光伏EVA封装胶膜交联体系探讨范文

本站小编为你精心准备了光伏EVA封装胶膜交联体系探讨参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

《信息记录材料杂志》2015年第二期

1实验

1.1实验主要原材料实验中所用到的主要原料见表1。

1.2实验设备及仪器实验中所用到的主要设备与仪器见表2。

1.3试验样品的制备实验室按照图1所描述的方式进行eva胶膜的制备。挤出机工艺参数设定：一区：65℃，二区：75℃，三区：85℃，四区：85℃，五区：85℃，磨头：83℃。螺杆转速设定：主机：20.0rpm，喂料：30.0rpm。压片机参数设定及工艺：温度设定：85℃，压力设定：380kg/cm2，加压2min。最终样片厚度：0.4±0.1mm。

1.4交联反应的测试EVA在交联反应过程中的交联程度在硫化仪中以扭矩的形式进行表征，硫化仪通过测试特定温度下EVA扭矩随时间的变化，根据这种变化关系形成的一条曲线就叫交联速率曲线。图2为某厂家EVA胶膜的硫化曲线。在交联曲线中有两个重要的点：TS0.5：焦烧时间。用来表征EVA胶膜的交联速度。MH：最大扭矩。表征物料最终达到的交联程度。

2结果及讨论

在EVA的交联反应中，最多的就是自由基化学反应。一般第一步是先生成一个自由基，有机过氧化物作为自由基的来源，它们在高温下先通过热分解生成高活性的过氧化自由基，它能捕捉到聚合物主链特别是含脂肪族的CH2单元上的氢原子，然后这些大分子自由基发生支化、交联反应进行重组，通过在分子链间建立化学键以形成三维分子网状结构[2]。EVA胶膜的交联速度与交联剂和助交联剂的种类和用量有最为直接的关系，同时也受到硅烷偶联剂的影响。

2.1交联剂的影响实验选用LuperoxTBEC与Luperox231复配作为交联剂，分别调整LuperoxTBEC与Luperox231的含量，考察交联剂含量对EVA胶膜交联过程的影响。实验样片中助剂含量见表3。从中可以看到，当其他助剂含量不变时，无论增加哪种交联剂的用量，胶膜的焦烧时间TS0.5提前了，同时材料的最大扭矩也得到了同步提升。说明随着交联剂用量的增加，EVA胶膜的交联速度及交联程度都会随之增加。

2.2两种过氧化物交联剂的区别在不添加其他助剂的情况下EVA胶膜中只添加交联剂，使用LuperoxTBEC、Luperox231分别按照表4比例进行配制。在图4中可以看到，随着交联剂中Luperox-TBEC含量的增加，交联速率曲线的最大扭矩逐渐增加；随着Luperox231含量的增加，交联速度变快。并且LuperoxTBEC和Luperox231的混配不会产生协同作用。使用LuperoxTBEC作为交联剂的胶膜交联程度更高，Luperox231作为交联剂的胶膜交联速度更快。根据阿克玛公司提供的数据表明，在相同温度下Luperox231半衰期明显小于LuperoxTBEC，即在相同温度和时间的条件下Luperox231能够分解出更多的自由基。所以以Luperox231作为交联剂的EVA胶膜交联速度应大于以LuperoxTBEC作为交联剂的EVA胶膜。而Luperox231作为交联剂的EVA交联程度较低的原因可能是，Luperox231热分解产生自由基的淬灭速度比LuperoxTBEC更快。

2.3助交联剂对交联速度的影响助交联剂具有多个双键官能团，一般被用于聚丙烯、乙丙橡胶这类裂解型聚合物的交联，能够避免交联导致的聚合物分子量降低的问题[3]。除此以外，助交联剂也能应用于EVA这种非裂解型聚合物的交联，起到提高交联效率的作用。一般认为助交联剂的存在可以延长过氧化物自由基的寿命，减少自由基的猝灭[4]。另外助交联剂的使用可以减少过氧化物的用量，有利于减少层压后胶膜中过氧化物的残留量，提高胶膜的稳定性。助交联剂一般分为两类，一类是分子中不含烯丙基氢的分子，比如TMPTMA；另一类是含有烯丙基氢的分子，比如TAIC。将助交联剂TMPTMA和交联剂LuperoxTBEC、Luperox231混配后加入EVA母粒中，实验样片中助剂含量见表5。在图5可以看到，助交联剂能够提升胶膜的交联密度。具体的实验结果数据见表6。由表6可见，两种助交联剂都能够提高EVA胶膜的交联密度，TMPTMA能够使LuperoxTBEC交联程度提高2%，使Luperox231交联程度提高12%。而TAIC相对于TMPTMA效果更加明显，使LuperoxTBEC交联程度提高32%，使Luperox231交联程度提高51%。因此TAIC比TMPTMA更适合应用在EVA胶膜体系中。另外，两种助交联剂和Luperox231搭配使用时所获得的交联密度的提升幅度和LuperoxTBEC搭配时所获得的提升幅度要大。可能是因为Luperox231分解过程中有更多的自由基猝灭，而助交联剂的加入可以明显减少自由基的猝灭，所以EVA交联密度的提升会更明显一些。

