一种太阳能电池用tpu薄膜及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：部分硅烷化TPU颗粒100份、硅烷偶联剂5～15份、甲基硅油10～20份、触变剂5～8份、阻燃剂30～50份以及催化剂1～2份。本发明通过采用部分硅烷化TPU颗粒作为主体组分，配合硅烷偶联剂以及甲基硅油等，该树脂NCO官能团，可以与交联剂脱除的小分子酮肟、醇反应，防止深层固化胶层开裂，同时也能吸收潮气，提高了贮存能力。本发明的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。
【专利说明】-种太阳能电池用TPU薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种太阳能电池用TPU薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，全球太阳能设施装机容量几乎以指数式增长，开发发电效率和生产效率更 高的太阳能电池组件变得极为重要。如果硅晶片直接暴露在大气中，其光电转换机能就会 衰减。为此需要采用一种透明、耐老化、粘结性好的胶层将硅晶片包封，并与上层保护玻璃、 下层保护材料TPT(聚氟乙烯复合膜）粘合为一体，构成太阳电池组件。
[0003]EVA胶膜最基本的功能就是起粘结密封作用，即将硅晶片与大气隔绝。与此同时， 还能起到对玻璃的增透作用，有利于太阳电池光电转换效率的提高。
[0004] 太阳能电池封装用EVA是以EVA(醋酸乙烯含量为30-33% )为基料，辅以数种改 性剂，经成膜设备热轧成薄膜型产品。该产品在太阳能电池封装过程中受热，产生交联反 应，属热固性的热熔胶膜。固化后的胶膜具有相当高的透光率、粘接强度、热稳定性、气密性 及耐老化性能。
[0005] 拜耳材料科技公司近年来在此方面获得重大突破。该公司研发人员开发成功的一 种热塑性聚氨酯，利用热塑性聚氨酯制成商品名为VISTA-SOLAR的新型薄膜，将其用作太 阳能电池原料替换传统的EVA薄膜，不仅使太阳能电池的生产更为方便和便捷，也大大提 高了太阳能电池的发电效率。
【发明内容】
[0006] 鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种太阳能电池用TPU薄膜，本发明的TPU薄 膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0008] -种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0009] 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 5?15份 甲基硅油 10?20份 触变剂 5?8份 阻燃剂 30?50份 催化剂 1?2份。
[0010] 本发明通过采用部分硅烷化TPU颗粒作为主体组分，配合硅烷偶联剂以及甲基硅 油等，该树脂NCO官能团，可以与交联剂脱除的小分子酮肟、醇反应，防止深层固化胶层开 裂，同时也能吸收潮气，提高了贮存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯树脂，该树脂结构中具有 烷氧基官能团，可以参与交联反应。同时结构中的氨基甲酸酯键，该结构可以与被粘材料分 子上含有基团形成氢键，提高粘接强度。本发明的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高 透明、透光性好、永不黄变、熔点高和粘结强度高的优点。
[0011] 所述硅烷偶联剂的含量例如为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14 份。
[0012] 所述甲基硅油的含量例如为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或 19份。
[0013] 所述触变剂的含量例如为5. 2份、5. 4份、5. 6份、5. 8份、6份、6. 2份、6. 4份、6. 6 份、6. 8份、7份、7. 2份、7. 4份、7. 6份或7. 8份。
[0014] 所述阻燃剂的含量例如为31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39 份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份或49份。
[0015] 优选地，一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0016] 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 5?12份 甲基硅油 12?20份 触变剂 6?8份 阻燃剂 35?50份 催化剂 1?2份。
[0017] 优选地，一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0018] 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 5?10份 甲基硅油 15?20份 触变剂 6?8份 阻燃剂 40?50份 催化剂 1?2份。
[0019]优选地，所述娃烧偶联剂选自Y-(2, 3_环氧丙氧）丙基二甲氧基娃烧、Y-氨 丙基二乙氧基娃烧、氛丙基二甲氧基娃烧，N-0 (氛乙基）_Y_氛丙基二乙氧基娃烧、 N_3 (氨乙基）-y-氨丙基二甲氧基娃烧、N-0 (氨乙基）-y-氨丙基甲基二甲氧基娃烧、N-3 (氨乙基）-Y_氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三 甲氧基娃烧、氛乙基氛乙基氛丙基二甲氧基娃烧、Y_氣丙基二甲氧基娃烧、乙稀基二氣娃 烧、乙稀基二乙氧基娃烧、甲基丙稀醜氧基丙基二甲氧基娃烧、乙稀基二乙醜氧基娃烧、 Y-巯丙基三甲氧基硅烷或Y-巯丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或者至少两种的组合。
[0020] 优选地，所述触变剂选自气相白炭黑、纳米活性碳酸钙、膨润土、硅基聚醚或氢化 蓖麻油中的任意一种或者至少两种的组合。
