特别用于光伏模块的热塑性组合物的制作方法

文档序号:9932243
特别用于光伏模块的热塑性组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及包含至少第一特定聚締控W及第二聚酷胺接枝聚締控(其分枝具有小 于16(TC的玻璃化转变溫度或烙点)的热塑性组合物。本发明还设及运种组合物在光伏模块 中,更确切在形成运种模块的一个或多个层中,更特别在形成封装材料的层中的用途。
[0002] 与化石基能源排放的溫室气体有关的全球变暖已导致在其运行过程中不排放此 类气体的替代能源解决方案,例如光伏模块的发展。光伏模块包含"光电池",运种电池能将 光能转化成电能。
[0003] 光伏板存在许多类型的结构。
[0004] 光伏模块的结构传统上包含S个层一-包封具有光电性质的光电池的中间层,在 每侧上被保护层包围。
[0005] 中间层传统上被称作封装材料,而保护层被称作"前板"(其是允许太阳射线穿过 的透明层)和"背板"(运一层需要尽可能防漏/气密)。
[0006] 在太阳福射存在下,在太阳能模块内生热并可能达到80°C (或更高)的溫度,运要 求运些层在该模块的寿命周期的全程牢固地互相粘合。
[0007] 通常,由于光伏模块位于室外和极端环境中,它们不断受到应力和侵袭。最后,所 用热塑性材料的性质必须能够确保长期保持该模块的光电性质,换言之,确保它们不发生 明显退化。
[000引就运些热塑性材料的物理化学性质而言,尤其可W提到在IOCTC或W上的优异抗 蠕变性、良好光学性质、在湿热中和在UV(紫外线)下的良好耐久性、良好电性质、低吸水和 优异的阻隔性质。 现有技术
[0009] 目前,由聚締控,特别是EVA(乙締 -乙酸乙締醋)类型构成的可交联组合物在光伏 模块领域中已知用于形成封装材料。但是,用运种类型的封装剂会遇到光伏模块的耐久性 问题,运尤其与在湿热(85°C/85%皿:"湿度")中的乙酸释放相关联,运加速电池的腐蚀。 用运些乙締-乙酸乙締醋共聚物作为封装材料制成的光伏模块也已知对在电位差下诱发的 衰减(运更好地W缩写PID为名,即"电位诱发衰减")问题特别敏感。聚締控类型的热塑性封 装材料也是已知的。运些热塑性塑料的问题在于它们不耐蠕变,运使它们不适合此类用途。
[0010] 聚酷胺接枝聚締控组合物(聚酷胺分枝连接到主链上)也是已知的。在申请人的专 利FR 2 918 150或EP 2 196 489中描述了运样的组合物。甚至已经考虑将此类聚酷胺接枝 聚締控与聚締控混合,尤其在申请人名下的WO 02/28959中。
[0011] 但是,运样的混合物对光伏用途而言具有重大缺陷。具体而言,运些混合物引起高 湿含量(显著吸水),运限制该光伏模块在使用一段时间后或在极化下的湿热试验过程中的 耐久性(收率降低)。
[0012] 发明概述 申请人在各种实验和操作后已经发现,有违于本领域技术人员公知的教导,与合适含 量的两种特定聚締控结合的W相当特定的重量含量存在于该组合物中的聚酷胺分枝(对于 聚酷胺接枝聚締控)的特定选择能够解决与现有技术的组合物,特别是WO 02/28959中公开 的组合物相关的问题。
[0013] 因此,本发明的组合物在保持完全令人满意的机械、热机械、光学和电性质的同时 解决原本极其有效的运些热塑性材料可能表现出的最后缺陷,即运种组合物具有低或甚至 极低吸水和特别改善的经时衰减(电阻率的降低)。
[0014] 因此,本发明设及一种热塑性组合物,其至少包含=种聚合物的混合物,其中: -WlO重量%至70重量%存在于所述组合物中的第一聚合物由具有含有至少一个不饱 和单体(X)的残基的聚締控骨架和多个聚酷胺分枝的聚酷胺接枝聚合物构成,其中: -所述聚酷胺分枝经由不饱和单体(X)残基连接到所述聚締控骨架上,所述不饱和单 体(X)残基包含能经由缩合反应与带有至少一个胺端基和/或至少一个簇酸端基的聚酷胺 反应的官能团, -所述不饱和单体(X)残基通过接枝或共聚连接到所述骨架上, -所述聚酷胺分枝构成所述聚酷胺接枝聚合物的10重量%至60重量%,优选15重量%至 55重量%, -WlO重量%至90重量%存在于所述组合物中的第二聚合物由乙締和非反应性或非官 能化共聚单体的共聚物构成,其弯曲弹性模量在23°C下小于250 M化并具有6(TC至12(TC的 晶体烙点, -W所述组合物的3重量%至45重量%存在于所述组合物中的第=聚合物由包含至少一 种a-締控,如乙締或丙締与至少一种带有反应性官能团的共聚单体和至少一种选自不同于 上述Q-締控的Q-締控、二締、不饱和簇酸醋、和簇酸的乙締醋、二簇酸酢如马来酸酢的不带 反应性官能团的其它共聚单体的共聚物的官能化聚締控构成, 其特征在于上述第一聚合物的聚酷胺分枝具有小于或等于16(TC的玻璃化转变溫度和 烙点, 且特征在于所述第一聚合物中的聚酷胺分枝含量构成所述热塑性组合物的3重量%至 15重量%,优选5重量%至12.5重量%。