2.4硅烷偶联剂对交联速度的影响硅烷偶联剂Z-6030分子结构的两端有两种活性基团，一端是甲基丙烯酸基团，能够与EVA基体树脂发生接枝反应；另外一端是三甲氧基，易水解成端羟基与玻璃上的羟基发生缩合反应[5]。理论上EVA胶膜在加热层压的过程中接枝反应和水解缩合反应都会发生。实验使用LuperoxTBEC作为交联剂，分别加入不同含量的Z-6030，考察硅烷偶联剂对交联曲线的影响，实验样片中助剂含量见表7。如图6所示，硅烷偶联剂Z-6030含量增加使得EVA胶膜的焦烧时间TS0.5大幅延长，并且最大扭矩略有上升。Z-6030含量增加了0.26%，焦烧时间TS0.5从157s延长到243s。说明Z-6030含量的增加使胶膜的交联速度有很大的降低作用。从交联速率变化的情况可以判断，在交联反应进行的初期，硅烷偶联剂上的甲基丙烯酸基团活性较高，优先与EVA分子发生接枝反应，从而阻碍了EVA分子间的交联反应，对反应初期交联速度的影响非常明显。

2.5交联体系的调整根据上面的实验结果，理论上通过调整EVA胶膜中交联剂、助交联剂、硅烷偶联剂的含量能够达到控制胶膜交联速度及交联程度的目的。实验以配方编号为5-1的实验样片为基础，假设因配方调整的需要，将配方中的Z-6030含量提高，由原来的0.05%调整到0.20%，但是交联速度和交联程度要求不变。为了实现这个调整的目的，需要相应的对5-1配方中的LuperoxTBEC及TAIC的含量进行调整，使新配方与原配方交联性能一致。表8为原配方及调整后配方助剂的含量。实验以P配方为参照目标，将Z-6030的含量由0.05%提高到0.20%，根据之前的实验结果对交联剂、交联助剂的含量进行了相应的调整。由于Z-6030含量增加会使EVA胶膜交联速度变慢，所以相应的增加LuperoxTBEC的含量以提高交联速度，但是这样会使交联曲线的最大扭矩值上升，所以需要再降低TAIC含量来降低最大扭矩值。Q配方LuperoxTBEC含量由0.8%增加到1.0%，TAIC含量由0.35%降低到0.30%。实验结果见图7。从图中可以看出，2个配方的交联曲线基本重合，实验结果与预期相符合。实验结果也证实之前实验结果的正确性，可以通过调整EVA胶膜配方中助剂的含量来达到控制胶膜交联曲线的目的。

3总结

（1）EVA胶膜中交联剂的用量直接影响胶膜的硫化速度。交联剂含量越高EVA胶膜的硫化速度越快，交联密度越高；（2）Luperox231相对于LuperoxTBEC具有更快的交联速度，但是在同样用量的情况下，交联密度不如LuperoxTBEC。将二者混配也不会产生协同作用；（3）助交联剂TMPTMA和TAIC含量的提高能够提高胶膜的交联密度。TAIC的作用效果比TMPTMA更加明显，TAIC更适合应用在EVA交联体系中；（4）硅烷偶联剂Z-6030会明显减慢EVA胶膜的硫化速度，但是对交联密度的影响比较小；（5）应用上述的结论对EVA胶膜的各个助剂的含量进行调整，可以对EVA胶膜硫化曲线即胶膜的交联性能进行控制。

作者：王莉 郑凯单位：乐凯胶片股份有限公司