EVA的主要性能及其合成工艺

EVA的主要性能及其合成工艺1:EVA的简介EVA的结构、EVA的发展史(2)EVA的一般性质2:EVA的工艺设计(1)EVA的生产聚合原理(2)EVA的生产工艺3:EVA的应用4:质量要求及来料检验5:EVAde发展1:EVA的简介(1)EVA:EVA是晶体硅太阳电池封装中应用最广泛的、一种受热发生交联反应，形成热固性凝胶树脂的热固性热熔胶。真空层压工艺就是针对EVA的特性来设计的。EVA结构■―(CH2.CH2-)x——(CH2■CH.)•••I0Ic=oICH3EthyleneVinylAcetate乙烯和醋酸乙烯酯嵌段共聚物(EVA)(2)EVA的发展史1928年美国人H.F.马克首次用低压法合成EVA1938年英国卜内门化学工业公司发表了高压聚合法制造EVA勺专利60年代初美国开始有工业产品(3)EVA的一般性质特性a:透明-----透光度好b:柔软-----便于裁剪加工，不会划伤电池片c:有热熔粘接性-----可与玻璃，背膜粘接，实现封装d:熔融温度低(<80C)——增加可行性，减少能耗e:熔融流动性好-----充分包裹电池片，气泡易于排出缺点a:耐热性差-----高温变质b:易延伸而低弹性——易使电池片位移，锡带变形c:内聚强度低而抗蠕变性差——易产生热胀冷缩致电池片碎裂、脱层EVA改性主要指在EVA主体中加入交联剂体系(包括交联引发剂和交联剂)、阻聚剂、热稳定剂、光稳定剂、硅烷偶联剂等组成。名称对性能的影响VA含量VA含量越局，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局，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，同时残留的白由基少，减少不稳定因素，当交联度达到60%以上是时，EVA可以承受大气压的变化，不再广生热胀冷缩。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提高EVA的耐紫外黄变，捕捉白由基，延缓EVA老化硅烷偶联剂提高EVA与玻璃的粘结强度各部分对EVA性能的影响表2:EVA的工艺设计EVA的生产聚合原理EVA是继HDPE、LDPE、LLDPE之后第四大乙烯系列聚合物，是一种典型的支链型聚合物。目前，国内外EVA产品的生产工艺主要有四种：1、高压法连续本体聚合2、中压悬浮聚合3、溶液聚合4、乳液聚合。其中溶液聚合和乳液聚合工艺较少，市场上的EVA树脂大多数采用的是高压法连续本体聚合生产工艺，VA含量一般为5%~40%。高压法连续本体聚合工艺通常采用高压釜反应器或管式反应器。管式聚合工艺可生产VA含量小于30%的EVA,管式反应器的单程转换率为25%~35%。釜式反应可生产VA含量小于40%的EVA,釜式反应器的单程转化率为10%~20%。EVA的生产工艺流程压扼既[反应欢[分即透位E以X-1管式和釜式法生产图列管式和釜式法的区别比较峻项目日管式法P釜*分孑是微结构U星如设备投资，分孑重分布，支敬分松少血小规则2多而均句/长支链少E特性京机糖聪强性好「旋性能口略差，略优/主要用途/薄膜（挤出襟敷）7发泡，涂林丞破电婆EVA配料材料生产流程表3:EVA的应用(1)EVA在光伏行业中的应用80年代前使用液态硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂片(PVB)2KPU和丙烯酸丁酯80年代后开始使用EVA胶膜a:功能：封装电池片，防止外界环境影响增强组件的透光性将电池片，钢化玻璃，TPT粘接在一起b:用作光伏组件封装的EVA,主要对以下几点性能提出要求.熔融指数影响EVA的融化速度。.软化点影响EVA开始软化的温度点。.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。.密度交联后的密度。.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。.热导率交联后的热导率，反映交联后的EVA的热导性能。.玻璃化温度反映EVA的抗低温性能。.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。.