專利名稱：一種太陽能光伏組件封裝用eva膠膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光伏組件封裝領域，特別是涉及一種太陽能光伏組件封裝用EVA膠膜及其制備方法。
背景技術：
太陽能發電是利用硅等半導體的量子效應，直接將太陽的可見光轉變成電能，由于硅晶片直接暴露于大氣中會導致其光電轉換機能衰減，因此需要采用透明、耐光老化、粘接性能好、具有熱固性、能承受大氣變幻且具有彈性的膠層將硅晶片組包封，并與上層保護材料玻璃、下層保護材料TPT(聚氟乙烯復合膜)粘合成一體，構成太陽能光伏組件(即太陽能電池板)。液態硅樹脂和聚乙烯醇縮丁醛樹脂片(PVB)曾在太陽電池行業被用作封裝粘接材料，但其價格高，施工條件苛刻、物性不好。EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer,乙烯-醋酸乙烯共聚物)是一種熱固性有粘性的膠膜，在常溫下無粘性而具有抗粘連性，經一定條件熱壓后發生熔融粘接與交聯固化，因此操作方便；此外，其在粘著力、耐久性、光學特性等方面具有的優越性，被越來越廣泛的應用于電流組件以及各種光學產品，尤其是在太陽電池封裝與戶外使用方面均獲得了良好的效果。盡管EVA膠膜是一種理想的太陽能電池光伏組件封裝膜，但是其在實際應用過程中仍然存在耐氣候性差，容易變黃而使其透光率受到影響，粘合力達不到要求而容易脫膠，受熱易收縮而造成太陽能電池硅晶片移位等問題，嚴重影響太陽能組件的生產使用及光電轉換效率。

授權公告號為CN 100424126C的中國發明專利公開了一種耐熱氧和此外光老化太陽能電池封裝用EVA膠膜及制備方法，膠膜制備組分包括EVA、交聯固化劑、紫外光吸收齊U、抗氧化劑、受阻胺類光穩定劑，制備時先將EVA與交聯固化劑、偶聯劑混合均勻，再將抗氧化劑、紫外吸收劑、紫外穩定劑加入上述混合物中，將混合物倒入擠出機進行共混擠出，擠出物經流延、冷卻、牽引、卷取等工序，最后得到太陽電池用EVA膠膜。此發明的EVA膠膜能經受長時間的熱氧老化和紫外光老化而不變色，并能保持較高的可見光透過率，應用范圍廣。目前，EVA膠膜大多采用流延的加工方法，此方法加工出來的EVA膠膜收縮率較大，且加工速度慢，效率較低。現有控制EVA熱收縮率的方法是采用“在線回火去應力法”，即在EVA膠膜生產線上加裝一套再次加熱、冷卻裝置，一般稱為“在線回火去應力裝置”，力圖使EVA膠膜經過再次受熱，消除EVA膠膜的內應力，使EVA膠膜在使用之前進行一次預收縮，從而降低最終使用過程的收縮率。然而，該技術方法效果并不理想，一般生產線速度為2米/分鐘左右時，只能使EVA膠膜收縮率控制在5 %左右，其原因是EVA膠膜熱收縮是由于內部存在應力，而消除應力需要在一定溫度和松弛狀態下，經過一定時間才能完成。但是，一方面，在“線回火裝置”不可能設置很高的溫度，否則，EVA膠膜表面壓紋會熔融消失，嚴重時膠膜與輸送輥粘連，無法正常生產。另一方面，降低生產線速度有利于減少內應力，但這會直接降低生產效率，而且生產線速度的降低空間也是很有限的；因此，“在線回火裝置”只能有限度地消除EVA膠膜內應力，在一定程度上降低EVA膠膜熱收縮率，無法達到收縮率2%左右的理想效果。公開號為CN 102034892A的中國發明專利公開了一種太陽能電池封裝EVA膠膜的生產工藝，將一定量的EVA、交聯固化劑、抗氧化劑和光穩定劑倒入料箱混合均勻，通過真空泵將混合料送到壓延機的送料箱內，通過送料螺桿的加熱和傳送，將混合料加熱熔化，送入模頭，通過模頭的加熱并擠壓送入壓延滾筒，然后進行壓延處理，制成一定厚度的EVA膠膜，經牽引，冷卻，即得。此發明制備的EVA膠膜通過兩級壓延處理制成，EVA膠膜能夠保持自然的狀態，不會因流延拉伸成形而產生變形，EVA膠膜收縮率有所減小；但采用兩級壓延處理不僅增加占地面積，增大原材料和能源消耗，生產效率低，此外EVA膠膜內應力的消除和熱收縮率的降低程度有限，無法達到理想的效果。

發明內容
