一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，主要由質(zhì)量組成如下的原料制成：光伏封裝基體材料100份，微膠囊化膨脹型阻燃劑10～23份，經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無機(jī)納米阻燃劑2～15份，過氧化物類交聯(lián)劑0.1～10份，酚類或亞磷酸脂類抗氧劑0.05～5份，受阻胺類光穩(wěn)定劑0.01～5份，紫外光吸收劑0.01～2份，增粘劑0.01～3份；本發(fā)明采用直接固相縮聚工藝和微膠囊技術(shù)，制備微膠囊化聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽阻燃劑，再利用無機(jī)納米阻燃劑的協(xié)效作用，有效降低了阻燃劑的填充量，從而低成本的實(shí)現(xiàn)了改善封裝材料的阻燃性能的同時保證其力學(xué)性能和絕緣性能不顯著下降；通過其他助劑的加入，保證阻燃光伏封裝材料的絕緣性能、耐濕熱、紫外老化性能等性能滿足光伏封裝領(lǐng)域的要求。
【專利說明】一種低填充無南膨脹型阻燃光伏封裝材料及其制備方法(-)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料及其制備方法。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]光伏作為一種清潔的、無噪聲污染的可再生能源，同時具有不排放溫室效應(yīng)氣體的優(yōu)點(diǎn)。隨著能源需求的日益增長和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，更好的利用太陽能被認(rèn)為是一種最佳的解決方案之一。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)太陽能電池封裝成“三明治”結(jié)構(gòu)，典型的如:玻璃/EVA/ARC-Si/EVA/TPT結(jié)構(gòu)。而上述結(jié)構(gòu)中EVA的氧指數(shù)僅為19，屬于易燃材料，且燃燒時易產(chǎn)生帶有毒性氣體的黑煙。
[0003]目前常用于EVA阻燃的阻燃體系為磷系、氮系、硅系、無機(jī)或復(fù)合型阻燃劑。其中，以鎂鋁化合物為代表的無機(jī)阻燃劑存在因添加量大而導(dǎo)致材料加工困難、力學(xué)性能下降等問題。環(huán)保膨脹型阻燃劑則往往需要將“碳源”、“酸源”、“氣源”等多個阻燃劑物理共混后進(jìn)行復(fù)配阻燃，才能獲得較好的阻燃效果，容易產(chǎn)生分散不均、易遷移和相容性等問題。
[0004]鑒于上述狀況，目前需要一種可以利用現(xiàn)有EVA設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)同時具有高效阻燃效果的阻燃光伏封裝材料。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的即是提供一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明采用的技 術(shù)方案是:
[0007]—種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，主要由質(zhì)量組成如下的原料制成:
[0008]
光伏封裝基體材料100份
微膠囊化膨脹型阻燃劑10~23份
經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無機(jī)納米阻燃劑2~15份
過氧化物類交聯(lián)劑0.1~10份
酚類或亞磷酸脂類抗氧劑0.05~5份
受阻胺類光穩(wěn)定劑0.01~5份
紫外光吸收劑0.01~2份
增粘劑0.01~3份；
[0009]所述光伏封裝基體材料為下列之一或其中兩種以上的混合物:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、茂金屬催化聚乙烯、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物；[0010]所述微膠囊化膨脹型阻燃劑為微膠囊化聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽(MPB-S);由聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽(MPB)經(jīng)超細(xì)化處理，再用密胺樹脂包覆制得，聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽(MPB)可以磷酸類化合物、三聚氰胺類化合物和硼酸為原料，采用直接固相縮聚工藝合成。
[0011]所述經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無機(jī)納米阻燃劑為經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米氫氧化鋁、納米氫氧化鎂、納米二氧化硅、納米氧化鋅和納米二氧化鈦中的一種或多種，優(yōu)選為經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米氫氧化鎂和/或納米氧化鋅，粒徑為IOnm~IOOnm ;所述偶聯(lián)劑為本領(lǐng)域常規(guī)偶聯(lián)劑，優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑。
[0012]上述原料為制備所述低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料所用的主要原料，不包括制備過程中所用的溶劑。所述過氧化物類交聯(lián)劑、酚類或亞磷酸脂類抗氧劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增粘劑為本領(lǐng)域常規(guī)助劑。
