eva交联度对其力学性能的影响

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1、EVA交联度对其力学性能的影响2013-8-2314:40

2、发布者:ViolaHuang

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5、原作者:施懿峻韦桂奇吴宝安

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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E

12、VA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

13、,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

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