本發明的首要目的是針對上述現有技術存在的問題提供一種加工速度快，效率高的太陽能光伏組件封裝用EVA膠膜的制備方法，此方法占地面積小，能源及原材料消耗低，制備的EVA膠膜內應力小，收縮率低。為了達到上述目的，本發明一方面提供一種太陽能光伏組件封裝用EVA膠膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:I)將抗氧劑，光穩定劑，紫外線吸收劑，偶聯劑，交聯劑和潤滑劑加入乙烯-醋酸乙烯共聚物中，混合均勻，制得混合料；2)將上述混合料置于擠出機中，混合料在擠出機中經加熱、混煉形成熔融體，熔融體經模具擠出，然后經成型處理，即制得EVA膠膜。特別是，步驟I) 中首先將偶聯劑和交聯劑加入到乙烯-醋酸乙烯共聚物中，混合均勻；其次，將抗氧劑，光穩定劑和紫外線吸收劑加入到上述混合物中，混合均勻；最后，向混合物中加入潤滑劑，混合均勻，得到混合料。其中，所述抗氧劑，光穩定劑，紫外線吸收劑，偶聯劑，交聯劑，潤滑劑與乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量份配比為(0.1-1): (0.1-1): (0.1-1): (0.1-3): (0.1-1): (0.1-1):100。特別是，本發明的EVA膠膜制備工藝配方中加入了潤滑劑，所加入的潤滑劑具有外潤滑和內潤滑雙重作用，外潤滑作用降低了混合料在擠出機中熔融、混煉過程中熔融體與擠出機螺桿、料筒表面的摩擦力；內潤滑作用增大了熔融體的流動性，減小了大分子鏈所受的摩擦力和剪切力，使大分子鏈受到的拉伸作用減小；外潤滑和內潤滑雙重作用使熔融體經過模具擠出后，產生的出模膨脹相應減小，從而不需要太大的拉伸即可以達到工藝要求的厚度，因此從生產源頭控制了 EVA膠膜的內應力的產生，使最終的EVA膠膜具有較低的熱收縮率。本發明的潤滑劑可以選用脂肪酸，脂肪酸酯，脂肪酸酰胺，酯蠟，脂肪酸金屬皂，烴類等常規潤滑劑，如選自硬脂酸、軟脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸丁酯、單硬脂酸甘油酯、硬脂酰胺、油酰胺中的一種或多種。本發明的抗氧劑是能夠抑制或者延緩高聚物和其他有機化合物熱氧化的有機化合物，可以選自2，6-二叔丁基對甲酚、β -(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、I，I，3- 二(2_ 甲基 _4-輕基 _5-叔丁基苯基)丁燒、1, 3, 5_ 二甲基-2,4,6_ 二(3, 5_ 二叔丁基-4-羥基芐基)苯、2，2’ -甲撐雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、三(壬基代苯基)亞磷酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇二亞磷酸雙十八酯或四(2，4-二叔丁基苯基)4，4’ -聯苯基二亞磷酸酯。本發明的光穩定劑是能夠屏障或抑制光氧化還原或光老化過程的物質，可以選自4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、三(1，2，2，6，6_五甲基哌啶基)亞磷酸酯、4-(對甲苯磺酰胺基)-2，2，6，6_四甲基哌啶、聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[ (2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}或雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。本發明的紫外線吸收劑是能夠防止有害的紫外光對于顏色的破壞的物質，可以選自2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑或2，4，6-三(2-羥基_4- 丁氧基苯基)-1,3,5- 二嚷。本發明的偶聯劑是一類具有兩不同性質官能團的物質，其分子結構的最大特點是分子中含有化學性質不同的兩個基團，一個是親無機物的基團，易與無機物表面起化學反應；另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其它聚合物發生化學反應或生成氫鍵溶于其中。因此偶聯劑被稱作“分子橋”，用以改善無機物與有機物之間的界面作用，使物料之間粘接強度提聞，本發明中偶聯劑可以選自Y-疏丙基二甲氧基娃燒、Y-疏丙基二乙氧基娃燒、Y _氛丙基二乙氧基娃燒、N- ( β -氛乙基)-Y _氛丙基甲基二甲氧基娃燒、N- β -(氛乙基)_ Y _氛丙基二甲氧基娃燒、Y _氛丙基甲基二乙氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、甲基二甲氧基娃燒、Y _ (甲基丙稀酸氧基)丙基二甲氧基娃燒或乙稀基二乙氧基娃燒。本發明的交聯劑是能夠在線型分子間起架橋作用從而使多個線型分子相互鍵合交聯成網絡結構的物質，可以選自雙(叔丁過氧基)二異丙基苯、過氧化月桂酸叔丁酯、2，