[0021] 优选地，所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料 三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂：无机氢氧化物：聚合物/无机纳米材料的重量比是 1?1. 2:2?3. 5:1。本发明将膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物以及聚合物/无机纳米材料作 为复配阻燃剂用于聚氨酯的阻燃，采用添加形式加入到聚氨酯体系中，满足了产业化的需 求。同时，该阻燃剂的加入还协同提高了弹性体的粘结强度。
[0022] 本发明所述的"主要由"，意指其除所述组份外，还可以包括其他组份，这些其他组 份赋予所述TPU薄膜不同的特性。除此之外，本发明所述的"主要由"，还可以替换为封闭式 的"为"或"由……组成"。
[0023] 例如，所述TPU薄膜的原料还可以含有各种添加剂，作为具体例，可以举出抗氧 齐IJ、热稳定剂、抗水解剂、抗静电剂、紫外线吸收剂、颜料、着色剂或润滑剂等。这些各种添加 剂可以单独使用，也可以两种或者两种以上混合使用。
[0024] 本发明的目的之二在于提供一种如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法， 所述方法包括如下步骤：
[0025] 将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。
[0026] 与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0027] 本发明通过采用部分硅烷化聚氨酯作为主体组分，配合硅烷偶联剂以及甲基硅油 等，该树脂NC0官能团，可以与交联剂脱除的小分子酮肟、醇反应，防止深层固化胶层开裂， 同时也能吸收潮气，提高了贮存能力。此外，部分硅烷化聚氨酯树脂，该树脂结构中具有烷 氧基官能团，可以参与交联反应。同时结构中的氨基甲酸酯键，该结构可以与被粘材料分子 上含有基团形成氧键，提1?粘接强度。
[0028] 本发明的TPU薄膜与传统的EVA薄膜相比，具有高透明、透光性好、永不黄变、熔点 高和粘结强度高的优点。
【具体实施方式】
[0029] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0030] 实施例1
[0031] 一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0032] 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 5份 甲基硅油 10份 触变剂 5份 阻燃剂 30份 催化剂 1份。
[0033] 所述娃烧偶联剂选自Y-(2, 3_环氧丙氧）丙基二甲氧基娃烧。
[0034] 所述触变剂选自气相白炭黑。
[0035] 所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比 例混合而成，膨胀型阻燃剂：无机氢氧化物：聚合物/无机纳米材料的重量比是1:2:1。
[0036] 如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0037] 将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。
[0038] 实施例2
[0039] -种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0040] 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 15份 甲基硅油 20份 触变剂 8份 阻燃剂 50份 催化剂 2份。
[0041] 所述娃烧偶联剂选自N-0 (氨乙基）-Y-氨丙基二甲氧基娃烧和N-0 (氨乙 基）_Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的组合。
[0042] 所述触变剂选自气相白炭黑和纳米活性碳酸钙的组合。
[0043] 所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者 按比例混合而成，膨胀型阻燃剂：无机氢氧化物：聚合物/无机纳米材料的重量比是1. 2:3. 5:1 〇
[0044] 如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0045] 将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。
[0046] 实施例3
[0047] -种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0048] 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 10份
[0049] 甲基硅油 15份 触变剂 6份 阻燃剂 40份 催化剂 1.5份。
[0050] 所述硅烷偶联剂选自N-0 (氨乙基）-y_氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基 二乙氧基娃烧、苯氛基甲基二甲氧基娃烧和Y_疏丙基二乙氧基娃烧的组合。
[0051] 所述触变剂选自膨润土、硅基聚醚和氢化蓖麻油的组合。
[0052] 所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者 按比例混合而成，膨胀型阻燃剂：无机氢氧化物：聚合物/无机纳米材料的重量比是 1. 1:2. 5:1 〇
[0053] 如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0054] 将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。
[0055] 实施例4