[0013]具體的，所述過氧化物類交聯(lián)劑可為下列之一或其中兩種以上的混合物:1，1- 二(叔丁基過氧化)_3，3，5-三甲基環(huán)己烷、2，5- 二甲基己烷-2，5- 二叔丁基過氧化物、2，5- 二甲基-2，5-雙(苯甲酰過氧)-己烷、過氧化二異丙苯、雙(2-叔丁基過氧化異丙基)苯、過氧化叔丁基異丙苯、二叔丁基過氧化物、過苯甲酸叔戊酯、2，2-雙(叔戊基過氧)-丁烷、二叔戊基過氧化物、叔丁基過氧化苯甲酸酯、二苯甲?；^氧化物、二(4-氯苯甲?；?過氧化物、二(2，4- 二氯苯甲酸基)過氧化物、二(4-甲基苯甲?；?過氧化物、正丁基-4，4- 二 (叔丁基過氧化)戊酸酯、乙基_3，3- 二 (叔丁基過氧化)_ 丁酸酯、叔丁基過氧化-異丙基碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯、鄰，鄰-叔丁基-鄰-異丙基-單-過氧化碳酸酯、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯、鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)_單-過氧化碳酸酯；優(yōu)選為鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯。
[0014] 所述酚類或亞磷酸脂類抗氧劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:1，3，5_三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6- (1H，3H，5H)-三酮、2，2’-亞甲基-雙-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亞甲基-雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、P -(4-羥基-3，5- 二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、二(2，4_ 二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、三(壬基苯基)亞磷酸酯。優(yōu)選為下列之一或其中兩種以上的混合物:1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6- (1H，3H，5H)-三酮、三(2，4，- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、三(2，4，- 二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯。
[0015]所述受阻胺類光穩(wěn)定劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:3，5_ 二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)亞磷酸酯、癸二酸雙-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、雙-1-癸烷氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶_4_醇癸二酸酯、丁二酸和4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌唳基)_1，6_己二胺和2,4- 二氣-6- (1,1,3,3-四甲基丁基)氛基_1，3, 5- 二嚷的聚合物、N，N，-雙(2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和嗎啉_2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的聚合物。優(yōu)選為下列之一或其中兩種以上的混合物:癸二酸雙_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)貴二酸酯、甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基貴二酸酯。
[0016]所述紫外光吸收劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:2，2’ - (1，4_亞苯基)雙(4H-3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -四亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -十亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -對亞苯基雙(3，
1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’-間亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、1，3，5_三(3，1-苯并噁嗪-4-酮-2-基)苯、2，4，6-三(3，1-苯并噁嗪-4-酮-2-基)萘、2，8- 二甲基-4H，6H-苯并(1，2-d ;5，4-d’)雙(1，3)-噁嗪-4，6- 二酮、6’，6-磺?；p(2-甲基-4H，3,1-苯并噁嗪-4-酮)、6，7’ -亞甲基雙(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2_羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4- 二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-n-辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基_2 ’ -羧基二苯甲酮、2，2’ - 二羥基_4，4’ - 二甲氧基二苯甲酮、2-羥基-5-氯二苯甲酮、雙-(2-甲氧基-4-羥基-5-苯甲?；交?甲烷、2- (2’-羥基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2- (2’ -羥基-5-甲基苯基)-5-羧酸丁基酯苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’-甲基苯基)-5，6-二氯苯并三唑、2- (2’-羥基-5-甲基苯基)-5-乙基磺酸苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-5’-氨苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基3’，-5’_ 二甲基苯基)苯并三唑、2- (2’-甲基-4’-羥基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-5-羧基苯基)苯并三唑乙基酯、