2-二(4，4-二叔丁過氧環己基)丙烷、過氧化丁二酸、甲基異丁基酮過氧化物、甲基乙基酮過氧化物、2，2_雙(過氧化叔丁基)丁烷、叔丁基過氧化氫、二過氧化鄰苯二甲酸二叔丁酯、1，1_雙(過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環己烷或過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯。其中，步驟2)中所述擠出機的加熱溫度為70_90°C，模具的溫度為70_90°C。特別是，步驟2)所述的成型處理包括依次進行的冷卻、回火、牽引及收卷處理；其中，回火處理的溫度為45°C。本發明另一方面提供一種太陽能光伏組件封裝用EVA膠膜，EVA膠膜的厚度為
0.3-0.8mm,收縮率為 1.5-3.0%。本發明具有以下優點:1、本發明在EVA膠膜生產過程中添加潤滑劑，其不僅降低了混合料在擠出機中熔融、混煉過程中熔融體與擠出機螺桿、料筒表面的摩擦力；還可以增大熔融體的流動性，減小大分子鏈所受的摩擦力和剪切力，使大分子鏈所受到的拉伸作用減小，從生產源頭控制了 EVA膠膜的內應力的產生；2、加入潤滑劑的EVA熔融體通過模具擠出后，其產生的出模膨脹相應減小，不需要太大的拉伸即可以達到工藝要求的厚度；
3、本發明EVA生產工藝生產線速度快，可以達到3米/分鐘以上，生產效率高；制備的EVA膠膜內應力小，收縮率低，輔以簡易在線回火處理，收縮率可進一步控制在
1.5-3.0%，可以較好地用于太陽能光伏組件的封裝。具體實施例方式下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。實施例11、準備物料按照下述重量配比備料:
乙烯-醋酸乙烯共聚物(醋酸乙烯含量為28%)100份
抗氧劑:β- (3,5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸十八碳醇酯 0.1份光穩定劑:聚{[6_[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5- 0.5份三嗪-2，4-[(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}(即受阻胺光穩定劑 HS-944)
紫外線吸收劑:2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1份
偶聯劑:Y-疏丙基二甲氧基娃燒0.2份 交聯劑:雙(叔丁過氧基)二異丙基苯0.4份
潤滑劑:硬脂酸0.5份2、混合物料首先，按上述重量配比將備料中的偶聯劑和交聯劑全部加入到乙烯-醋酸乙烯共聚物中，混合均勻，得到一次混合物；其次，將上述備料中的抗氧劑，光穩定劑和紫外線吸收劑全部加入到一次混合物中，混合均勻，得到二次混合物；最后，向二次混合物中加入上述備料中的潤滑劑，混合均勻，即制得混合料；3、制備EVA膠膜將制得的混合料送入到擠出機的送料箱，通過擠出機料筒的加熱和螺桿的旋轉，混合料在擠出機中經加熱熔融、混煉后形成熔融體；螺桿將熔融體傳送到模具后擠出，制得膜狀擠出物，其中，擠出機料筒加熱的溫度為70°C，模具的溫度為75°C ；通過成型輥對上述膜狀擠出物進行冷卻成型，然后進行回火處理，再經牽引和收卷工序制得厚度為0.5mm的EVA膠膜，其中，回火處理裝置有效長度為5米，回火處理溫度為45 °C，生產線速度控制在3米/分鐘。剪取縱向長度為200mm、橫向長度為IOOmm的EVA膠膜，水平擱置于普通的玻璃上，再將玻璃置于層壓機中，于130°C下保持3分鐘后，取出EVA膠膜，測定其縱向長度L，按如下公式計算收縮率:
權利要求
1.種太陽能光伏組件封裝用EVA膠膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將抗氧劑，光穩定劑，紫外線吸收劑，偶聯劑，交聯劑和潤滑劑加入乙烯-醋酸乙烯共聚物中，混合均勻，制得混合料； 2)將上述混合料置于擠出機中，混合料在擠出機中經加熱、混煉處理形成熔融體，熔融體經模具擠出，然后經成型處理，即制得EVA膠膜。
2.權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述抗氧劑，光穩定劑，紫外線吸收劑，偶聯劑，交聯劑，潤滑劑與乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量份配比為(0.1-1): (0.1-1): (0.1-1): (0.1-3): (0.1-1): (0.1-1): 100。
3.權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述潤滑劑選自硬脂酸、軟脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸丁酯、單硬脂酸甘油酯、硬脂酰胺、油酰胺中的一種或多種。
