一種具有超低水汽透過率的聚異丁烯背板的製作方法

2023-09-18 04:40:55 1

本發明屬於光伏組件背板材料領域，涉及一種具有超低水汽透過率的聚異丁烯背板。
背景技術：
：伴隨著全球化的能源緊缺和環境問題，光伏能源以其清潔無汙染獲得了世界各國的重視，作為一種補充能源，光伏電站的建設在世界範圍內如火如荼。目前全球光伏電站裝機總容量已經接近80gw，已經在全球能源結構中佔有重要的比重。目前隨著光伏行業的不斷發展和全球性的經濟下行的趨勢的影響，世界各國對於光伏能源的補助力度也在不斷下降，導致光伏組件的成本壓力越來越大，平均到光伏產業的各個環節，降低組件各個模塊的成本同時提高產品使用年限是大勢所趨。光伏組件一般是由光轉換材料以及封裝材料層疊在一起組成的光電裝置。現有的單玻組件是光伏組件中應用範圍最廣，技術和成本較為成熟的產品。目前的單玻組件一般都採用含有氟碳材料的pet背板作為外層隔絕材料，以應對光伏組件戶外耐候性能的要求。但是常規的氟碳背板一般採用含有大量溶劑的氟碳塗料塗布或者複合而成，生產工藝較為複雜並且會有汙染性廢氣產生。同時目前的pet背板材料水汽透過率一般都會達到2g/(m2.24h)以上。對於晶矽電池組件而言，pid效應是組件功率穩定性面臨的重要難題之一。pid效應是指光伏面板在長時間工作後性能會發生逐漸衰減的反應。pid效應最容易在潮溼的環境下發生，且其活躍程度與潮溼程度相關。對於光伏組件pet類背板材料而言，後期在使用過程中，隨著戶外紫外、溼熱等因素的影響，背板的水汽透過率會發生不斷增大，對於組件的保護效果會大大降低。因此開發一種具有更高的水汽阻隔性能同時耐候性良好的的背板材料，延長組件的使用壽命，對於光伏新能源產品的開發與推廣具有重要的現實意義。技術實現要素：本發明的目的是為了解決現有的光伏組件背板材料水汽阻隔性能較差，導致組件在戶外使用過程中水汽侵蝕導致的功率嚴重下降的問題，提供一種聚異丁烯背板。本發明聚異丁烯背板的水汽透過率小於0.1g/m2/24h，隔絕水汽進入組件內部。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種具有超低水汽透過率的聚異丁烯背板，所述聚異丁烯背板通過以下方法製備得到：(1)將聚異丁烯、活性聚異丁烯、橡膠交聯劑、矽烷改性烯烴聚合物、補強填料、白色填料、乾燥劑和抗氧劑按照質量比100：5-10：0.1-0.3：5-30：2-8：20-40：5-10：0.1-0.5取材；(2)將聚異丁烯、活性聚異丁烯、橡膠交聯劑、補強填料、白色填料、乾燥劑和抗氧劑加入捏合機中，升溫至110-140℃，捏合25-45分鐘；再加入改性烯烴聚合物，繼續混煉捏合20-40分鐘；(3)將經步驟2中混煉好的材料，放入丁基膠擠出機中擠出成型，擠出溫度為100-150℃，再與離型紙複合後收卷備用。進一步地，所述聚異丁烯背板的厚度為150-500微米。進一步地，所述的聚異丁烯的數均分子量約為10000-120000。進一步地，所述的活性聚異丁烯的數均分子量約為500-3000。進一步地，所述橡膠交聯劑為樹脂類硫化劑。進一步地，所述的矽烷改性烯烴聚合物由矽烷偶聯劑改性的聚丙烯、聚異丁烯、聚異丁烯-異戊二烯、茂金屬催化的乙烯基共聚物中的一種或者幾種按任意配比混合得到；所述的矽烷改性烯烴聚合物的數均分子量約為1000-500000。所述矽烷偶聯劑結構通式為ysix3，其中，y為非水解基團，選自鏈烯基、nh2、sh、環氧、n3、(甲基)丙烯醯氧基；x為可水解基團，選自ome、oet、oc2h4och3、osime3。