[0056] -种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0057] 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 12份 甲基硅油 14份 触变剂 7份 阻燃剂 42份 催化剂 1.2份。
[0058] 所述硅烷偶联剂选自N-0 (氨乙基）-Y_氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
[0059] 所述触变剂选自氢化蓖麻油。
[0060] 所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比 例混合而成，膨胀型阻燃剂：无机氢氧化物：聚合物/无机纳米材料的重量比是1. 1:3:1。
[0061] 如上所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0062] 将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。
[0063] 对比例1
[0064] 其他同实施例1，除膨胀型阻燃剂：无机氢氧化物：聚合物/无机纳米材料的重量 比是 1. 5:2. 5:1。
[0065] 对比例2
[0066] 对比例2为CN102775944A的实施例1。
[0067] 对比例3
[0068] 对比例3为CN102746486A的实施例4。
[0069] 评价样品的制作
[0070] 将125iim厚的PET薄膜（东丽株式会社制造的"X10S"）作为基材，将上述实施例 和对比例中所得的TPU薄膜贴合25ym厚的氟薄膜（旭硝子株式会社制造的"AFLEX25PW"） 而得到层压薄膜。将其在50°C下熟化72小时，得到评价样品。
[0071] 对熟化处理后的复合膜进行层间剥离测试，实施例1?4中，层间剥离力均在9N/ cm以上，而对比例1?8中，层间剥离力均为7?8N/cm。
[0072] 对熟化后的复合膜进行湿热老化（DH) 2000h、湿冻（HF) 20个循环、加速湿热老化 (105°C、100%RH、192h)及UV60kWh老化处理。对经老化处理的复合膜进行层间剥离测试， 实施例1?4中，层间剥离力均在8N/cm以上，而对比例1?3中，层间剥离力均为5?6N/ cm〇
[0073] 此外，实施例1?4的TPU薄膜的透光率可达到98%及以上，165?175°C，远高于 对比例1?3的透光率85?90%，熔点130?140°C，具有高熔点、高透明以及透光性好的 优点。
[0074] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局 限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属【技术领域】的 技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的 添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1. 一种太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得到： 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 5~15份 甲基硅油 10?20份 触变剂 5?8份 阻燃剂 30?50份 催化剂 1?2份。
2. 如权利要求1所述的太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制备得 到： 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 5?12份 甲基硅油 12?20份 触变剂 6?8份 阻燃剂 35?50份 催化剂 1?2份。
3. 如权利要求1或2所述的太阳能电池用TPU薄膜，其按重量份数主要由如下原料制 备得到： 部分硅烷化TPU颗粒 100份 硅烷偶联剂 5?10份 甲基硅油 15?20份 触变剂 6?8份 阻燃剂 40?50份 催化剂 1?2份。
4. 如权利要求1-3之一所述的太阳能电池用TPU薄膜，所述硅烷偶联剂选自γ-(2， 3-环氧丙氧）丙基二甲氧基娃烧、γ-氨丙基二乙氧基娃烧、γ-氨丙基二甲氧基娃烧， Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基二乙氧基娃烧、Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基二甲氧基娃烧、 N-β (氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基娃烧、N-β (氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基娃 烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅 烧、Y-氣丙基二甲氧基娃烧、乙稀基二氣娃烧、乙稀基二乙氧基娃烧、Y-甲基丙稀醜氧基 丙基二甲氧基娃烧、乙稀基二乙醜氧基娃烧、Y -疏丙基二甲氧基娃烧或Y-疏丙基二乙氧 基硅烷中的任意一种或者至少两种的组合。
5. 如权利要求1-4之一所述的太阳能电池用TPU薄膜，所述触变剂选自气相白炭黑、纳 米活性碳酸钙、膨润土、硅基聚醚或氢化蓖麻油中的任意一种或者至少两种的组合。
6. 如权利要求1-5之一所述的太阳能电池用TPU薄膜，所述阻燃剂是由膨胀型阻燃剂、 无机氢氧化物和聚合物/无机纳米材料三者按比例混合而成，膨胀型阻燃剂：无机氢氧化 物：聚合物/无机纳米材料的重量比是1?1. 2:2?3. 5:1。
7. -种如权利要求1-6之一所述的太阳能电池用TPU薄膜的制备方法，所述方法包括 如下步骤： 将配方量的各组分混合，熔融挤出，压延成型，得到太阳能电池用TPU薄膜。
【文档编号】C09J175/04GK104263258SQ201410477848
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】王一良, 何健雄 申请人:东莞市雄林新材料科技股份有限公司, 东莞市吉鑫高分子科技有限公司