一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能光伏电池组件用封装材料领域，尤其涉及一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法。


背景技术：

2.随着全球对清洁能源的日益重视及太阳能光伏发电成本的不断下降，光伏发电市场装机容量增长迅猛，市场空间巨大。在光伏组件中，光伏封装胶膜的作用是将光伏玻璃、电池片和背板通过层压工艺粘接在一起；作为光伏组件中的一个关键材料之一，对封装胶膜的要求是高透光率、高粘接强度、耐紫外线及高低温、低水蒸气透过率、高电阻率等。
3.目前常用的封装胶膜材料主要是以乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)为基体，添加少量的交联剂、助交联剂、uv稳定剂、热稳定剂等助剂组成。但eva材料水蒸气透过率高，并且在光、热、氧作用下，会产生不饱和双键、醋酸、少量乙醛、酮基等内酯结构，导致材料透光率下降、黄变、抗pid性能差。
4.聚烯烃弹性体(poe)是乙烯与丁烯或辛烯的共聚物，其分子链为饱和烯烃结构、分子链结构稳定、非极性、不易结晶，因此具有优异的水汽阻隔能力、离子阻隔能力和高透光率，老化过程不会产生酸性物质，具有优异的抗老化性能；并且材料体积电阻率高，抗pid性能优异。在光伏封装胶膜方面，是eva材料理想替代者。
5.但poe为非极性材料，与光伏玻璃和背板的粘结强度低，剥离强度衰减大，无法满足光伏组件二三十年户外使用寿命的要求，如何提高poe光伏胶膜的粘结强度、降低产品成本，成为其能否被广泛应用的关键；专利cn103289582提供了一种交联型的poe太阳能光伏组件用封装胶膜，通过poe接枝硅烷偶联剂得到接枝改性料，再与交联剂、交联助剂、抗氧化剂等助剂混合，挤出成膜得到poe胶膜；专利cn105330928提供了一种高剥离强度保持率的聚烯烃光伏膜，采用poe接枝马来酸酐、或甲基丙烯酸缩水甘油酯、或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷得到poe接枝母料，然后将接枝母料与poe、引发剂、交联促进剂等助剂混合均匀后，经流延机流延成膜，得到高粘结强度的聚烯烃光伏胶膜。
6.上述方法虽然可以提高poe胶膜的剥离强度，但仍然存在产品成本偏高的问题，限制了产品的广泛应用。因此，亟需一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法。
8.为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
9.本发明的第一方面是提供一种聚烯烃光伏封装胶膜，包括由上至下依次复合的上层聚烯烃胶膜、芯层聚烯烃胶膜以及下层聚烯烃胶膜；
10.其中，所述芯层聚烯烃胶膜的原料不包括增粘剂。
11.优选地，按重量份数计，所述上层聚烯烃胶膜以及所述下层聚烯烃胶膜的原料包
括：
[0012][0013]
优选地，按重量份数计，所述芯层聚烯烃胶膜的原料包括：
[0014][0015]
优选地，所述聚烯烃光伏封装胶膜的厚度为0.1mm-1.0mm；所述上层聚烯烃胶膜或所述下层聚烯烃胶膜的厚度占所述聚烯烃光伏封装胶膜总厚度的10％-45％。
[0016]
优选地，所述聚烯烃树脂为乙烯和丁烯或辛烯的共聚物。
[0017]
优选地，所述引发剂选自：2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、过氧化3,3,5三甲基己酸叔丁酯、1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、叔丁基过氧化碳酸异丙酯中的至少一种。
[0018]
优选地，所述助引发剂选自：三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、3(乙氧基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,3,5-三-2-丙烯基-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮中的至少一种。
[0019]
优选地，所述增粘剂选自：硅烷偶联剂、低聚硅烷偶联剂、丙烯酸、马来酸酐、poe接枝硅烷偶联剂、poe接枝低聚硅烷偶联剂、poe接枝丙烯酸、poe接枝马来酸酐中的至少一种。
[0020]
优选地，所述uv稳定剂选自：三聚氯化氰聚合物、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯中的至少一种。
[0021]
优选地，所述uv吸收剂选自：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟
基-3',5'-二戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛苯基)苯并三唑、2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯中的至少一种。
[0022]
优选地，所述热稳定剂选自：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯、n,n'-二仲丁基对苯二胺、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸正十八烷醇酯、硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、硫代二丙酸双十八醇酯、硫代二丙酸双十二烷酯中的至少一种。
[0023]
本发明的第二方面是提供一种如上所述聚烯烃光伏封装胶膜的制备方法，步骤包括：
[0024]
