CN101942145B

CN101942145B - 一种封装胶膜组合物及其应用

Info

Publication number: CN101942145B
Application number: CN2010102797265A
Authority: CN
Inventors: 周光大; 张恒; 侯宏兵; 林建华
Original assignee: SUZHOU FOSTER PV MATERIAL CO Ltd
Current assignee: SUZHOU FOSTER PV MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: CN101942145A

Abstract

本发明涉及一种封装胶膜组合物及其应用，所述组合物主要由质量配比如下的组分组成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物65～95份，乙烯-辛烯共聚物2～20份，中分子量聚异丁烯2～15份，还包含有约0.1～3份的交联剂、0.05～2份紫外稳定剂，0.05～2份受阻胺类抗氧剂。本发明的有益效果主要体现在：该组合物具有优异的耐老化特性、与玻璃粘接强度好、抗冲模量高、且易加工，在抗撕裂强度及抗冲模量方面均适用于BIPV的双层玻璃太阳能电池组件或装饰建筑用双层玻璃的封装。

Description

一种封装胶膜组合物及其应用

(一)技术领域

本发明涉及一种封装胶膜组合物及其应用，该组合物透光率好、抗冲模量高且与玻璃粘连性强，适用于建筑与光伏一体化中的太阳能电池光伏组件、双层玻璃封装光伏组件或夹层玻璃内封装材料。

(二)背景技术

太阳能发电-建筑一体化(BIPV)使建筑本身起到了能源供给的作用，太阳能电池组件在具发电功能的同时直接作为屋顶或光伏幕墙组成部分嵌入建筑整体中。作为建筑材料的一部分，太阳能电池组件要维持建筑结构主体的美观特性，因此BIPV中使用的太阳能电池组件需要用前后双层玻璃和透明的高分子材料进行封装。同时要求太阳能电池组件必须满足建筑材料的安全性能要求，即太阳能电池组件本身具备基本的绝缘、抗冲等特性。

目前，双玻光伏组件封装用主流材料为聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。PVB是应用最广且最早被选用为双层玻璃间的封装材料，PVB具备较高的抗穿透性和更好的后断裂性能，在高层建筑中被最广泛应用。但PVB的成型周期长而且必须低温运输储存，在批量使用不仅价格昂贵而且不适宜通用的光伏组件层压方法加工。EVA用于双层玻璃封装的晶硅电池组件时EVA与玻璃的粘结强度不大，且抗冲强度不能满足建筑材料的结构强度要求，因此一般不能用于作为主体建筑材料。

本发明所涉及的乙烯基烯烃类共聚物组合物兼具了BIPV双玻组件所需的加工便利特性及机械性能的抗压抗冲要求，满足双玻组件或夹层玻璃封装使用需求。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种封装胶膜组合物，具备优异的耐老化特性、抗冲模量高、易加工、且与玻璃粘接强度好，在抗撕裂强度及抗冲模量方面均适用于BIPV的双玻太阳能电池组件或装饰建筑用双层玻璃封装。

本发明采用的技术方案是：

一种封装胶膜组合物，由质量配比如下的组分组成：

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 65～95份

乙烯-辛烯共聚物 2～20份

中分子量聚异丁烯 2～15份

过氧化物交联剂 0.1～3份

紫外吸收剂 0.05～2份

受阻胺类抗氧剂 0.05～2份。

所述的过氧化物交联剂的作用是增加胶膜在户外高温时的耐温性，可为下列之一或其中两种以上的混合：叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、过苯甲酸叔戊酯、1，1-双(叔丁基过氧基)-3，5，5-三甲基环己烷、2，2-双(叔戊基过氧)-丁烷、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化辛癸酸、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3，5，5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-异丙基-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、邻，邻-叔戊基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯、双(叔丁基过氧化异丙基)苯。

