EVA的主要性能及其合成工藝

1、EVA的 主要性能及其合成工藝1: EVA的簡介(1) EVA的結構、(2) EVA的發(fā)展史(2) EVA的一般性質2: EVA的工藝設計(1) EVA的生產聚合原理(2) EVA的生產工藝3: EVA的應用4:質量要求及來料檢驗5: EVAde 發(fā)展1: EVA的簡介(1) EVA:EVA是晶體硅太陽電池封裝中應用最廣泛的、一種受熱發(fā)生交聯(lián)反應，形成熱固性凝膠樹脂的熱固性熱熔膠。真空層壓工藝就是針對 EVA的特性來設計的。EVA結構 (CH2 . CH2 -)x (CH2 CH .) I0Ic = oICH3EthyleneVinyl Acetate乙烯和醋酸乙烯酯嵌段共聚物(EVA)(2)

2、 EVA的發(fā)展史1928年 美國人H.F.馬克首次用低壓法合成 EVA1938年 英國卜內門化學工業(yè)公司發(fā)表了高壓聚合法制造EVA勺專利60年代初 美國開始有工業(yè)產品(3) EVA的一般性質特性a:透明-透光度好b:柔軟-便于裁剪加工，不會劃傷電池片c:有熱熔粘接性-可與玻璃，背膜粘接，實現(xiàn)封裝d:熔融溫度低(<80 C) 增加可行性，減少能耗e:熔融流動性好-充分包裹電池片，氣泡易于排出缺點a:耐熱性差-高溫變質b:易延伸而低彈性易使電池片位移，錫帶變形c:內聚強度低而抗蠕變性差 易產生熱脹冷縮致電池片 碎裂、脫層EVA改性主要指在EVA主體中加入交聯(lián)劑體系(包括交聯(lián)引發(fā)劑和交聯(lián)劑)、

3、阻聚劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、硅烷偶聯(lián)劑等組成。名稱對性能的影響VA含量VA含量越局，流動性越大，軟化點越低，粘結性能越好，極性越大分子量及分布分子量越局，流動性越差，整體力學性能越好交聯(lián)劑體系決定EVA的固化溫度與固化時間。好的交聯(lián)劑體系， 可以降低氣泡產生可能性，同時殘留的白由基少，減 少不穩(wěn)定因素，當交聯(lián)度達到60%以上是時，EVA可以承受大氣壓的變化，不再廣生熱脹冷縮。阻聚劑主要是用來延緩交聯(lián)反應的時間，有利于抽真空時氣泡的排除抗氧劑提高EVA的抗氧化性能光穩(wěn)定劑提高EVA的耐紫外黃變，捕捉白由基，延緩 EVA老化硅烷偶聯(lián)劑提高EVA與玻璃的粘結強度各部分對EVA性能的影響表2: EVA

4、的工藝設計(1) EVA的生產聚合原理EVA是繼HDPE、LDPE、LLDPE之后第四大乙烯系列聚合 物，是一種典型的支鏈型聚合物。目前，國內外EVA產品的生產工藝主要有四種：1、高壓法 連續(xù)本體聚合2、中壓懸浮聚合3、溶液聚合4、乳液聚合。其中 溶液聚合和乳液聚合工藝較少，市場上的EVA樹脂大多數(shù)采用的 是高壓法連續(xù)本體聚合生產工藝，VA含量一般為5%40%。高壓法連續(xù)本體聚合工藝通常采用高壓釜反應器或管式反 應器。管式聚合工藝可生產 VA含量小于30%的EVA,管式反應 器的單程轉換率為25%35%。釜式反應可生產VA含量小于40% 的EVA,釜式反應器的單程轉化率為10%20%。(2)

