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EVA交联度对其力学性能的影响
2013-8-2314:40|发布者:ViolaHuang|查看:6467|评论:1|原作者:施懿峻韦桂奇吴宝安|来自:Solarzoom
摘要:摘要：本文以光伏行业常用EVA型号作为样本，研究交联度的变化对EVA各方面力学性能的影响。通过调节层压工艺参数制备不同交联度的EVA研究样本，并对样本进行各种力学性能测试，再经过对数据的统计处理得出结论：...
摘要：本文以光伏行业常用EVA型号作为样本，研究交联度的变化对EVA各方面力学性能的影响。通过调节层压工艺参数制备不同交联度的EVA研究样本，并对样本进行各种力学性能测试，再经过对数据的统计处理得出结论：光伏组件封装用EVA，交联度在85%左右时，其各方面的力学性能，即EVA的拉伸强度、断裂伸长率、以及EVA与玻璃、背板的粘结强度等综合性能最佳。关键词：乙烯和醋酸乙烯共聚物热熔性热固性固化反应萃取交联度（凝胶质量分数）抗拉强度剥离强度塑性1前言由于乙烯和醋酸乙烯共聚物（EVA）存在极性的醋酸乙烯单元，这种极性单元会降低EVA的结晶能力，反映在其力学性能上，表现为EVA具有良好的韧性、柔软度和抗冲击强度。但由于EVA为线性高分子共聚物，因而其耐热性和内聚强度较差，限制了其应用范围。太阳能光伏行业用的EVA是经过加入偶联剂、引发剂、抗氧化剂等进行改性的热熔、热固型胶膜，EVA胶膜经过热熔、热固后会形成交联的三维网状结构，这种交联的程度会直接影响固化后EVA的物理化学性能。如果交联度过低，EVA的三维网状结构尚未完全生成，其材质较为疏松，难以形成致密的封装效果，具体表现为EVA材质疏松、且韧性和抗拉强度较差、与背板和玻璃的粘结强度也比较低。但如果EVA的交联度过高，则会造成EVA材质硬化，柔性降低，与背板和玻璃的粘结强度反而会下降，甚至容易造成EVA与背板或玻璃的开裂，EVA的耐老化性能也会降低。由此可见，EVA的交联度将直接影响固化后EVA的物理化性性能，进而对组件的封装效果和组件的使用寿命都有着很大的影响。由于国内太阳能行业的EVA生产厂家较多，不同厂家、不同型号的EVA其成分、配比也不尽相同，反映在EVA的性能上有一定的差异。因此在光伏行业内，EVA的交联度到底多少为最佳，（即固化后的EVA与背板、玻璃的粘结强度和自身韧性、抗拉强度的最佳结合点）一直没有形成统一、明确的认识。本文通过选择行业内较有代表性的3个EVA型号作为研究样本，针对不同交联度的EVA的力学性能做一个全面细致的对比分析，进而找到EVA力学性能的最佳值域，期望会对光伏组件生产的封装工艺有一定的参考价值。2实验部分2.1主要原材料选取行业内的具有代表性的3款EVA胶膜作为研究样本，配以其他辅助类材料（如背板、钢化玻璃、高温布等），其主要性能描述如表1所示。
表1试验用原材料及其性能描述

2.2主要设备实验中用到的主要设备和仪器如表2所示。
表2试验用主要设备及其用途

2.3试验设计本文从力学的角度去研究不同交联程度的EVA，其自身的力学性能以及与玻璃/TPT间粘结强度的差异。本试验选取3种不同厂家生产的EVA，采用高温布/EVA/EVA/高温布和玻璃/EVA/EVA/背板两种敷设方式对试验样品进行叠层；依据交联固化的基本原理，通过改变样品层压参数对叠层好的试样进行层压固化（由于层压时间对EVA与玻璃/TPT的粘合力有一定影响，为避免该因素对测试结果造成干扰，在层压参数的设置上保持层压时间不变，只通过调节层压温度来改变样品的交联度），制备不同交联程度的试验样品；采用二甲苯萃取法来测定试样的交联度，继而对样品进行拉伸测试和剥离强度测试。3测试与表征3.1交联度的测定交联度是指EVA小分子经交联反应生成三维网状结构固化的程度，一般通过测定EVA的凝胶含量来反映EVA的交联固化情况。本文采用溶剂萃取法来测定EVA的交联度，其测试原理是将EVA样品置沸腾二甲苯溶液中萃取，未经交联的EVA全部溶解到二甲苯溶液中，而已交联的EVA大分子无法溶解，通过残留试样量与试样总量的比值确定交联度。测试步骤：1.提取交联后的EVA样品，装入已知重量（记为W1）的120目不锈钢网袋内，并在电子分析天平上称重（记为W2）；2.将试样袋放入二甲苯溶液中，煮沸5小时，进行萃取；3.将试样袋放入真空烘箱内，烘箱设为140℃，烘3小时后取出，称其重量（记为W3）。交联度计算公式如下：交联度（%）=[(W3-W1)／(W2-W1)]×100%3.2拉伸强度和断裂伸长率的测定拉伸强度是表征材料抵抗（拉伸）破坏的极限能力，通过测定EVA交联后的拉伸强度可以从力学角度表征EVA样品的机械强度；断裂伸长率是衡量材料韧性（弹性）的重要指标，具有较大的断裂伸长率的材料在抵抗冲击时有一定的弹性伸长，不会立即脆断。本文按国家标