一种抗老化型白色封装胶膜及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种抗老化型白色封装胶膜及其制备工艺 (Anti-aging white packaging adhesive film and preparation process thereof ) 是由 邵佳俊 何儒琴 黄元旦 苏丹 魏晓勇 张彪 周志英 辛灵敏 张德华 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗老化型白色封装胶膜及其制备工艺,封装材料包含树脂材料基体、高反射功能母粒、抗老化功能母粒、交联体系助剂。高反射母粒中由特种承载基体、高反射材料、兼容性助剂组成。大大提升了胶膜粘结性能以及各项抗老化能力,在抗高温高湿性能上更为突出。(The invention discloses an anti-aging white packaging adhesive film and a preparation process thereof. The high-reflection master batch consists of a special bearing matrix, a high-reflection material and a compatible auxiliary agent. Greatly improves the adhesive property and various ageing resistances of the adhesive film, and is more outstanding in high temperature and high humidity resistance.)
技术领域
本发明涉及封装胶膜，具体为一种抗老化型白色封装胶膜及其制备工艺。
背景技术
随着时代的不断发展，全球资源消耗日益严重，地球自然资源储备日益减少。作为发展最主要的组成，能源已经成为了全球各国的最高战略之一。而太阳能作为一种可再生的能源，它有着极大的资源储备量，同时它不像水电、风电等有着严格的地域要求，也不像核能、火电这类对环境、其他资源有着极大的损害。无疑光能将会成后能源发展的一个主流。
白色封装胶膜作为一款增效性的封装胶膜广泛应用在光伏市场中。从最早的低熔指白膜、无纺布白膜到现在的预交联白膜，白色封装胶膜做着不断的改善。预交联白膜作为一款适用性广泛的封装胶膜，其以适配单双玻组件的能力迅速抢占了整个白膜市场。但是随着预交联白膜的大量推广，其一些弊端也逐渐显露。
预交联技术的使用，使胶膜整体呈现一个20～40％的立体网状结构，再加上无机添加物的大量引入，导致预交联白膜产品在抗高温高湿、抗高低温循环等方面差于常规的透明胶膜，此点在粘结力衰减上面表现最为明显。
光伏组件的质保寿命为30年，这对封装胶膜来说是一个很大的挑战。作为市面上唯一一款大批量使用的增益性封装胶膜，其市场占比不可忽视。所以如何提升预交联型白色封装胶膜将成为一个重要的发展方向。
常规预交联白色封装胶膜由于预交联技术的使用，再加上无机添加物的大量引入，导致预交联白膜产品在抗高温高湿、抗高低温循环等方面较差，在粘结力衰减上面表现最为明显。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高反射母粒剪切成型后，在高能粒子束轰击下，兼容性助剂键合打开，高反射材料表面活化，与特种承载基体链接，将高反射材料链接在特种承载基体上，从而稳固增强其在特种承载基体的分散状态以及粘结状态，增强了胶膜的整体抗高温高湿、热循环等能力；同时增粘剂烷基酚醛树脂以及二甲苯甲醛树脂在高能粒子束的轰击下，会部分发生反应，形成一种改性酚醛树脂，大大提升了胶膜粘结性能以及各项抗老化能力的一种抗老化型白色封装胶膜及其制备工艺。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种抗老化型白色封装胶膜，其组成包括以下成分以及质量份数：
树脂材料基体100份
高反射功能母粒5～30份
抗老化功能母粒1～20份
引发剂0.3～1.5份
助交联剂0.6～1.5份
硅烷偶联剂0.2～2.0份
材料增韧剂0.5～5.0份。
作为优选，所述的树脂材料基体为EVA、POE中的一种或者两种；材料熔融指数为3～40g/min，体积电阻率≥1.0×1015。
作为优选，所述高反射功能母粒由特种承载基体、高反射材料、兼容性助剂组成，其组成包括以下质量份数：特种承载基体100份、反射材料20～200份、兼容性助剂0.1～20份，由双螺杆挤出造粒成型；
作为优选，所述的特种承载基体为EVA、POE、氢化松香树脂、氢化C5/C9共聚石油树脂中的两种或多种组合；选用EVA时VA含量要求在25～33％。
所述的高反射材料为二氧化钛、氢氧化镁比例组合，所述氢氧化镁质量占比在2％～40％；
所述的兼容性助剂为硅烷偶联剂、材料增韧剂、增粘剂的比例组合；
所述的双螺杆挤出造粒设备：温度设置为100～150℃，转速设置为400～800r/min。
作为优选，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、正丁胺基丙基三甲氧基硅烷、3-烯丙氧丙基三甲氧基硅、1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷、二环戊基二甲氯基硅烷、三异丙烯甲基丙烯酸硅脂、乙烯基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯Si-40、3-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧基改性聚硅氧烷、三乙氧基乙烯基硅烷中的一种或者多种；