2-(2’_羥基-3’甲基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、2- (2’_十八烷基氧基-3’，5’-二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑、2- (2’_羥基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’-羥基-3’ -叔丁基-5’ -甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -甲氧基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-3’，5’- 二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -環(huán)己基苯基)苯并三唑、2- (2’ -羥基-4’，5’ - 二甲基苯基)-5-羧酸苯并三唑丁基酯、2- (2’-羥基-3’，5’- 二氯苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-4’，5’- 二氯苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-3’，5’- 二甲基苯基)-5-乙基磺酰苯并三唑、2- (2’_羥基-4’-辛氧基苯基)苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -甲氧基苯基)-5-甲基苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -甲基苯基)_5_羧酸酯苯并三唑、2- (2’_羥基-5’-叔辛基苯基)-5-苯并三唑或2- (2’_乙酰氧基-5’-甲基苯基)苯并三唑。優(yōu)選為下列之一或其中兩種以上的混合物:2，2-四亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2_ (2’ -羥基`-5-甲基苯基)苯并三唑、2，2’ - 二羥基-4,4’ - 二甲氧基二苯甲酮。
[0017]所述增粘劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、3-氨丙基三甲基硅烷；優(yōu)選為Y-氨丙基二乙氧基硅烷。
[0018]本發(fā)明還涉及所述封裝材料的制備方法，所述方法包括:
[0019](I)將磷酸類化合物、三聚氰胺類化合物和硼酸按1.05~1.5:1:1~1.5摩爾比球磨混合10~20min，得到MPB混合原料；所述磷酸類化合物為聚磷酸銨、磷酸、雙酚二磷酸鹽中的一種或多種，優(yōu)選為聚磷酸銨；所述三聚氰胺類化合物選自三聚氰胺、三聚氰胺尿酸鹽或其組合，優(yōu)選為三聚氰胺；
[0020](2)將步驟(1)中獲得的MPB混合原料在300~350°C下反應(yīng)I~3h，制得MPB9
(聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽);
[0021](3)將步驟(2)中獲得的MPB球磨15~30min，將球磨后的MPB加入到水和酒精體積比為1:1的溶液中，配制成含MPB18wt%~25wt%的MPB溶液；再加入與MPB質(zhì)量比為1:15~25的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌0.5~Ih ;加入密胺樹脂(三聚氰胺甲醛樹脂)，使其在MPB溶液中的濃度范圍為Iwt~5wt%，用磷酸調(diào)節(jié)MPB溶液pH至4~5，將溶液水浴加熱至70~90°C，反應(yīng)1.5~3h，冷卻，抽濾，用去離子水洗滌3~5次，然后在70~90°C下干燥18~22h，制得MPB-S (微膠囊化聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽)；
[0022](4)向0.5wt%~1.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑無水乙醇溶液(即溶質(zhì)為硅烷偶聯(lián)劑，溶劑為無水乙醇，硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量濃度為0.5%~1.5%)中加入無機(jī)納米阻燃劑，超聲混合1~3h,振蕩頻率100~140次/min，50~90°C的溫度下烘干10~34h，得到改性無機(jī)納米阻燃劑，備用。其中硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量用量為無機(jī)納米阻燃劑質(zhì)量的0.5%~3% ;所述偶聯(lián)劑可為下列之一:KH550、KH570。
[0023](5)將配方量的過氧化物類交聯(lián)劑、酚類或亞磷酸脂類抗氧劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增粘劑共同在50~70°C的水浴中攪拌10~30min，得混合助劑，備用；
[0024](6)先將配方量的光伏封裝基體材料加入到混料機(jī)中，然后將1/3~2/3步驟(5)獲得的混合助劑加入到混料機(jī)中，攪拌1~2min ;再將剩余的混合助劑加入到混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌I~2min后，再將配方量的步驟(3)得到的MPB-S和步驟(4)制得的改性無機(jī)納米阻燃劑加入到混料機(jī)中，攪拌3~5min,得混合物；
[0025](7)將步驟(6)得到的混合物倒入擠出機(jī)，在80~100°C的溫度下進(jìn)行擠出、流延成膜、冷卻、分切及收卷，得到所述低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料。
[0026]本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:本發(fā)明采用直接固相縮聚工藝和微膠囊技術(shù)，制備微膠囊化聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽阻燃劑，再利用無機(jī)納米阻燃劑的協(xié)效作用，有效降低了阻燃劑的填充量，從而低成本的實(shí)現(xiàn)了改善封裝材料的阻燃性能的同時保證其力學(xué)性能和絕緣性能不顯著下降；通過其他助劑的加入，保證阻燃光伏封裝材料的絕緣性能、耐濕熱、紫外老化性能等性能滿足光伏封裝領(lǐng)域的要求。
