一种光伏胶膜母粒、制备方法及应用与流程

1.本发明涉及光伏胶膜技术领域，特别涉及一种光伏胶膜母粒、制备方法及应用。


背景技术：

2.传统的太阳能光伏组件用封装胶膜主要是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)胶膜，且该胶膜中的va(醋酸乙烯脂)含量需要大于25％。太能光伏组件在室外长期使用的过程中，由于受到水汽渗透和光热老化的作用，eva分子链段中的va链段会发生降解，释放出醋酸，使得胶膜产生气泡、脱层和黄变等现象，降低胶膜的透光率和体积电阻率，使电池片上的电势降低，光伏组件的发电效率降低，且使用寿命缩短。
3.聚烯烃弹性体(poe)中不存在不饱和键及受到光热作用易发生分解的基团，结构十分稳定，因此，与eva胶膜相比，poe胶膜具有更长久的稳定性。且poe胶膜具有更高的体积电阻率和超强水汽阻隔性，其制作的光伏组件具有更优异的抗pid(潜在诱导衰减)效果和更低的漏电流性能，能够大幅度提高光伏组件在室外的使用寿命。
4.目前光伏胶膜制备都是光伏胶膜厂通过将各种助剂、poe等通过挤出机中挤出成型，然后通过流延、压花、冷却、裁切等步骤形成光伏胶膜，生产工艺繁琐，且该工艺常导致添加剂分散不均匀，影响了产品性能。同时现有的poe胶膜的粘结力还是偏低，导致光伏组件的成品率偏低和使用寿命不够等问题，从而导致运用poe胶膜的光伏组件成本高昂、供货不足等问题。受限于上述原因，目前poe胶膜还未能实现普及运用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种光伏胶膜母粒、制备方法及应用，通过该光伏胶膜母粒可以解决现有poe胶膜粘结力不足和助剂分散不均匀的问题，提高poe胶膜的生产效率，使得应用该光伏胶膜母粒的poe胶膜可以大幅提高poe光伏组件的成品率和使用寿命。
6.为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
7.一种光伏胶膜母粒，其包括以下质量份数的组分：poe树脂92-97份、第一接枝单体6-8份、第二接枝单体0.1-1份、引发剂0.01-0.1份以及助粘结剂0.5-2份。
8.优选地，所述第一接枝单体为硅烷接枝单体；所述硅烷接枝单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅氧烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷中的一种或几种。
9.优选地，所述第二接枝单体为衣康酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐、辛烯基琥珀酸酐中的一种或几种。
10.优选地，所述助粘结剂为1,2-二乙氧基硅酯基乙烷、非晶态α-烯烃共聚物中的一种或两种。
11.优选地，所述引发剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯中的一种或几种。
12.优选地，还包括第三接枝单体，所述第三接枝单体为苯乙烯、二乙烯基苯中的一种或两种，且所述第三接枝单体在母粒中的质量份数为0.1-1份。
13.本发明还公开了一种光伏胶膜母粒制备方法，其包括如下步骤：
14.步骤1：将10-20质量份的poe树脂进行开孔发泡处理。
15.步骤2：将6-8质量份的第一接枝单体、0.1-1质量份的第二接枝单体与步骤1开孔发泡处理后的poe树脂混合，并在反应釜中进行常温吸附。
16.步骤3：将77-82质量份的poe树脂、步骤2得到的产物加入高温反应釜，并往高温反应釜中加入0.01-0.1质量份的引发剂，进行高温接枝反应。
17.步骤4：将0.5-2质量份的助粘结剂、步骤3得到的产物混合并加入双螺杆挤出机中挤出成型造粒，得到光伏胶膜母粒。
18.优选地，步骤1中开孔发泡处理采用超临界流体发泡技术。
