包含脲化合物的用于封装薄膜的共交联剂体系制造技术

本发明专利技术涉及包含脲化合物的用于封装薄膜的共交联剂体系。本发明专利技术涉及第一组合物(A)，其包含(i)至少一种选自异氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯的化合物(I)，其中化合物(I)优选是异氰脲酸三烯丙酯，和(ii)至少一种脲化合物。此外，本发明专利技术还涉及第二组合物(B)，其包含第一组合物(A)和至少一种聚烯烃共聚物。最后，本发明专利技术涉及组合物(B)用于制造用于封装电子器件，尤其是太阳能电池的薄膜的用途。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及第一组合物(A)，其包含(i)至少一种选自异氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯的化合物(I)，其中化合物(I)优选是异氰脲酸三烯丙酯，和(ii)至少一种脲化合物。此外，本专利技术还涉及第二组合物(B)，其包含第一组合物(A)和至少一种聚烯烃共聚物。最后，本专利技术涉及组合物(B)用于制造用于封装电子器件，尤其是太阳能电池的薄膜的用途。

技术介绍

光伏模块（光伏=“PV”）通常由焊接到保护薄膜的两个子层中的对称布置的硅电池子层构成。这种保护薄膜本身又通过其背面上的“背板”和其正面上的“前板”稳定化。背板和前板可以是合适的塑料薄膜，也可以由玻璃构成。封装材料的功能基本是保护PV模块免受气候影响和机械负荷，因此各种封装材料的机械稳定性是重要的性质。此外，良好的封装材料具有快速固化速度、高的凝胶含量、高透射、小的温度诱发和热诱发变色的倾向和高粘附（即小的UV诱发的脱层倾向）。
现有技术（例如WO2008/036708A2）中为此目的描述的封装材料通常基于例如硅酮树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、离子交联聚合物、聚烯烃薄膜或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（“EVA”）之类的材料。
用于制造此类封装薄膜的方法是本领域技术人员熟悉的（EP1164167A1）。在这些方法中，交联剂与聚烯烃共聚物（和可能的其它添加剂）一起在例如挤出机中均匀混合，然后挤出成为薄膜。EP1164167A1中描述的方法涉及基于EVA的封装薄膜，但也可用于由其它材料，例如上文提到的那些材料制成的薄膜。
硅电池的封装通常在真空层压炉中进行（EP2457728A1)。为此，准备PV模块的层结构并首先在层压炉（由被膜隔开的两个室构成）中缓慢加热。这使聚烯烃共聚物（例如EVA）软化。同时将该炉抽真空以除去层之间的空气。这一步骤最关键并花费4至6分钟。随后，经由第二室破坏真空，并通过施加压力将该模块的层互相焊接。同时继续加热直至交联温度，由此然后在该最终步骤中发生该薄膜的交联。
在制造用于太阳能模块的封装薄膜中的标准做法正是使用EVA。但是，EVA也具有比例如聚烯烃薄膜更低的比体积电阻（spezifischerelektrischerDurchgangswiderstand）ρ。这导致使用EVA薄膜作为封装材料的吸引力较低，因为尤其需要具有高的比体积电阻ρ的封装材料。
这是因为在PV模块的情况下，所谓的“PID”效应（PID=电势诱导衰减）目前是主要品质问题。术语“PID”被理解为是指在PV模块内由所谓的“漏泄电流”造成的电压相关的性能衰减。
除太阳能电池的结构外，破坏性漏泄电流的成因是各个PV模块相对于地电位的电压水平–在大多数未接地PV系统的情况下，PV模块受到正或负电压。PID通常在相对于地电位的负电压下发生并经由高的系统电压、高温和高空气湿度加速。因此，钠离子从PV模块的盖板玻璃迁移到太阳能电池的界面处并在此造成破坏（“分流”），这可造成性能损失或甚至造成PV模块的完全损失。
通过提高封装薄膜的比体积电阻ρ，可以明显降低发生PID效应的风险。
比体积电阻ρ或电阻率（“体积电阻率”，在下文也缩写为“VR”）是依赖于温度的材料常数。其用于计算均质电导体的电阻。根据本专利技术借助ASTM-D257测定比体积电阻。
材料的比体积电阻ρ越高，光伏模块越不容易发生PID效应。提高封装薄膜的比体积电阻ρ的显著有利作用因此是提高PV模块的寿命和效率。现有技术在CN103525321A中论述了与用于PV模块的封装薄膜相关的PID效应的问题。这一文献描述了用于封装太阳能电池的基于EVA的薄膜，其包含异氰脲酸三烯丙酯（“TAIC”）和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（“TMPTMA”）作为共交联剂，以及优选包含用于疏水化的聚烯烃离子交联聚合物和聚硅氧烷作为附加添加剂。这种薄膜具有降低的PID效应。但是，其缺点在于聚烯烃离子交联聚合物相对昂贵。聚硅氧烷还对粘附性质具有不利作用。此外，实施例没有给出关于用何种浓度可实现何种改进的具体信息。
JP2007-281135A也描述了来自TAIC和TMPTMA的交联剂组合。TMPTMA在此使交联反应加速并因此带来提高的生产率。
JP2012-067174A和JP2012-087260A描述了基于EVA和基于聚烯烃的用于太阳能电池的封装薄膜，其除TAIC外还包含例如乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、己-1,6-二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂。这些共交联剂一开始稍微减慢交联反应并因此提高加工时间窗口。
JP2009-135200A同样描述了包含TAIC和各种多官能醇的(甲基)丙烯酸酯衍生物的交联剂，其中在这种情况中描述了基于EVA的封装的改进的耐热性以及较小的脱层倾向。
JP2007-281135A和JP2007-305634A描述了用于制造用于太阳能电池的多层共挤EVA封装薄膜的来自TAIC和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（“TMPTA”）的交联剂组合。
例如JP2013-138094A、JPH11-20094、JPH11-20095、JPH11-20096、JPH11-20097、JPH11-20098、JPH11-21541、CN102391568A、CN102504715A、CN102863918A、CN102911612A、CN103045105A、CN103755876A、CN103804774A、US2011/0160383A1、WO2014/129573A1描述了用于太阳能电池封装薄膜的类似的交联剂组合。
因此需要尤其用于制造太阳能电池封装薄膜的新型共交联剂体系，其导致与根据现有技术交联的薄膜相比明显提高的体积电阻，以由此在光伏模块中使用时导致PID风险降低。

