[发明专利]聚烯烃封装胶膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及封装胶膜技术领域，特别是涉及聚烯烃封装胶膜及其制备方法和应用。

背景技术

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，因此需要将其保护起来使用。目前常用玻璃板(前板)、封装胶膜和背板将其封装起来。其中胶膜的作用是将前板和背板连接起来，并封装太阳能电池组件。

封装胶膜应用最多的是乙酸-醋酸乙烯酯(EVA)胶膜，一般是采用两片相同的EVA胶膜将太阳能电池元件夹在中间。该胶膜在太阳能电池组件层压的过程中交联，将玻璃板(前板)和背板材料连接起来，同时将太阳能电池元件封装起来。但EVA材料本身的耐候性较差，长期使用过程中容易变黄，导致胶膜透光率下降和组件光电转化效率损失，并且使用过程中还极易产生乙酸，对电池片、焊带等造成腐蚀，影响组件使用寿命。

目前市场上出现了如热塑性聚烯烃、硅胶、离子树脂和聚氨酯等新型封装胶膜，这些封装材料都具有EVA胶膜相当的透光率、粘结力等基础性能，并在耐候性方面远远优于EVA胶膜。但是，热塑性聚烯烃封装胶膜不发生交联反应，高温下，尤其是当组件发生热斑效应时，组件局部温度最高可达到130℃，这一温度远高于一般聚烯烃封装胶膜所用原料的熔点，胶膜有熔化流动风险。而硅胶、离子树脂和聚氨酯等封装胶膜由于其原料成本高，售价远高于EVA胶膜，在光伏电价平民化的市场趋势下，不具备竞争优势。

胶膜使用温度一般在130℃～160℃之间，因此交联剂的半衰期温度需要与这一使用温度匹配，但由于聚烯烃本身材料的性质决定其需要在190℃左右的高温下才能顺利挤出、流延，这一矛盾将导致胶膜在挤出流延过程中提前交联，出现交联物和晶点等外观问题，严重时甚至无法顺利挤出。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够顺利挤出的同时，又不会出现交联物和晶点，且粘接性能、光学性能、抗老化性能和电绝缘性能优异的聚烯烃封装胶膜。

一种聚烯烃封装胶膜，以重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：

所述自由基休眠剂选自2,2,6,6-四甲基吡啶-1-氧基、双硫酯衍生物或含氧杂蒽酮结构的频那醇中的一种或多种。

本发明以所述POE(乙烯-1-丁烯共聚物或/和乙烯-1-辛烯共聚物)为聚烯烃封装胶膜的主要原料，在交联剂和助交联剂的引发作用下，同时搭配适量的阻聚剂和自由基休眠剂，以减少交联剂的用量，使反应体系易发生交联，得到交联度高、分子链更牢固、电阻率提高、光学性能和粘接性能优异的封装胶膜；而通过添加紫外光稳定剂和抗氧化剂，使封装胶膜的耐紫外老化性能和耐湿热老化性能更佳。

阻聚剂分子与链自由基反应，形成非自由基物质或不能引发的低活性自由基，从而使聚合终止。但是，发明人通过大量试验发现，适量的阻聚剂可以起到上述作用，而阻聚剂过量则会使最终的体系无法发生交联反应，导致应用性下降。因此，本发明通过加入适量的阻聚剂和自由基休眠剂，有效捕获聚烯烃封装胶膜高温挤出流延过程中交联剂分解产生的活性自由基浓度，减缓并降低胶膜过早交联，并通过调整阻聚剂的量与生产过程中自由基产生量的匹配，在生产过程中使阻聚剂完全消耗或以低残留量存在，在保证顺利生产的同时，保障后期封装胶膜使用过程中对交联度的要求。

为了减少阻聚剂的用量，降低封装胶膜成品交联度的影响，在配方中加入同样具有捕获自由基能力的自由基休眠剂。与阻聚剂不同，自由基休眠剂是指具有捕获自由基的能力、可以使自由基发生链转移的物质，且自由基休眠剂捕获自由基的反应是可逆的。自由基休眠剂和活性自由基结合成共价休眠键，所述共价休眠键可自身可逆均裂成活性自由基，再释放出新的活性自由基，结合单体形成新的增长链。通过加入所述的自由基休眠剂2,2,6,6-四甲基吡啶-1-氧基、双硫酯衍生物或含氧杂蒽酮结构的频那醇，当所述POE反应体系中的自由基浓度过低或过高时可以通过可逆反应释放或捕获自由基，有效控制生产阶段自由基的浓度，改善交联问题，同时降低阻聚剂用量。

在其中一个实施例中，所述POE的熔点为40℃～110℃，熔融指数为0.5g/10min～70g/10min。目前市场上供应的POE原料的熔点和熔融指数基本都在这一范围内，能满足原料来源广泛，达到成本优化控制的要求。