(四)【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:
[0028]實(shí)施例1:
[0029]一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，以重量份計，其主要原料組成如下:100份VA含量為33%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(美國杜邦公司)，10份MPB-S，15份粒徑為IOnm的氧化鋅，0.1份受阻胺類光穩(wěn)定劑癸二酸雙_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(上海焱佳塑化有限公司)，0.2份抗氧劑1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6- (1H，3H，5H)-三酮/三(2，4，- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯復(fù)配物(質(zhì)量比1:2，天大天?？萍及l(fā)展有限公司)，0.2份交聯(lián)劑鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯(廣州力本(巨龍)橡膠原料貿(mào)易有限公司)，0.1份紫外吸收劑2，2-四亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)(南京眾何晟科技有限公司)，3份增粘劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷(南京立派化工有限公司)。
[0030]上述低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料按照如下方法制備:
[0031](1)將磷酸銨、三聚氰胺和硼酸按1.05:1:1.5摩爾比球磨混合15min，得到MPB混合原料。
[0032](2)將步驟(1)中獲得的MPB混合原料在300°C，1個大氣壓下，反應(yīng)3h，制得MPB。
[0033](3)將步驟(2)中獲得的MPB球磨20min，將球磨后的MPB加入到水和酒精體積比為1:1的溶液中，配制成含MPB20wt%的MPB溶液；再加入與MPB質(zhì)量比為1:25的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌0.5h ;加入密胺樹脂(三聚氰胺甲醛樹脂)，使其在MPB溶液中的濃度范圍為lwt%，用10wt%的磷酸調(diào)節(jié)MPB溶液PH至4.5左右，將溶液水浴加熱至80°C，反應(yīng)2h，冷卻，抽濾，用去離子水洗滌3~5次，然后在80°C下干燥20h，制得MPB-S。
[0034](4)向0.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH550無水乙醇溶液中加入粒徑為IOnm的氧化鋅，其中硅烷偶聯(lián)劑KH550的用量為氧化鋅質(zhì)量的1%，超聲混合2h，振蕩頻率140次/min，80°C的溫度下烘干30h，得到改性納米氧化鋅，備用。
[0035](5)將配方量的過氧化物類交聯(lián)劑、酚類或亞磷酸脂類抗氧劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增粘劑共同在60°c的水浴中攪拌20min，得混合助劑，備用。[0036](6)先將配方量的光伏封裝基體材料加入到混料機(jī)中，然后將1/3~2/3步驟(5)獲得的混合助劑加入到混料機(jī)中，攪拌I~2min ;再將剩余的混合助劑加入到混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌I~2min。
[0037](7)將配方量的步驟(3)得到的MPB-S和步驟(4)制得的改性納米氧化鋅加入到混料機(jī)中，攪拌3~5min,得混合物。
[0038](8)將步驟(7)得到的混合物倒入擠出機(jī)，在90°C的溫度下進(jìn)行擠出、流延成膜、冷卻、分切及收卷，得到本發(fā)明的低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料S-1。
[0039]實(shí)施例2:
[0040]一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，以重量份計，其組成如下:100份VA含量為16%的乙烯醋酸乙烯酯共聚物(美國杜邦公司)中，23份MPB-S，2份粒徑為20nm的氫氧化鎂，0.1份受阻胺類光穩(wěn)定劑癸二酸雙_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(上海焱佳塑化有限公司)，0.2份抗氧劑1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯甲基)-1, 3，5-三嗪-2，4，6- (1H，3H，5H)-三酮/三(2，4，- 二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯復(fù)配物(質(zhì)量比1:4，天大天?？萍及l(fā)展有限公司)，1.5份交聯(lián)劑鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯(廣州力本(巨龍)橡膠原料貿(mào)易有限公司)，0.1份紫外吸收劑紫外吸收劑2，2-四亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)(南京眾何晟科技有限公司)，0.4份增粘劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷(南京立派化工有限公司)。
[0041]上述低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料按照如下方法制備:
[0042](I)將磷酸銨、三聚氰胺和硼酸按1.5:1:1摩爾比球磨混合18min，得到MPB混合原料。
[0043](2)將步驟(1)中獲得的MPB混合原料在330°C，I個大氣壓下，反應(yīng)2.5h，制得MPB。