所述的材料增韧剂为丙氧化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二甲基丙烯酸酯、聚醚多元醇-脂肪族聚胺酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、环氧甲基丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、脂肪酸改性聚酯六丙烯酸酯、低粘度二季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或者多种；
所述增粘剂为烷基酚醛树脂以及二甲苯甲醛树脂组合，其中二甲苯甲醛树脂质量占比在10～50％。
作为优选，所述的抗老化功能母粒由EVA或者POE载体100份、光稳定剂0.1～10份、抗水解增强剂1～20份组成，由双螺杆挤出造粒成型。
作为优选，所述光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、二羟基-四-n-辛基羟基二苯甲酮、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯中的一种或者几种；
所述的抗水解增强剂为纳米水滑石、纳米硬脂酸钙、轻质氧化镁、纳米氧化锌中的一种或者多种；
所述双螺杆挤出造粒设备，温度设置为200～500℃，转速设置为200～600r/min。
作为优选，所述引发剂为过氧化二碳酸双十四酯、过氧化二碳酸双十六酯、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯、叔丁基过氧化碳酸异丙酯、1，1-双(叔丁基过氧)环己烷、过氧化3，3，5三甲基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸特戊酯、过氧化-2-乙基己酸特戊酯、3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯中的一种或者几种。
作为优选，所述助交联剂为三烯丙基异氧脲酸酯、氰脲酸三烯丙酯、双甲基丙烯酸乙二醇酯、1,3,5-三-2-丙烯基-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三烯丙基异氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、N，N’-间苯撑双马来酰亚胺中的一种或几种的组合。
一种抗老化型白色封装胶膜的制备工艺，所述高反射母粒组分在双螺杆造粒机剪切挤出，经过高能电子束轰击活化后与树脂材料基体、抗老化功能母粒、引发剂、助交联剂、硅烷偶联剂和材料增韧剂相混合挤出流延成膜，预交联处理后形成产品；
所述高能电子束能量为5～50Kgy。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、高反射母粒在高能粒子束轰击下，兼容性助剂键合打开，高反射材料表面活化，与特种承载基体链接，将高反射材料链接在特种承载基体上，从而稳固增强其在特种承载基体的分散状态以及粘结状态，降低了高反射材料对胶膜抗粘结力衰减性能的影响，增强了胶膜的整体抗高温高湿、热循环等能力。
2、高反射母粒中特种承载基体的复配，能有增加基体的粘接力以及抗老化能力，同时能够减少高能电子束轰击过程中对特种承载基体的影响。
3、高反射材料中氢氧化镁的选用，能够起到阳离子吸附的作用，同时能够在一定程度上抑制长期使用过程中酸性物质的出现。增强组件的抗PID以及长期老化能力。
4、抗水解增强剂的使用，能用有效减缓胶膜体系中水分子的入侵，阻碍长期老化以及使用过程中胶膜体系中各组分的水解，减小胶膜抗粘结力衰减速率。
5、增粘剂烷基酚醛树脂以及二甲苯甲醛树脂在高能粒子束的轰击下，会部分发生反应，形成一种改性酚醛树脂，大大提升了胶膜粘结性能以及各项抗老化能力，在抗高温高湿性能上更为突出。
本发明是一种抗老化型白色封装胶膜及其制备工艺，增强了胶膜的整体抗高温高湿、热循环等能力，同时降低组件的各项老化衰减，减少组件长期使用过程中脱层、失效风险。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：一种光伏用抗老化白色封装胶膜，其组成包括以下成分以及质量份数：
乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂100份、高反射功能母粒12份、抗老化功能母粒1份、过氧化二碳酸双十四酯0.6份、三烯丙基异氧脲酸酯0.7份、乙烯基三氯硅烷0.5份、丙氧化甘油三丙烯酸酯0.8份。
高反射功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂80份、氢化松香树脂20份、纳米二氧化钛140份、纳米氢氧化镁10份、乙烯基三氯硅烷3份、丙氧化甘油三丙烯酸酯0.5份、烷基酚醛树脂2份、二甲苯甲醛树脂组合1份。所述高反射母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，120℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为600r/min。高能电子束轰击能量为25Kgy。
