PO膜熱封層去電暈工藝研究

張文靜，范云峰，孟 丹，邸喜強(qiáng)，白玉清，王 莉

（1 樂(lè)凱膠片股份有限公司 河北 保定 071054）

（2 河北省新能源膜材料技術(shù)創(chuàng)新中心 河北 保定 071054）

0 引言

太陽(yáng)能背板是一種位于光伏組件背面的光伏封裝材料，主要用于保護(hù)光伏組件抵抗光濕熱等環(huán)境影響因素的侵蝕，起耐候絕緣保護(hù)作用[1]。背板按其生產(chǎn)工藝分為復(fù)合型、涂覆型、共擠型三類(lèi)。復(fù)合型背板是用膠粘劑將聚烯烴（PO）膜、氟膜分別與PET 通過(guò)壓輥復(fù)合的方式制備而成，涂覆型背板是將含氟涂料直接涂覆在PET 上烘干成型而成。當(dāng)前，復(fù)合型背板因綜合性能優(yōu)越在市場(chǎng)中占主流地位[2]。

復(fù)合型背板的PO 膜按功能可分為熱封層、芯層和復(fù)合層三層。其中，熱封層（與EVA 黏合面）在與EVA 層壓之前，需要將表面進(jìn)行處理，以提高材料表面極性，延長(zhǎng)保持高表面能的時(shí)間[3]。膜材料的表面處理主要有熱壓處理、電暈處理、火焰處理、預(yù)涂底層等不同的處理方法[4-5]。其中，電暈處理由于其工藝簡(jiǎn)單、加工過(guò)程安全等特點(diǎn)而被普遍應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中[6-7]。但如果能通過(guò)調(diào)整配方，去掉PO 膜復(fù)合前的電暈工藝，不但能簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，更有利于降低生產(chǎn)成本,同時(shí)消除電暈過(guò)程中產(chǎn)生的臭氧對(duì)環(huán)境的污染。本論文從PO 膜熱封層原料出發(fā)，考察了各原料相對(duì)含量不同時(shí)，所淋的膜樣品在是否電暈條件下對(duì)膜自身與EVA 黏結(jié)力的影響，為進(jìn)一步開(kāi)展提質(zhì)降本工作奠定了基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

聚乙烯（polyethylene,PE）及彈性體（elastomer）購(gòu)自東莞市炬燁塑膠科技有限公司；鈦白母粒及開(kāi)口劑母粒購(gòu)自東莞市眾暉塑料助劑有限公司；聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate,PET）購(gòu)自深圳市龍昌泰貿(mào)易有限公司；EVA 膠膜購(gòu)自廣州市贊晨新材料科技有限公司；防老化劑及黏合劑自制。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

為方便實(shí)驗(yàn)，將PO 膜熱封層按配方造粒，即將PE、彈性體、鈦白、防老化劑及開(kāi)口劑母粒按一定比例混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出切粒，再用單螺桿淋膜機(jī)制成60 μm 厚的薄膜，擠出造粒、淋膜溫度為200～220 ℃；將淋膜樣品取平整部位，一面電暈后涂覆黏合劑，經(jīng)復(fù)合輥熱壓在電暈過(guò)的PET 上，在55 ℃條件下恒溫熟化三天后取出，于電暈或不電暈的條件下分別與EVA 膠膜進(jìn)行層壓，制成對(duì)應(yīng)膜樣品的層壓件。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備（表1）

表1 儀器設(shè)備一覽表Table 1 List of instruments and equipment

1.4 測(cè)試方法

與EVA 黏結(jié)力檢測(cè)：在層壓件非邊緣位置用刀片劃取1 cm 寬的長(zhǎng)條，在萬(wàn)能拉力機(jī)上測(cè)試PO 膜樣品與EVA 間的剝離力。

2 結(jié)果與討論

本文中主要考察PO 膜熱封層中彈性體、鈦白、開(kāi)口劑含量對(duì)于是否電暈條件下，膜樣品與EVA 黏結(jié)力的變化情況。

2.1 彈性體含量的影響

在烯烴材料中加入彈性體能夠提升材料的抗沖擊性能及耐低溫韌性，可使物料整體的熱塑加工性能有所改善。為此，本文設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)考察配方中彈性體含量對(duì)電暈處理的敏感性。

2.1.1 配方

實(shí)驗(yàn)配方見(jiàn)表2。

表2 考察彈性體含量影響的實(shí)驗(yàn)配方Table 2 Experimental formula for investigating the influence of ethylene propylene copolymer content

2.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同配方對(duì)應(yīng)樣品在電暈及不電暈條件下與EVA 的黏結(jié)力如圖1。從圖1可以看出，彈性體含量越高，膜與EVA 黏結(jié)力越大，這是由于隨物料體系中彈性體含量的增加，交聯(lián)密度會(huì)增大，膜與EVA 黏結(jié)力也呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。同時(shí)可以看出，不同彈性體含量的配方在電暈后，與EVA黏結(jié)力均高于樣品不電暈時(shí)與EVA 的黏結(jié)力。并且，彈性體含量越高，電暈與不電暈的膜樣品與EVA 黏結(jié)力的差別有一定的增大。這可能是由于隨彈性體含量增加，體系中短支鏈結(jié)構(gòu)也有所增加，促進(jìn)了膜與EVA 層壓時(shí)彈性體與聚乙烯共混物主鏈?zhǔn)逄荚优cEVA 的交聯(lián)，從而增加了膜與EVA 的黏結(jié)力[8-9]。

