光伏EVA封裝膠膜交聯體系探討范文

本站小編為你精心準備了光伏EVA封裝膠膜交聯體系探討參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《信息記錄材料雜志》2015年第二期

1實驗

1.1實驗主要原材料實驗中所用到的主要原料見表1。

1.2實驗設備及儀器實驗中所用到的主要設備與儀器見表2。

1.3試驗樣品的制備實驗室按照圖1所描述的方式進行eva膠膜的制備。擠出機工藝參數設定：一區：65℃，二區：75℃，三區：85℃，四區：85℃，五區：85℃，磨頭：83℃。螺桿轉速設定：主機：20.0rpm，喂料：30.0rpm。壓片機參數設定及工藝：溫度設定：85℃，壓力設定：380kg/cm2，加壓2min。最終樣片厚度：0.4±0.1mm。

1.4交聯反應的測試EVA在交聯反應過程中的交聯程度在硫化儀中以扭矩的形式進行表征，硫化儀通過測試特定溫度下EVA扭矩隨時間的變化，根據這種變化關系形成的一條曲線就叫交聯速率曲線。圖2為某廠家EVA膠膜的硫化曲線。在交聯曲線中有兩個重要的點：TS0.5：焦燒時間。用來表征EVA膠膜的交聯速度。MH：最大扭矩。表征物料最終達到的交聯程度。

2結果及討論

在EVA的交聯反應中，最多的就是自由基化學反應。一般第一步是先生成一個自由基，有機過氧化物作為自由基的來源，它們在高溫下先通過熱分解生成高活性的過氧化自由基，它能捕捉到聚合物主鏈特別是含脂肪族的CH2單元上的氫原子，然后這些大分子自由基發生支化、交聯反應進行重組，通過在分子鏈間建立化學鍵以形成三維分子網狀結構[2]。EVA膠膜的交聯速度與交聯劑和助交聯劑的種類和用量有最為直接的關系，同時也受到硅烷偶聯劑的影響。

2.1交聯劑的影響實驗選用LuperoxTBEC與Luperox231復配作為交聯劑，分別調整LuperoxTBEC與Luperox231的含量，考察交聯劑含量對EVA膠膜交聯過程的影響。實驗樣片中助劑含量見表3。從中可以看到，當其他助劑含量不變時，無論增加哪種交聯劑的用量，膠膜的焦燒時間TS0.5提前了，同時材料的最大扭矩也得到了同步提升。說明隨著交聯劑用量的增加，EVA膠膜的交聯速度及交聯程度都會隨之增加。

2.2兩種過氧化物交聯劑的區別在不添加其他助劑的情況下EVA膠膜中只添加交聯劑，使用LuperoxTBEC、Luperox231分別按照表4比例進行配制。在圖4中可以看到，隨著交聯劑中Luperox-TBEC含量的增加，交聯速率曲線的最大扭矩逐漸增加；隨著Luperox231含量的增加，交聯速度變快。并且LuperoxTBEC和Luperox231的混配不會產生協同作用。使用LuperoxTBEC作為交聯劑的膠膜交聯程度更高，Luperox231作為交聯劑的膠膜交聯速度更快。根據阿克瑪公司提供的數據表明，在相同溫度下Luperox231半衰期明顯小于LuperoxTBEC，即在相同溫度和時間的條件下Luperox231能夠分解出更多的自由基。所以以Luperox231作為交聯劑的EVA膠膜交聯速度應大于以LuperoxTBEC作為交聯劑的EVA膠膜。而Luperox231作為交聯劑的EVA交聯程度較低的原因可能是，Luperox231熱分解產生自由基的淬滅速度比LuperoxTBEC更快。

