修正交联度测试误差的方法

技术领域

本发明涉及光伏组件组装领域，具体涉及交联度测试的方法。

背景技术

EVA胶膜和POE胶膜是光伏行业普遍使用的热固型封装材料，EVA胶膜是由EVA 树脂(乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物)添加偶联剂、引发剂、抗氧化剂等各类添加剂制作而成。POE胶膜是由乙烯-α-烯烃共聚物为基体添加偶联剂、引发剂、抗氧化剂等各类添加剂制作而成。当EVA胶膜和POE胶膜被加热到一定温度时，交联剂会分解产生自由基从而引发EVA和POE分子之间结合，发生交联反应形成三维网状结构使其固化交联。

交联度是指胶膜加热时线状分子交联成网状分子的质量比率，是用来表征EVA和POE交联程度的物理量，交联度的大小不仅决定了EVA胶膜和POE胶膜固化后的剥离强度和抗拉强度等力学性能，还将影响光伏组件外部环境老化性能，对光伏组件的寿命和质量起着至关重要的作用，通常，胶膜交联度在75％-90％之间为宜。

目前，光伏行业测试EVA和POE胶膜交联度的常用方法是化学法-二甲苯萃取和差示扫描热量测试。由于化学萃取法中含有较多不确定因素(人、仪器和环境等)会导致交联度大小存在误差，从而影响光伏组件的力学性能和老化性能测试的判断，而差示扫描热量测试法由于层压温度不均匀等不确定因素会导致交联度大小存在误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决目前化学法测试交联度时测试时间较长，干扰因素较多导致测试误差较大的技术问题，本发明提供一种修正交联度测试误差的方法，将硫化测试和差示扫描热量测试结合到一起，不仅可以节约测试时间，并且减少人为因素对测试结果的影响。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：修正交联度测试误差的方法，包括以下步骤：

S11：在同一块层压胶膜的不同位置进行取样得到测试总样，再将所述测试总样分成样品A和样品B，再取一份未层压的胶膜分成样品C和样品D；

S12：将所述样品A、所述样品B、所述样品C及所述样品D分别进行制样，制样后的所述样品A和所述样品C利用差示扫描热量法进行测试，制样后的所述样品B利用二甲苯萃取法进行测试，制样后的所述样品D进行先硫化测试，再将经过硫化测试的所述样品D利用差示扫描热量法进行测试；

S13：根据所述样品B经二甲苯萃取法完全萃取后得到的数据计算交联度G

S14：重复所述步骤S13的计算过程得到多个相对误差；根据所述多个相对误差进行分析得到所述交联度G

通过采用上述方法，一方面，可以减少层压温度不均匀对差示扫描热量测试造成的测试误差，另一方面，可以节省交联度检测时胶膜的使用量，减少胶膜的浪费。

在本发明提供的一实施例中，所述修正关系式为：G

通过采用上述方法，可以通过将差示扫描热量法测试得到的交联度经修正关系式直接转换成二甲苯萃取法得到的交联度，节约测试时间，且可以提高测试数据的可信度。

在本发明提供的一实施例中，所述测试总样是在同一块层压胶膜的四边及中心位置均进行取样的总和。

通过采用上述方法，可以使得测试样品具有均匀性。

在本发明提供的一实施例中，在所述步骤S12中的制样包括：

将所述样品A和所述样品C进行称重，每份样品的总质量在7-10毫克范围内；

取460克所述样品B并将其裁剪成若干2mm*2mm的颗粒；

将所述样品D裁剪成若干30mm*30mm的样品。

通过采用上述方法，可以使得后续的测试更加便捷。

在本发明提供的一实施例中，所述步骤S12中差示扫描热量法测试包括以下步骤：

S21：打开差示扫描热量仪，设置参数，采用程序升温，升温速率控制在8-12K/min；

S22：将制样后的所述样品A和所述样品C分别放置于试验坩埚中，且与所述试验坩埚底部均匀接触，将两个所述试验坩埚分别放入两个炉内，关闭炉盖，测试时长为2 0-30分钟；

