毫莫耳)之三烯丙基縮二脲(莫耳質量：223.27克/莫耳)、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例2
將2.42克(9.73毫莫耳)之TAIC與0.076克(0.34毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例3
將2.38克(9.53毫莫耳)之TAIC與0.125克(0.56毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在液筒混合機中混合2至4小時。
實例4
將2.35克(9.43毫莫耳)之TAIC與0.150克(0.67毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在 493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例5
將2.25克(9.03毫莫耳)之TAIC與0.250克(1.12毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例6
將2.00克(8.02毫莫耳)之TAIC與0.500克(2.24毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例7
將2.45克(9.83毫莫耳)之TAIC與0.04克(0.19毫莫耳)之正丙基二烯丙基縮二脲(莫耳質量：225.27克/莫耳)、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例8
將2.47克(9.93毫莫耳)之TAIC與0.025克(0.12毫莫耳)之亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)(莫耳質量：211.25克/莫耳)、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例9
將2.45克(9.83毫莫耳)之TAIC與0.052克(0.25毫莫耳)之亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例10
將2.40克(9.63毫莫耳)之TAIC與0.106克(0.50毫莫耳)之亞胺基二(N-烯丙基乙醯胺)、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
比較用實例C2
將2.5克(10毫莫耳)之三聚氰酸三烯丙酯(TAC) 與0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例11
將2.43克(9.73毫莫耳)之TAC與0.075克(0.34毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例12
將2.38克(9.53毫莫耳)之TAC與0.125克(0.56毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
實例13
將2.25克(9.03毫莫耳)之TAC與0.25克(1.11毫莫耳)之三烯丙基縮二脲、0.5克之KBM和4.0克之TBPEHC均勻地混合在一起。將該混合物均勻地分布在493克之EVA上且所得之添加劑混合物則在滾筒混合機中混合2至4小時。
3. 膜擠出
為製造該EVA膜，已如實例C1、C2及1-13之描述所製備之經調節的EVA丸粒係經體積計量於雙螺桿實驗室級擠出機(Collin)中。該EVA熔體係擠出經過具有可調節狹縫寬度之狹縫模(10公分)，該膜係在滾筒系統中連續冷卻至20℃且隨後被纏繞。該擠出機設定係如下：
4. 膜層合
該EVA膜之層合係在150℃(機器設定)下鐵氟龍脫離膜之間進行，且該溫度在整個層合過程中保持恆定。單一階段之去揮發步驟的時間是100秒。隨後，該樣品受到0.7kg/cm2之接觸壓力。在該層合機中之滯留時間是20分鐘。
5. 比電阻ρ之測定
為測定具有400至500μm厚度之經交聯的EVA膜的電阻率，具有約8×8公分尺度之樣品首先在室溫(22.5 ℃)及50%之相對空氣溼度下被貯存7天以確保在該EVA膜內之恆定水份水平。
利用Keithley歐姆計(6517B)和同樣得自Keithley之對應試驗電池("電阻率試驗裝置8009")進行電阻率測量。根據ASTM D-257，該樣品受到500V之電壓60秒且該電流係在此時間之後被測量。電阻率(VR)則可由已知參數計算。
6. 實例調合物之電阻率的測量結果 6.1 比較用實例C1、本發明之實例1至10