5、EVA的生產工藝流程壓扼既 反應歡 分即透位E 以X-1管式和釜式法生產圖列管式和釜式法的區(qū)別比較峻項目日管式法P釜*分孑是微結構U星如設備投資，分孑重分布，支敬分松少血小規(guī)則2多而均句/長支鏈少E特性京機糖聰強性好旋性能口略差，略優(yōu)/主要用途/薄膜（擠出襟敷）7發(fā)泡，涂林丞破電婆EVA配料材料生產流程表3: EVA的應用(1) EVA在光伏行業(yè)中的應用80年代前使用液態(tài)硅樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂片(PVB ) 2K PU和丙烯酸丁酯80年代后開始使用EVA膠膜a:功能：封裝電池片，防止外界環(huán)境影響增強組件的透光性將電池片，鋼化玻璃，TPT粘接在一起b:用作光伏組件封裝的EVA,主要對以下幾點

6、性能提出要求(a) .熔融指數(shù) 影響EVA的融化速度。(b) .軟化點影響EVA開始軟化的溫度點。(c) .透光率對于不同的光譜分布有不同的透過率，這里主要指的是在AM1.5的光譜分布條件下的透過率。(d) .密度交聯(lián)后的密度。(e) .比熱交聯(lián)后的比熱，反映交聯(lián)后的EVA吸收相同 熱量的情況下溫度升高數(shù)值的大小。(f) .熱導率交聯(lián)后的熱導率，反映交聯(lián)后的 EVA的熱 導性能。(g) .玻璃化溫度反映EVA的抗低溫性能。(h) .斷裂張力強度交聯(lián)后的EVA斷裂張力強度，反映 了 EVA交聯(lián)后的抗斷裂機械強度。(i) .斷裂延長率 交聯(lián)后的EVA斷裂延長率，反映了 EVA 交聯(lián)后的延伸性能。(

7、j) .張力系數(shù) 交聯(lián)后的EVA張力系數(shù)，反映了 EVA交聯(lián) 后的張力大小。(k) .吸水性 直接影響其對電池片的密封性能。(l) .交連率 EVA的交聯(lián)度直接影響到它的抗?jié)B水性。(m) .剝離強度 反映了 EVA與玻璃的粘接強度。(n) .耐紫外光老化 影響到組件的戶外使用壽命。(o) .耐熱老化影響到組件的戶外使用壽命。(p) .耐低溫環(huán)境老化 影響到組件的戶外使用壽命。(r).熱收縮率影響組件生產工藝過程。(s).可見雜質和異物 影響組件生產工藝過程。(t). VA含量醋酸乙烯脂的含量(2)發(fā)泡鞋材鞋材是我國EVA樹脂最主要的應用領域。 在鞋材使用 的EVA樹脂中，醋酸乙烯含量一般在15

8、% 22%由于EVA樹脂共混發(fā)泡制品具有柔軟、彈性好、耐化學腐蝕等性能，因此被廣泛 應用于中高檔旅游鞋、 登山鞋、拖鞋、涼鞋的鞋底和內飾材料中。 另外，這種材料還用于隔音板、體操墊和密封材領域。我國廣東的順德、中山，福建的晉江、泉州和浙江的溫州是我國鞋業(yè)的主 要生產基地，每年消耗大量的EVA樹脂產品。1999年我國發(fā)泡鞋材和減震領域共消耗 EVA樹脂約150 kt 。電線電纜隨著計算機及網絡工程的不斷發(fā)展，出于對機房安全的考慮，人們越來越多地使用無鹵阻燃電纜和硅烷交聯(lián)電纜。由于EVA樹脂具有良好的填料包容性和可交聯(lián)性，因此在無鹵阻燃電纜、半導體屏蔽電纜和二步法硅烷交聯(lián)電纜中使用較多。另外，EV