[0044](3)將步驟(2)中獲得的MPB球磨18min，將球磨后的MPB加入到水和酒精體積比為1:1的溶液中，配制成含MPB20wt%的MPB溶液；再加入與MPB質(zhì)量比為1:20的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌0.5h ;加入密胺樹脂(三聚氰胺甲醛樹脂)，使其在MPB溶液中的濃度范圍為lwt%，用10wt%的磷酸調(diào)節(jié)MPB溶液PH至4.5左右，將溶液水浴加熱至80°C，反應(yīng)2h，冷卻，抽濾，用去離子水洗滌3~5次，然后在80°C下干燥20h，制得MPB-S。
[0045](4)向0.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH550無水乙醇溶液中加入粒徑為20nm的氫氧化鎂，其中硅烷偶聯(lián)劑KH550的用量為氧化鋅質(zhì)量的0.5%，超聲混合lh，振蕩頻率100次/min，50°C的溫度下烘干15h，得到改性納米氫氧化鎂，備用。[0046](5)將配方量的過氧化物類交聯(lián)劑、酚類或亞磷酸脂類抗氧劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增粘劑、增塑劑共同在60 V的水浴中攪拌20min，得混合助劑，備用。
[0047](6)先將配方量的光伏封裝基體材料加入到混料機(jī)中，然后將1/3-2/3步驟(5)獲得的混合助劑加入到混料機(jī)中，攪拌l_2min ;再將剩余的混合助劑加入到混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌 l_2min。
[0048](7)將配方量的步驟(3)得到的MPB-S和步驟(4)制得的改性納米氫氧化鎂加入到混料機(jī)中，攪拌3-5min,得混合物。
[0049](8)將步驟(7)得到的混合物倒入擠出機(jī)，在90°C的溫度下進(jìn)行擠出、流延成膜、冷卻、分切及收卷，得到本發(fā)明的低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料S-2。
[0050]實(shí)施例3:
[0051]一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，以重量份計，其組成如下:100份VA含量為40%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(美國杜邦公司)，20份MPB-S，5份粒徑為30nm的氫氧化鋁，0.1份受阻胺類光穩(wěn)定劑雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)貴二酸酯/甲基-1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基貴二酸酯復(fù)配物(質(zhì)量比1:1，北京天罡有限責(zé)任公司)，0.2份抗氧劑1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯甲基)-1, 3，5-三嗪-2，4，6- (1札311，510-三酮/三(2，4，-二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯復(fù)配物(質(zhì)量比1:4，天大天?？萍及l(fā)展有限公司)，1.5份交聯(lián)劑鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)_單-過氧化碳酸酯(廣州力本(巨龍)橡膠原料貿(mào)易有限公司)，0.5份紫外吸收劑2-(2’-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑(南京眾何晟科技有限公司)，0.4份增粘劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷(南京立派化工有限公司)。
[0052]上述低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料按照如下方法制備:
[0053](I)將磷酸銨、三聚氰胺和硼酸按1.05:1:1.2摩爾比球磨混合15min，得到MPB混合原料。
[0054](2)將步驟(1)中獲得的MPB混合原料在330°C，I個大氣壓下，反應(yīng)2.5h，制得MPB。
[0055](3)將步驟(2)中獲得的MPB球磨20min，將球磨后的MPB加入到水和酒精體積比為1:1的溶液中，配制成含MPB20wt%的MPB溶液；再加入與MPB質(zhì)量比為1:20的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌0.5h ;加入密胺樹脂(三聚氰胺甲醛樹脂)，使其在MPB溶液中的濃度范圍為lwt%，用10wt%的磷酸調(diào)節(jié)MPB溶液PH至4.5左右，將溶液水浴加熱至80°C，反應(yīng)2h，冷卻，抽濾，用去離子水洗滌3-5次，然后在80°C下干燥20h，制得MPB-S。
[0056](4)向0.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH570無水乙醇溶液中加入粒徑為30nm的氫氧化鋁，其中硅烷偶聯(lián)劑KH570的用量為氧化鋅質(zhì)量的0.5%，超聲混合2h，振蕩頻率110次/min，80°C的溫度下烘干24h，得到改性納米氫氧化鋁，備用。
[0057](5)將配方量的過氧化物類交聯(lián)劑、酚類或亞磷酸脂類抗氧劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增粘劑共同在60°C的水浴中攪拌20min，得混合助劑，備用。
[0058](6)先將配方量的光伏封裝基體材料加入到混料機(jī)中，然后將1/3-2/3步驟(5)獲得的混合助劑加入到混料機(jī)中，攪拌l_2min ;再將剩余的混合助劑加入到混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌 l_2min。
[0059](7)將配方量的步驟(3)得到的MPB-S和步驟(4)制得的改性納米氫氧化鋁加入到混料機(jī)中，攪拌3-5min,得混合物。
[0060](8)將步驟(7)得到的混合物倒入擠出機(jī)，在90°C的溫度下進(jìn)行擠出、流延成膜、冷卻、分切及收卷，得到本發(fā)明的低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料S-3。