s1、按照所述上层聚烯烃胶膜以及所述下层聚烯烃胶膜的原料配比分别称取原料，加入第一混料釜搅拌混合，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0025]
按照所述芯层聚烯烃胶膜的原料配比分别称取原料，加入第二混料釜搅拌混合，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0026]
s2、将所述第一混料釜中混合均匀的原料加入第一挤出机的料斗中，将所述第二混料釜中混合均匀的原料加入第二挤出机的料斗中；
[0027]
通过所述第一挤出机以及所述第二挤出机分别对原料进行熔融、塑化、混合，并将聚合物熔体挤出至流延模头内；
[0028]
s3、通过所述流延模头中的熔体分配器，将所述第一挤出机所挤出的熔体分配为上层胶膜与下层胶膜，将所述第二挤出机所挤出的熔体分配为中间层胶膜；
[0029]
将自所述流延模头流延而出的复合膜进行牵引、裁边、收卷，即得所述聚烯烃光伏封装胶膜。
[0030]
优选地，步骤s1中所述第一混料釜与所述第二混料釜的温度为30℃-55℃。
[0031]
优选地，步骤s2中共挤出流延生产线的加热温度为60℃-100℃，牵引辊的温度为40℃-70℃，牵引比为0.5-2。
[0032]
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0033]
本发明的聚烯烃光伏封装胶膜中上层聚烯烃胶膜、芯层聚烯烃胶膜以及下层聚烯烃胶膜的树脂基体均为poe，膜层间的相容性好，在光伏组件使用过程中不会发生层间分离的问题；另外与光伏组件玻璃、背板和电池片接触的上层聚烯烃胶膜和下层聚烯烃胶膜中含有增粘剂，而芯层聚烯烃胶膜中不含增粘剂，甚至减少了芯层聚烯烃胶膜中uv吸收剂、uv稳定剂、热稳定剂的使用，这样不仅可以确保聚烯烃光伏封装胶膜与玻璃、背板和电池片的高粘结强度，而且还可以降低产品的生产成本；同时上层聚烯烃胶膜与下层聚烯烃胶膜中多余的助剂还可以通过芯层聚烯烃胶膜进行吸收，可有效地解决单层poe胶膜在组件层压过程中因助剂析出而导致电池片滑移、并片或气泡等问题，从而显著提高组件层压效率和良率。
具体实施方式
[0034]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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的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。
[0035]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0037]
实施例1
[0038]
本实施例提供一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法，制备的步骤包括：
[0039]
s1、分别称取100份poe树脂、0.4份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、1份三聚氰酸三烯丙酯、0.3份硅烷偶联剂kh560、0.3份乙烯基低聚硅烷偶联剂、0.3份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.2份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.1份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，加入第一混料釜搅拌混合；控制所述第一混料釜的温度为50℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0040]
分别称取100份poe树脂、1份过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、1.2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，加入第二混料釜搅拌混合；控制所述第二混料釜的温度为50℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0041]
s2、将所述第一混料釜中混合均匀的原料加入第一挤出机的料斗中，将所述第二混料釜中混合均匀的原料加入第二挤出机的料斗中；
[0042]
通过所述第一挤出机以及所述第二挤出机分别对原料进行熔融、塑化、混合，并将聚合物熔体挤出至流延模头内；
[0043]
s3、通过所述流延模头中的熔体分配器，将所述第一挤出机所挤出的熔体分配为上层胶膜与下层胶膜，将所述第二挤出机所挤出的熔体分配为中间层胶膜；
[0044]
将自所述流延模头流延而出的复合膜进行牵引、裁边、收卷，即得所述聚烯烃光伏封装胶膜；
[0045]
其中，步骤s2中共挤出流延生产线的加热温度为60℃-100℃，牵引辊的温度为40℃，牵引比为2；
[0046]
所制得的聚烯烃光伏封装胶膜的厚度为0.8mm；其中，所述上层聚烯烃胶膜的厚度为0.3mm，所述下层聚烯烃胶膜的厚度为0.3mm，所述芯层聚烯烃胶膜的厚度为0.2mm。
[0047]
实施例2
[0048]
本实施例提供一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法，制备的步骤包括：
[0049]
s1、分别称取100份poe树脂、1.6份1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、0.5份1,3,5-三-2-丙烯基-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、1份poe接枝硅烷偶联剂、1份丙烯酸、1份聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、0.8份2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、0.3份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.3份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，加入第一混料釜搅拌混合；控制所述第一混料釜的温度为35℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0050]