所述改性的方法為高溫熔融解枝法或溶劑體系解枝法。進一步地，所述的補強填料為白炭黑；所述的白炭黑為氣相法白炭黑，平均原始粒徑約為5-50納米。進一步地，所述的白色填料由鈦白粉、滑石粉、雲母、矽酸鎂、氧化鋁、輕質碳酸鈣中的一種或者幾種按任意配比混合得到。進一步地，所述的乾燥劑由3a分子篩、4a分子篩、5a分子篩、無水氯化鈣、無水硫酸鎂中的一種或者幾種按任意配比混合得到。進一步地，所述抗氧劑由芳香胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑的一種或者幾種按任意配比混合得到。與現有技術相比，本發明具有以下技術效果：1.本發明具有超低水汽透過率的聚異丁烯背板，通過在配方中加入少量活性聚異丁烯並在後續擠出過程中局部交聯形成網絡結構的方式，改善了聚異丁烯材料本身具有的冷流性能，增加材料的塑料韌性，使其成為很好的背板材料；同時不發生交聯的非活性聚異丁烯可以使得材料保持原有的柔軟性能。加工擠出得到的的聚異丁烯背板材料具有極低的水汽透過率(小於0.1g/m2/24h)，可以使得組件的水汽阻隔性能大幅度提升，有效延長組件使用壽命；同時在通過調節白色填料的加入比例，使得白色背板的光反射率滿足組件要求。所述的白色聚異丁烯背板在製作過程中無需使用含有氟碳材料的樹脂或者塗料，生產過程完全無溶劑，環保高效；同時所得到的背板可以按照現有的組件層壓工藝進行層壓，具有很好的兼容性。2.本發明具有超低水汽透過率的聚異丁烯背板具有良好的熱穩定性能和高紫外強度下抗降解性能以及較高的體積電阻率，有效滿足光伏組件對於產品的絕緣和耐候性能的要求，可以保證光伏產品戶外環境長期穩定性的要求。具體實施方式本發明具有超低水汽透過率的聚異丁烯(pib)背板，通過使用水汽阻隔性能優異的聚異丁烯作為背板材料，同時調節白色填料組分的比例，平衡各組分之間的比例，可以滿足光伏組件對於背板材料光反射率和阻水耐候性能的要求。所述的白色聚異丁烯背板無需固化，不需要使用含有氟碳成分的材料，加工過程無需溶劑，環保高效，層壓工藝可以與現有的組件製作工藝匹配，簡單實用。下面結合實施例對本發明做出詳細的解釋，但是保護範圍不限於實施例。實施例1：操作步驟：1)原料的混煉：按照上述擬定的原料配方將原料加入混煉機中，升溫至110℃，捏合45分鐘，然後再加入矽烷改性的聚異丁烯-異戊二烯，繼續密煉捏合40分鐘。2)擠出收卷過程：將經步驟a中混煉好的材料，趁熱放入丁基膠擠出機中，控制擠出溫度為140℃左右，按照所需寬度擠出成型，控制厚度在150um左右，然後與離型紙複合後收卷備用。實施例2：操作步驟：1)原料的混煉：按照上述擬定的原料配方將原料加入混煉機中，升溫至120℃，捏合25分鐘，然後再加入矽烷改性的聚異丁烯-異戊二烯，繼續密煉捏合30分鐘。2)擠出收卷過程：將經步驟a中混煉好的材料，趁熱放入丁基膠擠出機中，控制擠出溫度為140℃左右，按照所需寬度擠出成型，控制厚度在500um左右，然後與離型紙複合後收卷備用。實施例3：操作步驟：1)原料的混煉：按照上述擬定的原料配方將原料加入混煉機中，升溫至140℃，捏合25分鐘，然後再加入矽烷改性的聚異丁烯-異戊二烯，繼續密煉捏合20分鐘。2)擠出收卷過程：將經步驟a中混煉好的材料，趁熱放入丁基膠擠出機中，控制擠出溫度為140℃左右，按照所需寬度擠出成型，控制厚度在250um左右，然後與離型紙複合後收卷備用。