CN118849565A - 包括层元件的制品 - Google Patents
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Abstract
包括至少两个层(第一层和第二层)的层元件(LE)的制品。
Description
本申请为申请日为2018年1月29日的申请号为201880009298.9且发明名称为“包括层元件的制品”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及包括至少两个层的层元件的制品。所述制品优选是包括本发明层元件的膜或光伏(PV)模块,优选光伏(PV)模块。本发明还涉及用于制备所述制品的层元件的方法。
背景技术
在某些最终用途应用中,例如其中温度可在宽范围内变化并且制品可能暴露于阳光的室外最终用途中,聚合物制品具有特殊要求,例如关于机械性能、长期热稳定性(特别是在高温下)、屏障性能和紫外线稳定性。
例如,如本领域中周知的,光伏(PV)模块(也称为太阳能电池模块)从光产生电并且用于各种应用,如室外应用。光伏模块的类型可以变化。模块通常具有多层结构,即具有不同功能的多个不同层元件。光伏模块的层元件在层材料和层结构方面可以变化。最终的光伏模块可以是刚性的或柔性的。
上述示例性层元件可以是单层或多层元件。通常,PV模块的层元件按其功能性顺序组装,然后层压在一起以形成集成PV模块。此外,在元件的层之间或不同的层元件之间可以存在粘合剂层。
光伏(PV)模块可以例如包括按照给定顺序的保护性前层元件(其可以是柔性的或刚性的,例如玻璃层元件)、前封装层元件、光伏元件、后封装层元件、保护性背层元件(也称为背板层元件,并且可以是刚性的或柔性的);以及可选的铝框架。
因此,PV模块的部分或全部层元件,例如前封装层元件和后封装层元件以及经常背板层元件通常是聚合物材料,如基于乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的材料。
在具有多层元件的制品(例如PV模块)的情况下,不同层材料的相容性可能造成问题,其可能使最终制品的性能劣化。所选择的层材料的性质也可能不足以满足最终制品在最终使用时层元件所需的整体性能。
因此,持续需要用于要求高的最终应用(例如光伏模块应用)的层元件的解决方案,以满足工业上可应用制品的挑战性要求。
附图
图1是本发明的典型PV模块的示意图,其包括保护性前层元件(1)、前封装层元件(2)、光伏元件(3)和本发明的层元件(LE)((4)/(5)),其用作后封装层元件(4)和保护性背层元件(5)。
图2是PID测试装置的示意图。
发明内容
因此,本发明涉及一种制品,其包括至少两个层(即,第一层和第二层)的层元件(LE),其中
-所述第一层包含(a)乙烯共聚物,其选自
(a1)具有含硅烷基团之单元的乙烯共聚物;或
(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的共聚物,所述共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元并且所述共聚物(a2)不同于所述共聚物(a1);并且
-所述第二层包含(b)丙烯聚合物(PP),
并且其中所述层元件(LE)的所述第一层和所述第二层彼此贴附接触。
如上文、下文或权利要求中定义的,定义“乙烯共聚物(a)”和“丙烯聚合物(PP)(b)”在本文中也分别简称为“聚合物(a)”或“共聚物(a)”,和“PP聚合物”、“PP聚合物(b)”或“聚合物(b)”。
如上文、下文或权利要求中定义的,定义“(a1)具有含硅烷基团之单元的乙烯共聚物”在本文中也简称为“乙烯共聚物(a1)”、“共聚物(a1)”或“聚合物(a1)”。如上文、下文或权利要求中定义的,定义“(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的共聚物,所述共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元并且所述共聚物(a2)不同于所述共聚物(a1)”在本文中也简称为“乙烯共聚物(a2)”、“共聚物(a2)”、或“聚合物(a2)”。
周知的“共聚单体”是指可共聚的共聚单体单元。
因此,层元件(LE)是包括至少第一层和第二层的多层元件。
出乎意料的是,本发明要求保护的层元件(LE)的特定两个层提供了用于生产包括所述层元件(LE)的制品的层元件(LE)的更高且一致的贴附性和容易的材料处理。此外,要求保护的层元件(LE)提供了用于不同的最终应用的非常有利的多功能层元件。多功能性在本文中表示为第一层的性质和第二层的性质的组合,该性质组合提供了用于要求高的最终应用(例如户外应用)的层元件(LE)的出人意料有利的整体性能。第一层和第二层的组合优选地尤其提供以下性质中的一种或多种或全部:当生产层元件(LE)及其最终制品时,有利的反射性和绝缘性、增加的阻隔性(例如防水性)和湿泄漏阻力、增加的机械性能如高刚度和机械稳定性(表示为例如HDT)、抗水解性、尺寸稳定性、UV和热稳定性和/或非常有利的收缩行为。
根据本发明的一个实施方案,所述制品是多层膜,其包括所述至少两个层的层元件(LE),优选由所述至少两个层的层元件(LE)组成。在此应理解,在所述两个层之间可存在粘合剂层以进一步增强贴附性。粘合剂层具有本领域周知的含义,并且在本文中不计算到所述至少两个层的附加层中。最优选地,所述两个层的层元件在所述两个层之间不包括任何粘合剂层,即所述至少两个层的接触表面没有任何额外的粘合剂层。因此,所述至少两个层更优选彼此直接贴附。
根据本发明的另一个实施方案,所述制品是包括两个或更多个层元件的多层组件,其中至少一个层元件是本发明的层元件。
本发明的层元件非常有利,例如作为用于光伏(PV)模块的多功能层元件,其中其可以用作例如后封装元件和背板元件二者。
此外,优选地,本发明的层元件(LE)提高了光伏模块对电位诱导的降解(PID)的抗性或甚至防止电位诱导的降解(PID)。
因此,根据本发明的另一实施方案,本发明的制品是光伏(PV)模块,其包括光伏元件和一个或多个另外的层元件,其中至少一个层元件是所述至少两个层的层元件。制品最优选是光伏(PV)模块。
本发明还提供了用于制备制品的层元件(LE)的方法,其包括以下步骤:
-通过挤出或层压将第一层和第二层贴附在一起。
术语“挤出”具有聚合物领域中周知的含义,以形成聚合物层结构,如聚合物膜。在聚合物挤出过程中,熔融的聚合物材料通过模头进料并固化,通常形成层状结构,如膜。例如,通过共挤出方法可以生产多层结构,这意味着通过相同的模头同时挤出两种或更多种相同或不同的聚合物材料。在文献中充分描述了不同的挤出方法和挤出设备。
类似地,术语“层压”具有聚合物领域中周知的含义。在层压过程中,通常使用热和压力在常规层压设备中将两个或更多个预制层(例如,两个聚合物层)贴附在一起。在文献中充分描述了层压方法和设备。如本领域技术人员周知的,加热温度通常等于或高于待贴附在一起的两个层中的至少一个层的主要聚合物组分的软化点。
聚合物(a)、聚合物(b)、其层元件(LE)和制品以及其进一步的细节、优选实施方案、范围和性质在下面和权利要求中描述,所述优选实施方案、范围和性质可以任意组合并以任何顺序组合。
此外,本发明还提供了保护性背层元件与前封装层元件和后封装层元件用于提高光伏(PV)模块对电位诱导的降解(PID)的抗性或甚至防止电位诱导的降解(PID)的用途,所述保护性背层元件包含丙烯聚合物作为主要聚合物组分,所述两个封装层元件包含作为主要聚合物组分的乙烯共聚物(a),优选由乙烯共聚物(a)组成,所述乙烯共聚物(a)选自:
(a1)具有含硅烷基团之单元的乙烯共聚物;或
(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的共聚物,所述共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元并且所述共聚物(a2)不同于所述共聚物(a1);
所述光伏(PV)模块包括按照给定顺序的保护性前层元件、所述前封装层元件、光伏元件、所述后封装层元件和所述保护性背层元件。优选地,保护性背层元件的丙烯聚合物是如上文、下文或权利要求中定义的本发明的(b)丙烯聚合物(PP)。优选地,前封装层元件和后封装层元件的聚合物(a)如上文、下文或权利要求中定义。更优选地,聚合物a)是如上文、下文或权利要求中定义的(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的共聚物,所述共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元。不受任何理论束缚,聚合物(a2)的极性进一步改善了对PID的抗性。最优选地,保护性背层元件的丙烯聚合物是本发明的(b)丙烯聚合物(PP),并且前封装层元件和后封装层元件的聚合物(a)(其优选为乙烯共聚物(a2))如上文、下文或权利要求中定义。
第一层和第二层的聚合物组合物
层元件(LE)的第一层:
第一层包含含有聚合物(a)的聚合物组合物,优选由含有聚合物(a)的聚合物组合物组成。含有聚合物(a)的聚合物组合物在本文中也简称为“PE聚合物组合物”、“PE组合物”或“第一层的组合物”。
含硅烷基团之单元可以作为聚合物(a)的共聚单体或作为化学接枝到聚合物(a)的化合物存在。在上文、下文或权利要求书中的“含硅烷基团之共聚单体”是指含硅烷基团之单元作为共聚单体存在。
因此,在含硅烷基团之单元作为共聚单体并入聚合物(a)中的情况下,在聚合物(a)的聚合过程中,含硅烷基团之单元作为共聚单体与乙烯单体共聚。在含硅烷基团之单元通过接枝并入聚合物的情况下,在聚合物(a)聚合之后,含硅烷基团之单元与聚合物(a)化学反应(也称为接枝)。化学反应(即接枝)通常使用自由基形成剂如过氧化物进行。这种化学反应可以在本发明的层压过程之前或期间进行。通常,含硅烷基团之单元与乙烯的共聚和接枝是周知的技术,在聚合物领域充分记载并且在技术人员的技能范围内。
还周知的是,在接枝实施方案中使用过氧化物由于同时的交联反应会降低乙烯聚合物的熔体流动速率(MFR)。因此,接枝实施方案可能限制作为起始聚合物的聚合物(a)的MFR的选择,MFR的选择可能对最终用途应用中聚合物的质量产生不利影响。此外,在接枝过程中由过氧化物形成的副产物可能对PE聚合物组合物在最终用途应用中的使用产生不利影响。
与单元的接枝相比,使含硅烷基团之共聚单体共聚到聚合物主链中提供了单元的更均匀的并入。而且,与接枝相比,共聚不需要在聚合物产生之后添加过氧化物。
因此,优选地,含硅烷基团之单元优选作为共聚单体存在于聚合物(a)中。即在聚合物(a1)的情况下,在聚合物(a1)的聚合过程中含硅烷基团之单元作为共聚单体与乙烯单体一起共聚。并且在聚合物(a2)的情况下,在聚合物(a2)的聚合过程中,含硅烷基团之单元作为共聚单体与极性共聚单体和乙烯单体一起共聚。
因此,聚合物(a2)含有两种不同的共聚单体,如上文、下文和权利要求中定义的含硅烷基团之共聚单体和极性共聚单体。
乙烯共聚物(a1)或乙烯共聚物(a2)的含硅烷基团之单元,或优选的含硅烷基团之共聚单体优选地是由式(I)表示的可水解的不饱和硅烷化合物:
R1SiR2 qY3-q(I)
其中,
R1是烯键式不饱和烃基、烃氧基或(甲基)丙烯酰氧基烃基,
每个R2独立地是脂族饱和烃基,
Y可以相同或不同,是可水解的有机基团,并且
q为0、1或2;
其他合适的含硅烷基团之共聚单体是例如γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、和乙烯基三乙酰氧基硅烷,或其两种或更多种的组合。
式(I)化合物的一个合适的亚组是式(II)的不饱和硅烷化合物,或优选的共聚单体
CH2=CHSi(OA)3(II)
其中每个A独立地是具有1-8个碳原子,合适地1-4个碳原子的烃基。
本发明的含硅烷基团之单元或优选地共聚单体优选为式(II)化合物,其为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷,更优选乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
当根据下文“测定方法”中所述的“单体含量”测定时,存在于聚合物(a)中,优选作为共聚单体存在的含硅烷基团之单元的量(mol%)优选为0.01mol%至2.0mol%,优选0.01mol%至1.00mol%,合适地0.05mol%至0.80mol%,合适地0.10mol%至0.60mol%,合适地0.10mol%至0.50mol%。
