0、引言

    太陽電(dian)(dian)池組(zu)件(jian)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構一般為(wei)(wei)玻(bo)璃、EVA、電(dian)(dian)池片、背(bei)(bei)(bei)(bei)板，四周(zhou)用(yong)鋁框封裝。背(bei)(bei)(bei)(bei)板位于組(zu)件(jian)背(bei)(bei)(bei)(bei)面外(wai)層(ceng)(ceng)，在(zai)戶(hu)外(wai)環境下，具有良好(hao)的(de)(de)(de)絕緣(yuan)性，保護太陽電(dian)(dian)池不受(shou)水汽侵蝕(shi)，阻隔氧氣(qi);耐(nai)高低溫和耐(nai)老(lao)(lao)化(hua)(hua)性能;耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能。背(bei)(bei)(bei)(bei)板的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構一般為(wei)(wei)TPT或(huo)TPE結(jie)(jie)構，總(zong)厚約為(wei)(wei)300 ~ 350μm,其(qi)中(zhong)P為(wei)(wei)PET(聚對(dui)苯二甲酸(suan)乙(yi)二醇酯)，厚約250 μm,是(shi)背(bei)(bei)(bei)(bei)板的(de)(de)(de)主(zhu)體結(jie)(jie)構。大部(bu)分長時(shi)間(jian)濕氣(qi)的(de)(de)(de)滲，入是(shi)組(zu)件(jian)失(shi)效(xiao)的(de)(de)(de)原因。水蒸氣(qi)在(zai)電(dian)(dian)池板或(huo)電(dian)(dian)路上的(de)(de)(de)冷(leng)凝會(hui)導致短路或(huo)腐(fu)蝕(shi)。隨(sui)著濕熱(re)(re)老(lao)(lao)化(hua)(hua)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)延長，背(bei)(bei)(bei)(bei)板會(hui)脫層(ceng)(ceng)從而導致背(bei)(bei)(bei)(bei)板失(shi)效(xiao)。為(wei)(wei)了(le)讓(rang)組(zu)件(jian)在(zai)戶(hu)外(wai)能有效(xiao)使用(yong)25年，背(bei)(bei)(bei)(bei)板必須(xu)按標(biao)準經過一系(xi)列嚴格的(de)(de)(de)濕熱(re)(re)老(lao)(lao)化(hua)(hua)測試。這就要(yao)求背(bei)(bei)(bei)(bei)板的(de)(de)(de)主(zhu)體結(jie)(jie)構PET也要(yao)經受(shou)住濕熱(re)(re)老(lao)(lao)化(hua)(hua)測試。所以研究濕熱(re)(re)老(lao)(lao)化(hua)(hua)過程中(zhong)，PET薄膜(mo)的(de)(de)(de)各項性能如何變化(hua)(hua)，以及終對(dui)背(bei)(bei)(bei)(bei)板層(ceng)(ceng)間(jian)粘結(jie)(jie)力的(de)(de)(de)影響(xiang)，具有一定的(de)(de)(de)參考價值(zhi)。

    1、試驗設備(bei)和材料

    試驗設備:恒溫(wen)恒濕箱(85 ℃，85%RH)、差示掃描量熱儀(DSC)、拉力機。
    試驗材料(liao):同一(yi)廠家不(bu)同批次的PET，為了(le)保(bao)密，不(bu)公布(bu)廠家和批次，批次用a. b. c代替。復(fu)合背板(ban)所用其他材料(liao)保(bao)密，在此(ci)不(bu)公開(kai)。

    2、試驗方法

     取a、b、c批次的PET薄膜放人恒溫恒濕箱，分別在500h、1000h、1500h取出，測PET薄膜的表面張力、拉伸強度、結晶度。將老化后的PET薄膜在實驗室復合成TPE結構的背板，測背板的層間粘結力。

