(一)技术领域
本发明属于热熔胶封装材料领域,特别涉及一种高绝缘性热熔胶膜。
(二)技术背景
近年来,随着全球能源形势趋紧以及对绿色能源的关注,太阳能光伏发电 作为一种可持续的能源得到迅速发展。中国光伏发电产业链正在形成,虽然目 前太阳能光伏发电成本较高,但随着技术的进步,太阳能将成为主流能源利用 形式,发展潜力巨大。
太阳能光伏行业的不断壮大,带动了太阳能电池板封装用EVA胶膜的发展。 EVA胶膜是用EVA为主要成膜物质,添加各种助剂后,经流延工艺成型。该胶 膜在常温时无粘性,便于裁切。在封装时,先裁切所需尺寸的胶膜,按玻璃-胶 膜-电池板-胶膜-TPT背板叠合,放入层压机内加热、加压、抽真空、装框,最 后制成太阳能电池组件。
太阳电池封装用胶膜在国内的发展已初具规模,其黏结强度、可见光透过 率、抗老化能力等性能均可与国外产品相媲美。但是,国内大部分胶膜产品对 绝缘性能的要求较低,而绝缘性恰恰是造成电池板电势衰减快、使用寿命短的 主要因素。随着国内太阳能电池板现场应用时间的不断延长,其电势衰减快的 缺点越来越突出,引起用户的高度关注。为了解决这一问题,本发明使用了一 种复合高分子材料作为成膜物质制备热熔胶膜,可以将体积电阻率提高 100-1000倍,有效减缓电势衰减和延长使用寿命。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种高绝缘性能的热熔胶膜,而透光率、剥离强度、 耐老化性能不受影响。
本发明的上述目的通过以下技术方案解决:
一种热熔胶膜,是由以下重量份数的组分制成:
成膜物质100份;
粘度调节剂0.5-1份;
交联剂0.5-1份;
增塑剂0.5-1份;
抗氧剂0.5-1份;
所述成膜物质为ULDPE(超低密度聚乙烯)和/或VLDPE(极低密度聚乙 烯)与EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)的共混物。
本发明中,ULDPE、VLDPE、EVA均使用市售商品,其中优选ULDPE的 密度为0.87-0.90g/cm3,可使用例如美国陶氏牌号4203或4201G的产品;优选 VLDPE的密度为0.88~0.91g/cm3,可使用例如美国Exxon牌号Exact4021、4022、 4023、4024、4027、4028产品或日本三菱油化公司X138、X139、X140、X141、 X142产品;优选EVA中醋酸乙烯(VA)质量含量在26%-32%,可使用例如美 国杜邦牌号6501的产品,或韩国韩华牌号1153的产品。进一步,所述成膜物 质中,ULDPE(超低密度聚乙烯)和/或VLDPE(极低密度聚乙烯)与EVA的 重量比为1:1~100,最优选1:9。
本发明中,所述增塑剂采用常规增塑剂,可选自下列一种或任意几种的组 合:环氧脂肪酸酯、环氧大豆油、多元醇脂肪酸酯、柠檬酸酯。所述的环氧脂 肪酸酯可以是环氧脂肪酸甲酯(例如环氧硬脂酸甲酯)、环氧脂肪酸乙酯(环氧 硬脂酸乙酯)、环氧脂肪酸丁酯(例如环氧硬脂酸丁酯、环氧糠油酸丁酯、环氧 大豆油酸丁酯、环氧棉子油酸丁酯.环氧菜油酸丁酯、环氧妥尔油酸丁酯、环 氧苍耳油酸丁酯、环氧猪油酸丁酯等)、环氧脂肪酸辛酯(如环氧硬脂酸辛酯、 环氧大豆油酸辛酯、环氧妥尔油酸辛酯等)等。所述的多元醇脂肪酸酯可以是 双季戊四醇酯、乙二醇酯等。所述的柠檬酸酯可以是柠檬酸三丁脂(TBC)、乙 酰柠檬酸三丁酯(ATBC)等。
本发明中,所述的交联剂采用含有过氧基的交联剂,可选自下列一种或两 种的组合:2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁 基过氧基)己炔。
本发明中,所述粘度调节剂可选用下列一种或任意几种的组合:二甲基硅 油、石蜡、聚乙烯蜡。
本发明中,所述抗氧剂采用常用市售抗氧剂,可选用下列一种或任意几种 的组合:2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基 苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧 剂168)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯(抗氧剂1076)。
本发明所述的热熔胶膜采用常规方法制备,即按比例将各组分称重后经混 合、熔融、混炼、轧延、切边、收卷、包装制得。
本发明所述的热熔胶膜,在常温时无粘性,当温度大于100℃时便发生熔融 粘接与交联固化,产生永久性粘合密封,是一种新颖的热固性热熔胶膜。所述 热熔胶可用于草坪灯、庭院灯等的小型或卫星太阳电池组件层压封装,具有环 保、耐紫外光和不发黄等优点,也可用于夹层安全玻璃的生产。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1.采用EVA与ULDPE和/或VLDPE共混物作为成膜物质,使胶膜中的自 由电子密度降低,使其导电性能降低,绝缘性能得到显著提高,体积电阻率比 普通EVA型热熔胶膜高100-1000倍,从而有效延长使用寿命。
2.ULDPE、VLDPE与EVA性能相近、相容性好,可保证添加后热熔胶膜 的其他性能(如透光率、剥离强度、耐老化性能等)不受影响,而且加工性能 良好。
(四)具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明,但本发明的保护范 围不限于此:
实施例使用的EVA来自美国杜邦,牌号6501;ULDPE来自美国陶氏, 牌号4203;VLDPE来自美国Exxon牌号Exact4021。
实施例1
将90份EVA、10份ULDPE、1份2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧基) 己烷、1份环氧硬脂酸甲酯、1份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌混合设备 中混合10分钟后,再加入1份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将混合料转 移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷,最终得到 成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为1.0×1017Ω·cm,透光率为95%,玻璃/ 胶膜剥离强度为78N/cm;交联度为87%;其他性能均为合格。其中,体积电 阻率比常规行业1.0×1014的要求高1000倍。
实施例2
将90份EVA、10份ULDPE、1份2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧基) 己烷、1份环氧大豆油、1份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌混合设备中混 合10分钟后,再加入1份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将混合料转移至 流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷,最终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为1.0×1017Ω·cm,透光率为94%,玻璃/ 胶膜剥离强度为75N/cm;交联度为88%;其他性能均为合格。其中,体积电 阻率比常规行业1.0×1014的要求高1000倍。
