用于光伏胶膜的改性支化聚烯烃弹性体组合物及其制备方法和应用与流程

本公开属于光伏封装胶膜，尤其是涉及一种用于光伏胶膜的改性支化聚烯烃弹性体组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着光伏产业的发展，市场对太阳能光伏组件质量提出越来越高的要求。影响光伏组件质量的因素有很多，其中，光伏组件封装材料是直接影响组件的抗潜在电势诱导衰减效应(potential induced degradation，pid效应)因素之一。在光伏发电系统中，光伏组件长期暴露在自然环境下，尤其在沿海地区，潮湿和高温的环境非常容易产生水蒸气，水汽浸润组件内部导致封装材料的导电率上升，组件的泄漏电流增大，组件表面产生极化现象。

2、在相关技术中的封装材料方面，虽然乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶膜(ethylene-vinyl acetate copolymer，eva)以其流动性好、粘接性好和价格低廉等优势，仍占据主流地位然而，但eva胶膜强度低，吸水率较大，eva封装的组件在湿热条件下容易产生pid现象，导致组件性能低于设计标准。乙烯-辛烯共聚物(poly olefin elastome，poe)胶膜是饱和脂肪链结构，表现出良好的耐候性和优异的耐热耐低温性能。相比eva胶膜，poe胶膜最大的优势是低水汽透过率和高体积电阻率，但poe材料的价格较高，这也导致其封装的光伏组件的成本增加。

3、在即将实现全面平价上网、光伏市场进入“后平价时代”的同时，光伏组件的使用寿命、长期稳定性和成本问题愈发受到重视。但现有技术优化方案中如多层共挤技术方案无法实现在降低经济成本的情况下，兼顾满足双玻组件对光伏胶膜高电绝缘性能及水汽阻隔性能的需求，以及保证光利用率。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决相关技术中的以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提出了一种用于光伏胶膜的改性支化聚烯烃弹性体组合物及其制备方法和应用，其中，改性支化聚烯烃弹性体组合物按以下组分和重量计配制，包括：60～90重量份的基体树脂，10～40重量份的功能树脂，0.01～0.6重量份的主交联剂，0.2～0.8重量份的助交联剂，0.01～0.02重量份的抗老化剂，0.1～0.3重量份的光稳定剂，0～1份偶联剂。其中，基体树脂为乙烯基聚烯烃弹性体，所述乙烯基聚烯烃弹性体由乙烯单体在镍系催化剂与助催化剂作用下进行催化聚合反应得到；功能树脂是由基体树脂与极性单体接枝得到，极性单体包括硅烷类或异氰酸酯类。

2、根据本公开的实施例，镍系催化剂包括二亚胺镍金属催化剂，具有下式所示结构：

3、

4、其中，r2、r7、r9、r12彼此独立的是氢、c1～c6烷基、卤素或卤代c1～c6烷基；r1、r8彼此独立的是氢、c1～c6烷基、卤素或卤代c1～c6烷基、硝基、c1～c6烷氧基、三氟甲基；r3、r6、r10、r11彼此独立的是氢、c1～c6烷基、卤素或卤代c1-c6烷基、苯基、二苯甲基；r4、r5各自独立的选自氢、c1～c6烷基、c1～c6卤代烷基、苯基、c6～c30的取代苯基；x选自卤素、c1～c6的烷烃、c2～c6的烯烃、烯丙基或者苄基；助催化剂包括硼盐、烷基铝氧烷、二乙基氯化铝、三甲基铝、三乙基铝、三正丙基铝、三正丁基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、三戊基铝、三己基铝、三环己基铝、三辛基铝、三苯基铝、三对甲苯基铝、三苄基铝、乙基二苄基铝、乙基二对甲苯基铝和二乙基苄基铝中的至少一种；助催化剂和所述镍系催化剂的摩尔比为(1～5000)：1；催化聚合反应的温度为30～150℃，压力为0.1～3mpa，反应时间为0.1～78h。

5、根据本公开的实施例，基体树脂的支化度范围为30-60/1000c；基体树脂的熔融指数为5-14g/10min。

6、根据本公开的实施例，主交联剂包括过氧化物类交联剂；助交联剂包括烯丙基类交联剂；抗老化剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、受阻胺类光稳定剂、紫外截止剂、耐水解助剂、金属离子捕捉剂中的至少一种；光稳定剂为哌啶类光稳定剂；偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、异氰酸酯基硅烷偶联剂、含硫硅烷偶联剂、环氧类硅烷偶联剂、酞酸酯类偶联剂中的至少一种。

7、根据本公开的实施例，主交联剂包括过氧化烷烃类交联剂、过氧化酯基类交联剂中的至少一种；助交联剂包括烯丙基酸酯类交联剂或丙烯酸酯类交联剂；光稳定剂包括哌啶醇酯类、哌啶基氨基烷基类、哌啶酮类、哌啶酯类中任意一种光稳定剂。