在一个优选的实施方案A1中,聚合物(a)是乙烯与含硅烷基团之共聚单体的共聚物(a1)。在该实施方案A1中,聚合物(a1)不含(即不具有)如对于聚合物(a2)定义的极性共聚单体。优选地,含硅烷基团之共聚单体是存在于聚合物(a1)中的唯一共聚单体。因此,优选通过使用自由基引发剂在含硅烷基团之共聚单体存在下在高压聚合过程中使乙烯单体共聚来制备共聚物(a1)。
在所述一个优选实施方案(A1)中,聚合物(a1)优选为乙烯与以下共聚单体的共聚物:根据式(I)的含硅烷基团之共聚单体,更优选根据式(II)的含硅烷基团之共聚单体,更优选选自如上文和权利要求中定义的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体的根据式(II)的含硅烷基团之共聚单体。最优选地,聚合物(a1)是乙烯与乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体,优选与乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷共聚单体,更优选与乙烯基三甲氧基硅烷的共聚物。
在另一个优选的实施方案A2中,聚合物(a)是乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的聚合物(a2),共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元。优选地,含硅烷基团之单元作为如上文、下文或权利要求中定义的共聚单体存在。在该实施方案(A2)中,聚合物(a2)因此优选为乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯的一种或多种(优选一种)极性共聚单体和与含硅烷基团之共聚单体的共聚物。
优选地,乙烯聚合物(a2)的极性共聚单体选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体中的一种,优选选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚单体。更优选地,聚合物(a2)是乙烯与选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚单体的极性共聚单体的共聚物,并且具有含硅烷基团之单元,其中含硅烷基团之单元作为上文、下文或权利要求中所述的共聚单体存在。即聚合物(a2)最优选是乙烯与选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚单体的极性共聚单体和与含硅烷基团之共聚单体的共聚物。
当根据下文“测定方法”中所述的“共聚单体含量”测定时,存在于聚合物(a2)中的极性共聚单体的含量优选为0.5mol%至30.0mol%,2.5mol%至20.0mol%,优选4.5mol%至18mol%,优选5.0mol%至18.0mol%,优选6.0mol%至18.0mol%,更优选6.0mol%至16.5mol%,更优选6.8mol%至15.0mol%,更优选7.0mol%至13.5mol%。
在所述另一个优选实施方案(A2)中,聚合物(a2)是乙烯与以下共聚单体的共聚物:如上文、下文或权利要求中定义的极性共聚单体,以及根据式(I)的含硅烷基团之共聚单体,更优选根据式(II)的含硅烷基团之共聚单体,更优选选自如上文和权利要求中定义的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体的根据式(II)的含硅烷基团之共聚单体。优选地,聚合物(a2)是乙烯与丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚单体和与乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体,优选与乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷共聚单体的共聚物。更优选地,聚合物(a2)是乙烯与丙烯酸甲酯共聚单体和与乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体,优选与乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷共聚单体,更优选与乙烯基三甲氧基硅烷的共聚物。
因此,聚合物(a2)最优选是乙烯与丙烯酸甲酯共聚单体和如上文、下文或权利要求中定义的含硅烷基团之共聚单体的共聚物,优选乙烯与丙烯酸甲酯共聚单体和与乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷共聚单体的共聚物,优选乙烯与丙烯酸甲酯共聚单体和与乙烯基三甲氧基硅烷的共聚物。
例如,不受任何理论的束缚,丙烯酸甲酯(MA)是唯一不能通过酯热解反应的丙烯酸酯,因为其没有这种反应途径。因此,具有MA共聚单体的聚合物(a2)在高温下不形成任何有害的游离酸(丙烯酸)降解产物,因此乙烯与丙烯酸甲酯共聚单体的聚合物(a2)有助于其最终制品的良好质量和生命周期。对于例如EVA的乙酸乙烯酯单元情况并非如此,因为EVA在高温下形成有害的乙酸降解产物。此外,其它丙烯酸酯如丙烯酸乙酯(EA)或丙烯酸丁酯(BA)可以经历酯热解反应,并且如果降解,将形成挥发性烯烃副产物。
如果需要,包含聚合物(a)并存在于第一层中的聚合物PE组合物与现有技术相比能够降低聚合物(a1)或(a2)的MFR,因此在本发明的第一层和层元件(LE)的生产过程中提供更高的流动阻力。结果,如果需要,优选的MFR可以进一步有助于层元件(LE)和包含层元件(LE)的制品(例如PV模块)的质量。
第一层的PE组合物的,优选聚合物(a)的熔体流动速率MFR2优选小于20g/10min,优选小于15g/10min,优选为0.1g/10min至13g/10min,优选为0.2g/10min至10g/10min,优选为0.3g/10min至8g/10min,更优选为0.4g/10min至6g/10min(根据ISO 1133在190℃和2.16kg载荷下)。
当根据下文“测定方法”中所述的“流变性质:动态剪切测量(频率扫描测量)”测量时,第一层的PE组合物,优选聚合物(a)的剪切稀化指数SHI0.05/300,优选为30.0至100.0,优选为40.0至80.0。
优选的SHI范围进一步有助于第一层的PE聚合物组合物的有利的流变性质。
因此,包含聚合物(a)并存在于第一层中的PE聚合物组合物的优选的MFR范围和优选的SHI范围的组合进一步有助于本发明的第一层和层元件(LE)的质量。结果,如果需要,优选的MFR可以进一步有助于层元件(LE)和包含层元件(LE)的制品(例如PV模块)的质量。
当如“测定方法”中所述根据ASTM D3418测量时,PE组合物,优选聚合物(a)的熔融温度优选为120℃或更低,优选110℃或更低,更优选100℃或更低,最优选95℃或更低。优选地,当如下文“测定方法”中所述测量时,PE组合物,更优选聚合物(a)的熔融温度为70℃或更高,更优选75℃或更高,甚至更优选78℃或更高。由于可以降低熔化/软化步骤的时间,优选的熔融温度对于例如层压过程是有利的。
通常并且优选地,第一层的PE组合物,优选乙烯聚合物(a)的密度高于860kg/m3。优选地如下文“测定方法”中所述根据ISO 1872-2,密度不高于970kg/m3,并且优选为920至960kg/m3。
优选的聚合物(a)是乙烯与乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体的共聚物(a1)或者乙烯与丙烯酸甲酯共聚单体和与乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体的共聚物(a2)。最优选的聚合物(a)是乙烯与丙烯酸甲酯共聚单体和与乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体的共聚物(a2)。
PE组合物的聚合物(a)可以例如商购或可根据或类似于化学文献中描述的已知聚合方法制备。
在一个优选的实施方案中,通过将乙烯适当地与如上定义的含硅烷基团之共聚单体(=含硅烷基团之单元作为共聚单体存在)并且在聚合物(a2)的情况下还和极性共聚单体聚合来产生聚合物(a),即聚合物(a1)或(a2),其在一种或多种引发剂的存在下在使用自由基聚合的高压(HP)过程中进行,并且任选地使用链转移剂(CTA)以控制聚合物的MFR。HP反应器可以是例如周知的管式反应器或高压釜反应器或其组合,合适地是管式反应器。高压(HP)聚合和根据期望的最终应用用于进一步调节聚合物的其它性质而对工艺条件进行调整是周知的并且在文献中描述,并且可以由技术人员容易地使用。合适的聚合温度不超过400℃,适宜地为80℃至350℃,压力从70MPa,合适地100MPa至400MPa,合适地100MPa至350MPa。高压聚合通常在100MPa至400MPa的压力和80℃至350℃的温度下进行。这些方法是周知的并且在文献中充分记载,并将在下面进一步描述。
将共聚单体(当存在时)(包括作为共聚单体的含硅烷基团之单元的优选形式)并入到乙烯单体中并控制共聚单体进料以获得所述共聚单体的期望的最终含量可以以周知的方式进行并且在技术人员的技能范围内。
通过高压自由基聚合生产乙烯(共聚物)聚合物的进一步细节可以例如在以下中找到:Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第6卷(1986),第383-410页和Encyclopedia of Materials:Science and Technology,2001Elsevier Science Ltd.:“Polyethylene:High-pressure,R.Klimesch,D.Littmann和第7181-7184页。
这种HP聚合产生所谓的低密度乙烯聚合物(LDPE),本文中为聚合物(a1)或聚合物(a2)。术语LDPE具有聚合物领域中周知的含义,并且描述了HP中生产的聚乙烯的性质,即典型的特征,例如不同的支化结构,以将LDPE与在烯烃聚合催化剂(也称为配位催化剂)存在下生产的PE区分开。尽管术语LDPE是低密度聚乙烯的缩写,但该术语应理解为不限制密度范围,而是涵盖具有低、中和更高密度的LDPE类HP聚乙烯。
下面,“基于本发明PE聚合物组合物的(总)量(100wt%)”的量是总计为100wt%的第一层的PE组合物中存在的组分的量。
在本发明的PE组合物的一个实施方案中,层元件(LE)的第一层合适地包含除填料、颜料、炭黑或阻燃剂之外的添加剂,这些术语具有本领域中周知的含义。然后,基于PE组合物的量(100wt%),PE组合物包含以下,优选由以下组成:
-90wt%至99.9999wt%的聚合物(a);和
-0.0001wt%至10wt%的添加剂,优选0.0001wt%至5.0wt%,如0.0001wt%至2.5wt%的添加剂。
可选的添加剂例如是适用于期望的最终应用并且在技术人员技能内的常规添加剂,包括但不限于,优选地至少抗氧化剂、UV光稳定剂和/或UV光吸收剂,并且还可包含金属钝化剂、澄清剂、增白剂、酸清除剂以及增滑剂等。每种添加剂可以以例如常规量使用,存在于PE组合物中的添加剂的总量(C)优选如上定义。这些添加剂通常可商购,并描述于例如Hans Zweifel的"Plastic Additives Handbook",第5版,2001中。
在本发明的PE组合物的另一个实施方案中,层元件(LE)的第一层除了如上定义的合适的添加剂外还包含填料、颜料、炭黑或阻燃剂中的一种或多种。然后,基于PE组合物的总量(100wt%),第一层的组合物包含以下,优选由以下组成:
-30wt%至90wt%,合适地40wt%至70wt%的聚合物(a);
-0.0001wt%至10wt%的添加剂,优选0.0001wt%至5.0wt%,如0.0001wt%至2.5wt%的添加剂;和
-至多70重量%,合适地至多30重量%,优选之多5重量%的填料、颜料、炭黑或阻燃剂中的一种或多种。
可选的填料、颜料、炭黑或阻燃剂通常是常规的并且可商购。可选的任选填料和颜料在第一层的情况下如本文定义为填料、颜料。可选的炭黑可以是适用于第一层的任何常规产品。可选的阻燃剂可以如下文对于第二层或权利要求中定义,或者例如氢氧化镁、多磷酸铵等。
在优选的实施方案中,第一层的组合物包含以下,优选由以下组成:
-90wt%至99.9999wt%的聚合物(a);
-0.0001wt%至10wt%的添加剂和可选的0至20wt%的填料或颜料中的一种或多种;优选0.0001wt%至2.5wt%的添加剂和可选的0至15wt%的颜料。
