一种聚烯烃封装胶膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚烯烃封装胶膜及其制备方法和应用，所述封装膜是由以重量百分比计的a）聚合物树脂包括聚烯烃X：1-60%，聚烯烃Y：40-99%；b）加工助剂，用量为聚合物树脂重量的0.1-5%制备而成。本发明专利技术的组合物具有常规EVA封装胶膜优异的光学性能和粘接性能，并不需要交联，具备常规EVA封装胶膜无法实现的热塑性性质，有利于组件回收利用；具备优于常规EVA封装胶膜的耐紫外老化性能、水汽阻隔性能和电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及封装胶膜材料及其制备方法，具体涉及一种聚烯烃封装胶膜及其制备方法和应用。
技术介绍
太阳能是一种绿色无污染并且取之不尽的能源，相对其它能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性、可就地取用，因而在最近十年，太阳能产业成为了全球各国发展的重点。目前主要是通过太阳能电池板将其转换成电能，然后再将其用作其它用途，如路灯、冰箱、电动汽车等。太阳能电池一般用于环境比较恶劣的室外，为了防止因空气或水渗入组件内部而导致组件输出功率降低，必须将上方玻璃板(前板)、光电池组、下方保护层(背板)通过封装材料黏合起来。由于太阳辐射的存在，光伏组件在使用过程中内部可能达到65°C (或更高)的温度，因此使用的封装材料必须具有优良的机械和耐蠕变性能。目前市场上使用最多的封装材料，例如专利JP19870174967所述的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)，其交联之后除了满足上述性能外，还具有良好的 透光率(90%以上)，能满足光伏组件封装的一般要求。但是，在长期的太阳辐射作用下，EVA会发生分解，释放出乙酸腐蚀电池片；老化后表现出显著的黄变，导致光伏组件的输出功率下降。并且，EVA必须交联使用，通常是使用有机过氧化物。交联固化后失去热塑性，使封装后的缺陷组件和达到使用寿命的失效组件难于回收其中铜、银等贵重金属和电池片本身。此外，EVA树脂本身极性较高，对水分阻隔性能差，长期的室外使用过程中，渗入组件的水汽会破坏黏合界面，导致无法维持长久粘结力；过多的水汽还会导致EVA胶膜的绝缘性能降低，严重的会引起电池短路。为了提高组件的耐老化性能，专利JP1994114115A描述了使用乙烯-不饱和脂肪酸共聚物为基体树脂的封装胶膜，该树脂材料分子链不含极性基团，紫外老化后不会产生生色团，使胶膜发黄，且具有较好的耐热性、吸水率低、即使在潮湿场合也不会产生游离酸，可以防止组件在高湿度环境中因光生伏打元件的旁路电阻下降而导致的性能退化，但其耐蠕变性能不好，仍然需要交联使用，丧失热塑性，不利于组件回收再利用。为了解决常规EVA封装组件因热固性而难以回收的问题，专利W01995022843A1描述了使用离子树脂聚合物作为封装材料，该聚合物具有非交联热塑性，有利于失效组件的回收，且能表现出良好的透光率；该聚合物依靠离子晶格能在其熔点以上保持足够的内聚强度，热机械性好于非交联EVA，但该封装材料在组件制造温度范围内(130-160°C )具有高粘度，这种高粘度将降低产品的生产效率。这是因为在薄膜的连续生产过程中，粘度提高将导致薄膜的流速降低。为了获得更优性能的封装材料，市场上出现了以聚烯烃为基础树脂的封装胶膜，该胶膜具有低于EVA封装胶膜4倍以上的水汽透过率。但受限于聚烯烃材料本身的性质因聚烯烃材料普遍的结晶性，其透光率低，至少不能用于前板与电池片之间的黏合；因聚烯烃材料属非极性树脂，其对极性材料的粘结力差，不能提供较高的初始粘结力；若使用无定形聚烯烃材料，透光率可以达到较高水平，但由于材料失去结晶性，熔点降低，不能保证65°C以上足够的内聚强度，耐蠕变性能差，必须交联使用，失去热塑性质，不利于组件的回收再利用。例如专利W02007US78845A描述了使用乙烯多嵌段共聚物作为封装材料，其实例部分主要以乙烯/1- 丁烯多嵌段共聚物(Ρ0Ε/Ρ0Ρ)作为基体树脂，通过马来酸酐(MAH)接枝并加入紫外吸收剂和抗氧剂，具有十分优异的水汽阻隔性能和耐老化性能，但其透光率测试试样需要骤冷才能达到90%以上的透光率，骤冷的作用在于使聚合物分子链提早冻结，降低结晶完善程度，即该封装材料在结晶控制上并不理想；另一方面，其测试与玻璃粘结力时层压温度高达160°C，这一温度远高于组件厂普遍使用的层压温度。且从这种封装材料使用的基体树脂来看，其根据乙烯含量的大小，熔点最高可到120°C，但这一熔点为聚乙烯熔点，而乙烯含量越高，结晶度也越高，透光率则越低，所以该共聚物乙烯含量不能过高，否则其熔点将降低，导致热机械性能下降，不能保证65°C以上足够的内聚强度，该专利提出使聚合物交联的方式来解决这一问题，从而失去热塑性质，不利于组件的回收再利用。例如专利W02010067039A1描述了使用聚乙烯与多种含官能团的聚烯烃共混物作为封装材料，表现出优异的热机械性能，但其共混物中聚乙烯含量较大，在满足使用过程中足够的内聚强度的同时，极大的牺牲了封装材料的透光率，不宜用于组件中电池片元件与前板玻璃之间。
技术实现思路
