一种白色光伏封装胶膜用色母粒及其制备方法与流程

1.本发明属于光伏封装材料技术领域，具体涉及一种白色光伏封装胶膜用色母粒及其制备方法。


背景技术：

2.近年来随着光伏组件的降本增效和高效光伏组件的发展，用于光伏组件封装的白色eva封装胶膜用量在逐年增大。白色eva封装胶膜属于普通透明eva封装胶膜的升级换代产品，可以改变光线的反射路径，增加光伏组件对电池片间隙光和长波段光的吸收利用。在单玻组件中白色eva胶膜可使组件功率增益1-3w；在双玻组件中，功率增益可达2-5w。
3.白色eva胶膜中所用的反光材料为钛白粉，为了便于加工和提高钛白粉在胶膜中的分散性能，白色eva胶膜生产厂家都是委托外加工或是自己生产制备白色eva色母粒，然后再通过色母粒与eva粒子、助剂按比例混合制备白色eva胶膜。考虑到加工成本，市场上的色母粒钛白粉含量都在40-60％之间。由于色母粒中钛白粉添加量较大，且为了有较好的反光效果，选取的钛白粉粒径较小，在0.2-0.3μm之间，其比表面积大，表面能高，因此容易在加工过程中发生团聚或架桥现象，从而导致色母粒中的钛白粉分散不均匀，在白色eva胶膜挤出流延过程中在模头处容易发生积料现象，导致胶膜在挤出过程中容易出现结块问题，降低白色eva胶膜良品率，增加胶膜接头率，降低生产效率。而且光伏组件的电池片很薄，若白色eva胶膜结块，则容易在组件封装时导致电池片隐裂。
4.因此，减少光伏组件用白色封装胶膜的结块现象，对于提高光伏组件的品质，促进光伏行业的发展具有重要意义。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒及其制备方法。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，所述色母粒包括如下重量份数的组分：
[0008][0009]
本发明中，分散剂能够有效提高钛白粉在色母粒挤出加工过程中的分散性，抑制钛白粉的团聚和架桥，减少白色光伏封装胶膜挤出流延过程中的模头积聚物，减少胶膜结块，减少接头率，减少不良品，提高生产效率。以eva为载体的硅酮母粒与eva树脂基材相容
性好，具有良好的稳定性和非迁移性，硅酮母粒能够降低挤出扭矩，提高树脂的流动性，提高白色光伏封装胶膜生产挤出速率，提高生产效率；硅酮母粒还能够减少设备摩擦，提高树脂脱模性，消除塑料熔体破裂，减少模头积聚物，减少胶膜结块。
[0010]
本发明通过采用硅酮母粒与分散剂在特定的比例下协同配合，从而得到了一种能够有效减少白色光伏封装胶膜结块、提高胶膜良品率的色母粒。
[0011]
本发明中，所述eva树脂的重量份数为40-60份，例如可以是40份、42份、43份、45份、46份、48份、50份、52份、53份、55份、56份、58份或60份等。
[0012]
本发明中，所述钛白粉的重量份数为40-60份，例如可以是40份、42份、43份、45份、46份、48份、50份、52份、53份、55份、56份、58份或60份等。
[0013]
本发明中，所述硅酮母粒的重量份数为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。
[0014]
本发明中，所述分散剂的重量份数为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。
[0015]
本发明中，若硅酮母粒或分散剂的用量过少，则其提高钛白粉分散性，减少胶膜结块的效果不明显；若硅酮母粒的用量过多，会导致光伏封装胶膜的体积电阻率明显下降；若分散剂的用量过多，则会使光伏封装胶膜的耐黄变性和体积电阻率明显下降。
[0016]
作为本发明的优选技术方案，所述eva树脂的熔体流动速率为20-30g/10min；例如可以是20g/10min、21g/10min、22g/10min、23g/10min、24g/10min、25g/10min、26g/10min、27g/10min、28g/10min、29g/10min或30g/10min等。
[0017]
本发明中所述熔体流动速率是指在温度为190℃、压力为2.16kg的条件下测得的熔体流动速率。
[0018]
优选地，所述eva树脂的va(醋酸乙烯酯单元)含量为20-30wt％；例如可以是20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％等。
[0019]
本发明中，eva树脂优选上述具有高熔融指数，高va含量的eva树脂，其有助于进一步提高色母粒挤出加工过程中钛白粉的分散性，减少光伏封装胶膜的结块现象。
[0020]
作为本发明的优选技术方案，所述钛白粉的平均粒径为150-400nm；例如可以是150nm、200nm、250nm、300nm、350nm或400nm等。
[0021]
作为本发明的优选技术方案，所述硅酮母粒的载体为eva树脂，硅酮含量≥50wt％；例如可以是50wt％、52wt％、55wt％、58wt％、60wt％、62wt％、65wt％、68wt％或70wt％等。