在一个优选的实施方案中,PE组合物由作为唯一的聚合物组分的聚合物(a)组成。“聚合物组分”在本文中不包括任何可选的添加剂或填料、颜料、炭黑或阻燃剂的载体聚合物,例如,分别地可选地存在于层元件(LE)的第一层的组合物中的添加剂母料或者填料、颜料、炭黑或阻燃剂的母料中使用的载体聚合物。基于层元件(LE)的第一层的组合物的量(100wt%),这些可选的载体聚合物分别计算到相应的添加剂或者颜料或填料的量中。
优选地,层元件(LE)的第一层由包含如上文、下文或权利要求中定义的聚合物(a)的PE组合物组成。
层元件(LE)的第一层,优选第一层的组合物,更优选聚合物(a)优选地、最优选不使用过氧化物交联。
然而,取决于最终应用,如果需要,在本发明的层压方法之前或期间,可以使用硅烷醇缩合催化剂(SCC)通过含硅烷基团之单元使层元件(LE)的第一层的组合物交联,所述硅烷醇缩合催化剂(SCC)优选选自锡、锌、铁、铅或钴的羧酸盐或芳族有机磺酸。这样的SCC是例如可商购的。
应理解,如上定义的SCC是为了交联目的而常规提供的SCC。
能够可选地存在于层元件(LE)的第一层的组合物中的硅烷醇缩合催化剂(SCC)更优选选自组C:金属例如锡、锌、铁、铅和钴的羧酸盐;选自具有可水解成布朗斯台德酸的基团的钛化合物(优选如Borealis的WO 2011/160964中所述,包括在本文中作为参考),选自有机碱;选自无机酸;以及选自有机酸;合适地选自金属例如锡、锌、铁、铅和钴的羧酸盐,选自如上定义的具有可水解成布朗斯台德酸的基团的钛化合物或选自有机酸,合适地选自二月桂酸二丁基锡(DBTL)、二月桂酸二辛基锡(DOTL),特别是DOTL;如上定义的具有可水解成布朗斯台德酸的基团的钛化合物;或芳族有机磺酸,其合适地是包含以下结构元素的有机磺酸:
Ar(SO3H)x(III)
其中Ar是芳基,其可以被取代或未被取代,并且如果被取代,则适当地具有至少一个含有至多50个碳原子的烃基,并且x为至少1;或式(III)磺酸的前体,包括其酸酐或提供有可水解的保护基团(例如可通过水解除去的乙酰基)的式(III)的磺酸。这样的有机磺酸描述于例如在EP736065中,或者EP1309631和EP1309632中。
在一个优选的实施方案中,在层元件(LE)的第一层的组合物中不存在选自锡-有机催化剂或芳族有机磺酸的SCC组的硅烷缩合催化剂(SCC)。在另一个优选的实施方案中,在层元件(LE)的第一层的组合物中不存在如上定义的过氧化物或硅烷缩合催化剂(SCC)。如已经提到的,利用本发明第一层的优选PE组合物,可以避免层元件(LE)的第一层的交联,这有助于实现层元件(LE)的良好质量。
如果存在,可选的交联剂(SCC)的量优选为乙烯聚合物(a)的0至0.1mol/kg,如0.00001mol/kg至0.1mol/kg,优选0.0001mol/kg至0.01mol/kg,更优选0.0002mol/kg至0.005mol/kg,更优选0.0005mol/kg至0.005mol/kg。如上所述,优选在层元件(LE)中不存在交联剂(SCC)。
层元件(LE)的第二层
层元件(LE)的第二层包含含有PP聚合物(b)的聚合物组合物。
含有PP聚合物(b)的聚合物组合物在本文中也可称为“PP组合物”、“PP聚合物组合物”或“第二层的组合物”。
第二层的丙烯聚合物(PP)(b)也可以是两种或更多种不同PP聚合物的混合物。
PP聚合物可以是丙烯的均聚物或共聚物。
优选地,PP聚合物至少是丙烯的共聚物。更优选地,PP聚合物选自丙烯多相共聚物(iPP),其包含以下,优选由以下组成:
聚丙烯基体组分和
分散在所述聚丙烯基体中的弹性体丙烯共聚物组分;
或者两种或更多种例如两种不同的丙烯多相共聚物(iPP)的混合物。
“丙烯多相共聚物(iPP)”在本文中也称为“PP共聚物”。
此外,所述PP共聚物可包含一种或多种不同的PP共聚物组分,优选由其组成。
在一个优选实施方案中,作为至少一种丙烯聚合物(PP)(b)的PP共聚物选自丙烯多相共聚物(iPP),其包含含有以下、优选由以下组成的丙烯多相共聚物(A):
-聚丙烯基体组分(a1)和
-分散在所述聚丙烯基体(a1)中的弹性体丙烯共聚物组分(a2);
并且其中丙烯多相共聚物(A)当如说明书中测定方法所述测量时熔融温度(Tm)(DSC)为至少145℃,并且维卡软化温度(维卡A)至少为90℃(根据ASTM D 1525,方法A,50℃/h,10N)。
PP聚合物(b)优选包含至少一种丙烯多相共聚物(iPP),其优选由丙烯多相共聚物(A)组成。
丙烯多相共聚物(A)在本文中也称为“PP共聚物(A)”。
PP共聚物优选为PP共聚物(A)。PP组合物优选包含一种或两种或更多种不同的PP共聚物(A)。在一个实施方案中,PP组合物包含两种或更多种PP共聚物(A)。在另一个实施方案中,PP组合物包含一种PP共聚物(A)。
“聚丙烯基体组分(a1)”在本文中也称为“基体组分(a1)”。“弹性体丙烯共聚物组分(a2)”在本文中也称为“弹性体组分(a2)”。
通常,“丙烯多相共聚物”(如本文结合PP共聚物或优选的PP共聚物(A)使用)是丙烯共聚物,其包含丙烯均聚物或丙烯无规共聚物基体组分(1)和丙烯与一种或多种乙烯和/或C4-C8α-烯烃共聚单体的弹性体共聚物组分(2),其中弹性体(无定形)共聚物组分(2)(很好)分散在所述丙烯均聚物或无规共聚物基体聚合物(1)中。
作为基体组分(1)的丙烯无规共聚物优选是丙烯与一种或多种乙烯和/或C4-C8α-烯烃共聚单体的共聚物。
PP共聚物(或优选的PP共聚物(A))的XCS级分在本文中被认为是弹性体组分(或优选的弹性体组分(a2)),因为基体组分中XCS级分的量通常明显较低。例如,在基体组分(或优选的基体组分(a1))是丙烯均聚物的情况下,丙烯多相共聚物的二甲苯冷可溶物(XCS)级分(无定形级分)的量(wt%)在本申请中也理解为存在于PP共聚物(或优选的PP共聚物(A))中的弹性体丙烯共聚物组分的量。
优选地,PP共聚物,优选PP共聚物(A)的聚丙烯基体组分是丙烯均聚物。
当如说明书中测定方法所述测量时,丙烯共聚物,优选PP共聚物的总共聚单体含量优选为0.5wt%至20wt%,优选1.0wt%至20wt%,优选地共聚单体选自乙烯和/或C4-C8α-烯烃共聚单体,更优选选自乙烯。
PP共聚物最优选是PP共聚物(A)。
当如说明书中测定方法所述测量时,PP共聚物(A)的熔融温度Tm优选为158℃至170℃,优选160℃至170℃。
PP共聚物(A)的维卡软化温度(维卡A)优选为至少100℃,优选100℃至165℃,优选110℃至165℃,优选110℃至160℃。
优选地,PP共聚物(A)的聚丙烯基体(a1)是丙烯均聚物。
甚至更优选地,丙烯多相共聚物(A)具有以下其它性质中的任意顺序的一种或多种,优选全部:
-当根据ISO 1133(在230℃和2.16kg载荷下)测量时,MFR2为0.2g/10min至20g/10min,优选0.2g/10min至15.0g/10min,优选0.5g/10min至15g/10min,
-当如说明书中测定方法所述测量时,二甲苯冷可溶物(XCS)级分的量为3wt%至40wt%,优选5wt%至37wt%,
-当如说明书中测定方法所述测量时,共聚单体含量为0.5wt%至20wt%,优选1.0wt%至20wt%,优选地所述共聚单体选自乙烯和/或C4-C8α烯烃共聚单体,更优选地选自乙烯,
-当如说明书中测定方法所述根据ISO178测量时,拉伸模量为至少700MPa,优选750MPa至2500MPa,优选750MPa至2000MPa,和/或
-当如说明书中测定方法所述测量时,密度为900kg/m3至910kg/m3。
本发明第二层的组合物优选包含以下,优选由以下组成:
基于PP组合物的总量(100wt%),
(i)大于25wt%,优选为30wt%至98.8wt%,优选为30wt%至98.5wt%的PP聚合物(b),
(ii)0.2wt%至5wt%,优选0.5wt%至5wt%的添加剂,
(iii)0至60wt%,优选0至50wt%的选自填料(iiia)、颜料(iiib)和阻燃剂(iiic)且不同于添加剂(ii)中的一种或多种,
(iv)0至50wt%的不同于PP聚合物(b)的另外的聚合物组分。
“基于本发明的PP组合物的总量(100wt%)”是指总计为100wt%的第二层的PP组合物中存在的组分的量。
因此,本文的填料(iiia)、颜料(iiib)和阻燃剂(iiic)不被理解或定义为添加剂(ii)。
优选地,PP组合物优选包含组分(iii)或(iv)中的至少一种或两种。
如果存在,可选的填料(iiia)优选是无机填料。如技术人员周知,填料(iii)的粒度和/或纵横比可以变化。优选地,填料(iii)选自硅灰石、滑石或玻璃纤维中的一种或多种。这样的填料产品是具有不同粒度和/或纵横比的商业产品,并且可以由技术人员根据期望的最终制品和最终应用来选择。填料(iiia)可以是例如常规的和可商购的。如果存在,填料(iiia)的量基于PP组合物的总量(100wt%)优选为1wt%至30wt%,优选2wt%至25wt%。
如果存在,可选的颜料(iiib)优选是白色颜料。白色颜料优选是TiO2。这些颜料是周知的,并且例如,可作为商业TiO2颜料(在本文中也称为是TiO2)获得。任何载体介质(例如载体聚合物)计算到颜料的量中。如果存在,颜料的量基于PP组合物的总量(100wt%)优选为2至45,优选5至45,优选10至45wt%。
如果存在,可选的阻燃剂(iiic)可以是例如任何商业阻燃产品,优选包含无机磷光体的阻燃剂。如果存在,阻燃剂(iiic)的量基于本发明PP组合物的量(100wt%)优选为1wt%至20wt%,优选2wt%至15wt%,更优选3wt%至12wt%。
在一个实施方案中,PP组合物至少包含填料(iiib)。
可选的另外的聚合物组分(iv)可以是除PP聚合物之外的任何聚合物,优选基于聚烯烃的聚合物。另外的聚合物组分(iv)的典型实例是塑性体(iva)或官能化聚合物(ivb)中的一种或两种,它们都具有周知的含义。
如果存在,可选的塑性体(iva)优选是乙烯与至少一种C3-C10α-烯烃的共聚物。如果存在,塑性体(iva)优选具有以下性质中的一种或全部,优选全部
-密度为860至915kg/m3,优选为860kg/m3至910kg/m3,
-MFR2为0.1g/10min至50g/10min,优选0.2g/10min至40g/10min(190℃,2.16千克),和/或
-α-烯烃共聚单体是辛烯。
如果存在,可选的塑性体(iva)优选使用金属茂催化剂制备,该术语具有现有技术中周知的含义。合适的塑性体(iva)是可商购的,例如,由Borealis提供的商品名为QUEOTM,由ExxonMobil提供的商品名为EngageTM,由LG提供的商品名为Lucene,或由Mitsui提供的商品名为Tafmer下的塑性体产品。如果存在,可选的塑性体(v)的量低于PP聚合物(b)的量。
如果存在,可选的官能化聚合物(ivb)是例如通过接枝官能化的聚合物。例如,可以将极性官能团如马来酸酐(MAH)接枝到聚烯烃上以形成其官能化聚合物(ivb)。PP聚合物(b)不同于可选的官能化聚合物(ivb)。如上文、下文或权利要求中定义的本发明的PP聚合物(b)没有接枝的官能单元。即本发明的术语PP聚合物(b)不包括用官能团接枝的PP聚合物。如果存在,可选的官能化聚合物(ivb)的量基于本发明的PP组合物的量(100wt%)优选为3wt%至30wt%,优选3wt%至20wt%,优选3wt%至18wt%,更优选4wt%至15wt%。如果存在,则可选的官能化聚合物(ivb)的量小于PP聚合物(b)的量。
在一个实施方案中,PP组合物包含组分(iii)或(iv)中的至少一种,合适地组分(iii)和组分(iv)两者,合适地组分(iiia)、组分(iva)或组分(ivb)中的一种、多种或全部。在一个实施方案中,PP组合物至少包含组分(iiib)和组分(iva)。
PP聚合物(b)的量等于或高于可选的塑性体(iva)或可选的官能化聚合物(ivb)的量。
本发明的PP组合物包含添加剂(ii)。在本文中,术语添加剂(ii)不包括可选的填料(iiia)、可选的颜料(iiib)和可选的阻燃剂(iiic)。这样的添加剂(ii)优选是常规的并且可商购的,包括但不限于UV稳定剂、抗氧化剂、成核剂、澄清剂、增白剂、酸清除剂以及增滑剂、加工助剂等。这样的添加剂通常是可商购的,并描述于例如Hans Zweifel的"PlasticAdditives Handbook",第5版,2001中。
