CN110691833B - 用于封装膜的具有磷酸三烯丙酯的非极性乙烯类组合物 - Google Patents

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Abstract

一种封装膜，其由包含以下的组合物制成：(A)密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物；(B)有机过氧化物；(C)硅烷偶合剂；和(D)包含磷酸三烯丙酯的助剂。

Description

用于封装膜的具有磷酸三烯丙酯的非极性乙烯类组合物
技术领域
本公开涉及用于封装膜的非极性乙烯类聚合物组合物。在一个方面中，本公开涉及具有高体积电阻率的非极性乙烯类聚合物组合物，而在另一个方面中，本公开涉及包含非极性乙烯类聚合物组合物的封装膜和包括所述封装膜的电子装置。
背景技术
在过去十年中，全球对替代能源的需求已经引起太阳能电池板和光伏(PV)模块生产大幅增加。将太阳能转换为电能的太阳能电池(也称为PV电池)非常脆弱，并且必须被耐用的封装膜包围。封装膜的两个主要功能是(1)将太阳能电池粘结到玻璃盖板和背板和(2)保护PV模块免受环境压力(例如湿气、温度、震荡、震动、电气隔离(electrical isolation)等)。
为了作为封装膜使用，所述膜必须显示(a)良好的层压性能，(b)与玻璃、PV电池和背板的强力粘合，(c)良好的电气绝缘(低漏电流(leakage current)、高体积电阻率)，(d)良好的透光性，(e)低水蒸气渗透性和吸湿性，(f)良好的抗蠕变性，(g)UV曝露中的稳定性以及(h)良好的耐候性。当前封装膜主要由乙烯乙酸乙烯酯(EVA)制成，这是因为EVA显示(a)-(h)的良好平衡。EVA是一种类型的乙烯/不饱和羧酸酯共聚物，其中不饱和羧酸酯共聚单体是羧酸乙烯酯。因为EVA很容易用于形成封装膜，因此已经研发了许多添加剂包来增强(a)-(h)中的一个或多个。
例如不是乙烯/不饱和羧酸酯共聚物的乙烯类弹性体的非极性聚烯烃已经用于制造封装膜，但仍然需要有机过氧化物和偶合剂(一般为硅烷偶合剂)以便充分地与玻璃粘合。交联助剂通常与非极性聚烯烃类封装膜一起使用以便获得充分的玻璃粘合力。然而，许多常规交联剂是有问题的，这是因为它们降低了封装膜的体积电阻率。因此，所属领域认识到对提供充分玻璃粘合力并改善封装膜的体积电阻率的交联助剂的需要。
发明内容
本公开提供了封装膜。封装膜包含组合物，所述组合物包含(A)密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物；(B)有机过氧化物；(C)硅烷偶合剂；和(D)包含磷酸三烯丙酯的助剂。
在另一个实施例中，本公开提供了电子装置模块。电子装置模块包含电子装置和由交联聚合物组合物构成的至少一种膜，所述交联聚合物组合物是包含以下的组合物的反应产物：(A)密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物；(B)有机过氧化物；(C)硅烷偶合剂；和(D)包含磷酸三烯丙酯的助剂。
附图说明
图1是示例性光伏模块的分解透视图。
定义和测试方法
对元素周期表的任何提及是1990-1991年CRC出版公司(CRC Press,Inc.)公布的元素周期表。对此表中的一组元素的提及是通过新符号编号各组进行的。
出于美国专利实践的目的，任何引用的专利、专利申请或公开的内容以全文引用的方式并入(或其等同美国版本以引用的方式如此并入)，尤其关于定义(达到与本公开中具体提供的任何定义不一致的程度)和所属领域中的常识的公开内容如此。
本文所公开的数值范围包括来自并包括下限值和上限值的所有值。对于含有明确值(例如1或2或3到5或6或7)的范围，包括任何两个明确值之间的任何子范围(例如1到2；2到6；5到7；3到7；5到6等)。
除非相反地说明、从上下文暗示或在所属领域中惯用，否则所有份数和百分比均以重量计，并且所有测试方法均是截至本公开的提交日为止的现行测试方法。
除非相反地说明，否则所有测试方法均是截至本公开的提交日为止的现行测试方法。
“掺合物”、“聚合物掺合物”和类似术语意指两种或更多种聚合物的组合物。这类掺合物可以是或可以不是可混溶的。这类掺合物可以是或可以不是相分离的。如由透射电子光谱法、光散射、x射线散射和用于测量且/或鉴定域构型的任何其它方法所确定，这类掺合物可以或可以不含有一或多种域构型。掺合物不为层压物，但层压物的一个或多个层可以含有掺合物。
如本文所使用的“组合物”包括包含所述组合物的材料以及由具有所述组合物的材料形成的反应产物和分解产物的混合物。