19.优选地，步骤3高温反应釜中还加入0.1-1质量份的第三接枝单体。
20.优选地，步骤3中，反应温度控制在120-180℃，反应时间控制在1-4h。
21.此外，本发明还公开了上述任一项所述的光伏胶膜母粒或根据上述任一项所述的光伏胶膜母粒制备方法制备得到的光伏胶膜母粒在光伏胶膜中的应用。
22.优选地，在poe树脂中加入光伏胶膜母粒并混匀得到混合物，该混合物经流延、冷却即得到光伏胶膜；所述光伏胶膜母粒在光伏胶膜中的质量百分比为1-50％，优选3-30％，更优选5-20％。
23.优选地，所述光伏胶膜中还加有紫外光稳定剂、紫外光吸收剂、抗氧剂中的一种或几种。
24.本发明具有以下有益效果：
25.1、本发明通过制备成母粒的形式，避免了常用的太阳能光伏组件光伏胶膜在生产过程中容易出现添加剂分散不均匀的问题，提高了光伏胶膜的质量，同时还可以缩短光伏胶膜的生产时间；
26.2、本发明通过添加助粘接剂，使得光伏胶膜母粒在熔融状态下具有极强的粘结力，且该母粒中绝大部分组分为poe树脂，在制备光伏胶膜时可以与poe树脂很好地融合；
27.3、采用本发明光伏胶膜母粒制备成的光伏胶膜具有极强的粘结力，能够与光伏组件牢固地粘结，避免出现脱层现象，大幅提高光伏组件的成品率和使用寿命。
具体实施方式
28.下面结合具体实施方式，对本发明做进一步说明。
29.实施例一：
30.本实施例公开了一种光伏胶膜母粒，其包括以下质量份数的组分：poe树脂92份、第一接枝单体6份、第二接枝单体1份、第三接枝单体0.4份、引发剂0.05份以及助粘结剂0.7份。
31.其中，poe树脂选用乙烯丁烯共聚物。第一接枝单体为硅烷接枝单体，具体地，该硅烷接枝单体为乙烯基三甲氧基硅烷。第二接枝单体选用衣康酸。第三接枝单体选用苯乙烯。助粘结剂选用1,2-二乙氧基硅酯基乙烷。引发剂选用2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
32.上述的光伏胶膜母粒通过如下的步骤制备得到：
33.步骤1：采用超临界流体发泡技术，先将10质量份数的poe树脂进行开孔发泡处理。这部分的poe树脂经过开孔发泡处理后，变得相对蓬松，同时整体上密部有众多的孔隙，十分利于添加剂(助剂)的均匀吸附和混合。
34.步骤2：将第一接枝单体、第二接枝单体与步骤1开孔发泡处理后的poe树脂混合，并在反应釜中进行常温吸附。因为步骤1开孔发泡处理的poe树脂具有众多且均匀密布的孔隙，第一接枝单体和第二接枝单体可以更快速且均匀地吸附在这部分poe树脂中。
35.步骤3：将剩余的poe树脂、第三接枝单体、步骤2得到的产物加入高温反应釜，并往高温反应釜中加入引发剂，进行高温接枝反应，反应温度控制在180℃，反应时间控制在4h。
36.步骤4：将助粘结剂、步骤3得到的产物混合并加入双螺杆挤出机中挤出成型造粒，得到光伏胶膜母粒。助粘结剂在最后一步混入，可以保证其它添加剂的混合均匀性，同时避免高温导致混合物粘性过强难以挤出成型的问题。
37.实施例二：
38.本实施例与实施例一的区别在于，第一接枝单体选用乙烯基三乙氧基硅烷。第二接枝单体选用甲基丙烯酸和丙烯酸，其中甲基丙烯酸0.5份，丙烯酸0.5份。助粘结剂选用非晶态α-烯烃共聚物。
39.另外，在制备母粒的步骤1中，先将20质量份数的poe树脂进行开孔发泡处理。在步骤3中，反应温度控制在120℃，反应时间控制在3h。
40.实施例三：
41.本实施例与实施例一的区别在于，光伏胶膜母粒的组分配比为：poe树脂95份、第一接枝单体7份、第二接枝单体0.5份、第三接枝单体0.2份、引发剂0.01份以及助粘结剂0.9份。
42.另外，第一接枝单体选用乙烯基二甲基乙氧基硅氧烷。第三接枝单体选用二乙烯基苯。
43.此外，在制备母粒的步骤1中，先将20质量份数的poe树脂进行开孔发泡处理。在步骤3中，反应温度控制在160℃，反应时间控制在3h。
44.实施例四：