4.權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述抗氧劑選自2，6-二叔丁基對甲酚、β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、1，1，3_三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、2，2’ -甲撐雙(4-甲基-6-叔丁 基苯酚)、三(壬基代苯基)亞磷酸酯、三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇二亞磷酸雙十八酯或四(2，4_ 二叔丁基苯基)4，4’_聯苯基二亞磷酸酯。
5.權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述光穩定劑選自4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、三(1，2，2，6，6-五甲基哌啶基)亞磷酸酯、4-(對甲苯磺酰胺基)-2，2，6，6_四甲基哌啶、聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[ (2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6-己二撐[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}或雙(I，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
6.權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述紫外線吸收劑選自2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑或2，4，6_三(2-羥基-4-丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪。
7.權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述偶聯劑選自Y-巰丙基三甲氧基娃燒、Y-疏丙基二乙氧基娃燒、Y _氛丙基二乙氧基娃燒、N-( β -氛乙基)-Y -氛丙基甲基二甲氧基娃燒、N- β -(氛乙基-氛丙基二甲氧基娃燒、Y -氛丙基甲基二乙氧基娃烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
8.權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述交聯劑選自雙(叔丁過氧基)二異丙基苯、過氧化月桂酸叔丁酯、2，2-二(4，4_二叔丁過氧環己基)丙烷、過氧化丁二酸、甲基異丁基酮過氧化物、甲基乙基酮過氧化物、2，2-雙(過氧化叔丁基)丁烷、叔丁基過氧化氫、二過氧化鄰苯二甲酸二叔丁酯、1，1-雙(過氧化叔丁基)_3，3，5-三甲基環己烷或過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯。
9.權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟2)所述的成型處理包括依次進行的冷卻、回火、牽引及收卷處理，其中所述擠出機的加熱溫度為70-90°C，模具的溫度為70-90°C，回火處理的溫度為45°C。
10.種太陽能光伏組件封裝用EVA膠膜，其特征在于，所述EVA膠膜由權利要求1所述方法制 備而成。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能光伏組件封裝用EVA膠膜的制備方法，將抗氧劑，光穩定劑，紫外線吸收劑，偶聯劑，交聯劑和潤滑劑加入乙烯-醋酸乙烯共聚物中，混合均勻，制得混合料；將上述混合料置于擠出機中，混合料在擠出機中經加熱、混煉處理形成熔融體，熔融體經模具擠出，然后經成型處理，即制得EVA膠膜。本發明工藝制備的EVA膠膜內應力小，收縮率低，生產線速度快，生產效率高，占地面積小，能源及原材料消耗低。
文檔編號C09J11/06GK103087643SQ20111034355
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者祁宏偉 申請人:天津彩達新材料科技有限公司