术语“包含”、“包括”、“具有”和它们的衍生词不希望排除任何额外组分、步骤或程序的存在，无论所述任何额外组分、步骤或程序是否被具体地公开。为了避免任何疑问，除非相反地说明，否则通过使用术语“包含”要求保护的所有组合物可以包括任何额外添加剂、佐剂或化合物，无论所述任何额外添加剂、佐剂或化合物是聚合的还是其它的。相比之下，术语“基本上由……组成”从任何后续列举的范围中排除任何其它组分、步骤或程序，对可操作性来说并非必不可少的组分、步骤或程序除外。术语“由……组成”排除未具体列出的任何组分、步骤或程序。除非另有说明，否则术语“或”是指单独地以及以任何组合形式列出的成员。单数使用包括复数使用，反之亦然。
使用无转子硫化仪(moving die rheometer)测试交联或固化。无转子硫化仪(MDR)装有5克每种样品。MDR运行25分钟，并在给定间隔内为样品提供时间与扭矩的关系曲线。MDR在130℃和150℃下运行。130℃代表最高膜制造温度。150℃代表模块层压温度。MDR在25分钟测试间隔期间施加的最大扭矩(MH)是以dNm为单位来报告。MH通常对应于在25分钟时施加的扭矩。扭矩达到X％MH(tx)所花费的时间是以分钟为单位来报告。tx是理解每种树脂的固化动力学的标准化量度。达到90％MH(T90)的时间是以分钟为单位来报告。
密度是根据ASTM D792来测量。结果是以克(g)/立方厘米(g/cc或g/cm3)来记录。
“直接接触”是指层构型，由此第一层紧邻第二层定位，并且在第一层与第二层之间不存在介入层或不存在介入结构。
“乙烯类聚合物”是含有多于50重量％聚合乙烯单体(以可聚合单体的总量计)并且任选地可以含有至少一种共聚单体的聚合物。乙烯类聚合物包括乙烯均聚物和乙烯共聚物(意指衍生自乙烯和一种或多种共聚单体的单元)。术语“乙烯类聚合物”和“聚乙烯”可以互换使用。乙烯类聚合物(聚乙烯)的非限制性实例包括低密度聚乙烯(LDPE)和线性聚乙烯。线性聚乙烯的非限制性实例包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、多组分乙烯类共聚物(EPE)、乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物(也称为烯烃嵌段共聚物(OBC))、单位点催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、实质上线性或线性塑性体/弹性体、中等密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。一般来说，聚乙烯可以在气相流体化床反应器、液相浆液工艺反应器或液相溶液工艺反应器中使用例如齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Natta catalyst)的非均质催化剂***、均质催化剂***来产生，所述均质催化剂***包含第4族过渡金属和例如茂金属、非茂金属金属中心的杂芳基、杂价芳氧基醚、膦亚胺和其它物质的配体结构。非均质和/或均质催化剂组合也可以用于单反应器或双反应器构型中。
玻璃粘合强度(1”到2”的最大玻璃粘合强度和平均玻璃粘合强度)是通过180°剥离测试来测量。切割层压样品(例如比较实例配制物和本发明实例配制物)中的每一个的背板和膜层，以将每个层压样品分成三个1英寸宽的条状样本，并且条状样本仍然与玻璃层粘合。在受控周围条件下在Instron TM 5565上进行180°剥离测试。测试了初始玻璃粘合力，并且结果是以牛顿/厘米为单位来报告。测试三个样本以得到每个样品的平均玻璃粘合强度。
玻璃化转变温度(Tg)是根据ASTM D7028来测量。
如本文所使用的“互聚物”是指通过使至少两种不同类型的单体聚合而制备的聚合物。因此，通用术语互聚物包括共聚物(用于指由两种不同类型的单体制备的聚合物)和由超过两种不同类型的单体制备的聚合物。
熔化指数(MI)是根据ASTM D1238在190℃、2.16kg下测量的，并以克/10分钟(g/10min)为单位来报告。
熔点是根据ASTM D3418来测量。
“非极性乙烯类聚合物”和类似术语是指不具有永久偶极子的乙烯类聚合物，即不具有正端和负端并且没有杂原子和官能团的聚合物。“官能团”和类似术语是指负责使特定化合物发生其特征反应的原子的部分或原子团。官能团的非限制性实例包括含杂原子的部分、含氧部分(例如醇、醛、酯、醚、酮和过氧基团)和含氮部分(例如酰胺、胺、偶氮、酰亚胺、亚胺、硝酸根、腈和亚硝酸根基团)。如上文所定义，“杂原子”是除碳或氢以外的原子。
“光伏电池”、“PV电池”和类似术语意指含有一种或多种在所属领域中并且从现有技术光伏模块教导已知的几种无机或有机类型中的任一种的光伏效应材料的结构。举例来说，常用光伏效应材料包括已知光伏效应材料中的一种或多种，所述已知光伏效应材料包括但不限于晶体硅、多晶硅、非晶硅、(二)硒化铜铟镓(CIGS)、硒化铜铟(CIS)、碲化镉、砷化镓、染料敏化材料和有机太阳能电池材料。如图1中所示，PV电池通常用于层压结构中，并具有将入射光转换为电流的至少一个光反应性表面。光伏电池为这个领域的从业人员所熟知，并且一般包装到光伏模块中，所述光伏模块保护电池并准许电池用于其各种应用环境中，通常用于室外应用中。PV电池可以是柔性的或在性质上刚性的，并且包括光伏效应材料和在PV电池生产以及适当布线和电子驱动电路中施用的任何保护性涂层表面材料。