[0015] 根据本发明提供的可能性,第二聚合物由乙締和(甲基)丙締酸烷基醋的共聚物构 成。
[0016] 第=聚合物优选由乙締-丙締酸醋-甲基丙締酸缩水甘油醋或乙締-丙締酸醋-马 来酸酢共聚物构成。
[0017] 有利地,第=聚合物W该组合物的10重量%至30重量%存在。
[0018] 下面规定本发明的其它有利特征: 有利地,上述接枝聚合物的上述聚酷胺分枝的数均摩尔质量在1000至10 000 g/mol的 范围内。
[0019] 根据本发明的一个有利特征,对于上述接枝聚合物,连接到聚締控骨架上的单体 (X)数大于或等于1.3和/或小于或等于20。
[0020] 根据本发明的一个方面,上述第一聚合物W该组合物的10重量%至50重量%存在。
[0021] 优选地,第一聚合物的聚酷胺分枝由选自共聚酷胺PA 6/ll、PA 6/12和PA 6/11/ 12的共聚酷胺构成。
[0022] 第一聚合物的不饱和单体(X)优选是马来酸酢。
[0023] 第二聚合物优选W40重量%至70重量%存在于该组合物中。
[0024] 根据本发明提供的可能性,本发明的组合物仅由=种上述聚合物构成。
[0025] 本发明还设及包含如上所述的本发明的组合物的薄膜。
[0026] 本发明还设及光伏模块的热塑性薄膜,所述光伏模块包含至少两个层,其中一层 形成封装层,其特征在于所述封装层包含并优选由如上所述的热塑性组合物构成。
[0027] 形成封装材料的层优选包含由有机、结晶或无机,更优选半无机半有机性质的非 聚合成分构成的增粘剂、抗氧化剂和/或UV稳定剂。
[0028] 应当指出,本发明的组合物被提出用于光伏模块,更特别是其封装层,但无需说, 运种组合物可考虑用于可有利使用此类组合物(尤其在多层结构中)的任何其它用途,例如 鞋、薄膜或粘合涂层,或流体输送管。
[0029] 下列描述仅作为非限制性说明给出。
[0030] 发明详述 关于上述第一聚合物,其因此是具有按质量计10%至70%,优选15%至55%的聚酷胺分枝 和1.3至20的单体(X)数的接枝聚合物。
[0031] 关于聚締控骨架,其是包含a-締控作为单体的聚合物。
[0032] 含有2至30个碳原子的a-締控是优选的。
[0033] 可提到的a-締控包括乙締、丙締、1-下締、1-戊締、3-甲基-1-下締、1-己締、4-甲 基-1-戊締、3-甲基-1-戊締、1-辛締、1-癸締、1-十二締、1-十四締、1-十六締、1-十八締、1-二十締、1-二十二締、1-二十四締、1-二十六締、1-二十八締和1-=十締。
[0034] 还可W提到含有3至30个碳原子,优选3至20个碳原子的环締控,如环戊烧、环庚 締、降冰片締、5-甲基-2-降冰片締、四环十二締和2-甲基-1,4,5,8-dimethan〇-l, 2,3,4, 4a,5,8,8a-八氨化糞;二-和多締控,如下二締、异戊二締、4-甲基-1,3-戊二締、1,4-戊二 締、1,5-己二締、1,3-己二締、1,3-辛二締、1,4-辛二締、1,5-辛二締、1,6-辛二締、亚乙基降 冰片締、乙締基降冰片締、二环戊二締、7-甲基-1,6-辛二締、4-亚乙基-8-甲基-1,7-壬二締 和5,9-二甲基-1,4,8-癸立締;乙締基芳族化合物,如单-或多烷基苯乙締(包含苯乙締、邻 甲基苯乙締、间甲基苯乙締、对甲基苯乙締、〇,p-二甲基苯乙締、邻乙基苯乙締、间乙基苯乙 締和对乙基苯乙締)和包含官能团的衍生物,如甲氧基苯乙締、乙氧基苯乙締、乙締基苯甲 酸、苯甲酸甲基乙締醋、乙酸苄基乙締醋、径基苯乙締、O-氯苯乙締、P-氯苯乙締、二乙締基 苯、3-苯基丙締、4-苯基丙締、a-甲基苯乙締、氯乙締、1,2-二氣乙締、1,2-二氯乙締、四氣乙 締和3,3,3-S氣-1-丙締。
[0035] 在本发明中,术语"a-締控"还包含苯乙締。丙締,最尤其是乙締优选作为a-締控。
[0036] 当只有一种a-締控聚合在聚合物链中时,运种聚締控可W是均聚物。可提到的实 例包括聚乙締(PE)或聚丙締(PP)。
[0037] 当至少两种共聚单体共聚在聚合物链中时,运种聚締控也可W是共聚物,运两种 共聚单体之一(被称作"第一共聚单体")是O-締控,另一共聚单体(被称作"第二共聚单体") 是能与第一单体聚合的单体。
[0038] 作为第二共聚单体,可W提到: ?已提到的O-締控之一,运不同于第一 O-締控共聚单体, ?二締,例如I,4-己二締、亚乙基降冰片締或下二締 ?不
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