[0061]實(shí)施例4:
[0062]一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，以重量份計，其組成如下:100份茂金屬催化聚乙烯(PEKN，三菱化學(xué)公司)樹脂原料，18份MPB-S，7份粒徑為50m的二氧化硅，0.1份受阻胺類光穩(wěn)定劑癸二酸雙_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(上海焱佳塑化有限公司)，0.2份抗氧劑I, 3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6- (1H，3H，5H)-三酮/三(2，4，- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯復(fù)配物(質(zhì)量比1:2，天大天?？萍及l(fā)展有限公司)，0.2份交聯(lián)劑鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)_單-過氧化碳酸酯(廣州力本(巨龍)橡膠原料貿(mào)易有限公司)，0.1份紫外吸收劑2，2’ - 二羥基-4，4’ - 二甲氧基二苯甲酮(南京眾何晟科技有限公司)，3份增粘劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷(南京立派化工有限公司)。
[0063]上述低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料按照如下方法制備:
[0064](I)將磷酸銨、三聚氰胺和硼酸按1.1:1: 1.2摩爾比球磨混合15min，得到MPB混合原料。
[0065](2)將步驟(1)中獲得的MPB混合原料在330°C，I個大氣壓下，反應(yīng)2.5h，制得MPB。
[0066](3)將步驟(2)中獲得的MPB球磨20min，將球磨后的MPB加入到水和酒精體積比為1:1的溶液中，配制成 含MPB20wt%的MPB溶液；再加入與MPB質(zhì)量比為1:20的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌0.5h ;加入密胺樹脂(三聚氰胺甲醛樹脂)，使其在MPB溶液中的濃度范圍為lwt%，用10wt%的磷酸調(diào)節(jié)MPB溶液PH至4.5左右，將溶液水浴加熱至80°C，反應(yīng)2h，冷卻，抽濾，用去離子水洗滌3-5次，然后在80°C下干燥20h，制得MPB-S。
[0067](4)向0.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑KH570無水乙醇溶液中加入粒徑為50m的二氧化硅，其中硅烷偶聯(lián)劑KH570的用量為氧化鋅質(zhì)量的0.5%，超聲混合2h，振蕩頻率120次/min，80°C的溫度下烘干24h，得到改性納米二氧化硅，備用。
[0068](5)將配方量的過氧化物類交聯(lián)劑、酚類或亞磷酸脂類抗氧劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增粘劑共同在60°c的水浴中攪拌20min，得混合助劑，備用。
[0069](6)先將配方量的光伏封裝基體材料加入到混料機(jī)中，然后將1/3~2/3步驟(5)獲得的混合助劑加入到混料機(jī)中，攪拌I~2min ;再將剩余的混合助劑加入到混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌I~2min。
[0070](7)將配方量的步驟(3)得到的MPB-S和步驟(4)制得的改性納米二氧化硅加入到混料機(jī)中，攪拌3~5min,得混合物。
[0071](8)將步驟(7)得到的混合物倒入擠出機(jī)，在90°C的溫度下進(jìn)行擠出、流延成膜、冷卻、分切及收卷，得到本發(fā)明的低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料S-4。
[0072]對比例:
[0073]在90份VA含量為33%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中，加入10份茂金屬催化的乙烯-戊烯共聚物，3份光穩(wěn)定劑N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和
2,4-二氯_6_( I, 1，3，3-四甲氧基)氨基-1，3, 5-二嗪的聚合物,2份抗氧劑1，3, 5-二(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6- (1H，3H，5H)-三酮 / 三(2，4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯復(fù)配物，5份交聯(lián)劑鄰，鄰-叔丁基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯，并混合均勻。
[0074]將混合物在擠出機(jī)中進(jìn)行共混擠出，溫度控制在90°C，擠出物經(jīng)過流延、冷卻、分切、卷取工序，制得封裝膠膜，記為C-1。
[0075]性能測試:
[0076]低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料的各項性能指標(biāo)通過以下的方法來進(jìn)行測定:
[0077]1、阻燃性能
[0078]阻燃性能按照UL94Test標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
[0079]2、氧指數(shù)
[0080]氧指數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)IS04589-1984進(jìn)行測試。
[0081]3、與TPT的粘接強(qiáng)度
[0082]按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2790-1995進(jìn)行測試。
[0083]4、耐紫外光輻照性能
[0084]按照國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC61345規(guī)定要求進(jìn)行紫外輻照老化測試。
`[0085]試驗條件:試樣表面溫度60±5°C ;波長為280-400nm范圍，輻照強(qiáng)度為15KW ? h/m2。黃變指數(shù)(AH)是由按GB2409-80進(jìn)行分析。