實施例4：操作步驟：1)原料的混煉：按照上述擬定的原料配方將原料加入混煉機中，升溫至120℃，捏合45分鐘，然後再加入矽烷改性的聚異丁烯-異戊二烯，繼續密煉捏合30分鐘。2)擠出收卷過程：將經步驟a中混煉好的材料，趁熱放入丁基膠擠出機中，控制擠出溫度為140℃左右，按照所需寬度擠出成型，控制厚度在200um左右，然後與離型紙複合後收卷備用。實施例5：操作步驟：1)原料的混煉：按照上述擬定的原料配方將原料加入混煉機中，升溫至130℃，捏合30分鐘，然後再加入矽烷改性的聚異丁烯-異戊二烯，繼續密煉捏合40分鐘。2)擠出收卷過程：將經步驟a中混煉好的材料，趁熱放入丁基膠擠出機中，控制擠出溫度為140℃左右，按照所需寬度擠出成型，控制厚度在180um左右，然後與離型紙複合後收卷備用。實施例6：操作步驟：1)原料的混煉：按照上述擬定的原料配方將原料加入混煉機中，升溫至120℃，捏合45分鐘，然後再加入矽烷改性的聚異丁烯-異戊二烯，繼續密煉捏合30分鐘。2)擠出收卷過程：將經步驟a中混煉好的材料，趁熱放入丁基膠擠出機中，控制擠出溫度為140℃左右，按照所需寬度擠出成型，控制厚度在270um左右，然後與離型紙複合後收卷備用。實施例7：操作步驟：1)原料的混煉：按照上述擬定的原料配方將原料加入混煉機中，升溫至120℃，捏合45分鐘，然後再加入矽烷改性的聚異丁烯-異戊二烯，繼續密煉捏合30分鐘。2)擠出收卷過程：將經步驟a中混煉好的材料，趁熱放入丁基膠擠出機中，控制擠出溫度為140℃左右，按照所需寬度擠出成型，控制厚度在250um左右，然後與離型紙複合後收卷備用。對比例：市場上購買的兩種主流的光伏背板a(塗覆型)和b(覆膜型)。各項性能採用如下測試方法：1.基本性能測試，包括體積電阻率、與eva的剝離強度、水汽透過率。2.耐候性能測試：按照gb/t2423.3試驗方法進行，恆定溼熱85±2℃、85％±2％rh下老化3000h外觀無鼓泡、無粉化、無流淌即為合格。3.耐紫外光輻照性能:按照國際電工委員會標準iec61345規定要求進行紫外輻照老化測試。試驗條件：試樣表面溫度60±5℃；波長為280-400nm範圍，輻照強度為15kw.h/m2，測試樣不出現開裂以及變黃以及表面無油狀揮發物為合格。表1：基本性能測試結果表2：耐候性和耐紫外性能測試結果：名稱耐候性能測試耐紫外光輻照性能實施例1合格合格實施例2合格合格實施例3合格合格實施例4合格合格實施例5合格合格實施例6合格合格實施例7合格合格對比例1少量開裂、背板變脆合格對比例2背板變脆，基本合格合格由表1、表2數據可以發現，本發明實施例樣品表現除了極低的水汽透過率(數值小於0.1)和優異的耐溼熱以及紫外燈老化性能，與常規的pet類型的背板相比，除了在與eva層的剝離強度方面有微小的差距，其他各個方面性能都要優於pet背板。同時樣品在經歷長時間的老化測試之後，並沒有如同常規的背板材料一樣，發生pet變脆、粉化等問題，仍舊可以保持材料本身的柔軟性能。通過以上結果可以驗證，本發明中的一種具有超低水汽透過率的聚異丁烯背板，製備得到的光伏組件用背板顯示了良好的水汽阻隔性能和熱穩定性能以及紫外抗降解性能，可以滿足光伏領域對於產品野外環境長期穩定性的要求。上述實施例僅為本發明的優選實施例，不能以此來限定本發明的保護範圍。本領域的技術人員在本發明的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬於本發明所要求的保護的範圍。當前第1頁12