EVA交联度对其力学性能影响.docx

EVA交联度对其力学性能的影响ViolaHuang1施魅峻Ii桂奇吴宝安来自：Solarzooni摘要摘要：木文以光伏行业常用EVA星号作为样本，探讨交联度的变更对EVA各方面力学性能的影响。通过调整层压工艺参数制备不同交联度的EvA探讨样本,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EVAa号作为样本，探讨交联度的变更而EVA各方面力学性能的影响。通过调整层压工艺参数制备不同交联度的EVA探讨样本,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EYA及玻璃、背板的粘结强度等综合性能最佳。关催词；乙烯和稻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）存在极性的酶酸乙烯单-元，这种极性单元会降低E；A的结晶实力，反映在其力学性能上，表现为EVA具有良好的韧性、松软度和抗冲击强度。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,这种交联的程度会干脆影响固化后EVA的物理化学性能。假如交联度过低，EYA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，详细表现为EVA材质疏松、且韧性和抗拉强度较差、及背板和玻璃的粘结强度也比较低。但假如EvA的交联度过高，则会造成EVA材质硬化,柔性降低，及背板和玻璃的粘结强度反而会下降，R至简单造成EVA及背板或玻璃的开裂，EVA的耐老化性能也会降低。由此可见,EVA的交联度将干脆影响固化后EVA的物理化性性能，进而对组件的封装效果和组件的运用寿命都有着很大的影响。由于国内太阳能行业的EYA生产厂家较多，不同厂家、不同型号的EV八其成分、配比也不尽相同，反映在EV八的性能上有肯定的差异。因此在光伏行业内，EYA的交联度究竟多少为最佳，（即固化后的EVA及背板、玻璃的粘结强度和自身韧性、抗拉强度的最佳结合点）始终没有形成统一、明确的相识。本文通过选择行业内较有代表性的3个EVA型号作为探讨样本，针对不同交联度的EV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肯定的参考价值。设备名称厂家，型号主要用途太阳能电池层压机申科CY3824DGM用于试验样品的层压制备交联度测试电加热套荣华HDM-200用于交联度测试二甲素的萃E冲片机CP25用于拉力试验试样的冲切万能电子拉力试验机中正WDW-3用于拉力测试和剥离强度测2.3试验设计本文从力学的角度去探付不同交联程度的EVA,其自身的力学性能以及及破璃/TPT间粘结强度的差异。本试验选取3种不同厂家生产的EVA,采纳卷温布EVAEVAi温布和玻璃EVAEVA/背板两种敷设方式对试验样品进行残层：依据交联固化的基本原理，通过变更样品层压参数对段层好的忒样进行层压固化（由于层压时间对EVA及玻璃/TFT的粘合力有肯定影响，为避开该因素对测试结果造成干扰，在必压参数的设置上保持匕压时间不变，只通过调整层压温度来变更样品的交联度），制备不同交联程度的试验样品；采纳二甲茶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状。3测试及表征1 .1交联度的冽定交联度是指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的凝胶含域来反映EVA的交联固化状况。本文采纳溶剂萃取法来测定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，通过残留试样量及试样总量的比值确定交联度。测试步Sl：I。提取交联后的EVA样品，装入已知道量（记为WD的120日不锈钢网袋内，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MOC,烘3小时后取出，称其重S1.（记为W3）。交联度计算公式如下:交联度（）=（U>3-W1）/（W2Wl）X100%3 .2拉伸强度和断裂伸长率的能定拉伸强度是表征材料反抗（拉伸）破坏的极限实力，通过测定EVA交联后的拉伸强度可以从力学角度表征EV样品的机械强度：断裂伸长率是衡量材料韧性Gm性）的重要指标，具有较大的断裂伸长率的材料在反抗冲击时有肯定的弹性伸长，不会马上脆断。本文按国家标准GB/T5281998,用万能电子拉力试验机测试EVA胶膜的拉伸强度和断裂伸长率，拉伸速率为50三11in,用冲片机将试验样品制成哑铃型试样，宽度10三,长度5011un用千分尺测量样品的厚度。拉伸强度计算公式如下：Ts=Fa/（WT）式中：TS-拉伸强度（Mp）Fm-最大拉断力（N）W-EVA小条实际宽度（E）TEVA小条的厚度（M）断裂伸长率计算公式如下：断裂伸长率=（1.1.）×100%式中：1.-试样在拉断时的拉伸伸长长度（mm）1.