以下表1陳述針對膜所測量之VR值，該膜係利用根據比較用實例C1獲得之EVA丸粒和根據本發明之實例1至10獲得之EVA丸粒以製造。在此該共交聯劑系統包含TAIC和在表1中所示之交聯用添加劑，在每一情況中其量同樣如表1中所示。
6.2 比較用實例C2、本發明之實例11至13
以下表2陳述針對膜所測量之VR值，該膜係利用根據比較用實例C2獲得之EVA丸粒和根據本發明之實例11至13獲得之EVA丸粒以製造。在此個別之共交聯劑系統包含含量在表2中指定之TAC和三烯丙基縮二脲。
在表1和2中顯示之結果證實：利用根據本發明之共交聯劑系統(亦即組成物(A))可獲得具有高的比電阻的膜。因此，利用根據本發明之共交聯劑系統所製造之所有膜的VR值比利用先前技藝之交聯劑(TAIC或TAC)獲得之膜的VR值更高。

Claims (14)

  1. 一種組成物(A)，其包含(i)至少一種選自由三聚異氰酸三烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯組成之群組的化合物(I)；及(ii)至少一種藉由結構式(II)總括性定義的化合物(II)， 其中A1、A2分別獨立地選自下列組成之群組：具有3至18個碳原子及至少一個末端雙鍵之未分支或分支之烯基；化學結構(III)之基團 其中R1=氫或甲基；A3是具有1至12個碳原子之未分支或分支的伸烷基；B係選自由-NR2-、化學結構-(CH2)p-NR3-(CH2)q-和化學結構(IV)組成之群組 其中R2和R3係分別獨立地選自由下列所組成之群 組：氫、具有1至20個碳原子之烷基、具有3至18個碳原子及至少一個末端雙鍵之未分支或分支之烯基、化學結構(V)之基團 其中R4=氫或甲基；A4是具有1至12個碳原子之未分支或分支的伸烷基；且其中n、p、q分別獨立地為在1至5範圍之整數；且其中該組成物(A)所包含之至少一種化合物(II)的存在比例以該組成物(A)所包含之所有化合物(I)的總重量為基準計係為至少1重量%。
  2. 如申請專利範圍第1項之組成物(A)，其中該化合物(I)是三聚異氰酸三烯丙酯。
  3. 如申請專利範圍第1項之組成物(A)，其中A1、A2分別獨立地選自由烯丙基、甲基烯丙基、化學結構(III)之基團所組成之群組 其中R1=氫或甲基；A3是具有1至6個碳原子之未分支或分支的伸烷基； B係選自-NR2-、-CH2-NH-CH2-和化學結構(IV)組成之群組： 其中R2係選自下列所組成之群組：氫、具有1至20個碳原子之烷基、烯丙基、甲基烯丙基、化學結構(V)之基團 其中R4=氫或甲基；A4是具有1至6個碳原子之未分支或分支的伸烷基；且其中n是在1至3範圍之整數。
  4. 如申請專利範圍第3項之組成物(A)，其中該化合物(II)係選自由化學結構(VI)、(VII)、(VIII)、(IX)、(X)所組成之群組 其中R5係選自由下列組成之群組：氫、具有1至20個碳原子之烷基、烯丙基或甲基烯丙基；且其中Q1、Q2、Q3、Q4、Q5分別獨立地是氫或甲基。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之組成物(A)，其中該組成物(A)所包含之所有化合物(II)的總重量以該組成物(A)所包含之所有化合物(I)的總重量為基準計係為1重量%至50重量%。
  6. 一種組成物(B)，其包含至少一種聚烯烴共聚物和如申請專利範圍第1至5項中任一項之組成物(A)。
  7. 如申請專利範圍第6項之組成物(B)，其中該聚 烯烴共聚物是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
  8. 如申請專利範圍第7項之組成物(B)，其中該乙烯-乙酸乙烯酯共聚物具有之乙酸乙烯酯含量以該乙烯-乙酸乙烯酯共聚物之總重量為基準計且依照ASTM D 5594：1998測定係為15重量%至50重量%。
  9. 如申請專利範圍第6項之組成物(B)，其中組成物(A)之比例以該組成物(B)所包含之所有聚烯烴共聚物之質量為基準計係為0.05重量%至10重量%。
  10. 如申請專利範圍第6項之組成物(B)，其另包含至少一種選自由過氧化物化合物、偶氮化合物、光引發劑組成之群組的引發劑。
  11. 如申請專利範圍第10項之組成物(B)，其中該引發劑是過氧化物化合物。
  12. 如申請專利範圍第6至11項中任一項之組成物(B)，其另包含至少一種選自由交聯劑、矽烷偶合劑、抗氧化劑、老化穩定劑、金屬氧化物、金屬氫氧化物、白色顏料所組成群阻之其他化合物。
  13. 如申請專利範圍第12項之組成物(B)，其中該其他化合物是矽烷偶合劑。
  14. 一種如申請專利範圍第6至13項中任一項之組成物(B)的用途，其係用於製造電子裝置包封用膜。
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