鉴于现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种聚烯烃封装胶膜，通过对聚合物进行结晶控制，利用微晶区作为物理交联点，在保障封装材料优异的热机械性能的同时，不需要骤冷工艺而提 供90 %以上的透光率；通过含极性官能团的组分加入提高封装材料对前板和背板的粘接力；并引入含双键组分，形成接枝活性点和微交联中心，提高接枝率并降低助剂用量，进而提高粘结性能、电绝缘性能和热机械性能，以克服现有技术的缺陷。本专利技术的另一目的在于提供一种聚烯烃封装胶膜的制备方法。本专利技术的又一目的在于本专利技术的聚烯烃封装胶膜在光伏组件封装膜中的应用。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下一种聚烯烃封装胶膜是由以重量百分比计的以下原料制备而成a)聚合物树脂包括聚烯烃X1-60%聚烯烃Y40-99%οb)加工助剂，用量为聚合物树脂重量的O. 1_5%。所述的聚烯烃X是由以重量百分比计的以下原料共混而成乙烯均聚物4-25%丙烯均聚物0-10%乙烯-α烯烃共聚物 75-96%。所述的聚烯烃Y带有极性官能团，所述的极性官能团是羧酸酯基、羧酸酐基、硅氧烷基、环氧化基团中的至少一种。优选的，本专利技术所述的聚烯烃封装胶膜是由以重量百分比计的以下原料制备而成a)聚合物树脂包括聚烯烃X6-45%聚烯烃Y55-94%。b)加工助剂，用量为聚合物树脂重量的O. 5_5%。为了提高聚烯烃胶膜的热塑性状态下的热机械性能，本专利技术采用具有结晶性的乙烯或丙烯均聚物，优选的方案中本专利技术所述乙烯均聚物为茂金属聚乙烯，其密度小于O. 9g/cm3，丙烯均聚物为等规聚丙烯。这种结晶性在高温下能起到物理交联点的作用，保证聚烯烃胶膜在热塑性状态下具有足够的热机械性能，满足应用的要求。为了保证聚烯烃胶膜的透光率，本专利技术中添加了乙烯-α烯烃共聚物，优选的方案中，所述乙烯-α烯烃共聚物为乙烯与至少一种α烯烃的共聚物，其中α烯烃选自丙稀、1_ 丁稀、1_戍稀、1_己稀、1_庚稀、1_羊稀、1_壬稀、1_癸稀、1_十二稀、1_十六稀、1_二十烯、1_二十四烯、1_二十八烯、1_二十烯。优选丙烯、1_丁烯、1_己烯、1-羊烯或1-癸烯。由于α烯烃的引入，破坏了乙烯分子链的规整性，降低了其结晶性，提高了透光率，并且这种共聚物部分或全部替换高结晶度的乙烯或丙烯均聚物，可以提高组合物整体的透光率。为了进一步提高聚烯烃胶膜透光率的方法，还可以在组合物中添加成核剂，使组合物在结晶过程中异相成核，减小晶粒尺寸，提高透光率。所述的成核剂选自二苄叉山梨醇及其衍生物二苄叉山梨醇、二 (对氯苄叉)山梨醇、二 (对甲基苄叉)山梨醇、二 (对乙基苄叉)山梨醇和二(3，4_ 二甲基苄叉)山梨醇。优选二 (对甲基苄叉)山梨醇。为了提高聚烯烃胶膜的粘结性能，本专利技术中添加了带极性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃封装胶膜，其特征在于：其是由以重量百分比计的以下原料制备而成a）聚合物树脂包括：聚烯烃X?????????????????1?60%聚烯烃Y?????????????????40?99%b）加工助剂，用量为聚合物树脂重量的0.1?5%；所述的聚烯烃X是由以重量百分比计的以下原料共混而成：乙烯均聚物???????????????4?25%丙烯均聚物???????????????0?10%乙烯?α烯烃共聚物?????????75?96%；所述的聚烯烃Y其带有极性官能团，所述的极性官能团是羧酸酯基、羧酸酐基、硅氧烷基、环氧化基团中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃封装胶膜，其特征在于其是由以重量百分比计的以下原料制备而成 a)聚合物树脂包括 聚烯烃X1-60% 聚烯烃Y40-99% b)加工助剂，用量为聚合物树脂重量的O.1-5% ； 所述的聚烯烃X是由以重量百分比计的以下原料共混而成 乙烯均聚物4-25% 丙烯均聚物0-10% 乙烯-α烯烃共聚物75-96% ； 所述的聚烯烃Y其带有极性官能团，所述的极性官能团是羧酸酯基、羧酸酐基、硅氧烷基、环氧化基团中的至少一种。2.根据权利要求1所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于其是由以重量百分比计的以下原料制备而成 a)聚合物树脂包括 聚烯烃X6-45% 聚烯烃Y55-94% b)加工助剂，用量为聚合物树脂重量的O.5-5% ； 所述的聚烯烃X是由以重量百分比计的以下原料共混而成 乙烯均聚物4-25% 丙烯均聚物0-10% 乙烯-α烯烃共聚物75-96% ； 所述的聚烯烃Y带有极性官能团，所述的极性官能团是羧酸酯基、羧酸酐基、硅氧烷基、环氧化基团中的至少一种。3.根据权利要求1所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于所述乙烯均聚物为茂金属聚乙烯，其密度小于O. 9g/cm3,丙烯均聚物为等规聚丙烯。4.根据权利要求1所述的聚烯烃封装胶膜，其特征在于所述乙烯-α烯烃共聚物为乙烯与至少一种α烯烃的共聚物，其中α烯烃选自丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚...

【专利技术属性】
技术研发人员：余鹏，石俊杰，唐舫成，汪加胜，李文革，
申请(专利权)人：江苏鹿山光伏科技有限公司，广州鹿山新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：