专利名称：一种用于光伏组件封装的pvb组合物及其pvb封装膜的制作方法
—种用于光伏组件封装的PVB组合物及其PVB封装膜技术领域
本发明属于光伏组件封装材料技术领域，具体为一种用于光伏组件封装的PVB组合物及其PVB封装膜。
背景技术：
PVB为聚乙烯醇缩丁醛，目前在中国国内应用其实还不是特别广，其中主要是经增塑剂塑化挤压成型的一种高分子材料——PVB中间膜。在全球能源成本日渐升高的背景下， 光伏产业正逐渐兴起，普通光伏组件封装用的胶一般为EVA。由于EVA的抗老化性能不强、 使用寿命达不到50年，不能与组件同寿命而且EVA发黄将会影响组件的美观和系统的发电量。而PVB恰恰能满足这方面要求，EVA和PVB膜之间的主要区别是EVA膜是一种可进行化学交联的弹性体，而PVB膜则是非交联的热塑性塑料。当玻璃/玻璃光伏组件做成含有电池片的层压玻璃时，他们就又在安全和保安方面产生不同的表现。如果用EVA膜作夹层， 即使用特厚的玻璃层压成玻璃组件，也难以达到与单独使用PVB/玻璃同样的安全标准。这意味着PVB具有更高的抗穿透性和更好的后断裂性能。而这些要求正是玻璃幕墙或者屋顶要素一体化时夹层安全玻璃必须满足的。并且采用PVB制作的双玻璃光伏幕墙不仅具有隔热和消音等节能作用，同时，与普通玻璃幕墙相比，还能够降低光污染。因此从长久利益考虑，PVB的优势比较明显。长久以来，PVB因为其良好的力学性能，作为安全玻璃夹层得到了广泛的使用。作为太阳能电池封装材料，PVB力学性能完全能够满足光伏组件对于安全的要求。然而除了力学性能作为封装材料，还必须有较好的电性能，具有良好的绝缘性，且其绝缘耐候性能应较好。PVB结构中含有大量的羟基，是强极性的亲水基团。强极性的羟基存在使得PVB的体积电阻率要低于EVA。而其对于水的亲和性是公认的作为封装材料的不利条件。但是其羟基又是其具有粘接性能的主要原因。因为PVB对于水的亲和性，在长期的高温高湿条件下，其吸收的水分导致其绝缘性急剧下降，从而造成光伏组件的电学性能测试不合格，出现湿漏电流过大，功率衰减过大等。CN102292827介绍了一种包含螯合剂的可防止或减少PVB与太阳能模块的金属组块接触而氧化变色的PVB封装材料。CN101728443A 公布了一种光固化的PVB或者是EVA封装材料。然而作为光伏封装材料性能较为重要的电学绝缘性能以及在长时间高温高湿，或低温高湿的条件下封装材料的绝缘性能的保持则未有发明作阐述，而这正是影响PVB作为封装材料的主要性能。发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种具有提高电学性能的用于光伏组件封装的PVB组合物及其PVB封装膜的技术方案，该封装膜具有较高的绝缘电阻和较好的耐候性，在长时间低温高湿，高温高湿环境下其绝缘性能没有明显下降， 且封装效果优良，能够保证光伏组件长时间高效率的运行。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于含有重量百分含量的以下物质60-80%PVB树脂，O. 1-20%低极性阻水类物质 ，所述的低极性阻水类物质为含有或不含有官能团的硅烷类或硅氧烷类或改性的硅烷、硅氧烷化合物、含有或者是不含有官能团的具有6-40个碳原子的脂肪族或芳香族烷基化合物、含有或者是不含官能团的具有 6-60个碳原子的长链脂肪族或芳香族脂类、脂肪酸或脂肪醇类化合物、含有或不含官能团的低极性聚合物包含聚硅氧烷、聚烯烃、聚酯中的一种或一种以上混合物。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于所述的低极性阻水类物质为含有环氧官能团的聚硅氧烷、含有双键官能团的聚硅氧烷、含有环氧官能团的长链脂肪族烷烃、含有双键的18烷基脂肪酸单酯、含有双键的长链脂肪族烷烃或硅烷偶联剂。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于PVB树脂的含量为 60%-80%，优选 70%-75%。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于低极性阻水类物质的含量为 O. 1%-20%，优选 5-10%ο