所述的紫外吸收剂作用是使胶膜具有抗紫外性能，可为下列之一或其中两种以上的混合：2，2’-四亚甲基双(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，8-二甲基-4H，6H-苯并(1，2-d；5，4-d’)双(1，3)-噁嗪-4，6-二酮、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-苯甲酰基氧基二苯甲酮、2，2’，4，4’-四羟基二苯甲酮、2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-5-氯二苯甲酮、2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-5’-氨苯基)苯并***、双水杨酸双酚A酯、2-(2-羟基-3，5-二叔戊基苯基)苯并***、2，2′-(1，4-亚苯基)双-4H-3，1-苯并噁嗪-4-酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二甲基苯基)苯并***、2-(2’-甲基-4’-羟基苯基)苯并***、双-(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰基苯基)甲烷、2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧酸丁基酯苯并***。

所述的受阻胺类抗氧剂的作用是增加胶膜的耐候性，可为下列之一或其中两种以上的混合：2-羟基-4-烷氧基二苯甲酮、3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸和4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N，N’-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和2，4-二氯-6-(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基-1，3，5-三嗪的聚合物、N，N’-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和2，4-二氯-6-(4-吗啉基)-1，3，5-三嗪的聚合物、N，N’-双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和吗啉-2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的聚合物、双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯/甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、聚[[6-1，1，3，3，-四-甲基丁基)氨基]-S-三嗪-2，4-双基]，[[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮/二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复配物。

所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯摩尔含量为15％～33％，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物熔点为35℃～100℃、熔融指数7～55、数均分子量5000～180000。所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可通过加压本体聚合、乳液聚合、界面聚合方式得到，为改善组合物的加工性，本发明所述EVA粒子可为两种或多种符合上述要求的EVA的混合物。

所述乙烯-辛烯共聚物中辛烯摩尔含量为20％～40％，所述乙烯-辛烯共聚物门尼粘度为3～35。为提升该封装胶膜组合物的抗冲强度，可由乙烯-辛烯共聚物在高温熔融状态下与具备活性基团的极性小分子化合物如马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯等形成接枝产物，小分子接枝率0.1％～5％，优选0.2％～1.5％。

所述的中分子量聚异丁烯，粘均分子量在30000～120000，斯陶丁格指数在15～60，与玻璃、电池片之间具有较强的粘合力，在100N/cm以上。

本发明组合物应用于制备EVA胶膜时，还可增加一些其他辅助添加剂，如一些增加粘结性能的硅烷偶联剂，改善颜色外观的染料以增加色彩，通过加入部分无机填料如玻璃纤维、阻燃材料等增加功能化用途。

本发明还涉及所述的封装胶膜组合物在制备用于封装太阳能电池组件的EVA胶膜中的应用。本发明中所述的封装胶膜由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、中分子量聚异丁烯连同其他助剂经过混料、熔融挤出、流延成膜和分切收卷制得。

本发明还涉及所述的封装胶膜组合物在制备用于封装双层玻璃的EVA胶膜中的应用。

本发明封装胶膜组合物的有益效果主要体现在：组合物主要由乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、中分子量聚异丁烯及其他抗老化助剂组成。该组合物具有优异的耐老化特性、与玻璃粘接强度好、抗冲模量高、且易加工，在抗撕裂强度及抗冲模量方面均适用于BIPV的双层玻璃太阳能电池组件或装饰建筑用双层玻璃的封装。

(四)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

以质量分数计，95份VA(醋酸乙烯)质量含量为33％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(美国杜邦公司PV 1200)中，加入2份门尼粘度为31的乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司POE 5061)，加入2份中分子量聚异丁烯(德国巴斯夫

B15SFN)，0.05份紫外吸收剂2-(2-羟基-3，5-二叔戊基苯基)苯并***(美国汽巴精化公司UV-328)，0.05份受组胺类抗氧剂聚[[6-1，1，3，3，-四-甲基丁基)氨基]-S-三嗪-2，4-双基]，[[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]CHIMASSORB 944(美国汽巴精化公司)，1.5份过氧化物交联剂叔丁基过氧新癸酸(