2.3助交聯劑對交聯速度的影響助交聯劑具有多個雙鍵官能團，一般被用于聚丙烯、乙丙橡膠這類裂解型聚合物的交聯，能夠避免交聯導致的聚合物分子量降低的問題[3]。除此以外，助交聯劑也能應用于EVA這種非裂解型聚合物的交聯，起到提高交聯效率的作用。一般認為助交聯劑的存在可以延長過氧化物自由基的壽命，減少自由基的猝滅[4]。另外助交聯劑的使用可以減少過氧化物的用量，有利于減少層壓后膠膜中過氧化物的殘留量，提高膠膜的穩定性。助交聯劑一般分為兩類，一類是分子中不含烯丙基氫的分子，比如TMPTMA；另一類是含有烯丙基氫的分子，比如TAIC。將助交聯劑TMPTMA和交聯劑LuperoxTBEC、Luperox231混配后加入EVA母粒中，實驗樣片中助劑含量見表5。在圖5可以看到，助交聯劑能夠提升膠膜的交聯密度。具體的實驗結果數據見表6。由表6可見，兩種助交聯劑都能夠提高EVA膠膜的交聯密度，TMPTMA能夠使LuperoxTBEC交聯程度提高2%，使Luperox231交聯程度提高12%。而TAIC相對于TMPTMA效果更加明顯，使LuperoxTBEC交聯程度提高32%，使Luperox231交聯程度提高51%。因此TAIC比TMPTMA更適合應用在EVA膠膜體系中。另外，兩種助交聯劑和Luperox231搭配使用時所獲得的交聯密度的提升幅度和LuperoxTBEC搭配時所獲得的提升幅度要大。可能是因為Luperox231分解過程中有更多的自由基猝滅，而助交聯劑的加入可以明顯減少自由基的猝滅，所以EVA交聯密度的提升會更明顯一些。

2.4硅烷偶聯劑對交聯速度的影響硅烷偶聯劑Z-6030分子結構的兩端有兩種活性基團，一端是甲基丙烯酸基團，能夠與EVA基體樹脂發生接枝反應；另外一端是三甲氧基，易水解成端羥基與玻璃上的羥基發生縮合反應[5]。理論上EVA膠膜在加熱層壓的過程中接枝反應和水解縮合反應都會發生。實驗使用LuperoxTBEC作為交聯劑，分別加入不同含量的Z-6030，考察硅烷偶聯劑對交聯曲線的影響，實驗樣片中助劑含量見表7。如圖6所示，硅烷偶聯劑Z-6030含量增加使得EVA膠膜的焦燒時間TS0.5大幅延長，并且最大扭矩略有上升。Z-6030含量增加了0.26%，焦燒時間TS0.5從157s延長到243s。說明Z-6030含量的增加使膠膜的交聯速度有很大的降低作用。從交聯速率變化的情況可以判斷，在交聯反應進行的初期，硅烷偶聯劑上的甲基丙烯酸基團活性較高，優先與EVA分子發生接枝反應，從而阻礙了EVA分子間的交聯反應，對反應初期交聯速度的影響非常明顯。

2.5交聯體系的調整根據上面的實驗結果，理論上通過調整EVA膠膜中交聯劑、助交聯劑、硅烷偶聯劑的含量能夠達到控制膠膜交聯速度及交聯程度的目的。實驗以配方編號為5-1的實驗樣片為基礎，假設因配方調整的需要，將配方中的Z-6030含量提高，由原來的0.05%調整到0.20%，但是交聯速度和交聯程度要求不變。為了實現這個調整的目的，需要相應的對5-1配方中的LuperoxTBEC及TAIC的含量進行調整，使新配方與原配方交聯性能一致。表8為原配方及調整后配方助劑的含量。實驗以P配方為參照目標，將Z-6030的含量由0.05%提高到0.20%，根據之前的實驗結果對交聯劑、交聯助劑的含量進行了相應的調整。由于Z-6030含量增加會使EVA膠膜交聯速度變慢，所以相應的增加LuperoxTBEC的含量以提高交聯速度，但是這樣會使交聯曲線的最大扭矩值上升，所以需要再降低TAIC含量來降低最大扭矩值。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%。實驗結果見圖7。從圖中可以看出，2個配方的交聯曲線基本重合，實驗結果與預期相符合。實驗結果也證實之前實驗結果的正確性，可以通過調整EVA膠膜配方中助劑的含量來達到控制膠膜交聯曲線的目的。

3總結

（1）EVA膠膜中交聯劑的用量直接影響膠膜的硫化速度。交聯劑含量越高EVA膠膜的硫化速度越快，交聯密度越高；（2）Luperox231相對于LuperoxTBEC具有更快的交聯速度，但是在同樣用量的情況下，交聯密度不如LuperoxTBEC。將二者混配也不會產生協同作用；（3）助交聯劑TMPTMA和TAIC含量的提高能夠提高膠膜的交聯密度。TAIC的作用效果比TMPTMA更加明顯，TAIC更適合應用在EVA交聯體系中；（4）硅烷偶聯劑Z-6030會明顯減慢EVA膠膜的硫化速度，但是對交聯密度的影響比較小；（5）應用上述的結論對EVA膠膜的各個助劑的含量進行調整，可以對EVA膠膜硫化曲線即膠膜的交聯性能進行控制。

作者：王莉 鄭凱單位：樂凱膠片股份有限公司