一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法，本发明专利技术利用溶液聚合，通过控制原料的加入方式、时间和加入量，制备含两种交联基团组成的聚烯烃，所述的交联基团为乙烯基，所合成的聚烯烃中，0‑30重量百分比聚烯烃不含交联基团，30‑70重量百分比的聚烯烃的交联基团摩尔组成为0.001–10。该交联型聚烯烃制成的太阳能电池封装材料，在380‑780nm的波长范围内透光率大于93％。本发明专利技术制备的高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃可以用于替代传统太阳能电池封装材料，且具有交联时间短、耐候性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法
本专利技术属于聚烯烃制备
，更具体的涉及高透光太阳能电池封装用交联型聚合物胶膜的制备方法。
技术介绍
聚烯烃因其原料丰富，价格低廉，易加工成型，综合性能优良，可应用于汽车，航空，食品，医疗器械等领域。其制备方法包括气相法，淤浆法，本体法和溶液法，随着上世纪90年代茂金属催化剂的工业化的成功，溶液聚合工艺得到广泛应用。典型的溶液聚合工艺包括陶氏公司的INSITE工艺以及埃克森美孚化工公司的Exxon绝热溶液聚合工艺，产品的商品名分别为EngageTM和ExactTM。在聚合过程通过调控各单体的加料策略，可调控聚合物的分子量及分布和共聚物组成及分布，得到性能更为优异、适用范围更广的聚烯烃产品。作为太阳能电池密封材料，乙烯-醋酸乙烯共聚物及聚烯烃因其透明性，柔软性以及绝缘性等优点，被广泛应用。乙烯-醋酸乙烯共聚物在太阳能电池组件长期的使用过程中容易降解及黄变，使得光伏组件的发电使用寿命降低，发电效率大幅度下降。聚烯烃材料具备优越的耐候性，抗PID效应，不易黄化等特点，是一类新兴的光伏封装材料(CN106206790A，CN105247689A，CN104995745A，CN104823285B,CN104530994B)。太阳能电池封装材料的透光率决定了其光电转换效率，聚烯烃封装膜的透光率低于乙烯-醋酸乙烯共聚物，在一定程度上限制了聚烯烃封装膜的应用。目前已出现提高光伏材料透过率的方法，但它们采用的是添加改性剂，改变光伏组件封装工艺等方法(CN107502232A、CN107312468A、CN102945879A)，很少从合成方法出发，通过聚合物链结构设计和调控出发，进行聚烯烃微观结构的定制。为此，本专利采用半连续或连续溶液聚合工艺，通过控制原料的加入方式、时间和加入量，合成了含两种交联基团组成的聚烯烃，进而制备了一种高透光、交联时间短且耐候性好的太阳能电池密封用交联型聚烯烃。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有生产产品和技术的不足，提供一种高透光太阳能电池密封用交联型聚烯烃材料的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法，该方法为：在无水无氧条件下，将乙烯溶解在半连续反应器的有机溶剂中，加入α-烯烃、共聚催化剂和助催化剂，在30-300℃下聚合0.1-21h后，再加入带交联基团的多烯类单体反应，进一步聚合0-4h，制备高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃；以半连续反应器中有机溶剂的体积计，所述乙烯和α-烯烃的浓度均为0.001～10mol/L，所述的带交联基团的烯类单体浓度为0.001～10mol/L，所述共聚催化剂浓度为0.1～100μmol/L，所述的助催化剂与共聚催化剂的摩尔比为50～10000:1。一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法，该方法为：在无水无氧条件下，将乙烯溶解在多级连续反应器的首个反应器的有机溶剂中，加入第一部分α-烯烃、共聚催化剂和助催化剂，30-300℃下聚合，停留时间0.5-180min，然后流入后续的反应器中，在后续反应器中加入带交联基团的多烯类单体反应和第二部分的α-烯烃，30-300℃下聚合，停留时间0.5-180min，得到含两种交联基团组成的高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃。以有机溶剂的体积计，所述乙烯和第一部分α-烯烃的浓度均为0.001～10mol/L，所述的催化剂浓度为0.1～100μmol/L，所述的助催化剂与共聚催化剂的摩尔比为50～10000:1，所述的第二部分的α-烯烃浓度为0.001～10mol/L，所述的带交联基团的烯类单体浓度为0.001～10mol/L。进一步地，所述的交联基团为乙烯基，所制备的高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的重均分子量为1～500kg/mol，分子量分布指数为2.0～15.0，由重量百分比为0-30％的不含交联基团的烯烃聚合物和重量百分比为70-100％的含交联基团的烯烃聚合物组成；所述高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃中，交联基团的摩尔含量为0.001～10％。进一步地，所述的反应器为管式反应器或釜式反应器，所述的聚合方式为溶液聚合。进一步地，所述的α-烯烃为3-20个碳原子的直链或带支链的α-烯烃。进一步地，所述α-烯烃优选为丙烯、丁烯、1-已烯、1-辛烯、异戊烯、2-甲基丙烯。进一步地，所述的带交联基团的多烯类单体包括直链型二烯类单体，环状二烯类单体，直链三烯类单体，环状三烯类单体，带苯环的烯类等，优选丁二烯，1,5-己二烯，1,4-己二烯，1,7-辛二烯，1,9-癸二烯，1,4-异戊二烯，环戊二烯，双环戊二烯，5-亚乙基-2-降冰片烯，5-乙烯基双环[2.2.1]庚-2-烯，苯乙烯，环已二烯等。进一步地，所述的共聚催化剂由茂金属催化剂、非茂金属催化剂中的一种、两种或多种按任意配比混合。所述的茂金属催化剂包括双茚基二甲基锆、2,3,4-三氢-8-二苯基磷基-喹啉基)三苄基锆双(3-甲基亚水杨基-五氟苯亚胺基)二氯化钛、二甲基硅桥基-双茚基、二甲基硅桥基-四甲基环戊二烯基-叔丁基氨基-二甲基钛、双茚基二氯化锆、双环戊二烯基二甲基铪、双环戊二烯基-双苯氧基锆、[N-(3,5-二叔丁基亚水杨基)-2-二苯基磷基苯亚胺]三氯化钛、亚乙烯桥基双茚基二氯化锆、二苯基碳桥基-环戊二烯基-笏基二氯化锆、二苯基碳桥基-环戊二烯基-笏基二氯化锆、二甲基硅桥基-四甲基环戊二烯基-叔丁基氨基-二甲基钛、二甲基硅桥基-3-吡咯基茚基-叔丁基氨基-二甲基钛、二甲基硅桥基-3-吡咯基茚基-叔丁基氨基-二甲基钛、双[2-(3',5'-二叔丁基苯基)-茚基]二氯化锆、双(2-甲基-4,5-苯基-茚基)二氯化锆、二甲基硅桥基双茚基二氯化锆、五甲基环戊二烯基-(2-苯基苯氧基)-二氯化钛、(五甲基环戊二烯基-(2,6-二异丙基苯氧基)-二氯化钛、双(亚水杨基-苯亚胺基)二氯化钛等；所述非茂金属催化剂包括双齿亚胺吡咯配体钒催化剂、吡啶氨基铪催化剂、钯二亚胺催化剂、中性水杨醛亚胺镍、苯氧亚胺配体催化剂、限定几何构型催化剂。进一步地，所述的助催化剂选自M(R1)3、M(O)R1，其中，M为铝、硼或者锂；R1为4-10个碳原子的烷基，优选甲基，乙基，异丁基等。进一步地，所述的有机溶剂为具有4～10个碳原子的直链烷烃、异构烷烃、环烷烃或芳烷烃；优选正戊烷、异戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、异庚烷、正辛烷、异辛烷、正癸烷、异构烷烃油、甲苯、二甲苯。再一方面，本专利技术还涉及将含两种交联基团组成的聚烯烃制备成太阳能电池封装材料。所述聚烯烃材料所制备的薄膜的加工方法包括压延成型、流延成型、吹膜法、双向拉伸中的一种或多种组合，加工所得的薄膜用于太阳能电池模块包括正面/背面保护构件的密封保护。本专利技术所合成的聚烯烃通过加工方法加工而成的太阳能电池封装材料在380-780nm的波长范围内透光率大于93％。用本专利技术聚烯烃材料所制成的薄膜，在145℃下真空层压总时间小于20min，层压后的封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法，其特征在于，该方法为：在无水无氧条件下，将乙烯溶解在半连续反应器的有机溶剂中，加入α-烯烃、共聚催化剂和助催化剂，在30-300℃下聚合0.1-21h后，再加入带交联基团的多烯类单体反应，进一步聚合0-4h，制备高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃；以半连续反应器中有机溶剂的体积计，所述乙烯和α-烯烃的浓度均为0.001～10mol/L，所述的带交联基团的烯类单体浓度为0.001～10mol/L，所述共聚催化剂浓度为0.1～100μmol/L，所述的助催化剂与共聚催化剂的摩尔比为50～10000:1。/n