[0022]
以eva树脂为载体的硅酮母粒，与本发明色母粒的eva基体的相容性良好，有助于进一步提高钛白粉的分散性；选择高硅酮含量则有助于提高硅酮母粒的降低挤出扭矩、减少设备摩擦、减少胶膜结块的作用
[0023]
作为本发明的优选技术方案，所述分散剂为聚乙烯蜡和/或氧化聚乙烯蜡。
[0024]
优选地，所述硅酮母粒与分散剂的质量比为1:3-1.5:1；例如可以是1:3、1:2.5、1:2、1:1.5、1:1、1.2:1或1.5:1等。
[0025]
作为本发明的优选技术方案，所述色母粒还包括0.1-0.5份(例如可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份等)抗氧剂。
[0026]
优选地，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、n,n'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、2,6-二叔丁基对甲酚、4,4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、硫代二丙酸二月桂酸酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或至少两种的组合。
[0027]
作为本发明的优选技术方案，所述色母粒为圆柱形粒子，长为2.8mm
±
0.5mm，例如可以是2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.1mm、3.2mm或3.3mm等；直径为2.5mm
±
0.5mm，例如可以是2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3.0mm等。
[0028]
优选地，所述色母粒的连粒率≤0.2％，含水量≤0.1wt％。
[0029]
第二方面，本发明提供一种上述色母粒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0030]
(1)按配比将除钛白粉之外的组分混合；
[0031]
(2)将步骤(1)得到的混合物料和钛白粉用挤出机挤出，切粒后得到所述色母粒。
[0032]
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)中所述混合是在高混机中进行。
[0033]
优选地，所述高混机的转速为500-1000r/min，例如可以是500r/min、550r/min、600r/min、650r/min、700r/min、750r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min等；混合时间为5-10min，例如可以是5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min或10min等。
[0034]
作为本发明的优选技术方案，步骤(2)中所述混合物料和钛白粉是通过两个失重秤按配比连续加入挤出机中。
[0035]
先将除钛白粉外的其他组分混合，再采用两个失重秤将混合好的物料和钛白粉按配比分别定量连续地加入挤出机中，避免了采用高速混合机混合产生的压力易使钛白粉团聚的问题，且准确定量连续地进料避免了钛白粉与其他物料因密度不同导致的分层问题，进一步提高了色母粒挤出加工中钛白粉的分散性，从而进一步减少光伏封装胶膜的结块现象。
[0036]
优选地，步骤(2)中所述挤出机为双螺杆挤出机。
[0037]
优选地，步骤(2)中所述挤出的温度为80-140℃。
[0038]
挤出机是分段式加热，每段加热设定温度不同，本发明中所述熔融挤出的温度是指挤出机总体的温度范围。
[0039]
优选地，步骤(2)中所述切粒是在水中进行。
[0040]
优选地，步骤(2)中所述切粒之后还进行干燥操作。
[0041]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0042]
本发明通过采用硅酮母粒与分散剂在特定的比例下协同配合，提高了钛白粉在色母粒中的分散均匀性，抑制了钛白粉的团聚和架桥，制备得到的色母粒的分散等级为1-3.5，压滤值为0.8-3.6bar/g，能够有效降低挤出扭矩，减少白色光伏封装胶膜挤出流延过程中的模头积聚物，减少胶膜结块，提高生产效率。
[0043]
制备方法中先将除钛白粉外的其他组分混合，再采用两个失重秤将混合好的物料和钛白粉按配比分别定量连续地加入挤出机中，避免了采用高速混合机混合产生的压力易使钛白粉团聚的问题，避免了钛白粉与其他物料因密度不同导致的分层问题，从而进一步减少了光伏封装胶膜的结块现象。
具体实施方式
[0044]
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0045]
本发明实施例中采用的原料来源如下：