每种添加剂(ii)可以以例如常规量使用。用于层元件(LE)的第二层的合适的添加剂(ii)及其量可由技术人员根据期望的制品及其最终用途来选择。
优选地,添加剂(ii)至少选自(iia)包含受阻胺化合物的UV稳定剂和(iib)包含二烷基胺化合物的抗氧化剂。更优选地,添加剂(ii)至少选自(iia)包含受阻胺化合物的UV稳定剂和(iib)包含二烷基胺化合物的抗氧化剂,并且其中添加剂(ii)不含酚单元。表述“添加剂(ii)不含酚单元”在本文中是指PP组合物中存在的包含UV稳定剂(iia)和抗氧化剂(iib)的任何添加剂化合物不具有酚单元。优选地,该组合物不包含任何具有酚单元的组分,如添加剂(ii)。
添加剂(ii)的、可选填料(iiia)的、可选颜料(iiib)的和可选阻燃剂(iiic)的任何可选载体聚合物,例如分别地组分(ii)、(iiia)、(iiib)或(iiic)的各自母料与载体聚合物一起计算到基于本发明的PP组合物的量(100%)的相应组分(ii)、(iiia)、(iiib)或(iiic)的量中。
当根据下文测定方法中定义的ISO 1133(在230℃和2.16kg载荷下)测量时,本发明的PP组合物的MFR2优选为1.0g/10min至25.0g/10min,优选2.0g/10min至20g/10min,优选3g/10min至15g/10min。聚合物组合物更优选MFR2为3至10g/10min。
当如下文测定方法中定义测量时,本发明的PP组合物的二甲苯冷可溶物(XCS)含量为5%至40%,优选5%至37%的量。
当如下文测定方法中所述测量时,本发明的PP组合物的维卡软化温度(维卡A)优选为100℃至165℃,更优选110℃至160℃。PP组合物的维卡A更优选为120℃至160℃。
当如下文测定方法中定义从200μm单层流延膜样品以纵向方向(MD)测量时,本发明的PP组合物的拉伸模量优选为至少800MPa,优选为800MPa至3000MPa,优选850MPa至2700MPa。PP组合物的所述拉伸模量优选为850MPa至2300MPa。
当如下文测定方法中定义从200μm单层流延膜样品以纵向方向(MD)测量时,本发明的PP组合物的拉伸强度优选为20MPa至40MPa,优选23MPa至37MPa,优选25MPa至33MPa。
PP聚合物可以是市售级的,或者可以例如使用例如文献中已知的常规催化剂体系通过常规聚合方法和工艺条件产生。
一种可行的聚合方法(包括条件和催化剂体系)在下面对于PP共聚物,即对于丙烯多相共聚物(iPP)进行一般描述,并且当然也适用于PP组合物的优选的丙烯多相共聚物(A)。显然,以下描述也可适用于聚丙烯的均聚物或无规共聚物,因此所述聚合物可以例如在优选使用如下所述的条件在预聚合反应器中然后第一反应器(优选环流反应器)和继而第二反应器(优选第一气相反应器)中被聚合。
PP共聚物的聚丙烯基体组分可以是单峰或多峰的丙烯无规共聚物或均聚物,其两者都具有周知的含义。多峰丙烯无规共聚物或均聚物在本文中是指其具有至少两种不同的聚合物级分,例如具有以下一种或两种性质:1)重均分子量或2)MFR。在丙烯的无规共聚物作为基体组分的情况下,共聚物也可以在3)共聚单体含量方面是多峰的,任选地与上述差异1)和2)中的任何一种或两者组合。
PP共聚物的基体组分可以是丙烯均聚物或无规共聚物。优选地PP共聚物的基体组分是丙烯均聚物。
因此,优选地,存在于PP共聚物中的如上定义的所有共聚单体来自弹性体丙烯共聚物组分。
优选地,PP共聚物由基体组分和弹性体组分组成。如聚合物领域中周知的,PP共聚物可任选地包含预聚物级分。在这种情况下,预聚物的量计算到基体组分的量中。
如上所述,iPP共聚物可以是市售级别,或者可以例如通过常规聚合方法产生。
关于丙烯多相共聚物的聚合,PP共聚物的各个组分(基体组分和弹性体组分)可以分开生产并通过在混合器或挤出机中混合来机械共混。然而,优选地包含基体组分和弹性体组分的PP共聚物是使用串联配置并在不同的反应条件下操作的反应器在连续过程中生产。因此,在特定反应器中制备的每种级分可具有其自身的分子量分布、MFR和/或共聚单体含量分布。
根据本发明的PP共聚物优选在连续聚合方法中,即在本领域已知的多阶段方法中生产,其中至少在一个淤浆反应器中,优选至少在淤浆反应器,以及可选且优选的随后的气相反应器中产生基体组分,并且随后在至少一个,即一个或两个气相反应器(gpr)中,优选在一个gpr中产生弹性体组分。
因此,优选地PP共聚物在包括以下步骤的连续聚合方法中制备,
(a)在第一反应器(R1)中在催化剂存在下使丙烯与可选的至少一种乙烯和/或C4至C12α-烯烃聚合,优选地丙烯作为唯一的单体,
(b)将聚合出的第一聚丙烯(优选丙烯均聚物)级分的反应混合物与催化剂一起转移到第二反应器(R2)中,
(c)在第二反应器(R2)中并且在所述第一聚丙烯聚合物的存在下,使丙烯与可选的至少一种乙烯和/或C4至C12α-烯烃聚合,优选地丙烯作为唯一的单体,从而得到第二聚丙烯级分,优选地所述第二聚丙烯级分是第二丙烯均聚物,其中所述第一聚丙烯级分和所述第二聚丙烯级分形成PP共聚物的基体组分,
(d)将步骤(c)聚合出的基体组分的反应混合物转移到第三反应器(R3)中,
(e)在第三反应器(R3)中并且在步骤(c)中得到的基体组分的存在下,使丙烯与至少一种乙烯和/或C4至C12α-烯烃聚合,从而得到PP共聚物的弹性体组分,其中弹性体丙烯共聚物组分分散在所述基体组分中。
任选地,PP共聚物的弹性体组分可以在两个反应器中生产,因此在上述步骤(e)之后,该方法还包括以下步骤:
(f)将其中在第三反应器(R3)中聚合的第一弹性体丙烯共聚物级分分散在所述基体组分中的步骤(e)的PP产物转移到第四反应器(R4)中,以及
(g)在第四反应器(R4)中并且在步骤(e)中得到的混合物的存在下,使丙烯与至少一种乙烯和/或C4至C12α-烯烃聚合,从而得到第二弹性体丙烯共聚物级分,其中步骤(e)的第一弹性体丙烯共聚物级分和步骤(g)的第二弹性体丙烯共聚物级分两者分散在步骤(c)的基体组分中,并一起形成PP共聚物。
优选在第二反应器(R2)和第三反应器(R3)之间冲洗出单体。
术语“连续聚合方法”表示在串联连接的至少两个(如三个)反应器中生产PP共聚物。因此,本方法包括至少第一反应器(R1)和第二反应器(R2),更优选第一反应器(R1)、第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和可选的第四反应器(R4)。术语“聚合反应器”应表示主要聚合步骤之一。因此,在方法由四个聚合反应器组成的情况下,该定义不排除整个方法包括例如在预聚合反应器中的预聚合步骤的选择。术语“由......组成”仅是关于主聚合反应器的封闭式表达。
将任何预聚物级分计算到第一聚丙烯级分的量中。
第一反应器(R1)优选是淤浆反应器(SR),并且可以是以本体或淤浆操作的任何连续或简单搅拌的间歇釜式反应器或环流反应器。本体是指在包含至少60%(w/w)单体的反应介质中的聚合。根据本发明,淤浆反应器(SR)优选是(本体)环流反应器(LR)。
第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和可选的第四反应器(R4)优选为气相反应器(GPR)。这样的气相反应器(GPR)可以是任何机械混合或流化床反应器。优选地,气相反应器(GPR)包括机械搅拌的流化床反应器,其气体速度为至少0.2m/sec。因此,应理解,气相反应器是优选具有机械搅拌器的流化床型反应器。
因此,在优选的实施方案中,第一反应器(R1)是淤浆反应器(SR),如环流反应器(LR),而第二反应器(R2)、第三反应器(R3)和可选的第四反应器(R4)是气相反应器(GPR)。因此,对于本发明的方法,使用串联连接的至少三个反应器,即淤浆反应器(SR)如环流反应器(LR)、第一气相反应器(GPR-1)、第二气相反应器(GPR-2)和可选的第三气相反应器(GPR-3)。在预聚合步骤的情况下,预聚合反应器设置在淤浆反应器(SR)之前。
优选的多阶段方法是“环流-气相”方法,例如由Borealis A/S,Denmark(称为technology)开发的方法,描述在例如专利文献中,例如EP 0 887 379、WO 92/12182WO 2004/000899、WO 2004/111095、WO 99/24478、WO 99/24479或WO 00/68315。
另一种合适的淤浆-气相方法是LyondellBasell的方法。
优选地,在生产如上定义的PP共聚物的本发明方法中,步骤(a)的第一反应器(R1),即淤浆反应器(SR),如环流反应器(LR)的条件可以如下:
-温度在50℃至110℃,优选60℃至100℃,更优选在68℃至95℃的范围内,
-压力在20巴至80巴,优选40巴至70巴的范围内,
-可以以本身已知的方式添加氢以控制摩尔质量。
随后,将来自步骤(a)的反应混合物转移到第二反应器(R2),即气相反应器(GPR-1),即步骤(c)中,其中步骤(c)中的条件优选如下:
-温度在50℃至130℃,优选60℃至100℃的范围内,
-压力在5巴至50巴,优选15巴至35巴的范围内,
-可以以本身已知的方式添加氢以控制摩尔质量。
第二气相反应器(GPR-2)和可选的第三气相反应器(GPR-3)中的条件类似于第二反应器(R2)(=第一气相反应器(GPR-1))。
在三个反应器区域中的停留时间可以变化。
在生产PP共聚物的基体组分的方法的一个实施方案中,在本体反应器(例如环流反应器)中的停留时间为0.1至2.5小时,例如,0.15至1.5小时,并且在气相反应器中的停留时间通常为0.2至6.0小时,如0.5至4.0小时。
如果需要,聚合反应可以在第一反应器(R1),即在淤浆反应器(SR),如环流反应器(LR)中在超临界条件下以已知方式和/或在气相反应器(GPR)中作为浓缩模式实现。
优选地,该方法还包括用如下面详细描述的催化剂体系,包括齐格勒-纳塔主催化剂、外部给体和任选的助催化剂进行预聚合。
在一个优选的实施方案中,预聚合在液体丙烯中作为本体淤浆聚合进行,即液相主要包含丙烯和溶解在其中的少量其它反应物和可选的惰性组分。
预聚合反应通常在10至60℃,优选15至50℃,更优选20至45℃的温度下进行。
预聚合反应器中的压力并不重要,但需要足够高以使反应混合物保持在液相中。因此,压力可以为20至100巴,例如30至70巴。
催化剂组分优选全部引入预聚合步骤。然而,在固体催化剂组分(i)和助催化剂(ii)可以分别进料的情况下,可以仅将一部分助催化剂引入预聚合阶段而将剩余部分引入随后的聚合阶段。同样在这种情况下,需要在预聚合阶段引入足够多的助催化剂,从而在其中获得足够的聚合反应。
也可以将其它组分添加到预聚合阶段。因此,如本领域已知的,可以将氢加入预聚合阶段以控制预聚物的分子量。此外,抗静电添加剂可用于防止颗粒彼此贴附或贴附到反应器的壁上。
预聚合条件和反应参数的精确控制在技术人员的技能范围内。
在从最后的聚合阶段取出PP共聚物之后,优选对其进行从聚合物中除去残余烃的处理步骤。这样的处理在本领域中是周知的,并且可包括减压步骤、吹扫步骤、汽提步骤、萃取步骤等。也可以组合不同的步骤。如本领域周知的,在除去残留烃之后,PP共聚物优选与添加剂混合。这样的添加剂在上文本发明的PP组合物中进行了描述。然后如本领域已知的将聚合物颗粒挤出成粒料。优选将同向旋转双螺杆挤出机用于挤出步骤。这样的挤出机例如由Coperion(Werner&Pfleiderer)和Japan Steel Works制造。
本发明的PP共聚物优选使用任何合适的齐格勒-纳塔型催化剂聚合制备。典型的合适的齐格勒-纳塔型催化剂是立体特异性固体高产率齐格勒-纳塔催化剂组分,其包含作为必要组分的Mg、Ti和Cl。除固体催化剂外,在聚合过程通常还使用助催化剂和外部给体。
催化剂的组分可以负载在颗粒载体上,例如无机氧化物,如二氧化硅或氧化铝,或者通常卤化镁可以形成固体载体。催化剂组分也可以不负载在外部载体上,但催化剂是通过乳液固化方法或通过沉淀方法制备的。
或者,本发明的PP共聚物可使用如下所述的改性催化剂体系制备。
更优选地,式(I)的乙烯基化合物用于催化剂的改性:
CH2=CH-CHR1R2 (IV)
其中R1和R2一起形成任选地包含取代基的5-或6-元饱和、不饱和或芳族环,或独立地代表含有1至4个碳原子的烷基,其中在R1和R2形成芳族环的情况下,-CHR1R2部分的氢原子不存在。
更优选地,乙烯基化合物(IV)选自:乙烯基环烷烃,优选乙烯基环己烷(VCH)、乙烯基环戊烷、3-甲基-1-丁烯聚合物和乙烯基-2-甲基环己烷聚合物。最优选乙烯基化合物(IV)是乙烯基环己烷(VCH)聚合物。