【技术特征摘要】
1.一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法，其特征在于，该方法为：在无水无氧条件下，将乙烯溶解在半连续反应器的有机溶剂中，加入α-烯烃、共聚催化剂和助催化剂，在30-300℃下聚合0.1-21h后，再加入带交联基团的多烯类单体反应，进一步聚合0-4h，制备高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃；以半连续反应器中有机溶剂的体积计，所述乙烯和α-烯烃的浓度均为0.001～10mol/L，所述的带交联基团的烯类单体浓度为0.001～10mol/L，所述共聚催化剂浓度为0.1～100μmol/L，所述的助催化剂与共聚催化剂的摩尔比为50～10000:1。


2.一种高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的制备方法，其特征在于，该方法为：在无水无氧条件下，将乙烯溶解在多级连续反应器的首个反应器的有机溶剂中，加入第一部分α-烯烃、共聚催化剂和助催化剂，30-300℃下聚合，停留时间0.5-180min，然后流入后续的反应器中，在后续反应器中加入带交联基团的多烯类单体反应和第二部分的α-烯烃，30-300℃下聚合，停留时间0.5-180min，得到含两种交联基团组成的高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃。以有机溶剂的体积计，所述乙烯和第一部分α-烯烃的浓度均为0.001～10mol/L，所述的催化剂浓度为0.1～100μmol/L，所述的助催化剂与共聚催化剂的摩尔比为50～10000:1，所述的第二部分的α-烯烃浓度为0.001～10mol/L，所述的带交联基团的烯类单体浓度为0.001～10mol/L。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的交联基团为乙烯基，所制备的高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃的重均分子量为1～500kg/mol，分子量分布指数为2.0～15.0，由重量百分比为0-30％的不含交联基团的烯烃聚合物和重量百分比为70-100％的含交联基团的烯烃聚合物组成；所述高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃中，交联基团的摩尔含量为0.001～10％。


4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的反应器为管式反应器或釜式反应器，所述的聚合方式为溶液聚合。


5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述α-烯烃为3-20个碳原子的直链或带支链的α-烯烃。


6.根据权利要求5所述的高透光太阳能电池封装用交联型聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，所述α...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文俊，罗理琼，刘平伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33