分别称取100份poe树脂、0.2份1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、0.3份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.2份双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.1份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、0.3份癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯，加入第二
混料釜搅拌混合；控制所述第二混料釜的温度为35℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0051]
s2、将所述第一混料釜中混合均匀的原料加入第一挤出机的料斗中，将所述第二混料釜中混合均匀的原料加入第二挤出机的料斗中；
[0052]
通过所述第一挤出机以及所述第二挤出机分别对原料进行熔融、塑化、混合，并将聚合物熔体挤出至流延模头内；
[0053]
s3、通过所述流延模头中的熔体分配器，将所述第一挤出机所挤出的熔体分配为上层胶膜与下层胶膜，将所述第二挤出机所挤出的熔体分配为中间层胶膜；
[0054]
将自所述流延模头流延而出的复合膜进行牵引、裁边、收卷，即得所述聚烯烃光伏封装胶膜；
[0055]
其中，步骤s2中共挤出流延生产线的加热温度为60℃-100℃，牵引辊的温度为60℃，牵引比为1.2；
[0056]
所制得的聚烯烃光伏封装胶膜的厚度为0.5mm；其中，所述上层聚烯烃胶膜的厚度为0.1mm，所述下层聚烯烃胶膜的厚度为0.1mm，所述芯层聚烯烃胶膜的厚度为0.3mm。
[0057]
实施例3
[0058]
本实施例提供一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法，制备的步骤包括：
[0059]
s1、分别称取100份poe树脂、0.8份过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、1.6份乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、2份马来酸酐、1份poe接枝低聚硅烷偶联剂、0.6份双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.3份3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸正十八烷醇酯，加入第一混料釜搅拌混合；控制所述第一混料釜的温度为45℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0060]
分别称取100份poe原料、1.8份过氧化3,3,5三甲基己酸叔丁酯、0.7份3(乙氧基)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1份2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、0.8份硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]，加入第二混料釜搅拌混合；控制所述第二混料釜的温度为45℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0061]
s2、将所述第一混料釜中混合均匀的原料加入第一挤出机的料斗中，将所述第二混料釜中混合均匀的原料加入第二挤出机的料斗中；
[0062]
通过所述第一挤出机以及所述第二挤出机分别对原料进行熔融、塑化、混合，并将聚合物熔体挤出至流延模头内；
[0063]
s3、通过所述流延模头中的熔体分配器，将所述第一挤出机所挤出的熔体分配为上层胶膜与下层胶膜，将所述第二挤出机所挤出的熔体分配为中间层胶膜；
[0064]
将自所述流延模头流延而出的复合膜进行牵引、裁边、收卷，即得所述聚烯烃光伏封装胶膜；
[0065]
其中，步骤s2中共挤出流延生产线的加热温度为60℃-100℃，牵引辊的温度为50℃，牵引比为1.6；
[0066]
所制得的聚烯烃光伏封装胶膜的厚度为0.6mm；其中，所述上层聚烯烃胶膜的厚度为0.2mm，所述下层聚烯烃胶膜的厚度为0.2mm，所述芯层聚烯烃胶膜的厚度为0.2mm。
[0067]
实施例4
[0068]
本实施例提供一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法，制备的步骤包括：
[0069]
s1、分别称取100份poe树脂、1.2份叔丁基过氧化碳酸异丙酯、0.3份三烯丙基异氰脲酸酯、0.1份二丙二醇二丙烯酸酯、5份poe接枝马来酸酐、0.7份2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪、0.3份三聚氯化氰聚合物、0.4份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、0.8份癸二酸二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯，加入第一混料釜搅拌混合；控制所述第一混料釜的温度为48℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0070]