固体催化剂通常还包含电子给体(内部电子给体)和可选的铝。合适的内电子给体尤其是羧酸或二羧酸的酯,如邻苯二甲酸酯、马来酸酯、苯甲酸酯、柠康酸酯和琥珀酸酯,1,3-二醚或含氧或氮的硅化合物。此外,可以使用给体的混合物。
助催化剂通常包含烷基铝化合物。烷基铝化合物优选为三烷基铝,例如三甲基铝、三乙基铝、三异丁基铝或三正辛基铝。但是,其也可以是烷基铝卤化物,例如二乙基氯化铝、二甲基氯化铝和乙基铝倍半氯化物。
用于聚合的合适的外部电子给体是本领域周知的,并且包括醚、酮、胺、醇、酚、膦和硅烷。硅烷型外部给体通常是本领域已知的有机硅烷化合物,其含有Si-OCOR、Si-OR或Si-NR2键,硅作为中心原子,R为具有1-20个碳原子的烷基、烯基、芳基、芳基烷基或环烷基。
合适的催化剂和催化剂中的化合物的实例尤其示出在以下中:WO 87/07620、WO92/21705、WO 93/11165、WO 93/11166、WO 93/19100、WO 97/36939、WO 98/12234、WO 99/33842、WO 03/000756、WO 03/000757、WO 03/000754、WO 03/000755、WO 2004/029112、EP2610271、WO 2012/007430.WO 92/19659、WO 92/19653、WO 92/19658、US 4382019、US4435550、US 4465782、US 4473660、US 4560671、US 5539067、US5618771、EP45975、EP45976、EP45977、WO 95/32994、US 4107414、US 4186107、US 4226963、US 4347160、US4472524、US 4522930、US 4530912、US 4532313、US 4657882、US 4581342、US 4657882。
然后以已知方式将获得的PP共聚物与添加剂(ii)和可选组分(iii)和(iv)中的一种或多种配混在一起。配混可以在例如如上所述的常规挤出机中进行,并且将得到的熔融混合物制成制品,或者优选在用于最终应用之前造粒。可以在配混步骤中添加部分或全部的添加剂或可选组分。
本发明的层元件(LE)
因此,层元件(LE)的至少一个层可包含如上文或权利要求中定义的填料、颜料、炭黑或阻燃剂中的一种或多种,优选地层元件(LE)的至少一个层包含填料、颜料、炭黑或阻燃剂中的一种或多种,更优选地层元件(LE)的至少两个层,优选至少第二层包含如上文或权利要求中定义的颜料或填料,优选颜料。
层元件(LE)的第一层和第二层彼此贴附接触。即彼此朝向的第一层的表面和第二层的表面贴附接触。
贴附接触在本文中定义为第一层和第二层的贴附表面彼此直接接触,或者,在第一层和第二层的贴附表面之间存在粘合剂层。
在粘合剂层的情况下,所述层可以基于具有粘附增强作用的官能化聚合物。所述官能化聚合物是例如通过接枝官能化的聚合物。例如,可以将极性官能团如马来酸酐(MAH)接枝到聚烯烃上以形成其官能化聚合物。作为粘合剂的官能化聚合物是粘合剂领域周知的,并且可由技术人员选择。
如已经提到的,层元件(LE)可以包含多于至少第一层和第二层。另外的层可以在与贴附于第二层的侧(表面)的第一层的侧(表面)相对的侧,或者在与贴附于相对的第一层的侧(表面)的第二层的侧(表面)相对的侧,或者在第一层和第二层的所述相对侧两者处。
本发明还提供了用于制备层元件(LE)的方法,其中该方法包括以下步骤
-通过挤出或层压将层元件(LE)的第一层和第二层贴附在一起,以及
-回收形成的层元件(LE)。
在一个实施方案中,通过挤出,优选通过共挤出制备层元件(LE)的第一层和第二层。
如本领域周知的,术语“挤出”在本文中是指层元件(LE)的至少两个层可以在分开的步骤挤出中或在相同的挤出步骤中挤出。用于制备层元件(LE)的至少两个层的“挤出”方法的一个优选实施方案是共挤出方法。如本领域周知的,术语“共挤出”在本文中是指层元件(LE)的至少两个层可以在相同的挤出步骤中共挤出。术语“共挤出”在本文中是指除了所述至少两个层之外,层元件(LE)的全部或部分附加层(如果存在的话)也可以使用一个或多个挤出头同时形成。
挤出和优选的共挤出步骤可以例如使用吹塑膜或流延膜挤出方法进行。两种方法具有周知的含义,并且在本领域的文献中充分描述。
此外,挤出步骤和优选的共挤出步骤可以在任何常规的膜挤出机中进行,优选在常规的流延膜挤出机中进行,例如在单螺杆或双螺杆挤出机中进行。挤出机设备如流延膜挤出机设备在文献中有充分描述并且是可商购的。
挤出条件取决于所选择的层材料,并且可由技术人员选择。
优选地,层元件(LE)的挤出,优选共挤出通过流延膜挤出,优选通过流延膜共挤出进行。
在挤出实施方案中,在第一层和第二层的贴附侧之间存在粘合剂层的情况下,粘合剂层通常在第一层和第二层的挤出步骤期间挤出或共挤出。
层元件(LE)的所述可选附加层的部分或全部可以在与第一层和第二层贴附接触的侧相对的第一层的侧或第二层的侧或者第一层和第二层两者的侧挤出,如共挤出。所述可选附加层的挤出可以在第一层和第二层的挤出步骤期间,优选共挤出步骤期间进行。或者或另外,在第一层和第二层的挤出步骤之后,优选共挤出步骤之后,所述可选附加层的部分或全部可以层压到第一层和第二层中的一个或两个的所述相对侧。
在一个替代实施例中通过将至少第一层和第二层层压至贴附接触来产生层元件(LE)。使用本领域周知的常规层压设备在常规层压方法中进行层压。在典型的层压方法中,本发明的层元件(LE)的分别形成的第一层和第二层被布置以形成层元件(LE)组件;然后,所述层元件(LE)组件通常在抽空条件下在层压室中经受加热步骤;之后,对所述层元件(LE)组件进行压制步骤,以在加热条件下在层元件(LE)组件上构建并保持压力,以进行组件的层压;然后对层元件(LE)进行回收步骤以冷却并取出所得的层元件(LE)。
类似地,在替代层压实施例中,除了至少第一层和第二层之外,层元件(LE)还可以在第一层和第二层中的一个或两个的与贴附侧相对的侧包括另外的层。在那种情况下,层元件(LE)的所述可选附加层的部分或全部可以在与第一层和第二层贴附接触的侧相对的第一层或第二层的侧或者第一层和第二层两者的侧层压和/或挤出。可选附加层的挤出可以在第一层和第二层的层压步骤之前进行。可选附加层的层压可以在第一层和第二层的层压步骤之前,在第一层和第二层的层压步骤期间,或在第一层和第二层的层压步骤之后的步骤中进行。
在替代实施方案中,其中层元件(LE)的第一层和第二层通过层压产生,然后使用已知技术在第一层的表面上或在第二层的表面上施加粘合剂层,该表面朝向第一层和第二层中的另一个的表面。
如果需要,可以对形成的层元件(LE)进行进一步处理,例如以改善层元件(LE)的贴附性或改变层元件(LE)的外表面。例如,第一层和第二层的外侧(与“贴附”侧相对),或者在通过层压生产层元件(LE)的情况下,则还有第一层和第二层的“贴附”侧可以使用技术人员周知的常规技术和设备进行表面处理。
制备本发明层元件的最优选方法是所述挤出方法,优选所述共挤出方法。更优选地,用于制备层元件(LE)的挤出方法是流延膜挤出,更优选是流延膜共挤出方法。
因此,制备本发明的层元件(LE)的优选方法是挤出方法,优选共挤出方法,其包括以下步骤:
-分别在分开的混合装置中分别混合,优选在的分开挤出机中分别熔融混合第一层的PE组合物和第二层的PP组合物;
-分别通过模头分别施加,优选同时分别施加第一层组合物的熔融混合物和第二层组合物的熔融混合物,以形成至少第一层和第二层的层元件(LE),其中所述第一层和第二层彼此贴附接触;
-回收获得的层元件(LE)。
周知的是,施加聚合物组合物或其组分的熔融混合物以形成层。熔融混合在本文中是指在所得混合物的至少主要聚合物组分的熔点或软化点以上混合,并且例如但不限于在比聚合物组分的熔点或软化点高至少10-15℃的温度下进行。混合步骤可以在挤出机中,例如膜挤出机中,例如流延膜挤出机中进行。熔融混合步骤可包括在与层元件生产线的挤出机连接并且在其之前设置的单独的混合器(例如捏合机)中的单独混合步骤。在前端单独混合器中的混合可以通过在具有或没有外部加热(用外部源加热)组分的情况下混合i进行。
在上述优选方法中,挤出方法优选为流延膜挤出,优选流延膜共挤出方法。
在层元件(LE)的第一层和第二层之间具有粘合剂层的情况下,粘合剂层优选在挤出过程期间,优选在共挤出过程期间施加,如周知的并且在挤出领域技术人员的技能范围内。
优选地,以流延膜挤出方法,优选以流延膜共挤出方法生产层元件(LE),在第一层和第二层的彼此朝向的表面之间没有任何粘合剂层。
用于形成本发明的层元件(LE)的所述挤出方法还可以包括在挤出之后的另外的步骤,例如,另外的处理步骤或层压步骤,优选在如上所述的挤出步骤之后。
优选地,本发明的层元件(LE)的所述第一层包含至少70wt%、优选至少80wt%、优选至少90wt%、优选90wt%至100wt%的本发明的PE组合物,优选由本发明的PE组合物组成。
还优选地,层元件的第二层包含至少35wt%、优选至少50wt%、优选至少60wt%、优选至少60wt%至100wt%、优选至少70wt%至100wt%的本发明的PP组合物。
层元件(LE)的第一层的厚度可以根据期望的PV模块而变化,这对于技术人员是显而易见的。仅作为示例,所述第一层的厚度通常可为最高2mm,优选最高1mm,通常为0.3mm至0.6mm。当然,厚度取决于期望的最终应用,并且可由技术人员选择。
层元件(LE)的第二层的厚度可以根据期望的PV模块而变化,这对于技术人员是显而易见的。仅作为示例,所述第二层的厚度通常可为最高至700μm,例如为25μm至700μm,合适地50μm至700μm,合适地90μm至700μm,合适地100μm至500μm,例如100μm至400μm。当然,厚度取决于期望的最终应用,并且可由技术人员选择。
本发明的制品
包含层元件(LE)的制品可以是任何制品,其中第一层和/或(优选和)第二层的存在性质是例如期望的或可行的。
层元件(LE)可以是制品的一部分或形成制品,如膜。
作为此类制品的非限制性实例,可提及挤出制品或模塑制品或其组合。例如,模塑制品可用于包装(包括盒、箱、容器、瓶等),用于家庭应用,用于车辆部件,用于建筑和用于任何类型的电子设备。挤出制品可以是例如包含层元件(LE)的用于任何目的的不同类型的膜,例如塑料袋或包装,例如包装纸、收缩膜等;任何类型的电子设备;管道等。模塑制品和挤出制品的组合是例如包含层元件(LE)的包括挤出标签的模塑容器或瓶。
在一个实施方案中,制品是多层膜,所述多层膜包括所述至少两个层的层元件(LE),优选由其组成。在该实施方案中,制品的层元件优选是膜,其用于各种最终应用,例如,用于包装应用,但不限于此。在本发明中,术语“膜”也包括较厚的片状结构,例如用于热成型。
在第二实施方案中,制品是包括两个或更多个层元件的组件,其中至少一个层元件是所述至少两个层的层元件(LE)。组件的另外的层元件可以与层元件(LE)不同或相同。
第二实施方案是本发明的优选实施方案。
优选的第二实施例的组件优选地是光伏(PV)模块,其包括光伏元件和一个或多个另外的层元件,其中至少一个层元件是本发明的所述至少两个层的层元件(LE)。
本发明优选的光伏(PV)模块包括按照给定顺序的保护性前层元件(优选玻璃层元件)、前封装层元件、光伏元件和所述至少两个层的层元件(LE)。
在该优选实施方案中,层元件(LE)是多功能的,即本发明的层元件(LE)用作后封装层元件和保护性背层元件两者。更优选地,第一层用作封装层元件,并且层元件(LE)的第二层用作保护性背层元件,其在本文中也称为背板层元件。当然,如上文在“本发明的层元件(LE)”中所述,可以在第一层的外表面上附接附加层以增强“封装层元件”功能。进一步自然地,可以在第二层的外表面上附接附加层以增强“保护性背层元件”功能。这些附加层可以通过挤出(如共挤出)或通过层压或通过其组合以任何顺序分别引入到第一层和第二层。
在本发明优选的光伏(PV)模块中,第一层的与贴附到层元件(LE)的第二层的侧相对的侧优选地与PV模块的光伏元件贴附接触。
此外,第二层的与贴附到层元件(LE)的第一层的侧相对的侧可以与另外的层或层元件贴附接触,如PV模块的背板层元件领域中已知的。
最终的光伏模块可以是刚性的或柔性的。
此外,本发明的最终PV模块可以例如布置成金属(例如铝)框架。
所有所述术语具有本领域中周知的含义。
除了本发明的层元件(LE)之外的上述元件的上述元件的材料是现有技术中周知的,并且可以由技术人员根据期望的PV模块来选择。
除了层元件(LE)之外的上述示例性层元件可以是单层或多层元件。此外,如本领域周知的,所述其它层元件或其部分层可以根据期望的最终应用通过挤出(例如共挤出)、通过层压、或者通过挤出和层压的组合以任何顺序产生。