抗老化功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂100份、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯2份、纳米水滑石5份、纳米硬脂酸钙5份。所述增强母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，250℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为300r/min。
实施例2：一种光伏用抗老化白色封装胶膜，其组成包括以下成分以及质量份数：
聚烯烃弹性体100份、高反射功能母粒10份、抗老化功能母粒2份、过氧化二碳酸双十六酯0.5份、氰脲酸三烯丙酯0.8份、正丁胺基丙基三甲氧基硅烷0.6份、羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.7份。
高反射功能母粒，以质量份数计，聚烯烃弹性体70份、氢化松香树脂30份、纳米二氧化钛150份、纳米氢氧化镁15份、正丁胺基丙基三甲氧基硅烷4份、羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.7份、烷基酚醛树脂2份、二甲苯甲醛树脂组合2份。所述高反射母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，110℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为500r/min。高能电子束轰击能量为25Kgy。
抗老化功能母粒，以质量份数计，聚烯烃弹性体100份、N,N,-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺3份、纳米水滑石8份、纳米硬脂酸钙2份。所述增强母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，230℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为250r/min。
实施例3：一种光伏用抗老化白色封装胶膜，其组成包括以下成分以及质量份数：
乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂50份、聚烯烃弹性体50份、高反射功能母粒12份、抗老化功能母粒5份、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯0.7份、1,3,5-三-2-丙烯基-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮0.6份、1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷0.7份、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯0.8份。
高反射功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂30份、聚烯烃弹性体30份、氢化松香树脂20份、氢化C5/C9共聚石油树脂20份、纳米二氧化钛130份、纳米氢氧化镁20份、1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷7份、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯2份、烷基酚醛树脂1份、二甲苯甲醛树脂组合1份。所述高反射母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，125℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为650r/min。高能电子束轰击能量为30Kgy。
抗老化功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂50份、聚烯烃弹性体50份、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯5份、纳米水滑石10份、纳米硬脂酸钙5份。所述增强母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，300℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为350r/min。
实施例4：一种光伏用抗老化白色封装胶膜，其组成包括以下成分以及质量份数：
乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂50份、聚烯烃弹性体50份、高反射功能母粒20份、抗老化功能母粒2份、过氧化3，3，5三甲基己酸叔丁酯0.7份、二甲基丙烯酸二乙二醇酯0.6份、正硅酸乙酯Si-400.7份、聚醚多元醇-脂肪族聚胺酯丙烯酸酯0.8份。
高反射功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂40份、聚烯烃弹性体40份、氢化C5/C9共聚石油树脂20份、纳米二氧化钛100份、纳米氢氧化镁30份、正硅酸乙酯Si-405份、聚醚多元醇-脂肪族聚胺酯丙烯酸酯5份、烷基酚醛树脂4份、二甲苯甲醛树脂组合3份。所述高反射母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，125℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为650r/min。高能电子束轰击能量为35Kgy。