TAPD)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-1。

实施例2：

以质量分数计，65份VA含量为15％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(日本三井杜邦公司Elvax 250)中，加入20份门尼粘度为5.0的乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司POE 0210)，加入9.5份中分子量聚异丁烯(德国巴斯夫

B12N)，加入2份紫外吸收剂2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并***，0.5份抗氧剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(Tinuvin 770)，3份交联剂邻，邻-叔戊基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯(阿克苏诺贝尔过氧化物有限公司)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-2。

实施例3：

以质量分数计，68份VA含量为15％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(日本宇部V215)中，加入17份门尼粘度为18.0的乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司POE 5101)，加入12份中分子量聚异丁烯(浙江顺达高分子材料有限公司)，0.05份紫外吸收剂2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并***，2份抗氧剂1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮/二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复配物CYANOX 2777、1份交联剂邻，邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯(

TBEC)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-3。

实施例4：

以质量分数计，75份VA含量为33％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(新加坡TPC公司KA10)中，加入10份门尼粘度为18.0的乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司POE 5101)，9.9份中分子量聚异丁烯(浙江顺达高分子材料有限公司)，0.1份紫外吸收剂2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并***，2份抗氧剂1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮/二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复配物CYANOX 2777、3份交联剂双(叔丁基过氧化异丙基)苯(

14S-f1)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-4。

实施例5：

以质量分数计，95份VA含量为33％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(日本三井杜邦公司Elvax 250)中，加入2份门尼粘度为18.0的乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司POE 5101)，2份中分子量聚异丁烯(浙江顺达高分子材料有限公司)，0.1份紫外吸收剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(Tinuvin 770)，0.05份抗氧剂1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮/二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复配物(CYANOX XS4)，1.5份交联剂1，1-双(叔丁基过氧基)-3，5，5-三甲基环己烷(

29-B90)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-5。

实施例6

以质量分数计，95份VA含量为15％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(日本宇部V215)中，加入2份马来酸酐接枝的乙烯辛烯共聚物(安徽柏晨高分子新材料有限公司)，2份中分子量聚异丁烯(浙江顺达高分子材料有限公司)，0.1份紫外吸收剂癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(Tinuvin770)，0.05份抗氧剂1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮/二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复配物(CYANOX XS4)，1.5份交联剂邻，邻-叔戊基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯(TAEC)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-6。

实施例7：

以质量分数计，70份VA含量为28％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(台湾台聚联合化学品股份有限公司UE2818)中，加入14份门尼粘度为35.0的乙烯-辛烯共聚物(美国杜邦公司POE 8180)，15份中分子量聚异丁烯(浙江顺达高分子材料有限公司)，0.05份紫外吸收剂双水杨酸双酚A酯，0.05份抗氧剂1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)-三酮/二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复配物(CYANOX 2777)、1份交联剂邻，邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯(

TBEC)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-7。

实施例8：

以质量分数计，82份VA含量为28％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(台湾台聚联合化学品股份有限公司UE2818)中，加入2份门尼粘度为18.0的乙烯-辛烯共聚物(美国埃克森美孚公司POE 5101)，15份中分子量聚异丁烯(日本ENEOS公司SN-U90-K)，0.05份紫外吸收剂2，2′-(1，4-亚苯基)双-4H-3，1-苯并噁嗪-4-酮，0.05份抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.9份交联剂邻，邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)-单-过氧化碳酸酯(

TBEC)，并混合均匀。

将混合物在挤出机中进行共混挤出，温度控制在90℃，挤出物经过流延、冷却、分切、卷取工序，即得厚度为0.5mm的封装胶膜，记为S-8。

比较例1：

在混合物中不加入乙烯辛烯共聚物，其他方法和实施例1相同，得到封装胶膜，记为C-1。

比较例2：

在混合物中不加入聚异丁烯聚合物，其他方法和实施例3相同，得到封装胶膜，记为C-2。

通过上述实施例得到的封装胶膜，经下述测试方法进行评价，耐撞击性能评价结果列于表1：

1、抗撞击性能

测试方法参展国家标准《建筑幕墙》GB/T21086-2007和《钢化玻璃》GB/T9963-1998规定抗冲击性试验方法要求进行.