9、A樹脂還被應用于制作一些特殊電纜的護套。在電線電纜中使用的 EVA樹脂，醋酸乙烯含量一般在12%24% 1999年，電線電纜行業(yè)共消耗 EVA約6 000 t。玩具EVA樹脂在玩具中也有較多應用，如童車輪、座墊等。近年來，我國玩具加工業(yè)發(fā)展迅速，生產多集中于沿海的 東莞、深圳、汕頭等地，主要以出口和 對外加工 為主。據(jù)分析，這些廠家每年 消耗EVA樹脂約5 000 t ,使用牌號與鞋材用料基本相同。(5) 熱熔膠以EVA樹脂為主要成分的熱熔膠，由于不含溶劑，不污染環(huán)境且安全性較高，非常適合于白動化的流水線生產，因此被廣泛應用于書籍無線裝訂、 家具封邊、汽車和家用電器的裝配、制鞋、地毯涂層和金屬

10、的防腐涂層上。熱熔膠主要使用醋酸乙烯含量在25吩40%勺品種。國內雖有此牌號的產品，但長期未安排生產，因此全部被進口料所占有。1999年，我國熱熔膠領域估計消耗EVA樹脂17 kt ;熱熔膠制作工藝中加入1-3%的封閉型固化劑 W-8035/W-8235?？擅黠@提高耐水、耐磨、粘結強度等綜合性能。(6) 其他EVA樹脂在油墨、箱包、酒瓶墊蓋等領域也有較為廣泛的應用，估計這些方面消耗 EVA樹脂不少于15 kt。酚醛樹脂(BAKELITE)酚類和醛類的縮聚產物通稱為酚醛樹脂，一般常指由苯酚和 甲醛經縮聚反應而得的合成樹脂，它是最早合成的一類熱固性樹 脂。酚醛樹脂雖然是最老的一類熱固性樹脂，但由于

11、它原料易 得,合成方便，以及酚醛樹脂具有良好的機械強度和耐熱性能， 尤其具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能，而且樹脂本身又有廣泛改 性的余地，所以目前酚醛樹脂仍廣泛用于制造玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等復合材料。酚醛樹脂復合材料尤其在宇航 工業(yè)方面（空間飛行器、火箭、導彈等）作為瞬時耐高溫和燒蝕 的結構材料有著非常重要的用途。酚醛樹脂的合成和固化過程完全遵循體型縮聚反應的規(guī)律。控制不同的合成條件 （如酚和醛的比例， 所用催化劑的類型等）， 可以得到兩類不同的酚醛樹脂：一類稱為熱固性酚醛樹脂，它是一種含有可進一步反應的羥甲基活性基團的樹脂，如果合成瓜不 加控制，則會使體型縮聚反應一直進行至形成不熔

12、、不溶的具有 三向網絡結構的固化樹脂，因此這類樹脂又稱為一階樹脂；另一 類稱為熱塑性酚醛樹脂，它是線型樹脂，在合成過程中不會形成 三向網絡結構，在進一步的固化過程中必須加入固化劑，這類樹 脂又稱為二階樹脂。這兩類樹脂的合成和固化原理并不相同，樹 脂的分子結構也不同。4: 質量要求及來料檢驗a）.外觀檢驗:EVA表面無折痕、無污點、平整、半透明、無污 跡、壓花清晰。b）.用精度0.01mm測厚儀測定，在幅度方向至少測五點，取平均 值,厚度符合協(xié)定厚度，允許公差為士 0.03mm。用精度1mm的鋼尺 測定,幅度符合協(xié)定尺寸，允許公差為士 2-3.0mmc).透光率檢驗(1) 取膠膜尺寸為 50mm

13、x 50mm,用 50mmx 50mmx 1mm 的載玻玻璃，以玻璃/膠膜/玻璃三層疊合。(2) 將上述樣品置于層壓機內，加熱到100C，抽真空5min,然 后加壓0.5Mpa,保持5min;再放入固化箱中，按產品要求的固化溫度和 時間進行交聯(lián)固化，然后取出冷卻至室溫。(3) 按GB2410規(guī)定進行檢驗。d).交聯(lián)度檢驗(1)儀器裝置及器具容量為500ml到1000ml,24”磨口圓底燒瓶；帶24”磨口的回流冷凝 管；配溫度控制儀的電加熱套或電加熱油?。徽婵蘸嫦?；用 0.125mm(120目)不銹鋼絲網，剪取80mm x 40mm,對折成40mm正方 形，兩側對折進6mm后固定，制成頂端開口的

14、袋.試劑二甲苯A.R級)(3)試樣制備取膠膜一塊，將TPT/膠膜/膠膜/玻璃疊合后，按平時一次固化工藝固化 交聯(lián),(或者按廠家工藝要求固化交聯(lián))將已交聯(lián)好的膠膜剪成小碎 片待用.e)剝離強度檢驗(1)取兩塊尺寸為300mm x 20mm膠膜作為試樣，分別按TPT/膠膜/膠膜/玻璃疊合.（2）按平時一次固化工藝進行固化.按GB/T2790規(guī)定進行檢驗.f）耐紫外光老化檢驗將膠膜放置于老化箱內連續(xù)照射 100h后，目測對比.g）均勻度檢驗取相同尺寸的10張膠膜進行稱重，然后對比每張膠膜的重量，最大與 最小之間不得超過1.5%5EVA的發(fā)展我國EVA勺生產和應用起步較晚，目前已建成并投入商業(yè)運營 的

15、只有北京有機化工廠4萬t/aEVA裝置,可產14個牌號的產品,VA 含量5吟18%,主要用于生產農膜和發(fā)泡材料。燕山石化有 20萬 t/aLDPE生產裝置，每年生產EVA防t左右，可生產4個牌號,VA含量 為4吮9%,但基本沒有商品量。大慶石化和上海石化 （行情,論壇）LDPE置可兼產EVA,但由于VA原料供應緊張以及LDPE5U場供不 應求，均未生產EVA而今年新投產的揚-巴40萬t/aLDPE裝置，其中 一條20萬t/a的生產線可產VA含量達30%勺EVA產品，大慶石化新 近投產的20萬t/a的LDPE置,可兼產VA含量在4防9%勺EVA產 品，預計這些產品投放市場，將極大地改善我國EVA

16、市場的供應格局。2000年我盡管我國EVA市場起步較晚，但由于該產品優(yōu)良的加工性能、應用廣泛、適用特殊的需求領域，近幾年消費增長十分迅速 國EVAM脂表觀消費量為25.8萬t,到2003年猛增到39.8萬t,2004 年達49.0萬t。2004年進口 EVAM脂45萬t,同比增長26.8%。今后 幾年,EVA樹脂的需求將會以9就右的速度增長，預計2006年需求量 將達58萬t左右,2010年將達82萬t。我國EVA樹脂主要從周邊國家和地區(qū)進口 ，從中國臺灣的進口量 占總進口量的35咖上，韓國占20%,日本占5%,從新加坡和美國的進 口量也較大。從進口結構看，基本上是VA含量在15吮30/間的產 品，主要用于生產鞋材等。今后幾年,EVA樹脂將在以下幾個領域得到快速發(fā)展：農膜由于我國是農業(yè)大國，因而今后幾年EVA樹脂在該領域的市 場份額會有所提高，預計2006年該領域將消費EVA寸脂7.5萬t左右。制鞋我國是產鞋大國，近幾年由于臺灣、香港以及一些世界知名 品牌制鞋業(yè)向中國內地轉移，用于鞋材的EVA樹脂消耗增幅較大。以 每雙鞋用100gEVA寸脂計，預計2006年需求量將達28萬t以上，但由 于鞋用EVA領域相對成熟、穩(wěn)定，在需求總量中的比例將會有所下降。熱熔膠在我國也有很大的潛在應用市場，隨著我國印刷、家具、 鞋革工業(yè)的進一步發(fā)展，其消費量