实施例3
将50份EVA、50份VLDPE、1份2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧基) 己烷、1份环氧硬脂酸乙酯、1份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌混合设备 中混合10分钟后,再加入1份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将混合料转 移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷,最终得到 成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为7.0×1016Ω·cm;透光率为94%;玻璃/ 胶膜剥离强度为62N/cm;交联度为72%;其他性能均为合格,其中体积电阻 率比常规行业标准1.0×1014的要求高700倍。
实施例4
将100份EVA、20份VLDPE、1份2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧基) 己烷、1份环氧大豆油、1份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌混合设备中混 合10分钟后,再加入1份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将混合料转移至 流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷,最终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为8.0×1016Ω·cm,透光率为94%,玻璃/ 胶膜剥离强度为70N/cm,交联度为82%,其他性能均为合格,其中体积电阻 率比常规行业1.0×1014的要求高800倍。
实施例5
将90份EVA、5份ULDPE、5份VLDPE、1份2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁 基过氧基)己烷、1份环氧硬脂酸甲酯、1份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅 拌混合设备中混合10分钟后,再加入1份二甲基硅油继续混合20分钟,然后 将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷, 最终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为1.0×1017Ω·cm,透光率为94%,玻璃/ 胶膜剥离强度为75N/cm,交联度为85%,其他性能均为合格,其中体积电阻 率比常规行业1.0×1014的要求高1000倍。
实施例6
将300份EVA、5份ULDPE、5份VLDPE、3份2,5-二甲基-2,5-双-(叔 丁基过氧基)己烷、3份环氧大豆油、3份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌 混合设备中混合10分钟后,再加入3份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将 混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷, 最终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为0.5×1017,透光率为93%,玻璃/胶膜剥 离强度为70N/cm,交联度为80%,其他性能均为合格,其中体积电阻率比常 规行业1.0×1014的要求高500倍。
实施例7
将500份EVA、5份ULDPE、5份VLDPE、5份2,5-二甲基-2,5-双-(叔 丁基过氧基)己炔、5份环氧硬脂酸乙酯、5份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带 搅拌混合设备中混合10分钟后,再加入5份二甲基硅油继续混合20分钟,然 后将混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收 卷,最终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为4.0×1016Ω·cm,透光率为94%,玻璃/ 胶膜剥离强度为67N/cm,交联度为78%,其他性能均为合格,其中体积电阻 率比常规行业1.0×1014的要求高400倍。
实施例8
将700份EVA、5份ULDPE、5份VLDPE、7份2,5-二甲基-2,5-双-(叔 丁基过氧基)己炔、7份环氧大豆油、7份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌 混合设备中混合10分钟后,再加入7份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将 混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷, 最终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为3.0×1016,透光率为94%,玻璃/胶膜剥 离强度为74N/cm,交联度为80%,其他性能均为合格,其中体积电阻率比常 规行业1.0×1014的要求高300倍。
实施例9
将900份EVA、5份ULDPE、5份VLDPE、9份1,3-1,4-二(叔丁基过氧 异丙基)苯、9份环氧硬脂酸甲酯、9份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌混 合设备中混合10分钟后,再加入9份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将混 合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷,最 终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为1.5×1016,透光率为94%,玻璃/胶膜剥 离强度为72N/cm,交联度为78%,其他性能均为合格,其中体积电阻率比常 规行业1.0×1014的要求高150倍。
实施例10
将1000份EVA、5份ULDPE、5份VLDPE、10份1,3-1,4-二(叔丁基过 氧异丙基)苯、10份环氧大豆油、10份二叔丁基对甲基苯酚投入螺带搅拌混 合设备中混合10分钟后,再加入10份二甲基硅油继续混合20分钟,然后将 混合料转移至流延设备中经熔融、轧延、拉伸、轧花、切边、预收缩、收卷, 最终得到成品。
产品主要性能如下:体积电阻率为1.2×1016,透光率为93%,玻璃/胶膜剥 离强度为71N/cm,交联度为79%,其他性能均为合格,其中体积电阻率比常 规行业1.0×1014的要求高120倍。