    3、試驗結果與討(tao)論

    3.1 PET薄膜表面張(zhang)力的變(bian)化
    表(biao)面(mian)張力取決于塑料(liao)(liao)本身的化(hua)學(xue)結(jie)構，表(biao)示(shi)塑料(liao)(liao)薄(bo)膜表(biao)面(mian)自由能(neng)的大小，是決定(ding)聚(ju)合(he)物(wu)粘(zhan)結(jie)性(xing)的一(yi)個(ge)重要因素(su)。PET類屬于極性(xing)高(gao)聚(ju)物(wu)，其(qi)表(biao)面(mian)自由能(neng)大，本身能(neng)達(da)到42 dyn/cm,但(dan)為了提高(gao)PET薄(bo)膜與其(qi)他材料(liao)(liao)的粘(zhan)結(jie)力，仍需(xu)進一(yi)步提高(gao)，一(yi)般通過電(dian)(dian)(dian)暈處(chu)理方法，處(chu)理后(hou)能(neng)達(da)到52 dyn/cm或(huo)更高(gao)。電(dian)(dian)(dian)暈處(chu)理指在非真空(空氣存在)條件下(xia)用(yong)電(dian)(dian)(dian)磁能(neng)將空氣激(ji)發、電(dian)(dian)(dian)離，使PET表(biao)面(mian)發生化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)，形成醇、羧基(ji)極性(xing)基(ji)團國，從而PET薄(bo)膜表(biao)面(mian)的附著性(xing)。電(dian)(dian)(dian)暈處(chu)理深(shen)度一(yi)般只有零點幾納米，處(chu)理后(hou)應(ying)盡快使用(yong)，否則易(yi)失(shi)效。

    從表1可看出，各(ge)個批次的(de)PET薄(bo)膜在放人(ren)恒(heng)溫恒(heng)濕(shi)箱500h后，表面張力就已(yi)大幅下(xia)(xia)降，約從48 dyn/cm降到42 dyn/cm; 1500 h后，表面張力已(yi)降到36 dyn/cm以下(xia)(xia)。

    PET薄(bo)膜表(biao)面張(zhang)力的(de)大小隨著老(lao)化時(shi)(shi)間的(de)延長(chang)而降低，這(zhe)與電(dian)暈處理和PET水解有關(guan)。濕(shi)熱老(lao)化初期，電(dian)暈效(xiao)果開始失效(xiao)，PET水解速(su)率(lv)較慢，500 h時(shi)(shi)電(dian)暈效(xiao)果已完全失效(xiao)。隨著老(lao)化時(shi)(shi)間的(de)延長(chang)，水解速(su)率(lv)加(jia)快，PET加(jia)速(su)降解，由大分子變成小分子，PET化學結構(gou)發生變化，所以表(biao)面張(zhang)力下降。

    3.2 PET薄膜拉伸強(qiang)度(du)變化

    拉伸強度(du)(du)是材(cai)料能(neng)承(cheng)受(shou)的(de)(de)(de)拉伸應力，通常出現在材(cai)料的(de)(de)(de)屈服點(dian)或斷裂點(dian)。從表1和圖(tu)(tu)1可看出，a、b、c批次的(de)(de)(de)PET薄膜在1000h老化(hua)后，拉伸強度(du)(du)的(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)(fu)度(du)(du)都(dou)不(bu)大(da)(da)(da)，這是PET的(de)(de)(de)結晶(jing)度(du)(du)和水(shui)解作(zuo)用共同作(zuo)用的(de)(de)(de)結果。水(shui)解反應造(zao)成(cheng)PET的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解對拉伸強度(du)(du)產生負面影(ying)響(xiang)，但(dan)結晶(jing)度(du)(du)的(de)(de)(de)增大(da)(da)(da)(由表1和圖(tu)(tu)2可看出)可抵消大(da)(da)(da)部(bu)分影(ying)響(xiang)，所以整(zheng)體表現為拉伸強度(du)(du)下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)(fu)度(du)(du)不(bu)大(da)(da)(da)。而(er)老化(hua)1000 h后，拉伸強度(du)(du)大(da)(da)(da)幅(fu)(fu)(fu)下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)，主要原(yuan)因是雖(sui)然結晶(jing)度(du)(du)仍在增加，但(dan)是水(shui)解反應造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)分子鏈下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)占主導作(zuo)用，從而(er)引起拉伸強度(du)(du)大(da)(da)(da)幅(fu)(fu)(fu)下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)。

    聚(ju)合物中大分(fen)子(zi)鏈以(yi)三(san)維(wei)有(you)序排列的現象(xiang)稱為(wei)結(jie)晶(jing)，大分(fen)子(zi)鏈以(yi)一維(wei)或二維(wei)有(you)序并沿某一特定方向排列的現象(xiang)稱為(wei)取向，大分(fen)子(zi)鏈在(zai)成型(xing)時以(yi)不平衡(heng)構象(xiang)冷卻并固定下來(lai)，則會留有(you)殘余應力。聚(ju)合物的結(jie)晶(jing)度反映了結(jie)晶(jing)區(qu)與無定形區(qu)的相對數量。聚(ju)合物的很多重要性(xing)能都(dou)受結(jie)晶(jing)度的影響，如不透(tou)明性(xing)、拉伸強度、滲透(tou)性(xing)、粘附性(xing)、抗(kang)撕(si)裂性(xing)等(deng)。