[0046]
eva树脂：韩华e282pv(熔指25g/10min，va含量28％)、台湾聚合ue2825(熔指25g/10min，va含量28％)、斯尔邦ue2825(熔指25g/10min，va含量28％)、新加坡聚烯烃vf024n00(熔指28g/10min，va含量28％)；
[0047]
钛白粉：科幕r-706(粒度中值为360nm)、锦州钛业cr210(平均粒径为200nm)、美国特诺8400(平均粒径为230nm)、美礼联tiona288(平均粒径为250nm)；
[0048]
硅酮母粒：道康宁mb50-320(硅酮含量≥50％)、上海修远化工有限公司me-803(硅酮含量≥50％)、中山市宏利健邦贸易有限公司hl-58(硅酮含量≥65％)、上海英鹤化工有限公司mb50-b003(硅酮含量≥50％)。
[0049]
实施例1
[0050]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，包括如下重量份数的组分：
[0051][0052]
上述色母粒的制备方法如下：
[0053]
(1)按配比将除钛白粉之外的组分加入高混机中，在500r/min转速下混合10min；
[0054]
(2)将步骤(1)得到的混合物料和钛白粉用两个失重秤按配比定量连续加入双螺杆挤出机中，在80-140℃下挤出，经水下切粒、甩干、热风烘干后得到所述色母粒。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，包括如下重量份数的组分：
[0057][0058]
上述色母粒的制备方法如下：
[0059]
(1)按配比将除钛白粉之外的组分加入高混机中，在1000r/min转速下混合5min；
[0060]
(2)将步骤(1)得到的混合物料和钛白粉用两个失重秤按配比定量连续加入双螺
杆挤出机中，在80-140℃下挤出，经水下切粒、甩干、热风烘干后得到所述色母粒。
[0061]
实施例3
[0062]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，包括如下重量份数的组分：
[0063][0064]
上述色母粒的制备方法如下：
[0065]
(1)按配比将除钛白粉之外的组分加入高混机中，在800r/min转速下混合8min；
[0066]
(2)将步骤(1)得到的混合物料和钛白粉用两个失重秤按配比定量连续加入双螺杆挤出机中，在80-140℃下挤出，经水下切粒、甩干、热风烘干后得到所述色母粒。
[0067]
实施例4
[0068]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，包括如下重量份数的组分：
[0069][0070]
上述色母粒的制备方法如下：
[0071]
(1)按配比将除钛白粉之外的组分加入高混机中，在800r/min转速下混合8min；
[0072]
(2)将步骤(1)得到的混合物料和钛白粉用两个失重秤按配比定量连续加入双螺杆挤出机中，在80-140℃下挤出，经水下切粒、甩干、热风烘干后得到所述色母粒。
[0073]
实施例5
[0074]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，包括如下重量份数的组分：
[0075][0076]
本实施例中色母粒的制备步骤与实施例1相同。
[0077]
实施例6
[0078]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，硅酮母粒的重量份数为1份，分散剂的重量份数为5份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0079]
实施例7
[0080]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，硅酮母粒的重量份数为2份，分散剂的重量份数为4份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0081]
实施例8
[0082]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，硅酮母粒的重量份数为4份，分散剂的重量份数为2份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0083]
实施例9
[0084]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，硅酮母粒的重量份数为5份，分散剂的重量份数为1份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0085]
实施例10
[0086]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，eva树脂重量份数为45份，钛白粉重量份数为55份；其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0087]