“光伏模块”、“PV模块”和类似术语是指包括PV电池的结构。PV模块还可以包括盖板、前封装膜、后封装膜和背板，其中PV电池夹在前封装膜与后封装膜之间。
如本文所使用的“聚合物”是指通过使相同或不同类型的单体聚合而制备的聚合物化合物。因此，通用术语聚合物涵盖术语均聚物(用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物，并且应理解可以将痕量杂质掺入聚合物结构中)以及如先前所定义的术语互聚物。可以将痕量杂质(例如催化剂残余物)掺入聚合物中和/或聚合物内。
体积电阻率是根据基于ASTM D257的Dow方法来测试。测量是使用Keithley 6517B静电计与Keithley 8009测试夹具组合来进行。Keithley model 8009测试室位于强制通风烘箱内部，并能够在高温(烘箱最高温度为80℃)下操作。直接从仪器读取漏电流，并使用以下方程式计算体积电阻率：
Figure BDA0002290817690000061
其中ρ是体积电阻率(ohm.cm)，V是所施用的电压(伏特)，A是电极接触面积(cm2)，I是漏电流(安培)，并且t是样品的平均厚度。为了得到样品的平均厚度，在测试之前测量每个样品的厚度，并测量样品的五个点以得到平均厚度。在60℃下1000伏特下进行体积电阻率测试。测试两个压缩模制膜以得到平均值。
具体实施方式
在一个实施例中，本公开提供了包含组合物的封装膜，所述组合物包含(A)密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物；(B)有机过氧化物；(C)硅烷偶合剂；和(D)包含磷酸三烯丙酯的助剂。
组合物
一种组合物，其包含(A)密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物；(B)有机过氧化物；(C)硅烷偶合剂；和(D)包含磷酸三烯丙酯的助剂，所述组合物用于形成封装膜。
(A)非极性乙烯类聚合物
组合物包含非极性乙烯类聚合物。
在一个实施例中，非极性乙烯类聚合物的密度为0.850g/cc或0.855g/cc或0.860g/cc或0.865g/cc或0.870g/cc到0.875g/cc或0.880g/cc或0.885g/cc或0.890g/cc或0.900g/cc。
在一个实施例中，非极性乙烯类聚合物的熔点为40℃或45℃或50℃或55℃到60℃或65℃或70℃或80℃或90℃或95℃或100℃或110℃或120℃或125℃。
在一个实施例中，非极性乙烯类聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为-35℃或-40℃或-45℃或-50℃到-80℃或-85℃或-90℃或-95℃或-100℃。
在一个实施例中，非极性乙烯类聚合物的熔化指数(MI)为2g/10min或5g/10min或10g/10min或12g/10min到30g/10min或35g/10min或40g/10min或45g/10min或50g/10min。
在一个实施例中，非极性乙烯类聚合物是乙烯/α-烯烃互聚物。乙烯/α-烯烃互聚物可以是无规互聚物或嵌段互聚物。
α-烯烃是由包含以下的烃分子构成的烃分子：(i)仅一种烯属不饱和，这种不饱和位于第一个碳原子与第二个碳原子之间，和(ii)至少3个碳原子或3到20个碳原子，或在一些情况下4到10个碳原子，而在其它情况下4到8个碳原子。合适的制备共聚物的α-烯烃的非限制性实例包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-十二烯和这些单体中的两种或更多种的混合物。
合适的乙烯/α-烯烃互聚物的非限制性实例包括乙烯/丙烯、乙烯/丁烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/丁烯和乙烯/丁烯/1-辛烯互聚物。在一个实施例中，乙烯/α-烯烃互聚物是共聚物。合适的乙烯/α-烯烃共聚物的非限制性实例包括乙烯/丙烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/1-己烯共聚物和乙烯/1-辛烯共聚物。
在一个实施例中，非极性乙烯类聚合物是乙烯/α-烯烃互聚物。乙烯/α-烯烃互聚物具有以下性质中的一种、一些或全部：