45.本实施例与实施例三的区别在于，第二接枝单体选用丙烯酸、马来酸酐和辛烯基琥珀酸酐，其中，丙烯酸0.2份，马来酸酐0.15份，辛烯基琥珀酸酐0.15份。引发剂选用双叔丁基过氧化二异丙基苯。
46.另外，在制备母粒的步骤3中，反应温度控制在160℃，反应时间控制在1h。
47.实施例五：
48.本实施例与实施例一的区别在于，光伏胶膜母粒的组分配比为：poe树脂97份、第一接枝单体7份、第二接枝单体0.1份、第三接枝单体0.9份、引发剂0.1份以及助粘结剂1.5份。
49.另外，第一接枝单体选用乙烯基二甲基乙氧基硅氧烷和乙烯基三异丙氧基硅烷，其中，乙烯基二甲基乙氧基硅氧烷3份，乙烯基三异丙氧基硅烷4份。助粘结剂选用1,2-二乙氧基硅酯基乙烷和非晶态α-烯烃共聚物，其中，1,2-二乙氧基硅酯基乙烷1份，非晶态α-烯烃共聚物0.5份。
50.此外，在制备母粒的步骤3中，反应温度控制在180℃，反应时间控制在2h。
51.实施例六：
52.本实施例与实施例一的区别在于，光伏胶膜母粒的组分配比为：poe树脂95份、第一接枝单体8份、第二接枝单体0.3份、第三接枝单体0.1份、引发剂0.08份以及助粘结剂1份。
53.另外，第一接枝单体选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。引发剂选用过氧化二异丙苯和过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯，其中，过氧化二异丙苯0.04份，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯0.04份。助粘结剂选用非晶态α-烯烃共聚物。
54.此外，在制备母粒的步骤3中，反应温度控制在120℃，反应时间控制在4h。
55.实施例七：
56.本实施例与实施例一的区别在于，光伏胶膜母粒的组分配比为：poe树脂96份、第一接枝单体6份、第二接枝单体0.8份、第三接枝单体1份、引发剂0.03份以及助粘结剂2份。
57.另外，第一接枝单体选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三异丙氧基硅烷，其中，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份，乙烯基三异丙氧基硅烷3份。第三接枝单体选用苯乙烯和二乙烯基苯，其中，苯乙烯0.5份，二乙烯基苯0.5份。引发剂选用叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯。助粘结剂选用1,2-二乙氧基硅酯基乙烷和非晶态α-烯烃共聚物，其中，1,2-二乙氧基硅酯基乙烷1.2份，非晶态α-烯烃共聚物0.8份。
58.此外，在制备母粒的步骤3中，反应温度控制在160℃，反应时间控制在3h。
59.实施例八：
60.上述任一实施例光伏胶膜母粒均可以应用在光伏胶膜中，具体为在基体poe树脂中加入实施例一至实施例七中任一种光伏胶膜母粒并混匀得到混合物，之后得到的混合物倒入单螺杆挤出流延机中，在220℃温度下经流延、压花、冷却、牵引、收卷等工序即可得到光伏胶膜。光伏胶膜母粒在光伏胶膜中的质量百分比为1-50％。相比于现有技术中，直接将助剂(添加剂)与基体poe树脂混合，助剂先行均匀混合到母粒中并可长期储备，随取随用，采用母粒可以更容易地与基体poe树脂混合均匀，进而缩短光伏胶膜的制备时间。
61.此外，为了进一步提高光伏胶膜的抗老化能力，在将光伏胶膜母粒和poe树脂混合时还可以加入紫外光稳定剂、紫外光吸收剂、抗氧剂中的一种或几种。
62.为了验证本实施例的可行性，按照上述方法制备17组试样和1组对比样，各试样和对比样具体用到的母粒，母粒与基体之间的比例，以及测试结果见表1所示。需要说明的是，试样和对比样中均未加入紫外光稳定剂、紫外光吸收剂、抗氧剂。
63.表1
[0064][0065]
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。