S23：测试结束后，取出炉内的所述试验坩埚，处理差示扫描热量曲线，得到测试数据；

S24：将得到的测试数据根据公式计算交联度G

在本发明提供的一实施例中，所述步骤S24中的交联度计算公式为：G

在本发明提供的一实施例中，所述步骤S12中二甲苯萃取法测试包括以下步骤：

S31：将不锈钢丝网袋洗净、烘干、称重，所述网袋重量为W

S32：将五个所述试样包放入沸腾的二甲苯溶剂中进行萃取，萃取时长设置为5小时，萃取结束后立即将所述试样包放入真空烘箱内，烘箱温度设置为130℃，干燥4小时；

S33：将五个所述试样包从真空烘箱内取出，冷却后进行称重，萃取后的所述试样包的重量为W

S34：将测试得到的所述重量W

在本发明提供的一实施例中，所述步骤S34中的交联度计算公式为：G

在本发明提供的一实施例中，所述步骤S13中硫化测试的参数设定为与层压机层压参数相同。

通过采用上述方法，可以减少由于层压面积较大和层压机台油或电加热造成的层压温度不准确导致的测试误差。

本发明的有益效果是：通过将硫化测试和差示扫描热量法结合起来得到的交联度，与化学二甲苯萃取法测试得到的交联度进行对比分析，计算误差，可以得到一个线性关系式，通过该线性关系可以将差示扫描热量法得到的交联度快速换算成化学二甲苯萃取法的交联度。本发明一方面可以减少层压温度不均匀对差示扫描热量测试造成的测试误差；另一方面可以节省交联度检测时胶膜的使用量，减少胶膜的浪费，节约测试时间，提高测试结果的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的修正交联度测试误差的方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的差示扫描热量法测试的流程图；

图3为本发明一实施例提供的二甲苯萃取法测试的流程图；

表1为本发明一实施例提供的样品A和样品C采用差示扫描热量法的测试结果；

表2为本发明一实施例提供的样品B采用二甲苯萃取法一次萃取后的测试结果；

表3为本发明一实施例提供的样品B采用二甲苯萃取法二次萃取后的测试结果；

表4为本发明一实施例提供的样品B采用二甲苯萃取法三次萃取后的测试结果；

表5为本发明一实施例提供的样品D采用差示扫描热量法的测试结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry，简称DSC)是在程序控制温度下，测量输给物质与参比物的功率差和温度的一种技术。差示扫描量热法有补偿式和热流式两种。在差示扫描量热中，为使试样和参比物的温差保持为零在单位时间所必需施加的热量与温度的关系曲线为DSC曲线。曲线的纵轴为单位时间所加热量，横轴为温度或时间。曲线的面积正比于热焓的变化。在本实施例中所用的差示扫描量热仪例如可以是Chip-DSC-100型号的差示扫描量热仪。

萃取法是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。在本实施例中所用的溶剂例如可以是二甲苯溶液。

硫化又称交联、熟化，在样品中加入硫化剂和促进剂等交联助剂，在一定的温度、压力条件下，使线型大分子转变为三维网状结构的过程。硫化仪是对胶料硫化过程中各种性能变化进行连续测定的仪器，仪器工作原理是测定胶料在硫化过程中剪切模量的变化，而剪切模量与交联密度成正比，因此测定结果反映了胶料在硫化过程中交联程度的变化，可以测出胶料初始黏度、焦烧时间、硫化速度、正硫化时间和过硫返原性等重要参数。在本实施例中所用的硫化仪例如可以是无转子硫化仪(TY-6002)。

层压是指在加热、加压下把多层相同或不同材料结合整体的成型加工方法。在进行层压操作时，不同的层压温度对胶膜交联度有不同的影响。在本实施例中所用的层压机例如可以是高温真空层压机(WD-40TZ-H)。

请参阅图1，本发明提供了修正交联度测试误差的方法，包括以下步骤：

S11：在同一块层压胶膜的不同位置进行取样得到测试总样，再将所述测试总样分成样品A和样品B，再取一份未层压的胶膜分成样品C和样品D。

需要说明的是，在本实施例中，测试总样包括在层压胶膜的四边及中心位置均进行取样的总和，这样可以使得测试样品具有均匀性。样品A与样品B分别包含五个测试样品，与层压胶膜的取样位置对应。为了进行对比实验，样品D也相应地分成五个测试样品，样品C取一份即可。样品A、B、D内均包含五个测试样品，用于对比实验，样品C是为了测量未层压样品的放热热焓。

S12：将样品A、样品B、样品C及样品D分别进行制样，制样后的样品A和样品 C利用差示扫描热量法进行测试，制样后的样品B利用二甲苯萃取法进行测试，制样后的样品D进行先硫化测试，再将经过硫化测试的样品D利用差示扫描热量法进行测试。

需要说明的是，样品A和样品C的制样包括将样品质量进行称重，每份样品的总质量控制在7-10毫克范围内，每份样品的质量误差不超过5％，这样可以减小质量误差给测试造成的测试误差。取460克样品B将其裁剪成若干2mm*2mm的颗粒，裁剪成颗粒状可以减小测试误差。将样品D裁剪成若干30mm*30mm的样品，每份样品的质量在3g左右。制样完成后，将样品A和样品C分别进行差示扫描热量法测试，样品B进行二甲苯萃取法测试，样品D进行硫化测试。在本实施例中，硫化测试的作用是使得未经过层压的样品可以发生交联。