(i)密度是0.850g/cc或0.855g/cc或0.860g/cc或0.865g/cc或0.870g/cc到0.875g/cc或0.880g/cc或0.885g/cc或0.890g/cc或0.900g/cc；
(ii)熔化指数是2g/10min或5g/10min或10g/10min或12g/10min到30g/10min或35g/10min或40g/10min或45g/10min或50g/10min；和/或
(iii)熔点(Tm)是40℃或45℃或50℃或55℃到60℃或65℃或70℃或80℃或90℃或95℃或100℃或110℃或120℃或125℃。
在一个实施例中，乙烯/α-烯烃互聚物具有性质(i)-(iii)中的至少2种或全部3种。
在一个实施例中，以组合物的总重量计，非极性乙烯类聚合物以为50重量％(wt％)或80wt％或95wt％到98.5wt％或98.75wt％或99.0wt％或99.5wt％或少于100wt％的量存在于组合物中。
也可以使用非极性乙烯类聚合物的掺合物，并且非极性乙烯类聚合物可以与一种或多种其它聚合物一起掺合或稀释，其程度为聚合物(i)彼此可混溶，(ii)其它聚合物对非极性乙烯类聚合物的期望性质几乎没有影响(如果存在的话)，并且(iii)非极性乙烯类聚合物占掺合物的70wt％或75wt％或80wt％或85wt％或90wt％到95wt％或98wt％或99wt％或少于100wt％。
合适的市售非极性乙烯类聚合物的非限制性实例包括来自陶氏化学(DowChemical)的ENGAGE树脂、来自EMCC的EXACT树脂和来自LG化学(LG Chemical)的LUCENE树脂。
(B)有机过氧化物
组合物包括有机过氧化物。合适的有机过氧化物的非限制性实例包括过氧化二异丙苯、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯、二(叔丁基)过氧化物、氢过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔-3、2,-5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、叔丁基氢过氧化物、过碳酸异丙酯、α,α'-双(叔丁基过氧基)二异丙基苯、叔丁基过氧基-2-乙基己基-单碳酸酯、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,5,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基-2,5-二羟基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、α,α'-双(叔丁基过氧基)-对二异丙基苯等等。
合适的市售有机过氧化物的非限制性实例包括来自阿克苏诺贝尔(AkzoNobel)的TRIGONOX(R)和来自阿科玛(ARKEMA)的LUPEROX(R)。
在一个实施例中，以反应组合物的总重量计，有机过氧化物以0.1wt％或0.5wt％或0.75wt％到1.5wt％或2wt％或3wt％或5wt％的量存在于反应组合物中。
(C)硅烷偶合剂
组合物包括硅烷偶合剂。在一个实施例中，硅烷偶合剂含有至少一个烷氧基。合适的硅烷偶合剂的非限制性实例包括γ-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-(β-甲氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-乙氧基-环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和3-(三甲氧基甲硅烷基)甲基丙烯酸丙酯。
在一个实施例中，硅烷偶合剂是乙烯基三甲氧基硅烷或3-(三甲氧基甲硅烷基)甲基丙烯酸丙酯。
在一个实施例中，以反应组合物的总重量计，硅烷偶合剂以0.01wt％或0.05wt％或0.1wt％或0.2wt％到0.3wt％或0.5wt％或1wt％或2wt％的量存在。
(D)助剂
组合物包含有包含磷酸三烯丙酯的助剂。磷酸三烯丙酯具有结构I：
Figure BDA0002290817690000091
在一个实施例中，以组合物的总重量计，助剂以0.01wt％或0.05wt％或0.1wt％或0.15wt％或0.2wt％到0.4wt％或0.6wt％或0.8wt％或1.0wt％或1.3wt％或1.5wt％的量存在。
在一个实施例中，助剂仅由磷酸三烯丙酯构成。在所述实施例中，以组合物的总重量计，磷酸三烯丙酯以0.01wt％或0.05wt％或0.1wt％或0.15wt％或0.2wt％到0.4wt％或0.6wt％或0.8wt％或1.0wt％或1.3wt％或1.5wt％的量存在。