抗老化功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂50份、聚烯烃弹性体50份、二羟基-四-n-辛基羟基二苯甲酮6份、纳米水滑石5份、纳米硬脂酸钙8份。所述增强母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，400℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为450r/min。
实施例5：一种光伏用抗老化白色封装胶膜，其组成包括以下成分以及质量份数：
乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂100份、高反射功能母粒13份、抗老化功能母粒5份、3,3-二(叔丁基过氧)丁酸乙酯0.8份、N，N’-间苯撑双马来酰亚胺0.7份、三乙氧基乙烯基硅烷0.5份、低粘度二季戊四醇五丙烯酸酯1份。
高反射功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂80份、氢化C5/C9共聚石油树脂20份、纳米二氧化钛150份、纳米氢氧化镁10份、三乙氧基乙烯基硅烷3份、低粘度二季戊四醇五丙烯酸酯3份、烷基酚醛树脂2份、二甲苯甲醛树脂组合2份。所述高反射母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，125℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为550r/min。高能电子束轰击能量为40Kgy。
抗老化功能母粒，以质量份数计，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂100份、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯6份、纳米水滑石10份、纳米硬脂酸钙10份。所述增强母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，450℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为500r/min。
实施例6：一种光伏用抗老化白色封装胶膜，其组成包括以下成分以及质量份数：
聚烯烃弹性体100份、高反射功能母粒13份、抗老化功能母粒8份、过氧化-2-乙基己酸特戊酯0.7份、三烯丙基异氰酸酯0.6份、3-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷0.7份、脂肪酸改性聚酯六丙烯酸酯1份。
高反射功能母粒，以质量份数计，聚烯烃弹性体80份、氢化C5/C9共聚石油树脂20份、纳米二氧化钛110份、纳米氢氧化镁40份、3-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷3份、脂肪酸改性聚酯六丙烯酸酯3份、烷基酚醛树脂2份、二甲苯甲醛树脂组合2份。所述高反射母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，125℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为550r/min。高能电子束轰击能量为40Kgy。
抗老化功能母粒，以质量份数计，聚烯烃弹性体100份、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯6份、纳米水滑石10份、纳米硬脂酸钙10份。所述增强母粒通过以下方法制备：将各类树脂、功能材料混合均匀后投入双螺杆挤出造粒机中，450℃加热熔融挤出，然后切断形成粒状，所述双螺杆挤出造粒机中螺杆的转速为500r/min。
对比例1：一种光伏组件用白色型封装胶膜，使用常规反射母粒，不使用抗老化功能母粒，其余与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例2：一种光伏组件用白色型封装胶膜，使用常规反射母粒，其余与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例3：一种光伏组件用白色型封装胶膜，不使用抗老化功能母粒，其余与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例4：本对比例的封装胶膜为市面上前三的预交联白色EVA封装胶膜。
测试例：
对实施例1-6、对比例1-4的封装胶膜进行性能测试，测试结果如表1所示。其中：反射率测试采用UV-2600紫外分光光度计测试；
体积电阻率采用ZC-90E体积电阻率测试仪测试；
黄变指数采用ColorQuestXE测试；
功率测试选用每个产品制作10块组件，每块组件使用相同型号电池片，组件为双面72片组件，封装方式为双面单封。每组测试数据去除最高值与最低值。
表1封装胶膜性能测试表
从表1的对比数据上可以看出，通过本发明制备的产品，能够有效改善钛白粉在胶膜体系中分散以及链接状态，从而达到提升反射率和抗老化粘结衰减能力，同时增加光伏组件的发电效率，减少组件在各项老化中的功率衰减。
上述实施方式仅为本发明专利的优选实施方式，不能以此来限定本发明专利保护的范围，本领域的技术人员在本发明专利的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明专利所要求保护的范围。