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量 25-35%增塑剂，所述的增塑剂为任何已知的增塑剂，优选为三甘醇二异辛酸酯3G0、四甘醇二正庚酸酯4G7、癸二酸二丁酯DBS。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量 O. 01-1%的热稳定剂，所述的热稳定剂为任何市售已知的热稳定剂。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量 O. 01-1%光稳定剂，所述的光稳定剂为任何市售已知的光稳定剂。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量O.1-50%白色颜料，所述的白色颜料为钛白类颜料、氧化锌类颜料或锌钡白类颜料。
所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物制成的PVB封装膜，其特征在于按照上述物质比例，将各组分混合均匀后一同下料加入螺杆挤出机中挤出成膜。
本发明中不含有官能团的上述低极性阻水物质以物理共混形式分散在PVB组合物中，然而为了防止低极性物质与PVB组合物的相分离而导致的析出，也可以加入一些接枝反应引发剂，在共混加工过程中使低极性疏水物质与PVB树脂发生接枝反应而防止相分离导致的析出。
本发明的另一种方式是引入含 有官能团的低极性阻水类物质，所述官能团可以是羧基、酯基等一切可以与羟基反应的基团，以及不饱和的官能基团，不饱和官能团通过自由基接枝方式与PVB树脂结合。本发明中“干重”为PVB树脂的干重量，就是从PVB树脂中去除水后的重量。
本发明的PVB树脂具有约17%至约23%重量的残余羟基，优选羟基含量约为18% 至约为21%，所述羟基值会影响增塑剂和低极性阻水类物质的相容性，和PVB树脂的其它性质，通常但并非绝对如此，羟基含量越低，本发明实施中的增塑剂和低极性物质的相容性越好。
本发明的PVB组合物还可包括表面张力控制剂。
根据实际需要，封装膜也能制备成具有颜色的。在某些双玻光伏组件的应用中，为了提高对太阳光的吸收率会在封装材料中或背板上加入白色光反射物质。在此发明中的解决方法是，在PVB组合物中加入白色具有高光泽、高反射率的颜料。此颜料包括已知的各种市售白色颜料。优选白色颜料为钛白粉类颜料、锌钡白类颜料、氧化锌类颜料。更优选为钛白粉类颜料。
本发明所述的PVB封装膜可通过本领域熟知的各种挤出或者是共挤出方法获得。 如在150°C _230°C的温度下由PVB树脂、增塑剂、低极性阻水添加剂以及其它任选的添加剂共挤出而获得具有提高电学性能的PVB组合物光伏封装膜。
上述一种用于光伏组件封装的PVB组合物及其PVB封装膜，具有较高的绝缘电阻和较好的耐候性，可显著提高封装膜的电学性能，在长时间低温高湿，高温高湿环境下其绝缘性能没有明显下降，且封装效果优良，能够保证光伏组件长时间高效率的运行。
本申请文件中涉及的百分含量除另有说明外，其它的均为纯物质的重量百分含量。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 :每IOOgPVB组合物中含有PVB树脂75g，3G0增塑剂25g，含有环氧官能团的聚硅氧烷5g，热稳定剂IRGAN0X1010 lg，光稳定剂TINUVIN 326 O.1g;按照以上重量比将上述材料混合均匀后一同下料加入通过83mm双螺杆挤出机中挤出成膜，即得PVB封装膜。
实施例2 :每IOOgPVB组合物中含有PVB树脂65g，3G0增塑剂35g，含有环氧官能团的聚硅氧烷O. 2g，热稳定剂IRGAN0X1010 O. lg，光稳定剂TINUVIN 326 Ig ;制备工艺同实施例1。
实施例3 :每IOOgPVB组合物中含有PVB树脂80g，3G0增塑剂20g，含有环氧官能团的聚硅氧烷20g，热稳定剂IRGAN0X1010 O. 2g，光稳定剂TINUVIN 326 O. 5g ;制备工艺同实施例1。
实施例4 :每IOOgPVB组合物中含有PVB树脂72g，4G7增塑剂28g，含有双键官能团的聚硅氧烷2g，热稳定剂IRGAN0X1010 O. 7g，光稳定剂TINUVIN 326 O. 3g;制备工艺同实施例1。
实施例5 :每IOOgPVB组合物中含有PVB树脂77g，4G7增塑剂23g，含有双键官能团的聚硅氧烷2g，热稳定剂IRGAN0X1076 O. 4g，光稳定剂TINUVIN 770 O. 3g ;制备工艺同实施例1。
实施例6 :每IOOgPVB组合物中含有PVB树脂73g，3G0增塑剂27g，含有环氧官能团的长链脂肪族烷烃10g，热稳定剂IRGAN0X1076 O. 4g，光稳定剂TINUVIN 770 Ig ;制备工艺同实施例1。