“光伏元件”意味着该元件具有光伏活性。光伏元件可以是例如光伏电池的元件,光伏电池具有本领域中周知的含义。硅基材料(例如结晶硅)是光伏电池中使用的材料的非限制性实例。如技术人员周知的,结晶硅材料在结晶度和晶体尺寸方面可以变化。或者,光伏元件可以是在其一个表面上经受具有光伏活性的另外的层或沉积物的基板层,例如玻璃层,其中在其一侧上印刷具有光伏活性的油墨材料,或在其一侧沉积具有光伏活性的材料的基板层。例如,在光伏元件的周知的膜溶液中,在基板的一侧上印刷例如具有光伏活性的油墨,该基板通常是玻璃基板。
光伏元件最优选是光伏电池的元件。
“光伏电池”在本文中是指如上所述的光伏电池的层元件以及连接器。
以上针对“本发明的层元件(LE)”给出的详细描述适用于存在于制品(优选光伏模块中)中的层元件(LE)。
因此,如上文在“本发明的层元件”中描述的,在层元件(LE)的彼此贴附接触的第一层的侧(表面)和第二层的侧(表面)之间可以存在粘合剂层。
在PV模块的一些实施方案中,如本领域周知的,在不同层元件之间和/或多层元件的各层之间也可以存在粘合剂层。这样的粘合剂层具有改善两个元件之间贴附的功能,并且具有层压领域周知的含义。如对于如本领域技术人员显而易见的,粘合剂层与上文、下文或权利要求中所述的PV模块的其她功能层元件不同。
优选地,在光伏元件和前封装层元件之间没有粘合剂层。或者,优选地,在光伏层元件和层元件(LE)之间没有粘合剂层。更优选地,在光伏元件和前封装层元件之间没有粘合剂层,并且在光伏层元件和层元件(LE)之间没有粘合剂层。
如在PV领域中周知的,本发明的制品(优选层压光伏模块)的上述元件以及任何附加元件的厚度可以根据期望的最终用途应用(例如期望的光伏模块实施方案)而变化,并且可以由PV领域的技术人员相应地选择。
仅作为非限制性示例,光伏元件(例如,单晶光伏电池的元件)的厚度通常为100至500微米。
本发明的光伏(PV)模块的层元件(LE)的第一层(其优选地用作后封装层元件)的厚度当然可以根据期望的PV模块变化,这对于技术人员是显而易见的。仅作为示例,所述第一层的厚度通常可以为最高2mm,优选最高1mm,通常为0.3至0.6mm。如上所述,当然厚度取决于期望的最终应用并且可由技术人员选择。
类似地,层元件(LE)的第二层连同可选的另外的层的厚度当然可以根据期望的PV模块而变化,这对于技术人员是显而易见的,所述第二层优选地用作本发明的(PV)模块的保护性背层元件(背板元件)或这种保护性背层元件的一部分。仅作为实例,优选的PV模块的层元件(LE)的所述第二层的厚度通常可以为最高700μm,例如25μm至700μm,合适地50μm至700μm,合适地90μm至700μm,合适地100μm至500μm,例如100μm至400μm。当然,如上所述,厚度取决于期望的最终应用,并且可由技术人员选择。
制品(优选光伏模块)的层元件(LE)可如上文在“本发明的层元件(LE)”中所述制备。
除了层元件(LE)之外的PV模块的单独的其它元件可以以光伏领域中周知的方式生产或者是可商购的。以上在层元件(LE)的描述中公开了层元件(LE)的制造。
图1是本发明的典型PV模块的示意图,其包括保护性前层元件(1)、前封装层元件(2)、光伏元件(3)和本发明的层元件(LE)((4)+(5)的组合),其用作后封装层元件(4)和保护性背层元件(5)。
本发明还提供了用于生产本发明组件的方法,其中所述方法包括以下步骤:
-将层元件(LE)和另外的层元件组装成组件;
-在升高的温度下层压组件的各个元件以将各元件贴附在一起;以及
-回收获得的组件。
各层元件可以分别提供至组装步骤。或者,可替选地,在提供至组装步骤之前,层元件的一部分或两个层元件的各层的一部分可以贴附在一起,即集成在一起。
用于生产组件的优选方法是通过以下生产光伏(PV)模块的方法
-将光伏元件、层元件(LE)和可选的其它层元件组装成光伏(PV)模块组件;
-在升高的温度下层压光伏(PV)模块组件的各层元件以将元件贴附在一起;以及
-回收获得的光伏(PV)模块。
常规条件和常规设备是周知的且在光伏模块领域中有所描述的并且可以由技术人员选择。
各层元件的所述部分可以是集成形式,即在进行本发明的层压方法之前,两个或更多个所述PV元件可以集成在一起,例如通过层压。
用于形成本发明的优选光伏(PV)模块的方法的优选实施方案是层压方法,其包括,
-布置光伏元件和本发明的层元件(LE)以形成多层组件的组装步骤,其中层元件(LE)的第一层布置成与光伏元件接触,优选以给定顺序布置前保护层元件、前封装层元件、光伏元件和本发明的层元件(LE)以形成多层组件的组装步骤,其中层元件(LE)的第一层布置成与光伏元件接触;
-加热步骤,任选地且优选地在抽空条件下在腔室中加热所形成的PV模块组件;
-压制步骤,在加热条件下在PV模块组件上建立并保持压力进行组件的层压;以及
-回收步骤,冷却并取出所获得的包含层元件(LE)的PV模块。
在层压机设备中进行层压过程,层压机设备可以是例如适用于多层层压的任何常规层压机,例如,PV模块生产中常规使用的层压机。层压机的选择在技术人员的技能范围内。通常,层压机包括其中进行加热,任选且优选的抽空、压制和回收(包括冷却)步骤的腔室。
测定方法
熔体流动速率:熔体流动速率(MFR)根据ISO 1133测定并以g/10min表示。MFR指示聚合物的流动性,因此指示其可加工性。熔体流动速率越高,聚合物的粘度就越低。聚丙烯的MFR2在230℃的温度和2.16kg的载荷下测量。聚乙烯的MFR2在190℃的温度和2.16kg的载荷下测量。
密度:ISO 1183,在压塑板上测量。
共聚单体含量:
聚合物(a)中存在的极性共聚单体的含量(wt%和mol%)和聚合物(a)中存在的含 硅烷基团之单元(优选共聚单体)的含量(wt%和mol%):
使用定量核磁共振(NMR)光谱量化上下文中给出的聚合物组合物或聚合物的共聚单体含量。
使用在400.15MHz下操作的Bruker Advance III 400NMR光谱仪在溶液状态下记录定量1H NMR光谱。使用标准宽带反向5mm探头在100℃下记录所有光谱,使用氮气用于所有气体力学。使用二叔丁基羟基甲苯(BHT)(CAS128-37-0)作为稳定剂,将约200mg材料溶解在1,2-四氯乙烷-d2(TCE-d2)中。使用标准单脉冲激发,利用30度脉冲,弛豫延迟3秒,无样品旋转。使用2次虚拟扫描,每个光谱获得总共16个瞬变。每个FID收集总共32k个数据点,停留时间为60μs,对应于约20ppm的光谱窗口。然后将FID零填充到64k数据点,并使用0.3Hz谱线展宽应用指数窗口函数。选择该设置主要是为了解决当存在于相同聚合物中时由丙烯酸甲酯和乙烯基三甲基硅氧烷共聚产生的定量信号的能力。
使用定制的光谱分析自动化程序对定量1H NMR光谱进行处理、积分和定量性质确定。所有化学位移在内部参考5.95ppm处的残留质子化溶剂信号。
当存在时,在各种共聚单体序列观察到由并入乙酸乙烯酯(VA)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸丁酯(BA)和乙烯基三甲基硅氧烷(VTMS)得到的特征信号(Randell89)。所有共聚单体含量相对于聚合物中存在的所有其它单体计算。
使用分配给*VA位点的4.84ppm处的信号的积分来量化乙酸乙烯酯(VA)并入,计算每个共聚单体的报告核数并校正来自存在的BHT的OH质子的重叠:
VA=(I*VA-(IArBHT)/2)/1
使用分配给1MA位点的3.65ppm处的信号的积分来量化丙烯酸甲酯(MA)并入,计算每个共聚单体的报告核数:
MA=I1MA/3
使用分配给4BA位点的4.08ppm信号的积分来量化丙烯酸丁酯(BA)并入,计算每个共聚单体的报告核素数:
BA=I4BA/2
使用分配给1VTMS位点的3.56ppm信号的积分来量化乙烯基三甲基硅氧烷并入,计算每个共聚单体的报告核数:
VTMS=I1VTMS/9
观察到额外使用BHT作为稳定剂产生的特征信号。使用分配给ArBHT位点的6.93ppm信号的积分来量化BHT含量,计算每个分子的报告核数:
BHT=IArBHT/2
使用0.00-3.00ppm之间的本体脂族(本体)信号的积分来量化乙烯共聚单体含量。该积分可包括来自分离的乙酸乙烯酯并入的1VA(3)和αVA(2)位点,来自分离的丙烯酸甲酯并入的和αMA位点,来自分离的丙烯酸丁酯并入的1BA(3)、2BA(2)、3BA(2)、(1)和αBA(2)位点,来自分离的乙烯基硅烷并入的和αVTMS位点以及来自BHT的脂族位点以及来自聚乙烯序列的位点。基于观察到的共聚单体序列和BHT的本体积分和补偿计算总乙烯共聚单体含量:
E=(1/4)*[I本体-5*VA-3*MA-10*BA-3*VTMS-21*BHT]
应当注意,本体信号中的一半α信号代表乙烯而不是共聚单体,并且由于不能补偿没有相关的分支位点的两个饱和链端(S)而引入了不显著的误差。
聚合物中给定单体(M)的总摩尔分数计算如下:
fM=M/(E+VA+MA+BA+VTMS)
以标准方式由摩尔分数计算给定单体(M)的以摩尔百分比表示的总共聚单体并入:
M[mol%]=100*fM
以标准方式由单体的摩尔分数和分子量(MW)计算给定单体(M)的以重量百分比表示的总共聚单体并入:
M[wt%]=100*(fM*MW)/((fVA*86.09)+(fMA*86.09)+(fBA*128.17)+(fVTMS*148.23)+((1-fVA-fMA-fBA-fVTMS)*28.05))
randall89:J.Randall,Macromol.Sci.,Rev.Macromol.Chem.Phys.1989,C29,201.
如果观察到来自其他特定化学物质的特征信号,则量化和/或补偿的逻辑可以以与用于具体描述的化学物质的方式类似的方式扩展。即,识别特征信号,通过对一种或多种特定信号的积分进行量化,对报告的核数进行缩放以及在本体积分和相关计算中进行补偿。尽管该方法是所讨论的特定化学物质特异性的,但方法基于聚合物的定量NMR光谱的基本原理,因此可以由本领域技术人员根据需要实施。
流变性质:
动态剪切测量(频率扫描测量)
通过动态剪切测量对上下文中给出的聚合物组合物或聚合物的熔体的表征符合ISO标准6721-1和6721-10。测量在Anton Paar MCR501应力控制旋转流变仪上进行,该流变仪配备有25mm平行板几何体。使用氮气氛并在线性粘弹性体系内的设置应变,在压塑板上进行测量。使用0.01-600rad/s的频率并设定间隙为1.3mm,在190℃下进行振荡剪切试验。
在动态剪切实验中,探针在正弦变化的剪切应变或剪切应力(分别为应变控制模式和应力控制模型)下经受均匀变形。在控制应变实验中,探针经受可以由下式表示的正弦应变
γ(t)=γ0sin(ωt) (1)
如果施加的应变在线性粘弹性范围内,则得到的正弦应力响应可由下式给出
σ(t)=σ0sin(ωt+δ) (2)
其中
σ0和γ0分别是应力和应变振幅
ω是角频率
δ是相移(施加的应变和应力响应之间的损耗角)
t是时间
动态测试结果通常通过多种不同的流变函数表示,即剪切储能模量G’,剪切损耗模量G”,复数剪切模量G*,复数剪切粘度动态剪切粘度复数剪切粘度的相位分量和损耗角正切其可以表示如下:
G*=G′+iG"[Pa] (5)
η*=η′-iη"[Pa.s] (6)
除了上述流变学函数之外,还可以确定其它流变学参数,例如所谓的弹性指数EI(x)。弹性指数EI(x)是对于损耗模量G”的值为x kPa时确定的储能模量G’的值,并且可以由等式(9)描述。
EI(x))=G′针对(G"=x kPa)[Pa] (9)
例如,EI(5kPa)由对于G”值等于5kPa时确定的储能模量G’的值定义。
剪切稀化指数(SHI0.05/300)定义为在0.05rad/s和300rad/s的频率下测量的两个粘度的比率μ0.05/μ30。
参考文献:
[1]Rheological characterization of polyethylene fractions”Heino,E.L.,Lehtinen,A.,Tanner J.,J.,Neste Oy,Porvoo,Finland,Theor.Appl.Rheol.,Proc.Int.Congr.Rheol,11th(1992),1,360-362
[2]The influence of molecular structure on some rheologicalproperties of polyethylene”,Heino,E.L.,Borealis Polymers Oy,Porvoo,Finland,Annual Transactions of the Nordic Rheology Society,1995.).