圖1 配方中彈性體含量對(duì)膜與EVA 黏結(jié)力的影響Figure 1 Effect of ethylene propylene copolymer content on the adhesion between membrane and EVA after corona

2.2 鈦白含量的影響

為保證PO 膜良好的遮蓋力，一般在配方中加入著色力強(qiáng)、成本相對(duì)較低的鈦白。但如果直接在配方中添加二氧化鈦，其在加工生產(chǎn)過(guò)程中極易團(tuán)聚形成大顆粒，因此一般直接在配方中添加具有合適二氧化鈦濃度的鈦白母粒。配方中的鈦白含量影響膜的耐老化等重要性能，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)成本有一定影響。為了考察不同鈦白含量對(duì)是否電暈的樣品與EVA 黏結(jié)力的影響，以配方1（鈦白母粒含量為13%）為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)配方中鈦白母粒含量分別為10%、8%，其他保持一致，分別作為配方4 和配方5。

不同鈦白含量配方對(duì)應(yīng)樣品在電暈及不電暈條件下與EVA 的黏結(jié)力如圖2?？梢钥闯?，鈦白含量對(duì)膜與EVA 膠膜黏結(jié)力的影響是較大的，隨鈦白母粒含量提高，黏結(jié)力有較大幅度的降低。這是由于鈦白本身為無(wú)機(jī)材料，加入體系中會(huì)破壞膜成型時(shí)主體樹(shù)脂在膜表面的連續(xù)性，從而降低膜與EVA 膠膜的交聯(lián)密度，宏觀表現(xiàn)為黏結(jié)力降低。而且，理論上講，鈦白含量越高，電暈與不電暈的樣品與EVA 黏結(jié)力的差別越小。這是由于鈦白母粒的主要成分二氧化鈦具有較強(qiáng)的耐電暈?zāi)芰?可與聚合物形成一定厚度的界面相,使材料表面發(fā)生一定改變,從而削弱電暈處理對(duì)薄膜表層和EVA 膠膜的“錨固”作用[10]。但降低配方中的鈦白母粒含量本身有助于膜與EVA 之間的黏結(jié)，因此對(duì)比配方4 與配方5，由降低配方中鈦白含量所引起的膜與EVA 之間的黏結(jié)力提升效果更為明顯，而單純由電暈處理引起的膜與EVA 黏結(jié)力的差別沒(méi)有進(jìn)一步明顯增大。

圖2 配方中鈦白含量對(duì)膜是否電暈后與EVA 黏結(jié)力的影響Figure 2 The influence of titanium dioxide content in the formula on the adhesion between the film and EVA after corona

2.3 開(kāi)口劑含量的影響

開(kāi)口劑能改善薄膜的開(kāi)口性，防止薄膜間的粘連，特別對(duì)于類(lèi)似PO 膜這種厚度偏薄的膜材料，在表層適當(dāng)添加開(kāi)口劑是十分必要的。傳統(tǒng)的開(kāi)口劑主要包括二氧化硅、滑石粉、硅藻土等非遷移性的無(wú)機(jī)物，這些無(wú)機(jī)顆粒在薄膜的表面突出存在，通過(guò)破壞膜表面的鏡面效應(yīng)，使薄膜在存放過(guò)程中不發(fā)生粘連，在后期使用時(shí)容易分離、便于再加工。為了考察不同開(kāi)口劑添加量對(duì)是否電暈的樣品與EVA 黏結(jié)力的影響，以配方1（開(kāi)口劑添加量為0）為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)配方開(kāi)口劑添加量分別為1.5%、3%，其他保持一致，分別作為配方6 和配方7。

不同配方對(duì)應(yīng)膜樣品在電暈及不電暈條件下與EVA 的黏結(jié)力如圖3。從圖3可以看出，不同開(kāi)口劑含量的配方在電暈后，膜與EVA 黏結(jié)力高于樣品不電暈時(shí)與EVA 的黏結(jié)力；但開(kāi)口劑含量越高，電暈與不電暈的樣品與EVA 黏結(jié)力的差別越小。這是由于開(kāi)口劑含量越高，其占據(jù)膜的表面積越大，致使暴露在膜表面的樹(shù)脂減少，從而削弱了電暈對(duì)主體樹(shù)脂的極化效果[11-13]。

圖3 配方中開(kāi)口劑含量對(duì)膜是否電暈后與EVA 黏結(jié)力的影響Figure 3 Effect of the content of the opening agent in the formula on the adhesion between the film and EVA after corona

3 結(jié)論

（1）各配方在經(jīng)電暈后與EVA 的黏結(jié)力均優(yōu)于不經(jīng)電暈?zāi)づcEVA 的黏結(jié)力；

（2）配方中彈性體含量越高，電暈與不電暈的膜樣品與EVA 黏結(jié)力的差別越大；配方中鈦白及開(kāi)口劑含量越高，電暈與不電暈的膜樣品與EVA 黏結(jié)力的差別越??；

（3）去除電暈處理工藝后，可以通過(guò)提升配方中彈性體含量、適當(dāng)降低鈦白及開(kāi)口劑含量來(lái)改善膜與EVA 的黏結(jié)力。