实施例7 :每IOOgPVB组合物中含有PVB数值75g，3G0增塑剂25g，含有双键的18 烷基脂肪酸单酯5g，热稳定剂IRGAN0X1076 O. 4g，光稳定剂TINUVIN 770 O. 5g ;制备工艺同实施例1实施例8 :每IOOgPVB组合物中含有PVB树脂73g，3G0增塑剂27g，含有双键的长链脂肪族烷烃4g，钛白粉50g，热稳定剂IRGAN0X1076 O. lg，光稳定TINUVIN 770 lg;制备工艺同实施例1。
实施例9 :每IOOg PVB组合物中含有PVB树脂73g，3G0增塑剂27g，硅烷偶联剂 Z-6030 lg，钛白粉 IOg,热稳定剂 IRGAN0X1076 O. 4g，光稳定 TINUVIN 770 O. 5g;制备工艺同实施例1。
上述材料均可由市场上直接购得。
为进一步说明本发明的有益效果，下面通过相应试验进一步证明其技术效果。
上述实施例1-9制得的PVB封装膜，测其体积电阻率且用于制作成光伏组件后测试器封装性能。
体积电阻率的测定根据国家标准GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率实验方法》测定。PVB封装材料对于光伏组件封装效果的测定由组件厂商制备成组件后，根据IEC61648-2008或国家标准GB/T9535-1998《地面用晶体硅光伏组件-设计鉴定与定型》测定。
试验结果如下表所示
权利要求
1.一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于含有重量百分含量的以下物质60-80%PVB树脂，O. 1-20%低极性阻水类物质，所述的低极性阻水类物质为含有或不含有官能团的硅烷类或硅氧烷类或改性的硅烷、硅氧烷化合物、含有或者是不含有官能团的具有6-40个碳原子的脂肪族或芳香族烷基化合物、含有或者是不含官能团的具有6-60个碳原子的长链脂肪族或芳香族脂类、脂肪酸或脂肪醇类化合物、含有或不含官能团的低极性聚合物包含聚硅氧烷、聚烯烃、聚酯中的一种或一种以上混合物。
2.如权利要求1所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于所述的低极性阻水类物质为含有环氧官能团的聚硅氧烷、含有双键官能团的聚硅氧烷、含有环氧官能团的长链脂肪族烷烃、含有双键的18烷基脂肪酸单酯、含有双键的长链脂肪族烷烃或硅烷偶联剂。
3.如权利要求1所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于PVB树脂的含量为 60%-80%，优选 70%-75%。
4.如权利要求1所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于低极性阻水类物质的含量为O. 1%-20%，优选5-10%。
5.如权利要求1所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量25-35%增塑剂。
6.如权利要求1所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量0.01-1%的热稳定剂。
7.如权利要求1所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量0.01-1%光稳定剂。
8.如权利要求1所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物，其特征在于还含有重量百分含量O. 1-50%白色颜料，所述的白色颜料为钛白类颜料、氧化锌类颜料或锌钡白类颜料。
9.采用权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种用于光伏组件封装的PVB组合物制成的PVB封装膜，其特征在于按照上述物质比例，将各组分混合均匀后一同下料加入螺杆挤出机中挤出成膜。
全文摘要
一种用于光伏组件封装的PVB组合物及其PVB封装膜，属于光伏组件封装材料技术领域。其特征在于含有重量百分含量的以下物质60-80%PVB树脂，0.1-20%低极性阻水类物质。上述一种用于光伏组件封装的PVB组合物及其PVB封装膜，具有较高的绝缘电阻和较好的耐候性，可显著提高封装膜的电学性能，在长时间低温高湿，高温高湿环境下其绝缘性能没有明显下降，且封装效果优良，能够保证光伏组件长时间高效率的运行。
文档编号C09J11/08GK103045127SQ20121048607
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者莫国军, 过鑫富, 胡益辉, 盛雪强, 王凤娥, 徐寅, 张晨 申请人:浙江杭州鑫富药业股份有限公司