在一个实施例中，助剂包含磷酸三烯丙酯与至少一种其它化合物的掺合物。可以与磷酸三烯丙酯掺合的示例性化合物包括三聚氰酸三烯丙酯(TAC)和异三聚氰酸三烯丙酯(TAIC)。在一个实施例中，助剂包含磷酸三烯丙酯与(i)TAC和(ii)TAIC中的至少一种的掺合物。在掺合物中，磷酸三烯丙酯占掺合物的多于0wt％或1wt％或20wt％或50wt％到99wt％或99.5wt％或到少于100wt％。举例来说，在其中助剂包含磷酸三烯丙酯与(i)TAC和(ii)TAIC中的至少一种的掺合物的实施例中，以掺合物的重量计，磷酸三烯丙酯占多于0wt％或0.01wt％或0.05wt％或0.1wt％或0.15wt％或0.2wt％或0.4wt％或0.6wt％或0.8wt％或1wt％或1.3wt％或1.5wt％或5wt％或10wt％或15wt％或20wt％或50wt％到99wt％或99.5wt％或少于100wt％，并且以掺合物的总重量计，(i)TAC和(ii)TAIC中的至少一种占多于0wt％或0.5wt％或1wt％到50wt％或80wt％或99wt％。
(E)任选添加剂
在一个实施例中，组合物包括一种或多种任选添加剂。合适添加剂的非限制性实例包括抗氧化剂、抗粘连剂、稳定剂、着色剂、紫外线(UV)吸收剂或稳定剂、阻燃剂、增容剂、填充剂和加工助剂。
以组合物的总重量计，任选添加剂以多于零或0.01wt％或0.1wt％到1wt％或2wt％或3wt％的量存在。
封装膜
组合物成型为封装膜。例如在任何上文实施例或两个或更多个实施例的组合中描述的组合物的组合物用于形成封装膜。
在一个实施例中，组合物形成整个封装膜。
(A)非极性乙烯类聚合物、(B)有机过氧化物、(C)硅烷偶合剂、(D)助剂和任何任选添加剂可以以任何顺序或同时添加到彼此中并与彼此配混。在一个实施例中，使有机过氧化物、硅烷偶合剂、助剂和任何任选添加剂预混合，并且在配混之前或期间将预混合物添加到非极性乙烯类聚合物中。在一个实施例中，将非极性乙烯类聚合物的干丸粒浸泡在预混合物中，并且随后使浸泡的丸粒配混。
合适的配混设备的非限制性实例包括内部分批式混合器(例如BANBURY和BOLLING内部混合器)和连续单螺杆或双螺杆混合器(例如FARREL连续混合器、BRABENDER单螺杆混合器、WERNER和PFLEIDERER双螺杆混合器以及BUSS捏合连续挤出机)。所用混合器的类型和混合器的操作条件可能影响例如粘度、体积电阻率和挤出表面光滑度的组合物性质。
在一个实施例中，期望避免或限制交联直到层压为止。有机过氧化物的过早交联和/或过早分解可能会导致封装膜的玻璃粘合力降低。换句话说，封装膜保持反应性直到层压为止，此时交联完成，并且封装膜的封装膜组合物成为包含非极性乙烯类聚合物、硅烷偶合剂和助剂并且几乎不包含残余有机过氧化物(如果存在的话)的反应产物。因此，组合物的配混温度低于有机过氧化物的分解温度。在一个实施例中，组合物的配混温度为80℃或90℃到100℃或110℃或120℃。
封装膜1：在一个实施例中，封装膜由包含以下的组合物构成：(A)密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物、(B)有机过氧化物、(C)硅烷偶合剂和(D)包含磷酸三烯丙酯的助剂。
封装膜2：在一个实施例中，封装膜由包含以下的组合物构成：(A)以组合物的总重量计，50wt％或80wt％或95wt％到98.5wt％或98.75wt％或99wt％或99.5wt％或少于100wt％密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物；(B)以组合物的总重量计，0.1wt％或0.5wt％或0.75wt％到1.5wt％或2wt％或3wt％或5wt％有机过氧化物；(C)以组合物的总重量计，0.01wt％或0.05wt％或0.1wt％或0.2wt％到0.3wt％或0.5wt％或1wt％或2wt％硅烷偶合剂；(D)以组合物的总重量计，0.01wt％或0.1wt％或0.2wt％到1.0wt％或1.3wt％或1.5wt％助剂。应理解，组分(A)、(B)、(C)、(D)和任何任选添加剂的总量占组合物的100wt％。
封装膜3：在一个实施例中，封装膜由包含以下的组合物构成：(A)以组合物的总重量计，95wt％到99wt％密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物；(B)以组合物的总重量计，0.75wt％到1.5wt％有机过氧化物；(C)以组合物的总重量计，0.1wt％到0.3wt％硅烷偶合剂；(D)以组合物的总重量计，0.2wt％到1.3wt％助剂。应理解，组分(A)、(B)、(C)、(D)和任何任选添加剂的总量占组合物的100wt％。