[0086]5、耐濕熱老化性能
[0087]按GB/T2423.3試驗方法進(jìn)行濕熱老化試驗。
[0088]試驗條件:+85 0C，相對濕度85%，2000h。
[0089]黃變指數(shù)(A H )按GB2409-80進(jìn)行分析。
[0090]6、體積電阻率
[0091]按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T1410進(jìn)行測定。
[0092]通過上述實(shí)施例得到的低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，經(jīng)上述測試方法進(jìn)
行評價，其評價結(jié)果下表所示:
[0093]
【權(quán)利要求】
1.一種低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料，主要由質(zhì)量組成如下的原料制成:光伏封裝基體材料100份微膠囊化膨脹型阻燃劑10~23份經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無機(jī)納米阻燃劑2~15份過氧化物類交聯(lián)劑0.1~10份酚類或亞磷酸脂類抗氧劑0.05~5份受阻胺類光穩(wěn)定劑0.01~5份紫外光吸收劑0.01~2份增粘劑0.01~3份； 所述光伏封裝基體材料為下列之一或其中兩種以上的混合物:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金屬催化聚乙烯、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物； 所述微膠囊化膨脹型阻燃劑為微膠囊化聚磷酸三聚氰胺硼酸鹽； 所述經(jīng)偶聯(lián)劑處理的無機(jī)納米阻燃劑為經(jīng)偶聯(lián)劑處理的納米氫氧化鋁、納米氫氧化鎂、納米二氧化硅、納米氧 化鋅和納米二氧化鈦中的一種或多種。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝材料，其特征在于所述過氧化物類交聯(lián)劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:1，1-二 (叔丁基過氧化)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、2，5-二甲基己燒_2，5- 二叔丁基過氧化物、2, 5- 二甲基-2, 5-雙(苯甲酸過氧)-己燒、過氧化二異丙苯、雙(2-叔丁基過氧化異丙基)苯、過氧化叔丁基異丙苯、二叔丁基過氧化物、過苯甲酸叔戍酯、2，2-雙(叔戊基過氧)-丁烷、二叔戊基過氧化物、叔丁基過氧化苯甲酸酯、二苯甲?；^氧化物、二(4-氯苯甲?；?過氧化物、二(2，4_ 二氯苯甲酸基)過氧化物、二(4-甲基苯甲酰基)過氧化物、正丁基_4，4- 二 (叔丁基過氧化)戊酸酯、乙基-3，3- 二 (叔丁基過氧化)_ 丁酸酯、叔丁基過氧化-異丙基碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯、鄰，鄰-叔丁基-鄰-異丙基-單-過氧化碳酸酯、叔丁基過氧化碳酸-2-乙基己酯、鄰，鄰-叔戊基-鄰-(2-乙基己基)-單-過氧化碳酸酯。
3.如權(quán)利要求1所述的封裝材料，其特征在于所述酚類或亞磷酸脂類抗氧劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:I，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6- 二甲基苯甲基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1H，3H，5H)_三酮、2，2’ -亞甲基-雙-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亞甲基-雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、(6- (4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、二(2，4_ 二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯、三(壬基苯基)亞磷酸酯。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝材料，其特征在于所述受阻胺類光穩(wěn)定劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:3，5_ 二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)亞磷酸酯、癸二酸雙_2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、雙-1-癸烷氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯、丁二酸和4-羥基_2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和2，4-二氯-6- (1，1，3，3_四甲基丁基)氨基-1，3，5-三嗪的聚合物、N，N，-雙(2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)-1，6-己二胺和嗎啉-2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的聚合物。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝材料，其特征在于所述紫外光吸收劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:2，2’ - (1，4_亞苯基)雙(4H-3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -四亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -十亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -對亞苯基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2，2’ -間亞甲基雙(3，1-苯并噁嗪-4-酮)、1，3，5_三(3，1-苯并噁嗪-4-酮-2-基)苯、2，4，6-三(3，1-苯并噁嗪-4-酮-2-基)萘、2，8- 二甲基-4H，6H-苯并(I，2_d ;5，4_d，)雙(I，3)-噁嗪-4，6- 二酮、6’，6_磺?