分别称取100份poe原料、0.6份1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、0.6份2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯、0.4份2,4-二羟基二苯甲酮，加入第二混料釜搅拌混合；控制所述第二混料釜的温度为48℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0071]
s2、将所述第一混料釜中混合均匀的原料加入第一挤出机的料斗中，将所述第二混料釜中混合均匀的原料加入第二挤出机的料斗中；
[0072]
通过所述第一挤出机以及所述第二挤出机分别对原料进行熔融、塑化、混合，并将聚合物熔体挤出至流延模头内；
[0073]
s3、通过所述流延模头中的熔体分配器，将所述第一挤出机所挤出的熔体分配为上层胶膜与下层胶膜，将所述第二挤出机所挤出的熔体分配为中间层胶膜；
[0074]
将自所述流延模头流延而出的复合膜进行牵引、裁边、收卷，即得所述聚烯烃光伏封装胶膜；
[0075]
其中，步骤s2中共挤出流延生产线的加热温度为60℃-100℃，牵引辊的温度为55℃，牵引比为0.5；
[0076]
所制得的聚烯烃光伏封装胶膜的厚度为1mm；其中，所述上层聚烯烃胶膜的厚度为0.4mm，所述下层聚烯烃胶膜的厚度为0.4mm，所述芯层聚烯烃胶膜的厚度为0.2mm。
[0077]
对比例1
[0078]
本对比例提供另一种聚烯烃光伏封装胶膜及其制备方法，制备的步骤包括：
[0079]
s1、分别称取100份poe树脂、0.4份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、1份三聚氰酸三烯丙酯、0.3份硅烷偶联剂kh560、0.3份乙烯基低聚硅烷偶联剂、0.3份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、0.2份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、0.1份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.1份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，加入第一混料釜搅拌混合；控制所述第一混料釜的温度为50℃，待助剂被聚烯烃树脂充分吸收后，混料结束；
[0080]
s2、将所述混料釜中混合均匀的原料加入挤出机的料斗中，通过所述挤出机对原料进行熔融、塑化、混合，并将聚合物熔体挤出至流延模头内；
[0081]
s3、将自所述流延模头流延而出的复合膜进行牵引、裁边、收卷，即得所述聚烯烃光伏封装胶膜；
[0082]
其中，步骤s2中共挤出流延生产线的加热温度为60℃-100℃，牵引辊的温度为40℃，牵引比为2；
[0083]
所制得的聚烯烃光伏封装胶膜的厚度为0.8mm。
[0084]
检测实施例
[0085][0086]
其中，交联度的检测方法：将聚烯烃光伏封装胶膜在真空层压机上层压交联固化，取层压后的胶膜约0.5g剪成小颗粒，放入洗净干燥后的不锈钢丝网袋中，然后投入到二甲苯溶剂中于140℃萃取5h；萃取结束后将样品取出，放入真空干燥箱中在140℃下干燥至恒重；根据干燥后样品重量计算胶膜的交联度(层压工艺：抽气6min，温度145～150℃，时间10～15min)。
[0087]
胶膜透光率的检测方法：按照gb/t 2410-2008的方法，测试层压后胶膜的透光率；波长范围为290nm～1100nm(层压工艺：抽气6min，温度145～150℃，时间10～15min)。
[0088]
180
°
剥离强度的检测方法：按照gb/t 2790-1995的方法，测试层压后胶膜与玻璃和背板的剥离强度；拉伸速度为100mm/min；样品结构：玻璃/胶膜/背板(层压工艺：抽气6min，温度145～150℃，时间10～15min)。
[0089]
胶膜耐湿热性能的检测方法：按照iec 61215-2:2016的方法，测试层压后胶膜的耐湿热性能；拉伸速度100mm/min，湿热实验温度85℃、相对湿度85％、时间2000h；样品结构：玻璃/胶膜/背板(层压工艺：抽气6min，温度145～150℃，时间10～15min)。
[0090]
胶膜水蒸气透过率的检测方法：按照gb/t 26253-2010的方法，测试层压后胶膜的水蒸气透过率；测试条件为38℃，90％rh(层压工艺：抽气6min，温度145～150℃，时间10～15min)。
[0091]
从表1可以看出，采用本发明制得的聚烯烃光伏封装胶膜具有良好的透光率和水汽阻隔性能，同时胶膜与玻璃和背板的剥离强度高、耐湿热性能优异，能满足太阳能光伏电池组件封装使用要求。
[0092]
本发明的聚烯烃光伏封装胶膜中上层聚烯烃胶膜、芯层聚烯烃胶膜以及下层聚烯烃胶膜的树脂基体均为poe，膜层间的相容性好，在光伏组件使用过程中不会发生层间分离的问题；另外与光伏组件玻璃、背板和电池片接触的上层聚烯烃胶膜和下层聚烯烃胶膜中含有增粘剂，而芯层聚烯烃胶膜中不含增粘剂，甚至减少了芯层聚烯烃胶膜中uv吸收剂、uv稳定剂、热稳定剂的使用，这样不仅可以确保聚烯烃光伏封装胶膜与玻璃、背板和电池片的
高粘结强度，而且还可以降低产品的生产成本；同时上层聚烯烃胶膜与下层聚烯烃胶膜中多余的助剂还可以通过芯层聚烯烃胶膜进行吸收，可有效地解决单层poe胶膜在组件层压过程中因助剂析出而导致电池片滑移、并片或气泡等问题，从而显著提高组件层压效率和良率。
[0093]
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。