8、根据本公开的实施例，主交联剂包括叔丁基过氧化碳酸异丙酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)己烷、1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧化)己烷、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔戊基过氧)环己烷、2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、过氧化碳酸叔戊酯、过氧化3,3,5-三甲基己酸叔丁酯和1,3-双-(2-叔丁基过氧化异丙基)中的至少两种；助交联剂包括三烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种；抗老化剂包含亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯中的至少一种；光稳定剂包括癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯化物、四甲基哌啶酮、1,5,8,12-四[4,6-双(n-丁基-n-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]-1,5,8,12-四氮杂十二烷中的至少一种；偶联剂包括3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、三硬脂酰基钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种。

9、在本公开的另一方面，提出了一种如上述的改性支化聚烯烃弹性体组合物的制备方法，包括：

10、将主交联剂、助交联剂、抗老化剂、光稳定剂、偶联剂混合得到助剂溶液；

11、将基体树脂和功能树脂混合，得到树脂混合物；

12、将助剂溶液分散至树脂混合物中，经过流延成膜处理后，得到改性支化聚烯烃弹性体组合物。

13、根据本公开的实施例，基体树脂和功能树脂的混合温度为30～60℃，基体树脂和功能树脂的混合时间为0.5～6h。

14、根据本公开的实施例，流延成膜的反应温度为60～100℃。

15、在本公开的另一方面，提出了一种采用如上述的改性支化聚烯烃弹性体组合物在光伏封装领域的应用，其中，改性支化聚烯烃弹性体组合物作为光伏封装胶膜。

16、根据本公开的实施例，本公开一方面引入了接枝有特定极性单体的功能树脂，从而对主交联剂、助交联剂和偶联剂等助剂进行固定，提高了助剂与基体树脂的相容性和稳定性；另一方面对交联剂的种类进行了优化，提升了交联效果，在同等添加量下减少了助交联剂的添加量，在保证性能的前提下，进一步降低了助剂向外迁移的趋势。由这种改性支化聚烯烃弹性体组合物制备得到的光伏胶膜有效减少了助剂析出后凝聚在胶膜表面所造成的打滑现象，延长了使用寿命。

技术特征：

1.一种用于光伏胶膜的改性支化聚烯烃弹性体组合物，其中，所述改性支化聚烯烃弹性体组合物按以下组分和重量计配制：60～90重量份的基体树脂，10～40重量份的功能树脂，0.01～0.6重量份的主交联剂，0.2～0.8重量份的助交联剂，0.01～0.02重量份的抗老化剂，0.1～0.3重量份的光稳定剂，0～1份偶联剂；

2.根据权利要求1所述的改性支化聚烯烃弹性体组合物，其中，所述镍系催化剂包括二亚胺镍金属催化剂，具有下式所示结构：

3.根据权利要求1所述的改性支化聚烯烃弹性体组合物，其中，所述基体树脂的支化度范围为30-60/1000c；所述基体树脂的熔融指数为5-14g/10min。

4.根据权利要求1所述的改性支化聚烯烃弹性体组合物，其中，

5.根据权利要求4所述的改性支化聚烯烃弹性体组合物，其中，

6.根据权利要求5所述的改性支化聚烯烃弹性体组合物，其中，

7.一种如权利要求1～6中任一项所述的改性支化聚烯烃弹性体组合物的制备方法，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述基体树脂和所述功能树脂的混合温度为30～60℃，所述基体树脂和所述功能树脂的混合时间为0.5～6h。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述流延成膜的反应温度为60～100℃。

10.一种采用如权利要求1～6中任一项所述的改性支化聚烯烃弹性体组合物在光伏封装领域的应用，其中，所述改性支化聚烯烃弹性体组合物作为光伏封装胶膜。

技术总结
本公开提出了一种用于光伏胶膜的改性支化聚烯烃弹性体组合物及其制备方法和应用，其中，改性支化聚烯烃弹性体组合物按以下组分和重量计配制，包括：60～90重量份的基体树脂，10～40重量份的功能树脂，0.01～0.6重量份的主交联剂，0.2～0.8重量份的助交联剂，0.01～0.02重量份的抗老化剂，0.1～0.3重量份的光稳定剂，0～1份偶联剂；其中，基体树脂为乙烯基聚烯烃弹性体，所述乙烯基聚烯烃弹性体由乙烯单体在镍系催化剂与助催化剂作用下进行催化聚合反应得到；功能树脂是由基体树脂与极性单体接枝得到，极性单体包括硅烷类或异氰酸酯类。

技术研发人员：周江骏,徐孙林,朱宁宁,潘瑶
受保护的技术使用者：合肥中科科乐新材料有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23