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。.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。.吸水性直接影响其对电池片的密封性能。.交连率EVA的交联度直接影响到它的抗渗水性。.剥离强度反映了EVA与玻璃的粘接强度。.耐紫外光老化影响到组件的户外使用寿命。.耐热老化影响到组件的户外使用寿命。.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(2)发泡鞋材鞋材是我国EVA树脂最主要的应用领域。在鞋材使用的EVA树脂中，醋酸乙烯含量一般在15%^22%由于EVA树脂共混发泡制品具有柔软、弹性好、耐化学腐蚀等性能，因此被广泛应用于中高档旅游鞋、登山鞋、拖鞋、凉鞋的鞋底和内饰材料中。另外，这种材料还用于隔音板、体操垫和密封材领域。我国广东的顺德、中山，福建的晋江、泉州和浙江的温州是我国鞋业的主要生产基地，每年消耗大量的EVA树脂产品。1999年我国发泡鞋材和减震领域共消耗EVA树脂约150kt。⑶电线电缆随着计算机及网络工程的不断发展，出于对机房安全的考虑，人们越来越多地使用无卤阻燃电缆和硅烷交联电缆。由于EVA树脂具有良好的填料包容性和可交联性，因此在无卤阻燃电缆、半导体屏蔽电缆和二步法硅烷交联电缆中使用较多。另外，EVA树脂还被应用于制作一些特殊电缆的护套。在电线电缆中使用的EVA树脂，醋酸乙烯含量一般在12%^24%1999年，电线电缆行业共消耗EVA约6000t。⑷玩具EVA树脂在玩具中也有较多应用，如童车轮、座垫等。近年来，我国玩具加工业发展迅速，生产多集中于沿海的东莞、深圳、汕头等地，主要以出口和对外加工为主。据分析，这些厂家每年消耗EVA树脂约5000t,使用牌号与鞋材用料基本相同。热熔胶以EVA树脂为主要成分的热熔胶，由于不含溶剂，不污染环境且安全性较高，非常适合于白动化的流水线生产，因此被广泛应用于书籍无线装订、家具封边、汽车和家用电器的装配、制鞋、地毯涂层和金属的防腐涂层上。热熔胶主要使用醋酸乙烯含量在25吩40%%勺品种。国内虽有此牌号的产品，但长期未安排生产，因此全部被进口料所占有。1999年，我国热熔胶领域估计消耗EVA树脂17kt;热熔胶制作工艺中加入1-3%的封闭型固化剂W-8035/W-8235。可明显提高耐水、耐磨、粘结强度等综合性能。其他EVA树脂在油墨、箱包、酒瓶垫盖等领域也有较为广泛的应用，估计这些方面消耗EVA树脂不少于15kt。酚醛树脂(BAKELITE)酚类和醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂，一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂，它是最早合成的一类热固性树脂。酚醛树脂虽然是最老的一类热固性树脂，但由于它原料易得,合成方便，以及酚醛树脂具有良好的机械强度和耐热性能，尤其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能，而且树脂本身又有广泛改性的余地，所以目前酚醛树脂仍广泛用于制造玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料等复合材料。酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀的结构材料有着非常重要的用途。酚醛树脂的合成和固化过程完全遵循体型缩聚反应的规律。控制不同的合成条件（如酚和醛的比例，所用催化剂的类型等），可以得到两类不同的酚醛树脂：一类称为热固性酚醛树脂，它是一种含有可进一步反应的羟甲基活性基团的树脂，如果合成瓜不加控制，则会使体型缩聚反应一直进行至形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂，因此这类树脂又称为一阶树脂；另一类称为热塑性酚醛树脂，它是线型树脂，在合成过程中不会形成三向网络结构，在进一步的固化过程中必须加入固化剂，这类树脂又称为二阶树脂。这两类树脂的合成和固化原理并不相同，树脂的分子结构也不同。4:质量要求及来料检验a）.