[3]Definition of terms relating to the non-ultimate mechanicalproperties of polymers,Pure&Appl.Chem.,第70卷,第3页,第701-754页,1998.
PP聚合物(b)中存在的共聚单体含量测量:
在以本领域周知的方式通过定量13C核磁共振(NMR)光谱法校正基础分配后,通过定量傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定共聚单体含量。将薄膜压制至100-500微米的厚度,并以透射模式记录光谱。
具体地,使用在720-722和730-733cm-1处发现的定量条带的基线校正峰面积确定聚丙烯-共-乙烯共聚物的乙烯含量。具体地,使用在1377-1379cm-1处发现的定量条带的基线校正峰面积确定聚丙烯共聚物中的丁烯或己烯含量。基于参考膜厚度获得定量结果。
此处共聚单体含量假定遵循混合规则(等式2):
Cb=w1·C1+w2·C2 (等式2)
其中C是共聚单体的wt%含量,w是混合物中组分的重量分数,下标b、1和2分别指总混合物、组分1和组分2。
如本领域技术人员周知的,二元共聚物中基于重量的共聚单体含量可通过使用以下等式换算为基于摩尔的共聚单体含量。
其中cm是共聚物中共聚单体单元的摩尔分数,cw是共聚物中共聚单体单元的重量分数,MWc是共聚单体(如乙烯)的分子量,MWm是主要单体(即,丙烯)的分子量。
熔融温度(Tm)和熔化热(Hf):用Mettler TA820差示扫描量热法(DSC)在5至10mg样品上测量。根据ISO 3146/第3部分/方法C2在加热/冷却/加热循环中运行DSC,扫描速率为10℃/分钟(加热和冷却),温度为+23℃至+210℃。由第二加热步骤确定熔融温度和熔化热(Hf)。将熔融温度作为吸热峰。
二甲苯冷可溶物(XCS):根据ISO 16152测定二甲苯冷可溶物级分的量。冷却后在25℃下保持溶解的聚合物的量作为二甲苯可溶性聚合物的量给出。
这里假定二甲苯可溶性聚合物的含量遵循混合规则(等式4):
XSb=w1·XS1+w2·XS2 (等式4)
其中XCS是二甲苯可溶性聚合物的wt%含量时,w是混合物中组分的重量分数,下标b、1和2分别表示总混合物、组分1和组分2。
维卡软化温度:
根据ASTM D 1525方法A(50℃/h,10N)测量。
拉伸模量;屈服拉伸应力和断裂拉伸应变:
注塑试样:按照EN ISO 1873-2的描述制备(狗骨形,4mm厚),并根据ISO 527-2(十字头速度=1mm/min;23℃)测量注塑样品试样
单层膜样品:如下面指出的“膜制备”所述制备,并使用下面给出的条件根据ISO527-3测量。
单层膜制备:在具有3个加热区的Plastic Maschinenbau挤出机上制备200μm流延膜,该挤出机配备有直径为30mm的PP螺杆,具有0.5mm的模头间隙的200mm模头。使用250℃的熔融温度和60℃的冷却辊温度
膜样品(200μm单层):在首次测试之前,膜样品必须在23℃/50% RH下储存96小时。试样应用膜切割机切割,使边缘光滑,没有缺口,并具有精确的宽度。试样的形状是15mm宽且不小于150mm长的条带。将试样沿纵向方向切割。
膜拉伸测试的测试条件:根据ISO 527-3使用以下测试条件设置进行测试:
测试条件:23℃/50% RH
预加载:约0,2N
预加载速度:2mm/min
E模量的速度:1mm/min
测试速度:200mm/min
夹具距离:100mm
E模量测试开始:0,05%
E模量测试结束:0,25%
共挤出膜和层压膜的层间贴附:
基于DIN 55329和ISO 6133的改进方法在通用测试机器(Zwick Z1.0)上测试共挤出膜和层压膜的贴附结合力。从每个样品以纵向方向制备(切割)10个试样(长度:约300mm/宽度:15mm)。使用手术刀在界面处手动使层分离。将分离的层安装在两个气动夹具之间,并且测量拉开层所需的力。弃掉在每个试样上获得的首次测量以消除手动分离程序的潜在影响。
测试参数:
夹具距离:100mm
预加载:0.2N.
预加载速度:2mm/min
测量前行程:50mm
测量行程:100mm
测试速度:100mm/min
作为测试结果,分别给出了分离共挤出层和层压层所需的平均力(10次测量,单位:N)。在测试后目视检查每个样品并确定失效类型。
实验部分
用于制备层元件(LE)的第一层的PE组合物的共聚物(a)的聚合实施例:与丙烯酸甲酯共聚单体和与乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体的乙烯共聚物(a2)(本文也称为聚合物(a)
在商业高压管式反应器中使用常规过氧化物引发剂在2500-3000巴的压力和250-300℃的最高温度下生产聚合物(a)。将乙烯单体、丙烯酸甲酯(MA)极性共聚单体和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)共聚单体(含硅烷基团之共聚单体)以常规方式添加到反应器系统中。如技术人员周知的,使用CTA调节MFR。在获得本发明的最终聚合物(a)期望的性质平衡信息后,技术人员可以控制该方法以获得聚合物(a)。
乙烯基三甲氧基硅烷单元VTMS(=含硅烷基团之单元)的量、MA的量和MFR2在表1中给出。
下表中的性质由从反应器获得的聚合物(a)或如下所示的层样品测量。
表1:本发明聚合物(a)实施例的产物性质
在上表1中,MA表示聚合物中存在的丙烯酸甲酯共聚单体的含量,并且另外地VTMS含量表示聚合物中存在的乙烯基三甲氧基硅烷共聚单体的含量。
将聚合物(a)以常规量与常规抗氧化剂(CAS号32687-78-8)和UV稳定的阻胺化合物(CAS号71878-19-8,70624-18-9(US))配混以产生层元件(LE)的第一层的PE组合物。
用于制备层元件(LE)的第二层的PP组合物的聚合物(b)(HECO A)的聚合实施例:
催化剂制备:
HECO A的催化剂制备:
首先,在大气压下,在惰性条件下将0.1摩尔MgCl2 x 3EtOH悬浮在反应器中的250ml癸烷中。将溶液冷却至-15℃的温度并且在保持温度在所述水平的同时添加300ml冷TiCl4。然后,将淤浆的温度缓慢升至20℃。在该温度下,向淤浆中加入0.02摩尔邻苯二甲酸二乙基己酯(DOP)。加入邻苯二甲酸酯后,在90分钟内将温度升至135℃并使淤浆静置60分钟。然后,添加另外300ml TiCl4并将温度保持在135℃下120分钟。此后,从液体中过滤出催化剂并在80℃下用300ml庚烷洗涤六次。然后,过滤出固体催化剂组分并干燥。催化剂及其制备概念一般描述在例如专利公开EP 491 566、EP 591 224和EP 586 390中。
然后将三乙基铝(TEAL)、作为给体(Do)的二环戊基二甲氧基硅烷(DCPDMS)、如上制备的催化剂和乙烯基环己烷(VCH)加入油中,如矿物油,例如Technol 68(40℃的运动粘度为62-74cSt),其量使得Al/Ti为3-4mol/mol,Al/Do也为3-4mol/mol,并且VCH/固体催化剂的重量比为1:1。将混合物加热至60-65℃并使其反应直至反应混合物中未反应的乙烯基环己烷的含量小于1000ppm。最终的油-催化剂淤浆中的催化剂浓度为10-20wt%。
HECO A(聚合物(b))的聚合
用预聚合反应器、一个淤浆环流反应器和两个气相反应器生产所有中试规模的聚合物。
用预聚合反应器、一个淤浆环流反应器和两个气相反应器生产所有中试规模的聚合物。
催化剂进料
通过活塞泵将催化剂连续进料到油浆中的聚合反应中。
助催化剂和给体
三乙基铝(TEAL)用作助催化剂,二环戊基二甲氧基硅烷(给体D)用作外部给体。实际的TEAL和给体进料见表1。
预聚合反应器
将催化剂用丙烯冲洗到预聚合反应器中,其中还进料TEAL和D-给体。预聚合反应器CSTR在30℃和55barg压力下操作。颗粒在丙烯淤浆中的停留时间约为0.38小时。
环流反应器
将预聚合的催化剂组分用于串联连接的环流反应器和气相反应器(GPR)。环流反应器的工艺条件在表1中给出。
气相反应器1
将聚合物淤浆从环流反应器进料至气相反应器(GPR1),作为直接进料而不进行冲洗。GPR工作温度和压力见表1。
气相反应器2
通过冲洗罐作为间接进料将产物从GPR1转移至GPR2。GPR工作温度和压力见表1。
产品控制
控制环流和GPR之间的产量分配(split)接近50/50%。通过氢进料控制MFR(2.16kg/230℃)。
HECO A的PP组合物(聚合物(b)的聚合物组合物)
将获自GPR2的聚合物粉末进一步熔融均化并使用螺杆直径为57mm和L/D 22的Coperion ZSK57同向旋转双螺杆挤出机造粒。螺杆速度为200rpm,料筒温度为200-220℃。
对于HECO A,在熔融均化步骤中添加以下添加剂:
1000ppm ADK 25STAB AO-60(由Adeka Corporation提供)、1000ppm ADK-STAB2112RG(由Adeka Corporation提供)和硬脂酸钙500ppm(CEASIT-AV/T,由Baerlocher提供)。所得产物在本文中称为聚合物(b)的聚合物组合物,其包含其他组分用于进一步实验。
表2:聚合条件
层元件(LE)的第二层的PP组合物的其它组分
塑性体1:Engage 8150(供应商ExxonMobil)是基于乙烯的辛烯塑性体,使用金属茂催化剂在溶液聚合过程中产生,MFR2(190℃)为0.5g/10min,密度为868kg/m3。
粘合剂:ExxonMobil的马来酸酐(MA)改性聚丙烯,MFR2(230℃)为430g/10min,密度900kg/m,MA含量为0.5至1.0wt%,供应商为ExxonMobil。
TiO2是常规商业产品。
制备样品的第二层的PP组合物。
通过在同向旋转双螺杆挤出机(ZSK32,Coperion)上使用400rpm的螺杆速度和90-100kg/h的通过量将聚合物与其它组分配混来制备组合物。熔融温度为190-220℃。组分及其量在下表3中给出。
表3:层元件(LE)的第二层的PP组合物
| 组分 | |||
| HECO A | wt% | 36.1 | |
| 塑性体1 | Engage 8150 | wt% | 18 |
| TiO2 | wt% | 35 | |
| 粘合剂 | MAH-PP | wt% | 10 |
| 如上所述的添加剂 | wt% | 0.85 |
表4:层元件(LE)的第二层的组合物的性质
LE1-LE4的层元件(LE)样品的制备:
将聚合物(a)的聚合物组合物用于制备层元件(LE)的第一层,聚合物(b)的聚合物组合物用于制备层元件(LE)的第二层
如下所述将LE1和LE2共挤出:
在LE2的情况下,将第一层的聚合物(a)的聚合物组合物与塑性体2(基于聚合物组合物(a)和塑性体2的总量的15wt%)共混。
塑性体2:Queo 8230(供应商Borealis)是基于乙烯的辛烯塑性体,使用金属茂催化剂在溶液聚合过程中产生,MFR2(190℃)为30g/10min,密度为882kg/m3。
共挤出层元件样品LE1和LE2的制备:
在模头宽度为800mm的多层流延膜生产线上制备2层流延膜。挤出机配备有L/D为30的60mm螺杆。每层的厚度为200μm,导致膜厚度为400μm。第一层的PE组合物在空气侧挤出,第二层的PP组合物在机器的冷却辊侧(即,组合物(b)的朝向冷却辊侧的膜表面)挤出。在聚合物(a)的情况下熔融温度为210℃,在聚合物(b)的情况下熔融温度为230℃。每个挤出机以40kg/h的通过量运行。
层压层元件样品LE3和LE4的制备:
使用PEnergy L036LAB真空层压机制备LE3和LE4。从底部到顶部的样品结构是20*30cm的玻璃元件(结构化的太阳能玻璃,3.2mm的厚度),覆盖前玻璃的Teflon离型膜,聚合物(a)的聚合物组合物的第一层被切割成与在玻璃元件相同尺寸,第二层的聚合物(b)的聚合物组合物切割成与前保护性玻璃元件相同尺寸。使用4分钟抽空时间然后上室压力为800毫巴的2或10分钟压制时间的层压循环程序在145℃下进行样品的进一步真空层压。第一层和第二层是以技术人员已知的方式使用相同的设备和层厚度预制的。
在所有LE1-LE4样品中,第一层的层厚度为200μm,第二层的层厚度为200μm。
表5:根据测定方法中所述的“层元件(LE)的共挤出膜和层压膜的层间贴附”测量的LE1-LE4样品的贴附(剥离)结果。
制备用于研究不同层压膜的电位诱导降解(PID)的抗性的1电池模块:
使用PEnergy L036LAB真空层压机制备由玻璃/封装层/具有连接器的电池/封装层/聚合物背板组成的30×30cm层压材料。
对于具有基于聚合物(a)的封装层与玻璃和聚合物背板的层材料,其中背板的聚合物如下所示,使用4分钟抽空时间然后上室压力为800毫巴的6分钟压制时间的层压循环程序在145℃下进行真空层压。
