PO膜熱封層去電暈工藝研究

張文靜，范云峰，孟 丹，邸喜強，白玉清，王 莉

（1 樂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創新中心 河北 保定 071054）

0 引言

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

復合型背板的PO 膜按功能可分為熱封層、芯層和復合層三層。其中，熱封層（與EVA 黏合面）在與EVA 層壓之前，需要將表面進行處理，以提高材料表面極性，延長保持高表面能的時間[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單、加工過程安全等特點而被普遍應用于實際生產中[6-7]。但如果能通過調整配方，去掉PO 膜復合前的電暈工藝，不但能簡化生產工藝，更有利于降低生產成本,同時消除電暈過程中產生的臭氧對環境的污染。本論文從PO 膜熱封層原料出發，考察了各原料相對含量不同時，所淋的膜樣品在是否電暈條件下對膜自身與EVA 黏結力的影響，為進一步開展提質降本工作奠定了基礎。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

聚乙烯（polyethylene,PE）及彈性體（elastomer）購自東莞市炬燁塑膠科技有限公司；鈦白母粒及開口劑母粒購自東莞市眾暉塑料助劑有限公司；聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate,PET）購自深圳市龍昌泰貿易有限公司；EVA 膠膜購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 實驗方法

為方便實驗，將PO 膜熱封層按配方造粒，即將PE、彈性體、鈦白、防老化劑及開口劑母粒按一定比例混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出切粒，再用單螺桿淋膜機制成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，經復合輥熱壓在電暈過的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 膠膜進行層壓，制成對應膜樣品的層壓件。

1.3 實驗儀器及設備（表1）

表1 儀器設備一覽表Table 1 List of instruments and equipment

1.4 測試方法

與EVA 黏結力檢測：在層壓件非邊緣位置用刀片劃取1 cm 寬的長條，在萬能拉力機上測試PO 膜樣品與EVA 間的剝離力。

2 結果與討論

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

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，本文設計了如下實驗考察配方中彈性體含量對電暈處理的敏感性。

2.1.1 配方

實驗配方見表2。

表2 考察彈性體含量影響的實驗配方Table 2 Experimental formula for investigating the influence of ethylene propylene copolymer content

2.1.2 實驗結果

不同配方對應樣品在電暈及不電暈條件下與EVA 的黏結力如圖1。從圖1可以看出，彈性體含量越高，膜與EVA 黏結力越大，這是由于隨物料體系中彈性體含量的增加，交聯密度會增大，膜與EVA 黏結力也呈現增大的趨勢。同時可以看出，不同彈性體含量的配方在電暈后，與EVA黏結力均高于樣品不電暈時與EVA 的黏結力。并且，彈性體含量越高，電暈與不電暈的膜樣品與EVA 黏結力的差別有一定的增大。這可能是由于隨彈性體含量增加，體系中短支鏈結構也有所增加，促進了膜與EVA 層壓時彈性體與聚乙烯共混物主鏈叔碳原子與EVA 的交聯，從而增加了膜與EVA 的黏結力[8-9]。

圖1 配方中彈性體含量對膜與EVA 黏結力的影響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、成本相對較低的鈦白。但如果直接在配方中添加二氧化鈦，其在加工生產過程中極易團聚形成大顆粒，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，同時對生產成本有一定影響。為了考察不同鈦白含量對是否電暈的樣品與EVA 黏結力的影響，以配方1（鈦白母粒含量為13%）為基礎，設計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應樣品在電暈及不電暈條件下與EVA 的黏結力如圖2。可以看出，鈦白含量對膜與EVA 膠膜黏結力的影響是較大的，隨鈦白母粒含量提高，黏結力有較大幅度的降低。這是由于鈦白本身為無機材料，加入體系中會破壞膜成型時主體樹脂在膜表面的連續性，從而降低膜與EVA 膠膜的交聯密度，宏觀表現為黏結力降低。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的耐電暈能力,可與聚合物形成一定厚度的界面相,使材料表面發生一定改變,從而削弱電暈處理對薄膜表層和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，因此對比配方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 黏結力的差別沒有進一步明顯增大。

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

2.3 開口劑含量的影響

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

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

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

3 結論

（1）各配方在經電暈后與EVA 的黏結力均優于不經電暈膜與EVA 的黏結力；

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

（3）去除電暈處理工藝后，可以通過提升配方中彈性體含量、適當降低鈦白及開口劑含量來改善膜與EVA 的黏結力。