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光伏组件封装EVA的热空气老化研究

2013-11-14 12:02| 发布者: echo| 查看: 9386| 评论: 0|原作者: 张增明等|来自: 中国光伏测试网

摘要: 摘要:对光伏组件封装EVA胶膜进行了热空气老化研究。将EVA胶膜置于不同温度下进行热空气老化,测试了老化过程中EVA的抗拉强度、透光率和黄度指数,采用FT-IR、GPC、DSC技术对老化后的EVA进行分析。结果表明,随着老 ...
       老化前的EVA几乎不溶于四氢呋喃,老化后的EVA则可部分溶解于四氢呋喃,GPC测试显示老化后的EVA的分子量略有下降,分子量分布明显变宽,这充分说明该EVA老化后发生降解,交联网状结构被破坏,并产生较多的低分子量物质,使得分子量降低,分子量分布明显变宽,胶膜具有可溶解性,并发粘、失去弹性。 

       2.4EVA热空气老化失效机理
       EVA中存在活性较大的叔氢,叔碳氢键能为381KJ·mol-1,很容易被空气中的氧分子、残留引发剂自由基进攻,产生“初始”自由基,相当于引发;初始自由基进行链增长、链转移反应,进入自动氧化过程,从而导致EVA的降解,按照典型的热氧老化机理进行降解,反应机理如图6所示。

       首先EVA中的叔氢受到氧的攻击生成EVA过氧化氢,过氧化氢受热分解生成EVA自由基和羟自由基,这两个自由基又进一步攻击EVA,产生一系列反应,破坏了分子原有的主链结构,导致性能破坏。
       2.5 热空气老化对EVA热性能的影响
       老化过程中,EVA发生氧化降解,交联网状结构发生破坏,必然导致EVA的热学性能发生变化,对120℃下老化的1#EVA进行DSC测试,结果如表4所示。

       从表4中可以看出,随着老化的进行,玻璃化转变温度Tg逐渐降低,这是因为高温下EVA出现氧化裂解,产生部分小分子,分子链段的运动能力加强,致使Tg降低,老化52小时后的EVA出现两个Tg,这是因为此时的EVA已经严重老化降解,产生一个共混体系,致使出现两个Tg;老化过程中,EVA的熔点会先升高,进行到52小时后,熔点快速下降,熔融焓也大大降低,说明EVA的结晶度大大降低;值得注意的是,老化过程中在202℃左右会出现明显的放热峰,并且随着老化的进行,放热峰会越加明显(如图7所示),老化52小时后的EVA的放热焓高达-65.2J/g,这可能是热空气老化过程中,EVA的交联结构被破坏,在EVA中产生较多的低分子化合物,加热到一定温度,这些低分子化合物很容易形成端自由基,进而引发各种链转移、链增长反应,放出大量的热。

       3  结论
      (1)热空气老化对EVA的力学性能影响很大,抗拉强度随着老化时间的延长而下降,甚至完全失效,丧失弹性,明显发粘,温度越高,抗拉强度下降速率越快;
      (2)EVA在老化过程中会变黄,透光率逐渐下降,但比力学性能下降的速率慢,力学性能丧失的EVA仍然保持较高的透光率;
      (3)老化过程中,EVA的热学性能会发生明显变化,老化后的EVA的耐热性能明显下降;
      (4)老化过程造成EVA失效的主要原因是EVA在高温下与空气中的氧气发生氧化降解,破坏了交联网状结构,生成大量低分子化合物,导致EVA的力学性能快速下降,甚至完全失效,提高EVA的分子量有利于提高耐热氧老化性能。

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