对于含有基于EVA的封装层与玻璃和聚合物背板的层压材料,其中背板的聚合物如下所示,使用5分钟抽空时间然后上室压力为800毫巴的10分钟压制时间的层压循环程序在150℃下进行真空层压。
所有电池使用厚度为3.2mm(Ducat)的相同类型的结构化太阳能玻璃。所用的电池是P型单晶硅电池,具有三个母线,尺寸为156×156×0.2mm,电池效率为17.80%。该电池由ITS提供,部件号为ITS2-02-60MS3B200C-1780B。焊丝的组成为Sn:Pb:Ag(62:36:2)。
测量对电位诱导降解(PID)的抗性:
测量依据IEC TS 62804-1:2015“Photovoltaic(PV)modules-Test methods forthe detection of potential induced degradation-Part 1:Crystalline silicon”中描述的应力方法(b)所述的原理。模块的整个玻璃表面覆盖有铝箔,并且在测试期间,电池相对于铝箔经历1000V的负电位,参见图2。
图2显示了PID测试设置的示意图。
PID在环境室中在85℃和85%的相对湿度下进行96小时。通过在PID之前和之后进行外部量子效率(EQE)来研究PID的影响。
外部量子效率(EQE)测量:
使用Bentham PVE300 PV表征系统,用300nm至1100nm的单色光、5nm间隔测量光谱响应。照射区域为1.5*3mm。以这种方式放置1电池模块:在测量期间照射区域位于Si电池手指之间,防止来自手指的反射影响结果。在每个模块的中间进行总共三次光谱响应测量。Bentham软件自动将光谱响应转换为外部量子效率,并且EQE上的报告值是其中EQE达到最大值的600-800nm的平均值。
用于PID评估的聚合物样品
发明LE5:
将聚合物(a)以常规量与常规抗氧化剂(CAS号32687-78-8)和UV稳定的阻胺化合物(CAS号71878-19-8,70624-18-9(US))配混以产生本发明的PE组合物(如上对于第一层所述)用于下面的流延膜挤出步骤。
在流延膜生产线上制备流延膜,模头宽度为800mm。挤出机配有L/D比为30的60mm螺杆。挤出机以40kg/h的通过量运行,熔融温度为210℃。膜的厚度为500μm。
在PID测试中,所产生的层用作表5中给出的前封装层和后封装层。
发明BS:
如上制备厚度为300μm的本发明PP组合物(如上对于第二层所述)。
在PID测试中,所产生的层用作表5中给出的背板。
对比EVA 1:
商业“PID抗性”EVA基封装层,HangZhou First F406P(由Hangzhou FirstApplied MaterialCo.Ltd.提供),厚度为550μm。
在PID测试中,所产生的层用作表5中给出的前封装层和后封装层。
对比EVA 2:
商业EVA基封装层,SOLAR EVA RC02B(由Mitsui Chemicals Tocello,Inc.提供),厚度为550μm。
在PID测试中,所产生的层用作表5中给出的前封装层和后封装层。
对比BS1:
由三个不同层组成的325μm背板。从电池侧开始由以下组成:乙酸乙烯酯含量为4.2wt%的164μm厚的EVA层、135μm厚的聚酯层和26μm厚的聚(偏二氟乙烯)层。
在PID测试中,所产生的层用作表5中给出的背板。
对比BS2:
由五个不同层组成的333μm厚背板。从电池侧开始由以下组成:乙酸乙烯酯含量为14.2wt%的88μm厚的EVA层、乙酸乙烯酯含量为9.5wt%的36μm厚的另外的EVA层、160μm厚的聚酯层、乙酸乙烯酯含量为9.5wt%的32μm的EVA层和最后在空气侧的17μm的聚(四氟乙烯)层。
在PID测试中,所产生的层用作表5中给出的背板。
表5:本发明和对比层压结构的电位诱导降解性能
| 发明1 | 对比1 | 对比2 | 对比3 | 对比4 | |
| 前封装层 | 发明LE5 | 对比EVA1 | LE5 | LE5 | 对比EVA2 |
| 后封装层 | 发明LE5 | 对比EVA1 | LE5 | LE5 | 对比EVA2 |
| 背板 | 发明BS | 发明BS | 对比BS1 | 对比BS2 | 对比BS1 |
| PID前EQE,% | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 |
| PID后EQE,% | 93 | 75 | 78 | 60 | 5 |
Claims (19)
1.一种制品,其包括至少两个层第一层和第二层的层元件(LE),其中
-所述第一层包含(a)乙烯共聚物,其选自
(a1)具有含硅烷基团之单元的乙烯共聚物;或
(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的共聚物,所述共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元并且所述共聚物(a2)不同于所述共聚物(a1);并且
-所述第二层包含(b)丙烯聚合物(PP),
并且其中所述层元件(LE)的所述第一层和所述第二层彼此贴附接触。
2.根据权利要求1所述的制品,其中
-所述乙烯共聚物(a)选自
(a1)乙烯与含硅烷基团之共聚单体的共聚物;或
(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体和与含硅烷基团之共聚单体的共聚物。
3.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述极性共聚单体以0.5至30.0mol%的量存在于所述乙烯共聚物(a2)中,优选地所述极性共聚单体选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体,更优选地选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯共聚单体。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中根据前述权利要求中任一项,其中乙烯共聚物(a1)或乙烯共聚物(a2)的所述含硅烷基团之单元,或优选的所述含硅烷基团之共聚单体是由式(I)表示的可水解的不饱和硅烷化合物:
R1SiR2 qY3-q(I)
其中,
R1是烯键式不饱和烃基、烃氧基或(甲基)丙烯酰氧基烃基,
每个R2独立地是脂族饱和烃基,
Y可以相同或不同,是可水解的有机基团,并且
q是0、1或2;
优选地,存在于所述乙烯共聚物(a1)或所述乙烯共聚物(a2)中的所述含硅烷基团之单元,或优选的所述含硅烷基团之共聚单体的量为0.01至2.0mol%;
优选地,所述乙烯共聚物(a1)和所述乙烯共聚物(a2)通过使用自由基引发剂在高压聚合方法中聚合制备。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中
-所述丙烯聚合物(PP)(b)是丙烯的均聚物或共聚物,合适地所述丙烯聚合物(PP)(b)至少是丙烯的共聚物;
优选地,其中所述丙烯聚合物(PP)(b)是丙烯多相共聚物(iPP),其包含含有以下的丙烯多相共聚物(A),
-聚丙烯基体组分(a1)和
-分散在所述聚丙烯基体(a1)中的弹性体丙烯共聚物组分(a2);
并且其中所述丙烯多相共聚物(A)当如说明书中测定方法所述测量时熔融温度(Tm)(DSC)为至少145℃,并且维卡软化温度(维卡A)至少为90℃(根据ASTM D 1525,方法A,50℃/h,10N)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中丙烯多相共聚物(A)具有以下另外的性质中的任意顺序的一种或多种,优选全部:
当根据ISO 1133(在230℃和2.16kg载荷下)测量时,MFR2为0.2g/10min至20g/10min,优选0.2g/10min至15.0g/10min,优选0.5g/10min至15g/10min,
当如说明书中测定方法所述测量时,二甲苯冷可溶物(XCS)级分的量为3wt%至40wt%,优选5wt%至37wt%,
当如说明书中测定方法所述测量时,共聚单体含量为0.5wt%至20wt%,优选1.0wt%至20wt%,优选地所述共聚单体选自乙烯和/或C4-C8α烯烃共聚单体,更优选地选自乙烯,
当如说明书中测定方法所述根据ISO178测量时,拉伸模量为至少700MPa,优选750MPa至2500MPa,和/或
当如说明书中测定方法所述测量时,密度为900至910kg/m3。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述层元件(LE)的所述第一层包含大于50wt%的所述乙烯共聚物(a)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述层元件(LE)的所述第二层包含大于25wt%,优选30wt%至99.8wt%的所述丙烯聚合物(PP)(b)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述层元件(LE)的至少一个层包含填料、颜料、炭黑或阻燃剂,优选地所述层元件(LE)的所述至少两个层中的一个,优选至少所述第二层包含颜料或填料。
10.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述层元件(LE)的所述第一层和所述第二层的贴附表面彼此直接接触,或者在所述第一层和所述第二层的贴附表面之间存在粘合剂层,优选地其中所述层元件(LE)的所述第一层和所述第二层的贴附表面彼此直接接触。
11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的制品,其为包括所述至少两个层的层元件(LE)的多层膜。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的制品,其为包括两个或更多个层元件的组件,其中至少一个层元件是所述至少两个层的层元件(LE)。
13.根据前述权利要求1至12中任一项所述的制品,其为包括光伏元件和一个或多个另外的层元件的光伏(PV)模块,其中至少一个层元件是所述至少两个层的层元件(LE)。
14.根据权利要求13所述的光伏(PV)模块,其包括按照给定顺序的保护性前层元件、前封装层元件、光伏元件和如前述权利要求1至10中任一项定义的所述至少两个层的层元件(LE)。
15.根据权利要求13或14所述的光伏(PV)模块,其中所述第一层的与贴附到所述层元件(LE)的所述第二层的侧(=表面)相对的侧(=表面)与所述PV模块的光伏元件贴附接触。
16.一种用于制备根据前述权利要求中任一项所述的制品的层元件(LE)的方法,其包括以下步骤:
-通过挤出或层压将所述层元件(LE)的第一层和第二层贴附在一起,和
-回收形成的层元件(LE)。
17.一种用于制备根据前述权利要求13-15中任一项所述的光伏(PV)模块的方法,其如下实现:
-将光伏元件、层元件(LE)和可选的另外的层元件组装成光伏(PV)模块组件;
-在升高的温度下层压所述光伏(PV)模块组件的各个层元件以将所述各个层元件贴附在一起;和
-回收获得的光伏(PV)模块。
18.保护性背层元件与前封装层元件和后封装层元件用于提高光伏(PV)模块对电位诱导降解(PID)的抗性或甚至防止电位诱导降解(PID)的用途,所述保护性背层元件包含丙烯聚合物作为主要聚合物组分,所述两个封装层元件包含作为主要聚合物组分的乙烯共聚物(a),优选由乙烯共聚物(a)组成,所述乙烯共聚物(a)选自:
(a1)具有含硅烷基团之单元的乙烯共聚物;或
(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的共聚物,所述共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元并且所述共聚物(a2)不同于所述共聚物(a1);
所述光伏(PV)模块包括按照给定顺序的保护性前层元件、所述前封装层元件、光伏元件、所述后封装层元件和所述保护性背层元件。
19.根据权利要求18所述的用途,其中所述保护性背层元件的所述丙烯聚合物以及所述前封装层元件和所述后封装层元件的聚合物(a)如前述权利要求1至9中任一项定义,优选地其中所述聚合物(a)是如前述权利要求1-9中任一项定义的(a2)乙烯与选自丙烯酸(C1-C6)-烷基酯或(C1-C6)-烷基丙烯酸(C1-C6)-烷基酯共聚单体的一种或多种极性共聚单体的共聚物,所述共聚物(a2)具有含硅烷基团之单元。
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