在一个实施例中，封装膜是根据在60℃下的体积电阻率大于或等于2.0×1015ohm.cm或2.1×1015ohm.cm或2.2×1015ohm.cm或2.5×1015ohm.cm或3.0×1015ohm.cm或4.0×1015ohm.cm或5.0×1015ohm.cm或6.0×1015ohm.cm或7.0×1015ohm.cm或8.0×1015ohm.cm或9.0×1015ohm.cm到9.5×1015ohm.cm或1.0×1016ohm.cm或1.2×1016ohm.cm或1.4×1016ohm.cm或1.5×1016ohm.cm的封装膜1、封装膜2或封装膜3。
在一个实施例中，封装膜是根据在60℃下的体积电阻率大于或等于2.1×1015ohm.cm到1.0×1016ohm.cm的封装膜1、封装膜2或封装膜3。
在一个实施例中，封装膜的厚度是0.25mm或0.275mm或0.3mm或0.325mm或0.35mm或0.375mm或0.4mm到0.425mm或0.45mm或0.475mm或0.5mm或0.525mm或0.55mm。
在一个实施例中，封装膜是一个层，其中单层由本发明的组合物构成。在一个实施例中，封装膜具有两个或更多个层，其中至少一个层由本发明的组合物构成。
电子装置
本公开的组合物用于构造电子装置模块，并且明确地说，封装膜用于构造电子装置模块。封装膜用作电子装置的一个或多个“外壳”，即施用到电子装置的一个或两个表面，例如作为前封装膜或后封装膜，或作为前封装膜和后封装膜两者，例如其中装置被完全封装在材料内。
在一个实施例中，电子装置模块包含(i)至少一个电子装置，通常是以线性或平面图案排列的多个所述装置；(ii)至少一个盖板；和(iii)至少一个封装膜，其至少部分地由本公开的组合物构成。封装膜介于盖板与电子装置之间，并且封装膜对电子装置和盖板两者均展现出良好的粘合力。
在一个实施例中，电子装置模块包含(i)至少一个电子装置，通常是以线性或平面图案排列的多个所述装置；(ii)前盖板；(iii)前封装膜；(iv)后封装膜；和(v)背板，其中(iii)前封装膜和(iv)后封装膜中的至少一个至少部分地由本公开的组合物构成。电子装置被夹在前封装膜与后封装膜之间，其中盖板和背板封装前封装膜/电子装置/后封装膜单元。
在一个实施例中，盖板是玻璃、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酯或含氟树脂。在另一个实施例中，盖板是玻璃。
在一个实施例中，背板是由玻璃、金属或聚合物树脂构成的单层膜或多层膜。背板是由玻璃或聚合物树脂构成的膜。在另一个实施例中，背板是由氟聚合物层和聚对苯二甲酸乙二醇酯层构成的多层膜。
在一个实施例中，电子装置是太阳能电池或光伏(PV)电池。
在一个实施例中，电子装置模块是PV模块。
图1说明了示例性PV模块。刚性PV模块10包含被前封装膜12a和后封装膜12b围绕或封装的光伏电池11(PV电池11)。玻璃盖板13覆盖设置在PV电池11上的前封装膜12a的部分的前表面。例如第二玻璃盖板或聚合物衬底的背板14支撑设置在PV电池11的后表面上的后封装膜12b的部分的后表面。如果背板14对立面的PV电池的表面不对日光起反应，则背板14不必是透明的。在这个实施例中，封装膜12a和12b完全封装PV电池11。在图1中示出的实施例中，前封装膜12a直接接触玻璃盖板13，而后封装膜12b直接接触背板14。PV电池11被夹在前封装膜12a与后封装膜12b之间以使得前封装膜12a和后封装膜12b两者均与PV电池11直接接触。前封装膜12a和后封装膜12b也在不存在PV电池11的位置中与彼此直接接触。
本公开的封装膜可以是前封装膜、后封装膜或前封装膜和后封装膜两者。在一个实施例中，本公开的封装膜是前封装膜。在另一个实施例中，封装膜既是前封装膜又是后封装膜。
在一个实施例中，通过一种或多种层压技术将包含本公开的组合物的封装膜施用到电子装置。通过层压使盖板与封装膜的第一表面直接接触，并且使电子装置与封装膜的第二表面直接接触。使盖板与前封装膜的第一表面直接接触，使背板与后封装膜的第二表面直接接触，并且将电子装置固定在前封装膜的第二表面与后封装膜的第一表面之间，并且与其直接接触。
在一个实施例中，层压温度足以激活有机过氧化物并使组合物交联，即包含非极性乙烯类聚合物、有机过氧化物、硅烷偶合剂和助剂的组合物在交联发生时保持反应性直到层压为止。在交联期间，硅烷偶合剂通过硅烷键在非极性乙烯类聚合物的分子链中的两个或更多个之间形成化学键。“硅烷键”具有结构-Si-O-Si-。每个硅烷键可以连接两个或更多个或三个或更多个非极性乙烯类聚合物的分子链。硅烷偶合剂也与盖板表面相互作用以增加封装膜与盖板之间的粘合力。在层压后，组合物是非极性乙烯类聚合物、有机过氧化物、硅烷偶合剂和助剂的反应产物。
在一个实施例中，用于生产电子装置的层压温度是130℃或135℃或140℃或145℃到150℃或155℃或160℃。在一个实施例中，层压时间是8分钟或10分钟或12分钟或15分钟到18分钟或20分钟或22分钟或25分钟。