实施例11
[0088]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，eva树脂重量份数为50份，钛白粉重量份数为50份；其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0089]
实施例12
[0090]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，eva树脂重量份数为55份，钛白粉重量份数为45份；其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0091]
实施例13
[0092]
本实施例提供一种白色光伏封装胶膜用色母粒，与实施例1的区别在于，eva树脂重量份数为60份，钛白粉重量份数为40份；其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0093]
对比例1
[0094]
本实施例提供一种色母粒，与实施例1的区别在于，不含硅酮母粒和分散剂，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0095]
对比例2
[0096]
本实施例提供一种色母粒，与实施例1的区别在于，不含硅酮母粒，分散剂重量份数为6份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0097]
对比例3
[0098]
本实施例提供一种色母粒，与实施例1的区别在于，不含分散剂，硅酮母粒重量份数为6份，其他组分、用量及制备步骤与实施例1相同。
[0099]
性能测试：
[0100]
对上述实施例1-13和对比例1-3提供的色母粒的性能进行测试，测试方法如下：
[0101]
(1)分散等级测试：按标准gb/t18251-2000的规定进行制样测试，采用放大倍数为10
×
10倍的放大镜观察色母粒的分散状态，分散等级为0-7级，0级代表最高分散等级，然后依次递减，分散等级越高代表分散性越好。
[0102]
(2)压滤值测试：按标准bs en13900-5:2005的规定进行制样测试，测试的压滤值越小，说明钛白粉在色母粒中分散性越好。
[0103]
(3)结块数量测试：将制备的不同色母粒分别加入到相同的白色eva胶膜配方中(eva树脂100份(色母粒中的eva树脂和另外加入的eva树脂总和，另外加入的eva树脂都为韩华e282pv)，钛白粉8份(色母粒用量按钛白粉用量和含量折算相对应量加入)，过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯0.5份，三丙烯基异氰脲酸酯0.7份，丙氧化甘油三丙烯酸酯0.7份，双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.25份，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5份)，在20r/min的搅拌速度下混料搅拌2.5h，将混合物料在相同的挤出流延设备、相同的工艺生产条件下(挤出温度50-100℃，流延线速率为8m/min，克重为470g/m2)测试连续生产24h的白色eva胶膜所产生的结块数量。
[0104]
上述测试的结果如下表1所示：
[0105]
表1
[0106]
测试项目分散等级压滤值(bar/g)24h结块数量实施例12.52.45实施例23.03.16实施例31.51.13实施例410.82实施例521.83实施例63.02.96实施例72.52.35实施例83.53.47实施例93.53.67实施例102.52.04实施例1121.53实施例121.51.23实施例13112对比例14.57.615对比例23.53.98对比例34.05.310
[0107]
由表1的测试结果可以看出，本发明提供的色母粒的分散等级为1-3.5，压滤值为0.8-3.6bar/g，其钛白粉分散良好；与未添加硅酮母粒和分散剂的色母粒(对比例1)相比，
采用本发明提供的色母粒制备白色eva胶膜，连续生产24h的结块数量显著减少。
[0108]
与实施例1相比，实施例6中硅酮母粒和分散剂用量的比值偏小，实施例8和9中硅酮母粒和分散剂用量的比值偏大，得到的色母粒的钛白粉分散性都不如实施例1。
[0109]
与实施例1相比，对比例2使用等量的分散剂代替硅酮母粒，对比例3使用等量的硅酮母粒代替分散剂，二者制备的色母粒的分散等级和压滤值均明显下降，采用该色母粒制备白色eva胶膜，结块现象明显增多，表明本发明中硅酮母粒和分散剂具有协同提高钛白粉分散性，减少胶膜结块的作用。
[0110]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。