    如圖2所示，PET在(zai)濕(shi)熱(re)老化(hua)過程中結(jie)晶(jing)度(du)直在(zai)增加(jia)，說明(ming)PET薄膜內部發生了(le)結(jie)晶(jing)現(xian)象。

    PET薄膜采(cai)用雙(shuang)向拉伸方法制備，分(fen)子在(zai)(zai)橫向和縱向都有(you)取向，冷(leng)卻定型后會有(you)殘(can)余(yu)應力存(cun)在(zai)(zai)。在(zai)(zai)濕熱老(lao)化(hua)中(zhong)，溫度的存(cun)在(zai)(zai)使PET大分(fen)子鏈運動(dong)加劇，釋放(fang)了殘(can)余(yu)應力，使PET大分(fen)子朝(chao)三(san)維有(you)序方向排列(lie)，所(suo)以結晶度升高。
     3.4背板(ban)層(ceng)間粘結力的變(bian)化
    復(fu)合型(xing)背板一(yi)般(ban)采用干式復(fu)合法制備。干式復(fu)合是在種基材(cai)(cai) 上涂覆一(yi)層粘合劑， 經烘(hong)干處理，使粘合劑中的溶劑蒸發掉，粘合劑在干的狀態(tai)下與第二種基材(cai)(cai)進行復(fu)合的一(yi)一(yi)種方法刀。影響背板層間粘結力的因素有膠(jiao)黏劑的潤濕性、PET及其他材(cai)(cai)料的表面張力等。

    由表(biao)(biao)(biao)2和(he)圖3可知，隨(sui)(sui)著PET老(lao)化(hua)時間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)長，背板的(de)(de)(de)(de)(de)層間(jian)(jian)粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)力(li)都在(zai)(zai)降(jiang)低(di)。主要原(yuan)因是(shi)濕(shi)(shi)熱老(lao)化(hua)后，PET的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)下降(jiang)和(he)結(jie)(jie)晶度升高。粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)本質上(shang)是(shi)一種表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)現象， 膠(jiao)黏(nian)劑(ji)必須能(neng)(neng)滲 人(ren)材料(liao)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)(de)(de)孔隙和(he)縫隙中，才能(neng)(neng)達到良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)。而膠(jiao)黏(nian)劑(ji)對PET基材的(de)(de)(de)(de)(de)滲人(ren)過程(cheng)只發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)無(wu)定(ding)形(xing)(xing)區域，濕(shi)(shi)熱老(lao)化(hua)后，結(jie)(jie)晶度增加，PET部(bu)分分子由無(wu)定(ding)形(xing)(xing)變(bian)(bian)(bian)成規則(ze)排列，滲人(ren)過程(cheng)減弱。為了(le)獲得良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)強(qiang)度，膠(jiao)黏(nian)劑(ji)還必須很(hen)好(hao)(hao)地潤濕(shi)(shi)被粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)。膠(jiao)黏(nian)劑(ji)與被粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)(shi)特(te)性(xing)(xing)取決于兩(liang)者表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)對大小(xiao)(xiao)。膠(jiao)黏(nian)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)值必須小(xiao)(xiao)于被粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)臨界表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)，一般(ban)膠(jiao)黏(nian)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)至(zhi)少(shao)要比被粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)物的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)小(xiao)(xiao)10 dyn/cm.本實(shi)驗中，膠(jiao)黏(nian)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)不(bu)變(bian)(bian)(bian)，PET的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)隨(sui)(sui)老(lao)化(hua)時間(jian)(jian)變(bian)(bian)(bian)小(xiao)(xiao)，兩(liang)者的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)越來(lai)越相(xiang)近，導致(zhi)膠(jiao)黏(nian)劑(ji)在(zai)(zai)PET上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)(shi)性(xing)(xing)不(bu)好(hao)(hao)，所(suo)(suo)以(yi)層間(jian)(jian)粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)力(li)降(jiang)低(di)。

    4、結論

    1)PET濕熱老化，隨著老化時間的(de)延長(chang)，PET的(de)表面張力下(xia)降、拉伸(shen)強度(du)下(xia)降、結晶(jing)度(du)升高。
    2)PET濕熱老(lao)化后復合成背板(ban)，層間粘(zhan)結力降(jiang)低，主(zhu)要原(yuan)因是PET的(de)表面張力下降(jiang)和結晶(jing)度升高。