在一个实施例中，本公开的电子装置包括由组合物构成的封装膜，所述组合物是以下的反应产物：(A)非极性乙烯类聚合物、(B)有机过氧化物、(C)硅烷偶合剂和(D)包含磷酸三烯丙酯的助剂，并且封装膜的初始玻璃粘合力大于120N/cm或130N/cm或140N/cm或150N/cm或160N/cm或170N/cm到180N/cm或190N/cm或195N/c或200N/cm。
在一个实施例中，本公开的电子装置包括根据具有以下性质中的一种、一些或全部的封装膜1、封装膜2或封装膜3的封装膜：
(i)初始玻璃粘合力大于120N/cm或130N/cm或140N/cm或150N/cm或160N/cm或170N/cm到180N/cm或190N/cm或195N/cm或200N/cm；和/或
(ii)在60℃下的体积电阻率大于或等于2.0×1015ohm.cm或2.1×1015ohm.cm或2.2×1015ohm.cm或2.5×1015ohm.cm或3.0×1015ohm.cm或4.0×1015ohm.cm或5.0×1015ohm.cm或6.0×1015ohm.cm或7.0×1015ohm.cm或8.0×1015ohm.cm或9.0×1015ohm.cm到9.5×1015ohm.cm或1.0×1016ohm.cm或1.2×1016ohm.cm或1.4×1016ohm.cm或1.5×1016ohm.cm。
在一个实施例中，本公开的电子装置包括根据具有性质(i)和(ii)两者的封装膜1、封装膜2或封装膜3的封装膜。
在一个实施例中，本公开的电子装置包括根据具有以下性质中的一种、一些或全部的封装膜1、封装膜2或封装膜3的封装膜：
(i)初始玻璃粘合力大于140N/cm到190N/cm；和/或
(ii)在60℃下的体积电阻率大于或等于2.1×1015ohm.cm到1.0×1016ohm.cm。
在一个实施例中，本公开的电子装置包括根据具有性质(i)和(ii)两者的封装膜1、封装膜2或封装膜3的封装膜。
本公开的一些实施例现在将详细描述于以下实例中。
实例
材料
EVA：乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，密度为0.955g/cc(根据ASTM D792所测量)，熔化指数(MI)为6.0g/10min(根据ASTM D1238在190℃、2.16kg下所测量)，并且以共聚物的总重量计乙酸乙烯酯含量为28wt％，可以从杜邦(DuPont)以Elvax 260获得
POE：乙烯/辛烯共聚物(非极性乙烯类聚合物)，密度为0.880g/cc并且MI为18.0g/10min
过氧化物：2-乙基己基碳酸叔丁基过氧酯(可以从阿科玛获得的有机过氧化物)
VMMS：3-(三甲氧基甲硅烷基)甲基丙烯酸丙酯(可以从道康宁(DowCorning)获得的硅烷偶合剂)
TAIC：异三聚氰酸三烯丙酯(可以从Fangruida Chemicals Co.,Ltd.获得的交联助剂)
TAP：磷酸三烯丙酯(可以从东京化成工业株式会社(TCI Chemical IndustryCo.,Ltd.)获得的交联助剂)
样品制备
根据下表1，通过首先将有机过氧化物、硅烷偶合剂和助剂在玻璃罐中以表1中所阐述的期望百分比预混合来制备组合物。取决于实例(参见表1)，将EVA或POE的干聚合物丸粒放入罐中。为确保固化包(即有机过氧化物、硅烷偶合剂和助剂)均匀分布并完全浸入丸粒中，将罐放置到40℃烘箱中并且每15分钟定期搅动。
将组合物压缩模制成0.5mm膜。使用液压机执行压缩模制。将组合物在无所施用的压力下在120℃下预热5分钟，接着为2个阶段的所施用的压力。阶段1是5MPa压力，持续0.5分钟。阶段2是10MPa压力，持续0.5分钟。随后，将温度升高到150℃并在10MPa压力下保持15分钟。最后，使温度冷却到室温并释放压力。
对于体积电阻率测试，将每个压缩模制膜切成四个复制品以进行测试。
表1
Figure BDA0002290817690000171
CE＝比较实例
IE＝本发明实例
CE1-4基于EVA膜。这些比较实例显示，当使用TAIC(CE3)或TAP(CE4)作为EVA类膜中的助剂时，在EVA类组合物中见到一些VR改善，但初始玻璃粘合力保持低(对于CE3和CE4，分别是113N/cm和117N/cm)。
CE5-7和IE1-3使用非极性乙烯类聚合物膜。IE1-3与CE5-6的比较显示，在非极性乙烯类聚合物膜中包括TAP引起VR改善。具体地说，实例显示，与单独的基础树脂(CE5)相比，当与TAP一起固化时，VR增加了约4.7-20×。IE1-IE3的在60℃下的体积电阻率分别是4.9×1015ohm.cm、9.5×1015ohm.cm和2.2×1015ohm.cm，而CE5(单独的非极性乙烯类聚合物)的在60℃下的体积电阻率是4.7×1014ohm.cm。