外观检验:EVA表面无折痕、无污点、平整、半透明、无污迹、压花清晰。b）.用精度0.01mm测厚仪测定，在幅度方向至少测五点，取平均值,厚度符合协定厚度，允许公差为士0.03mm。用精度1mm的钢尺测定,幅度符合协定尺寸，允许公差为士2-3.0mmc).透光率检验取胶膜尺寸为50mmx50mm,用50mmx50mmx1mm的载玻玻璃，以玻璃/胶膜/玻璃三层叠合。将上述样品置于层压机内，加热到100C，抽真空5min,然后加压0.5Mpa,保持5min;再放入固化箱中，按产品要求的固化温度和时间进行交联固化，然后取出冷却至室温。按GB2410规定进行检验。d).交联度检验(1)仪器装置及器具容量为500ml到1000ml,24”磨口圆底烧瓶；带24”磨口的回流冷凝管；配温度控制仪的电加热套或电加热油浴；真空烘箱；用0.125mm(120目)不锈钢丝网，剪取80mmx40mm,对折成40mm正方形，两侧对折进6mm后固定，制成顶端开口的袋.⑵试剂二甲苯A.R级)(3)试样制备取胶膜一块，将TPT/胶膜/胶膜/玻璃叠合后，按平时一次固化工艺固化交联,(或者按厂家工艺要求固化交联)将已交联好的胶膜剪成小碎片待用.e)剥离强度检验(1)取两块尺寸为300mmx20mm胶膜作为试样，分别按TPT/胶膜/胶膜/玻璃叠合.（2）按平时一次固化工艺进行固化.⑶按GB/T2790规定进行检验.f）耐紫外光老化检验将胶膜放置于老化箱内连续照射100h后，目测对比.g）均匀度检验取相同尺寸的10张胶膜进行称重，然后对比每张胶膜的重量，最大与最小之间不得超过1.5%5EVA的发展我国EVA勺生产和应用起步较晚，目前已建成并投入商业运营的只有北京有机化工厂4万t/aEVA装置,可产14个牌号的产品,VA含量5吟18%,主要用于生产农膜和发泡材料。燕山石化有20万t/aLDPE生产装置，每年生产EVA防t左右，可生产4个牌号,VA含量为4吮9%,但基本没有商品量。大庆石化和上海石化（行情,论坛）LDPE^置可兼产EVA,但由于VA原料供应紧张以及LDPE5U场供不应求，均未生产EVA而今年新投产的扬-巴40万t/aLDPE装置，其中一条20万t/a的生产线可产VA含量达30%勺EVA产品，大庆石化新近投产的20万t/a的LDPE^置,可兼产VA含量在4防9%勺EVA产品，预计这些产品投放市场，将极大地改善我国EVA市场的供应格局。2000年我尽管我国EVA市场起步较晚，但由于该产品优良的加工性能、应用广泛、适用特殊的需求领域，近几年消费增长十分迅速国EVAM脂表观消费量为25.8万t,到2003年猛增到39.8万t,2004年达49.0万t。2004年进口EVAM脂45万t,同比增长26.8%。今后几年,EVA树脂的需求将会以9就右的速度增长，预计2006年需求量将达58万t左右,2010年将达82万t。我国EVA树脂主要从周边国家和地区进口，从中国台湾的进口量占总进口量的35咖上，韩国占20%,日本占5%,从新加坡和美国的进口量也较大。从进口结构看，基本上是VA含量在15吮30/间的产品，主要用于生产鞋材等。今后几年,EVA树脂将在以下几个领域得到快速发展：农膜由于我国是农业大国，因而今后几年EVA树脂在该领域的市场份额会有所提高，预计2006年该领域将消费EVA寸脂7.5万t左右。制鞋我国是产鞋大国，近几年由于台湾、香港以及一些世界知名品牌制鞋业向中国内地转移，用于鞋材的EVA树脂消耗增幅较大。以每双鞋用100gEVA寸脂计，预计2006年需求量将达28万t以上，但由于鞋用EVA领域相对成熟、稳定，在需求总量中的比例将会有所下降。热熔胶在我国也有很大的潜在应用市场，随着我国印刷、家具、鞋革工业的进一步发展，其消费量也将逐渐增加,2006年将消费EVA此外，今后EVAW脂在电线电缆、玩具、油墨、箱包等其他领域的用量也将有所增长,2006年将消费EVA勺5.5万to产业发展尚待成熟EVA树脂是我国紧缺的合成材料，随着EV"游工业的发展，供需矛盾会日显突出。随着中海油壳牌EV展置的建成投产，以及新一轮LDP索置扩能改造对EV肺场需求的考虑，相信今后我国EVA＜应将会逐渐摆脱进口的局面。但我们也应该看到，EVA市场还很不成熟，高成本、高价格成为市场发展的主要瓶颈。因此品牌多样化及有竞争力的价格，将会推动我国EVA产业健康发展。