样品制作：取尺寸为150mm×150mm的3mm厚玻璃、封装胶膜和3mm厚玻璃，按玻璃/胶膜/玻璃次序放入真空层压机内，在150℃，层压固化15分钟。

将直径为63.5mm(重量为1040g)的钢球在垂直高度为1m的距离进行自由下落撞击，肉眼观察试验是否发生破坏，记录未发生破裂的最大撞击次数。

2、玻璃/封装胶膜粘结强度

测试方法参照国家标准GB/T2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》。

样品制作：取尺寸为150mm×150mm的3mm厚玻璃、封装胶膜和TPT背板，按玻璃/胶膜/背板次序放入真空层压机内，在150℃，层压固化15分钟。玻璃/封装胶膜/玻璃预先在层压机中抽真空加温交联后制得样品，后水平放置。

以100mm/min速度在拉力机上进行测定，记录拉伸强度数值。

3、耐湿热老化性能

按GB/T2423.3试验方法进行湿热老化试验。

试验条件：+85℃，相对湿度85％，2000h。

试验前、后对试样黄变指数(ΔYI)按国标《塑料黄色指数试验方法》GB2409，由HunterLab ColorQuest测色仪按ASTM进行分析。

表1：实施例与比较例制得封装胶膜性能比较

经比较，上述结果生动地证明了本发明组合物兼具优秀的抗冲击性能、与玻璃粘结性能以及满足光伏组件在户外使用的长期特性，本发明组合物可以满足BIPV光伏组件所需封装胶膜的特性。

Claims

1.一种封装胶膜组合物，由质量配比如下的组分组成：

所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯摩尔含量为15%~33%，熔点为35℃~100℃、熔融指数7~55、数均分子量5000~180000；

所述乙烯-辛烯共聚物中辛烯摩尔含量为20%~40%，门尼粘度为3~35；

所述的中分子量聚异丁烯的粘均分子量为30000～120000，斯陶丁格指数为15～60，与玻璃、电池片之间的粘合力在100N/cm以上。

2.如权利要求1所述的封装胶膜组合物，其特征在于所述过氧化物交联剂为下列之一或其中两种以上的混合：叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、过苯甲酸叔戊酯、1,1-双（叔丁基过氧基）-3,5,5-三甲基环己烷、2,2-双(叔戊基过氧)-丁烷、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧化-异丙基碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、双（叔丁基过氧化异丙基）苯。

3.如权利要求1所述的封装胶膜组合物，其特征在于所述紫外吸收剂为下列之一或其中两种以上的混合：2,2’-四亚甲基双(3,1-苯并噁嗪-4-酮)、2-羟基-4-甲氧基-2’-羧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-苯甲酰基氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮、2-羟基-5-氯二苯甲酮、2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-5’-氨苯基)苯并***、双水杨酸双酚A酯、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并***、2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮、2-(2’-羟基-3’,5’-二甲基苯基)苯并***、2-(2’-甲基-4’-羟基苯基)苯并***、双-(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰基苯基)甲烷、2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并***、2-(2’-羟基-5-甲基苯基)-5-羧酸丁基酯苯并***。

4.如权利要求1所述的封装胶膜组合物，其特征在于所述受阻胺类抗氧剂为下列之一或其中两种以上的混合：三(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、丁二酸和4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺和2,4-二氯-6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪的聚合物、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺和2,4-二氯-6-(4-吗啉基)-1,3,5-三嗪的聚合物、N,N’-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺和吗啉-2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的聚合物、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯/甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基癸二酸酯复配物、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮/二(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复配物。

5.如权利要求1所述的封装胶膜组合物在制备用于封装太阳能电池组件的EVA胶膜中的应用。

6.如权利要求1所述的封装胶膜组合物在制备用于封装双层玻璃的EVA胶膜中的应用。