-试样的原始长度（mrn）3.3刹高强度的测定剥离强度又称为粘结强度，是表征材料间粘合、密封效果的重要指标。测定EVA及玻璃、EYA及TPT粘合强度的样品为“玻璃/EYA/EYA/TPTU压件，试样在太阳能组件层压机设备上完成。本文按GB/T27911995”胶黏剂180。剥离强度试验方法”进行，用万能电子拉力试监机分别测试EYA及玻璃、EYA及背板间的粘结强度，剥离速度为100nmmin,样品宽度为1Omm.剥离强度计算公式如下，6180"=FZB式中：6180°180°剥离强度，N/cm：1- -平均剥高力，N；B-试样宽度，cm。4结果及探讨41交联度对EVA拉伸强度和断裂伸长率的影响表3列出了部分EV样品的拉伸强度和断裂伸长率的测试结果。表3不同交联度EVA样品的拉伸强度和断裂伸长率项目I8EVA2EVA3mEVA交联度(%)拉伸强度()断裂伸长率(%)交联度(%)拉伸强度(Mp)断裂伸长率(%)交联度(%)拉伸强度(X)断裂伸长率(%)152.310.241034457.8995534.87.46103026S.410.91104563.510.3598046.5S.31075381.513.66115077.812.75104060.89.661124484.113.7S114582.214.751075S0.111.721195586.113.8105085.515.41995S6.714.611245687.513.5897090.815.2393089.511.98SSO791.413.0395592.614.2380593.711.04730893.611.98S296.113.0677095.710.53715备注：表中各参数单位分别为：交联度(%)、拉伸强度(Mp)、断裂伸长率()j一www>otarzomcom依据上表中的拉力测试结果，绘制EV的拉伸强度和断裂伸长率随交联度的变更曲线图，分别如图1、图2所示。-*lEVA*t2EVAT-"3EVA30.0«40.OX50.0*60.OM70.0»80.OK90.0»100.OX交联度（%）图I三种不同厂家EVA的垃伸强度随交联度的变化曲线S31,a%1.通过图1我们可以看出,EVA的交联改性能够很明显的提高EVA的拉伸强度，未交联的EVA是线型而分子聚合物，其本身就具有肯定的聚合强度，此时聚合物表现出“软而弱”的特点：随若交联反应的进行，EYA大分子间生成新的化学链，使得EVA由线型结构转变为三维网状结构。提高了EVA的内聚强度，使其具有更好的抗机械破坏实力,此时材料表现出“I刃而强”的特点：但不同型号、不同交联程度的EYA,其拉伸强度具有肯定的差异，且EVA的拉伸强度和交联度的关系曲线是一条有"峰值”的曲线。当交联度超过90%以后，EVA由理性材料快速向固性材料转变，曲线的斜率（肯定值）很大。材料变得越来越硬且更易拉断，聚合物表现出越来越多的“硬而脆”特点。从图中很明显可以看出.EYA的交联度在80%9佻间，尤其是在87%左右时，EYA的拉伸强度最佳.图2三种不同厂家EA的断裂伸长率随交联度的变化曲线号"段快、期图2所描绘的是EV的断裂伸长率随交联度的变更曲线。该曲线所表现出来的特征是：前期，随着EVA交联度的增大，其断裂伸长率渐渐提高：到达峰值后,特殊是交联度超过86$左右以后,其断裂伸长率快速下降。当EVA交联度大于90%时，其断裂伸长率己经变得很低.这表明随着交联度的增加，其弹性伸展实力也随之越来越差。我们看到，EVA的拉伸强度和断裂伸长率随交联度的变更曲线，都是条有“峰值”的曲线；尽管三个厂家的EYA在成分和质量上存在肯定的差异，但当EVA的交联度在85%左右时,它们拉伸强度和断裂伸长率两项性能都位于峰值点旁边.4.2交联度对EVA粘合性能的影响EVA胶膜在实际运用中作为粘合剂，将晶体硅光伏组件的谷种材料粘合在一起，起到密封绝缘的作用。不同交联程度的EVA,其粘合强度是不同的，表4列出fEVA样品的粘结强度随着交联度变更的测试结果.70.QK60.0«90.0«交度(%)(EyN)SI««买项目IeEVA2EVA3EVA交联度(%)与玻璃粘结(Ncm)与TPT粘结(Ncm)交联度(%)与玻璃拈结(NCm)与TPT粘结(Kcm)交联度<%)与玻璃粘结(NE)与TPT粘结(Ncm)178.8136.9106.469.8110.792.170.7123.594.12Sl139.491.171.7113.392.678.4139.797.6382.2141.695.578116.799.481.7151103484.1150.6108.680.4116.3107.985.2119.7131.8587.5141.S117.7S3112119.48S.4110.7116.8690.1135.5125.588.4114.7125.59189.7113792101.7112.192.776.2SSl93.174.2103.4893.88095.694.27276.694.559.476注：表中各参数单位分别为：交联度()、EVA与玻瑞TPT瞬结强度(NCm)。5>1.AKZwwwsolarzoo(依据表4的测试数据，分别绘制