IE1和IE3与CE7(具有TAIC的非极性乙烯类聚合物)的比较还显示，除了相较于单独的基础树脂而言的VR改善之外，使用TAP作为助剂还引起初始玻璃粘合力改善，同时维持VR改善。具体地说，IE1的VR是4.9×1015并且初始玻璃粘合力是167N/cm，而CE7的VR是2.0×1015并且初始玻璃粘合力是135N/cm。
特定地预期，本公开不限于本文所含有的实施例和说明，但包括那些实施例的修改形式，所述那些实施例包括如在以下权利要求书的范围内出现的实施例部分和不同实施例的要素组合。

Claims (14)

1.一种封装膜，其包含组合物，所述组合物包含：
(A)以所述组合物的总重量计50wt％到99wt％的密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物，其中所述非极性乙烯类聚合物是乙烯/α-烯烃共聚物；
(B)以所述组合物的总重量计0.1wt％到5wt％的有机过氧化物；
(C)以所述组合物的总重量计0.01wt％到2wt％的硅烷偶合剂；和
(D)以所述组合物的总重量计0.01wt％到1.5wt％的包含磷酸三烯丙酯的助剂。
2.根据权利要求1所述的封装膜，其中制备所述乙烯/α-烯烃共聚物的α-烯烃选自丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-十二烯和这些单体中的两种或更多种的混合物。
3.根据权利要求2所述的封装膜，其中所述非极性乙烯类聚合物选自由乙烯/α-烯烃无规共聚物和乙烯/α-烯烃嵌段共聚物组成的组。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的封装膜，其中所述组合物由以下构成：
(A)以所述组合物的总重量计95wt％到99wt％的所述非极性乙烯类聚合物；
(B)以所述组合物的总重量计0.75wt％到1.5wt％的所述有机过氧化物；
(C)以所述组合物的总重量计0.1wt％到0.3wt％的所述硅烷偶合剂；和
(D)以所述组合物的总重量计0.2wt％到1.3wt％的所述助剂。
5.根据权利要求4所述的封装膜，其中以所述组合物的总重量计，所述助剂以0.2wt％到1.0wt％的量存在。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的封装膜，其中所述助剂包含磷酸三烯丙酯和至少一种其它化合物。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的封装膜，其中以所述助剂的总重量计，所述助剂包含多于20wt％到少于100wt％磷酸三烯丙酯。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的封装膜，其中所述助剂包含磷酸三烯丙酯与(i)三聚氰酸三烯丙酯和异三聚氰酸三烯丙酯中的至少一种的混合物。
9.根据权利要求8所述的封装膜，其中以所述助剂的总重量计，所述助剂包含50wt％到少于100wt％磷酸三烯丙酯。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的封装膜，其在60℃的体积电阻率大于或等于2.1×1015ohm.cm到1.0×1016ohm.cm。
11.一种电子装置模块，其包含：
电子装置，和
由交联聚合物组合物构成的至少一种膜，所述交联聚合物组合物是包含以下的组合物的反应产物：
(A)以所述组合物的总重量计50wt％到99wt％的密度为0.850g/cc到0.890g/cc的非极性乙烯类聚合物，其中所述非极性乙烯类聚合物是乙烯/α-烯烃共聚物；
(B)以所述组合物的总重量计0.1wt％到5wt％的有机过氧化物；
(C)以所述组合物的总重量计0.01wt％到2wt％的硅烷偶合剂；和
(D)以所述组合物的总重量计0.01wt％到1.5wt％的包含磷酸三烯丙酯的助剂。
12.根据权利要求11所述的电子装置模块，其中所述至少一种膜的在60℃的体积电阻率大于或等于2.1×1015ohm.cm到1.0×1016ohm.cm。
13.根据权利要求11或12所述的电子装置模块，其中所述交联聚合物组合物是以下的反应产物：
(A)以所述组合物的总重量计95wt％到99wt％的所述非极性乙烯类聚合物；
(B)以所述组合物的总重量计0.75wt％到1.5wt％的有机过氧化物；
(C)以所述组合物的总重量计0.1wt％到0.3wt％的所述硅烷偶合剂；和
(D)以所述组合物的总重量计0.2wt％到1.3wt％的所述包含磷酸三烯丙酯的助剂，
其中所述至少一种膜的在60℃的体积电阻率大于或等于2.2×1015ohm.cm到9.5×1015ohm.cm。
14.根据权利要求11或12所述的电子装置模块，其中所述电子装置是光伏电池。
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