；p(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪-4-酮)、6，7’ -亞甲基雙(2-甲基-4H，3，1-苯并噁嗪-4-酮)、2_羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-n-辛氧基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基-2’ -羧基二苯甲酮、2，2’ - 二羥基_4，4’ - 二甲氧基二苯甲酮、2-羥基-5-氯二苯甲酮、雙-(2-甲氧基-4-羥基-5-苯甲?；交?甲烷、2-(2’-羥基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-5-甲基苯基)-5-羧酸丁基酯苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -甲基苯基)-5，6_ 二氯苯并三唑、2- (2’_羥基-5-甲基苯基)-5-乙基磺酸苯并三唑、2- (2’_羥基-5’-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’-羥基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-5’-氨苯基)苯并三唑、2- (2’_羥基3’，-5’_ 二甲基苯基)苯并三唑、2- (2’_甲基-4’-羥基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-5-羧基苯基)苯并三唑乙基酯、2- (2’-羥基-3’甲基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、2- (2’_十八烷基氧基-3’，5’-二甲基苯基)-5-甲基苯并三唑、2- (2’_羥基-3’，5’ - 二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’ -羥基-3’ -叔丁基_5’ -甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -甲氧基苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-3’，5’ - 二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2- (2’_羥基-5’-環(huán)己基苯基)苯并三唑、2- (2’_羥基_4’，5’_ 二甲基苯基)-5-羧酸苯并三唑丁基酯、2- (2’-羥基-3’，5’-二氯苯基)苯并三唑、2- (2’-羥基-4’，5’ - 二氯苯基)苯并三唑、2- (2’ -羥基-3’，5’ - 二甲基苯基)-5-乙基磺酰苯并三唑、2- (2’ -羥基-4’ -辛氧基苯基)苯并三唑、2- (2’ -羥基-5’ -甲氧基苯基)-5-甲基苯并三唑、2- (2’-羥基-5’-甲基苯基)-5-羧酸酯苯并三唑、2- (2’-羥基-5’-叔辛基苯基)-5-苯并三唑或2- (2’ -乙酰氧基-5’ -甲基苯基)苯并三唑。
6.如權(quán)利要求1所述的封裝材料，其特征在于所述增粘劑為下列之一或其中兩種以上的混合物:Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酸酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、3-氨丙基三甲基硅烷。
7.如權(quán)利要求1所述封裝材料的制備方法，所述方法包括: (1)將磷酸類化合物、三聚氰胺類化合物和硼酸按1.05~1.5:1:1~1.5摩爾比球磨混合10~20min，得到MPB混合原料；所述磷酸類化合物為聚磷酸銨、磷酸、雙酚二磷酸鹽中的一種或多種，所述三聚氰胺類化合物選自三聚氰胺、三聚氰胺尿酸鹽或其組合； (2)將步驟(1)中獲得的MPB混合原料在300~350°C下反應(yīng)I~3h，制得MPB； (3)將步驟(2)中獲得的MPB球磨15~30min，將球磨后的MPB加入到水和酒精體積比為1:1的溶液中，配制成含MPB18wt%~25wt%的MPB溶液；再加入與MPB質(zhì)量比為1:15~25的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌0.5~Ih ;加入密胺樹脂，使其在MPB溶液中的濃度范圍為Iwt~5wt%，用磷酸調(diào)節(jié)MPB溶液pH至4~5，將溶液水浴加熱至70~90°C，反應(yīng)1.5~3h，冷卻，抽濾，用去離子水洗滌3~5次，然后在70~90°C下干燥18~22h，制得MPB-S ； (4)向0.5wt%~1.5wt%的偶聯(lián)劑無水乙醇溶液中加入無機(jī)納米阻燃劑,超聲混合I~3h，振蕩頻率100~140次/min，50~90°C的溫度下烘干10~34h，得到改性無機(jī)納米阻燃劑，備用； (5)將過氧化物類交聯(lián)劑、酚類或亞磷酸脂類抗氧劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、增粘劑共同在50~70°C的水浴中攪拌10~30min，得混合助劑，備用； (6)先將光伏封裝基體材料加入到混料機(jī)中，然后將1/3~2/3步驟(5)獲得的混合助劑加入到混料機(jī)中，攪拌I~2min ;再將剩余的混合助劑加入到混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌I~2min后，再將步驟(3)得到的MPB-S和步驟(4)制得的改性無機(jī)納米阻燃劑加入到混料機(jī)中，攪拌3~5min,得混合物； (7)將步驟(6)得到的混合物倒入擠出機(jī)，在80~100°C的溫度下進(jìn)行擠出、流延成膜、冷卻、分切及收卷，得到所述低填充無鹵膨脹型阻燃光伏封裝材料。
【文檔編號】H01L31/048GK103724785SQ201310667408
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】彭瑞群, 林維紅, 周光大, 林建華 申請人:杭州福斯特光伏材料股份有限公司