技术实现思路

本专利技术要解决的问题因此是提供可用于制造具有尽可能高比体积电阻ρ的薄膜并因此特别适用于封装电子器件例如太阳能电池的新型组合物。这些组合物应另外可用于既有方法中并且不应明显提高薄膜的成本。特别地，其不应具有在现有技术的共交联剂体系，在此特别是在CN103525321A中提到的组合物的那些中所观察到的缺点。
现在已经令人惊讶地发现，借助特定组合物可以获得符合这些要求的用于太阳能电池的封装薄膜。在此发现的组合物在相对少的使用量的情况下明显提高体积电阻，而不会不利地影响其它薄膜性质。该薄膜具有优异的可加工性、高透明度和优异的UV和热老化性质。
本专利技术的共交联剂体系可惊人地用于制造具有高比体积电阻的用于封装电子器件例如太阳能电池的薄膜。
相应地，本专利技术的共交联剂体系是组合物(A)，其包含(i)至少一种选自异氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯的化合物(I)；其中化合物(I)更优选是异氰脲酸三烯丙酯；和
(ii)至少一种化合物(II)，其中化合物(II)一般由选自(II-A)、(II-B)、(II-C)、(II-D)的化学结构式定义：
且其中
n=0或1；
A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别相互独立地选自甲基丙烯酰基、丙烯酰基、支化或非支化的具有3-18个碳原子和具有至少一个末端双键的烯基；
R1、R2、R3、R4、R5分别相互独立地选自
氢，
非支化或支化的具有1-20个碳原子的烷基，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合物(A)，其包含(i) 至少一种选自异氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯的化合物(I)；和(ii) 至少一种化合物(II)；其中所述化合物(II)一般而言由选自(II‑A)、(II‑B)、(II‑C)、(II‑D)的化学结构式定义且其中n = 0或1；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别相互独立地选自甲基丙烯酰基、丙烯酰基、支化或非支化的具有3‑18个碳原子和具有至少一个末端双键的烯基；R1、R2、R3、R4、R5分别相互独立地选自氢，非支化或支化的具有1‑20个碳原子的烷基，其中一个或多个氢可以分别被卤素替代且其中此外一个或两个氢可以分别被选自–OR6、–C(=O)NR7R8的基团替代，其中R6、R7、R8分别相互独立地选自氢、支化和非支化的具有1‑10个碳原子的烷基，具有3‑12个碳原子的环烷基，其中一个或多个氢可以分别被卤素替代且其中此外一个或两个氢可以分别被选自–OR9、–C(=O)NR10R11的基团替代，其中R9、R10、R11分别相互独立地选自氢、支化和非支化的具有1‑10个碳原子的烷基，且其中所述基团R1和R2也可以分别选自甲基丙烯酰基、丙烯酰基、支化或非支化的具有3‑18个碳原子和具有至少一个末端双键的烯基；且其中组合物(A)包含的至少一种化合物(II)的存在含量为至少1重量%，基于组合物(A)包含的所有化合物(I)的总重量计。...

【技术特征摘要】
2014.12.19 EP 14199289.11.组合物(A)，其包含
(i)至少一种选自异氰脲酸三烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯的化合物(I)；和
(ii)至少一种化合物(II)；
其中所述化合物(II)一般而言由选自(II-A)、(II-B)、(II-C)、(II-D)的化学结构式定义
且其中
n=0或1；
A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别相互独立地选自甲基丙烯酰基、丙烯酰基、支化或非支化的具有3-18个碳原子和具有至少一个末端双键的烯基；
R1、R2、R3、R4、R5分别相互独立地选自
氢，
非支化或支化的具有1-20个碳原子的烷基，其中一个或多个氢可以分别被卤素替代且其中此外一个或两个氢可以分别被选自–OR6、–C(=O)NR7R8的基团替代，其中R6、R7、R8分别相互独立地选自氢、支化和非支化的具有1-10个碳原子的烷基，
具有3-12个碳原子的环烷基，其中一个或多个氢可以分别被卤素替代且其中此外一个或两个氢可以分别被选自–OR9、–C(=O)NR10R11的基团替代，其中R9、R10、R11分别相互独立地选自氢、支化和非支化的具有1-10个碳原子的烷基，
且其中所述基团R1和R2也可以分别选自甲基丙烯酰基、丙烯酰基、支化或非支化的具有3-18个碳原子和具有至少一个末端双键的烯基；
且其中组合物(A)包含的至少一种化合物(II)的存在含量为至少1重量%，基于组合物(A)包含的所有化合物(I)的总重量计。
2.根据权利要求1的组合物(A)，其中所述化合物(I)是异氰脲酸三烯丙酯。
3.根据权利要求1或2的组合物(A)，其中n=0或1；
A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别相互独立地选自甲基丙烯酰基、丙烯酰基、烯丙基；
R1、R2、R3、R4、R5分别相互独立地选自氢、非支化或支化的具有1-20个碳原子的烷基；

【专利技术属性】
技术研发人员：D乌尔布里希特，M海因，F克莱夫，S绍霍夫，J奥莱马歇尔，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE