EvA性质 PPT课件

聚乙烯 化学物理特性
耐低温 化学稳定性好 吸水性小 电绝缘性能优良 耐老化性能差
醋酸乙烯 化学物理特性
有韧性 可塑性 吸水性能高 软化点低 耐老化性能优良
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影响EVA性质的主要因素是醋酸乙烯酯（VA）的含 量及熔融指数 MI。
• VA含量越大，结晶度越低，膜的透明性、柔软性也越高，但物 料的熔体强度越差，生产工艺的控制难度也越大，同时反映出 成膜的粘连性大，使用时不易打开。而 VA含量越大，耐候性 也越差；VA含量越小，EVA膜的熔点越高，透光性、柔软性越 差。
• 不饱和增粘剂上的一部分基团水解后和玻璃表面的化学基 团反应，形成强固的化学键合；其分子键上的不饱和键在 有机自由基的引发下打开和EVA分子发生接枝反应，将自 身带有的另一部分极性基团赋予EVA分子，构成EVA分子 的极性支链。
用作光伏组件封装的EVA，主要对以下几点性能提出要求: a). 熔融指数 影响EVA的融化速度。
阻聚剂
主要是用来延缓交联反应的时间，有利于抽真空时气泡的排除
抗氧剂
提高EVA的抗氧化性能
光稳定剂 硅烷偶联剂
提高EVA的耐紫外黄变，捕捉自由基，延缓EVA老化 提高EVA与玻璃的粘结强度
EVA的改性------交联剂
• 交联剂（硫化、固化、硬化剂）：能在线型分子间起架桥作用
从而使多个线型分子相互键合交联成网络结构的物质。 促进或
• 抗氧剂是指一些能够抑制或者延缓高聚物和其他有机化合物在 空气中热氧化的有机化合物。通俗来说，即是能防止聚合物材
料因氧化引起变质的物质。
• EVA在含有水、氧气的条件下会发生降解反应。其降解主要包 括两步：一是醋酸的减少，二是氧化和主链的断裂。反应最终 产生了生色基团 共轭碳碳双键-(C=C) y-和α-β-不饱和羰基(C=C )y-C=O。当y=1-5时，胶膜无色;当y>3-6时，胶膜呈浅 黄色，当y>6-13时，胶膜呈棕黄色。在这些反应中，有醋酸或 乙醛等放出，且醋酸会促进 EVA变黄。反应如下：
H2 H2 H2 H H2 H2
*CCCCCC
m
n
m
O
O C CH3
OH
H2 H2
H2 H2
*CCCCCC
+ n O C CH3
mH H n
m
o
O
H2 H2 H2
H2 H2
*
C
CC m
CC n
C m + nH
C
CH3
o
O
H2 H2 H2
H2 H2
CCCCCC
+ n C CH3
m
Hn
m
3H CH C O
• MI的数值是指在一定温度、压力下，每10分钟从一个固定直径 的喷孔中压出聚合物重量的多少，它能宏观的体现 EVA树脂的 机械性能，流变性及耐应力开裂性之间的依存关系。
• MI值增加，熔融流动性增加；分子量、熔融体的粘度、韧性、 抗拉强度及耐应力开裂性下降，而屈伸应力、断裂伸长率、强 度与硬度不变。一般讲 MI数值大，分子量相对小些，树脂熔融 粘度低，配制的热熔胶粘度低，流动性好，有利于往被粘物表 面扩散和渗透。
• 随着老化过程的进行和发展，性能会逐渐降低以致完全丧 失使用价值。为此，需在其中加入某些化学物质来提高它 对上述各种破坏作用的抵抗能力，延缓或抑制老化过程， 从而延长贮存期和使用寿命，这类物质叫做防老剂。
• 凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物 质称为光稳定剂。
EVA的改性-----抗氧剂
简述------EVA
o
o
c CH3
* CH2 CH2 CH2 CH
*
y
x
乙烯-醋酸乙烯的共聚物
• 乙烯-醋酸乙烯共聚物的英文名称为： ethylene-vinyl acetate copolymer 简称：EVA。
• EVA 是在乙烯单体中引入第二单体醋酸乙烯基团而构成 的。
• 乙烯，分子式：CH2CH2。结构简式： CH2=CH2。结构特 性：含有双键，化学性能较活泼。
EVA主要的老化机理
• 太阳电池组件在户外使用时，在组件内部存在极少量的O2， 由 于 光 和 热 的 联 合 作 用 EVA 内 部 发 生 的 化 学 反 应 主 要 是 Norrish Type II（又称脱乙酰反应，产生乙酸和烯烃）或者 Norrish Type I（生成乙醛和CO，CO2，CH4等一些气体。温 度越高、紫外辐照的强度越大、紫外光的波长越短，反应的 速度就会越快，并且随着乙酸浓度的增加，反应的速度还会 加快。其中的脱乙酰作用也可以在紫外线、热单独作用下和 光热联合作用下发生。但是光热联合作用可以大大增加反应 速度。多次脱乙酰可以生成长链的共轭烯烃。 • 在太阳电池组件的边缘部分，EVA会和大气中的氧气接触， 这时会发生氧化反应使多烯烃的共轭体系变短。氧化反应在 高温和低温时都可以发生，但是光照和高温会加快反应的进 行。
性能。
g). 玻璃化温度 反映EVA的抗低温性能。
h). 断裂张力强度 交联后的EVA断裂张力强度，反映了 EVA交联后的抗断裂机械强度。 i). 断裂延长率 交联后的EVA断裂延长率，反映了EVA交联后 的延伸性能。 j). 张力系数 交联后的EVA张力系数，反映了EVA交联后的张 力大小。 k). 吸水性 直接影响其对电池片的密封性能。 l). 交连率 EVA的交联度直接影响到它的抗渗水性。 m). 剥离强度 反映了EVA与玻璃的粘接强度。 n). 耐紫外光老化 影响到组件的户外使用寿命。 o). 耐热老化 影响到组件的户外使用寿命。 p). 耐低温环境老化 影响到组件的户外使用寿命。 r). 热收缩率 影响组件生产工艺过程。 s).可见杂质和异物 影响组件生产工艺过程。 t). VA含量 醋酸乙烯脂的含量
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• EVA树脂用途很广。一般情况下，VAc含量在5%以下的 EVA，其主要产品是薄膜、电线电缆、LDPE改性剂、胶粘 剂等；
• VAc含量在5％～18％的树脂，其外观和物理机械性能与 LDPE相似，而透明性、柔韧性、耐应力开裂性和热封性均 有明显改进，用于农用薄膜、热收缩薄膜、包装薄膜和复 合薄膜的热粘接层，亦可作电缆护套。
H2 H2 H2
*
C
C xC
C H
y*
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名称
对性能的影响
VA含量 VA含量越高，流动性越大，软化点越低，粘结性能越好，极性越大
分子量及分布 分子量越高，流动性越差，整体力学性能越好
交联剂体系 决定EVA的固化温度与固化时间。好的交联剂体系，可以降低气泡产 生可能性，同时残留的自由基少，减少不稳定因素
H2
H2
CCCCCCCCC
HH
O
EVA交联度测试方法
• EVA未交联时是热塑性高分子材料，线性结构的高分子，能溶 于有机溶剂；交联后形成体形大分子，为热固性高分子。
• 现在我们实验室测试EVA交联度的方法是二甲苯萃取法。 • 二甲苯无色透明液体，不溶于水，溶于乙醇、乙醚，馏程范围
137℃-141℃。 • 经过层压后的EVA经二甲苯萃取，残留后未溶的即已交联的
•
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EVA的改性----快速固化剂、增粘剂
• 快速固化剂的作用就是促进交联剂的分解和平衡各种添加 剂的百分比，使其能够更好的用于生产（减少固化时间， 降低EVA黄变）。
• EVA是高聚物中的弱极性材料 。玻璃是无机材料且表面平 滑。两者之间其粘接粘度与持久性不会高。故对EVA改性 的方法可采取偶联接枝增强极性。
• VAc含量在18％～40％的树脂用于热熔胶和其他胶黏剂， 或作软管、密封条、电缆制品，交联发泡EVA作鞋底和日 用品。
• VAc含量40％～50％的为弹性体，作硬聚氯乙烯改性剂， 交联品作电缆绝缘层。VAc含量70％～90％的乳液，用于 配制涂料，胶黏剂或作纸张，织物涂层。
EVA的特点
• EVA是热塑性高分子材料，线性结构的高分子。在太阳下 受热变软、延伸；在严寒天气下收缩变硬，显示出热胀冷 缩的特征。
• 醋酸乙烯：分子式：C4H6O2。结构简式：
CH3COOHCHCH2。化学性质：聚合反应，能与其他单体发
生聚合反应。
o
o
c CH3
* CH2 CH2 CH2 CH
*
x
y
EVA生产过程
化学物理特性
• 共聚反应：两种或多种化合物在一定的条件下聚合成一种 物质的反应。
• EVA 是由乙烯单体与醋酸乙烯单体按不同的比例共聚而 来，其化学物理特性与两个单体的共聚比例有关。
• 交联剂在光的作用下会发生反应降解出活泼的自由基，这些基 团会与防老化剂或一些稳定剂反应生成生色基团。
加热
R o o R'
R R' + O2
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EVA的改性----防老剂，光稳定剂
• EVA在长期贮存和使用过程中，由于受到热、氧、臭氧、 变价金属离子、机械应力、光、高能射线的作用，以及其 它化学物质和霉菌等的侵蚀，会逐渐发粘、变硬发脆或龟 裂。这种物理机械性能随时间而下降、弹性 降低的现象叫 做老化。
b). 软化点 影响EVA开始软化的温度点。 c). 透光率 对于不同的光谱分布有不同的透过率，这 里主要指的是在AM1.5的光谱分布条件下的透过率。
d). 密度
交联后的密度。
e). 比热
交联后的比热，反映交联后的EVA吸收相同
热量的情况下温度升高数值的大小。
f). 热导率 交联后的热导率，反映交联后的EVA的热导
调节聚合物分子链间共价键或离子键形成的物质。一般是过氧
化物。
• 交联反应的化学方程式：
加热
R
O
O
R1
R
*
O
R1
O*
R O+
CH
C+ C
C
R OH
CC
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• 然而，分解温度低的过氧化物交联剂易分解，引发速度快，交 联样品容易产生气泡，不利于太阳电池透光；分解温度高的交 联剂分解速度缓慢，而活性氧高，不致使EVA产生气泡；两种 交联剂共用能产生协同效应，一种交联剂先分解产生自由基， 诱导促进另一种交联剂的分解，从而在EVA胶层内产生连锁交 联反应，产品无色，无味，无气泡，效果很好。
• 因此，它不宜直接用于太阳电池封装，它会把电池片拉碎， 导致焊接导线移位。因此须将EVA改性 。
• 其办法是在EVA中添加交联剂，当EVA胶膜加热到一定温 度时，交联剂分解产生自由基，引发 EVA分子间的结合， 形呈三维网状结构，致 EVA胶层交联固化，能承受大气的
变化，不再发生热胀冷缩。
O
O C CH3
EVA 。
+ CH4CO2 CO
H2 H2 H H H2 H2
H2
UV、T
CCCCCCCCC
HH
O2
H2 H2 H H
H2
H2
C C C C CH C C C C
HH
OOH
OOH
H2
H H H2 H2
H2
CCCCCCCCC
H
HH
-H2O
O
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H2
H H H2 H2
H2
CCCCCCCCC
HH
-H2O
H2 H2 H H