S13：根据所述样品B经二甲苯萃取法完全萃取后得到的数据计算交联度G

请参阅图2，在本实施例中，进行差示扫描热量法测试包括以下步骤：

S21：打开差示扫描热量仪，设置参数，采用程序升温，升温速率控制在8-12K/min；

S22：将制样后的样品A和样品C分别放置于试验坩埚中，且与试验坩埚底部均匀接触，将两个试验坩埚分别放入两个炉内，关闭炉盖，测试时长为20-30分钟；

S23：测试结束后，取出炉内的试验坩埚，处理差示扫描热量曲线，得到测试数据；

S24：将得到的测试数据根据公式计算交联度G

在本实施例中，样品与坩埚底部均匀接触可以减少测试误差，升温速率控制在8-12K/min可以减小测试结果基线的漂移。DSC测试交联度的计算公式为：G

表1不同样品通过DSC测试后的实验结果

请参阅图3，在本实施例中，样品B进行二甲苯萃取法测试，包括以下步骤：

S31：将不锈钢丝网袋洗净、烘干、称重，网袋重量为W

S32：将五个试样包放入沸腾的二甲苯溶剂中进行萃取，萃取时长设置为5小时，萃取结束后立即将试样包放入真空烘箱内，烘箱温度设置为130℃，干燥4小时；

S33：将试样包从真空烘箱内取出，冷却后进行称重，萃取后的试样包的重量为W

S34：将测试得到的所述重量W

在本实施例中，二甲苯溶剂是用来萃取样品中未交联的部分，二甲苯萃取交联度的计算公式为：G

表2不同样品一次萃取后的实验结果

表3不同样品二次萃取后的实验结果

表4不同样品三次萃取后的实验结果

需要说明的是，层压样品A直接进行DSC测试得到的结果不理想，造成原因可能是层压机台层压温度不均匀。因此，本发明在未层压样品进行DSC测试之前先进行硫化测试，使样品发生交联，硫化测试的参数设定为与层压机层压参数相同，这样不仅可以达到样品交联的目的，也可以减小由于层压面积较大和层压机台油或电加热造成的层压温度不准确导致的测试误差。硫化后样品进行DSC测试过程与步骤S21-S24相同。测试结果如表5所示，硫化后样品D的五个测试样品测得的放热热焓分别为：1.212J/g、1.062J/g、0.973J/g、0.973J/g、0.911J/g，计算得到的交联度G

表5不同样品经过硫化测试后再进行DSC测试的实验结果

S14：重复步骤S13的计算过程得到多个相对误差；根据多个相对误差进行分析得到交联度G6与交联度G7之间的修正关系式，修正关系式为线性关系。

需要说明的是，重复步骤S13的计算过程，将多次经二甲苯萃取法完全萃取后的测得的交联度G

综上所述，二甲苯萃取法如果萃取时间不足会导致EVA和POE胶膜试样不能够完全萃取，从而导致测得的交联度存在误差，同时，工业化生产也无法去满足完全萃取所需要的时间，生产效率太低。DSC测试法所需时间只要20-30分钟即可，大大节约了测试的时间，但是DSC测试由于取样的位置以及层压温度的影响会导致交联度大小存在误差。因此，本发明通过样品在DSC测试之前先进行硫化测试，硫化测试的面积小且硫化温度均匀，可以减少层压温度不均匀对DSC测试造成的测试误差。并且硫化测试与DSC测试所需的样品量少，测试时间短，大大提高了测试效率。同时，也可以节省交联度检测时胶膜的使用量，从而减少胶膜的浪费。本方法还通过比较分析二甲苯萃取法得到的交联度与样品硫化后再进行DSC测试得到的交联度之间的大小，得到两者之间的关系式，以此来修正二甲苯萃取法的测试结果，可以通过DSC测试结果转换得到二甲苯萃取法的交联度。目前很多厂家仍然是采用二甲苯萃取法测试交联度，本方法可以通过修正关系式将DSC测试交联度转换成二甲苯萃取法的交联度，使厂家对测试结果更容易接受。本方法通过将硫化测试与DSC测试结合起来，一方面可以改善层压温度对DSC测试结果的影响，另一方面可以提高测试效率，减少胶膜浪费及化学-二甲苯萃取法的测试误差，提高测试结果的可信度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。