EVA交联度测试仪器

EVA交联度操作说明一．原理EVA具有优良的柔韧性、耐冲击性、弹性、光学透明性、低温绕曲性、黏着性、耐环境应力开裂性、耐候性、耐化学药品性、热密封性。

EVA的性能主要取决于分子量（用熔融指数MI表示）和醋酸乙烯脂（以VA表示）的含量。

当MI一定时，VA的含量升高，弹性、柔韧性、粘结性、相溶性和透明性提高，VA的含量降低，则接近聚乙烯的性能。

当VA含量一定时，MI降低则软化点下降，而加工性和表面光泽改善，但是强度降低，分子量增大，可提高耐冲击性和应力开裂性。

不同的温度对EVA的交联度有比较大的影响，EVA的交联度直接影响到组件的性能以及使用寿命。

在熔融状态下，EVA与晶体硅太阳能电池片，玻璃，TPT产生粘合，在这过程中既有物理也有化学的结合。

未经改性的EVA透明，柔软，有热熔粘合性，熔融温度低，熔融流动性好。

但是其耐热性较差，易延伸而低弹性，内聚强度低而抗蠕变性差，易产生热胀冷缩导致晶片碎裂使得粘接脱层。

因此通过采取化学交联的方式对EVA进行改性，其方法就是在EVA中添加有机过氧化物交联剂，当EVA加热到一定温度时，交联剂分解产生自由基，引发EVA分子之间的结合，形成三维网状结构，导致EVA胶层交联固化，当交联度达到60%以上时能承受大气的变化，不再发生热胀冷缩。

测定交联度原理：通过二甲苯萃取样品中未交联的EVA，剩下的未溶物就是已经交联的EVA，假设样品总量为W1，未溶物的重量为W2，那么EVA的交联度就为W2/W1*100%。

二．功能介绍1）封装电池片，防止外界环境对电池片的电性能造成影响2）增强组件的透光性3）将电池片，钢化玻璃，TPT粘接在一起，具有一定的粘接强度三．材料介绍用作光伏组件封装的EVA，主要对以下几点性能提出要求1）熔融指数：影响EVA的融化速度2）软化点：影响EVA开始软化的温度点3）透光性：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4）密度：交联后的密度5）比热：交联后的比热，反映胶联后的EVA吸收相同热量的情况下温度升高数值的大小6）热导率：交联后的热导率，反映胶联后的EVA的热导性能7）玻璃化温度：反映EVA的抗低温性能8）断裂张力强度：胶联后的EVA断裂张力强度，反映了EVA胶联后的抗断裂机械强度9）断裂延长率：胶联后的EVA断裂延长率，反映了EVA胶联后的延伸性能10)张力系数：胶联后的EVA张力系数，反映了EVA胶联后的张力大小11)吸水性：直接影响其对电池片的密封性能12)胶联率：EVA的胶联度直接影响到它的抗渗水性13)玻璃强度：反映了EVA与玻璃的粘接强度14)耐紫外光老化：影响到组件户外使用寿命15)耐热老化：影响到组件户外使用寿命16)耐低温环境老化：影响到组件户外使用寿命四．质量要求及来料检验1．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2．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±0.03mm用精度1mm的钢尺测定，幅度符合协定厚度，允许公差为±3.0mm3．透光率检验1）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2）将上述样品置于层压机内，加热到100℃，抽真空5min，然后加压0.5Mpa，保持5min，再放入固化箱中，按产品要求的固话温度和时间进行胶联固化，然后取出冷却至室温3）按GB2410规定进行检测4．交联度检验1）仪器装置及器具容量为500ml~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2）试剂二甲苯A.R级3）试样制备取胶膜一块，将TPT/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4）检验步骤将不锈钢丝网袋洗净，烘干，称重为W1（精确到0.01g）取试样0.5g±0.01g，放入不锈钢丝网袋中，称重为W2（精确到0.01g）封住袋口制作成试样包，称重为W3（精确到0.01g）试样包用细铁丝悬吊在回流冷凝管下的烧瓶中，烧瓶内加入1/2二甲苯溶剂，加热到140℃左右，溶剂沸腾回流5h~6h时，回流速度保持20滴/分~40滴/分冷却取出试样包，悬挂除去溶剂液滴，然后放入真空烘箱内，温度控制在140℃，真空度为0.08Mpa，干燥3h，完全除去溶剂将试样包从真空烘箱中取出，放置干燥器中冷却20min后，取出称重为W4（精确到0.01g）结果计算：C=[1-(W3-W4)/(W2-W1)]x100式中：C—胶联度（%）W1—空袋重量（g）W2—装有试样的袋重（g）W3—试样包重（g）W4—经溶剂萃取和干燥后的试样包重（g）5.玻璃强度检验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3）按GB/T2790规定进行检验6.耐紫外光老化检验将胶膜放置于紫外老化箱内连续照射100h后，目测对比7.均匀度检测取相同尺寸的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%。

EVA交联度对其力学性能的影响摘要：本文以光伏行业常用EVA型号作为样本，研究交联度的变化对EVA各方面力学性能的影响。

通过调节层压工艺参数制备不同交联度的EVA 研究样本，并对样本进行各种力学性能测试，再经过对数据的统计处理得出结论：光伏组件封装用EVA，交联度在85%左右时，其各方面的力学性能，即EVA的拉伸强度、断裂伸长率、以及EVA与玻璃、背板的粘结强度等综合性能最佳。

关键词：乙烯和醋酸乙烯共聚物热熔性热固性固化反应萃取交联度（凝胶质量分数）抗拉强度剥离强度塑性1 前言由于乙烯和醋酸乙烯共聚物（EVA）存在极性的醋酸乙烯单元，这种极性单元会降低EVA的结晶能力，反映在其力学性能上，表现为EVA具有良好的韧性、柔软度和抗冲击强度。

但由于EVA为线性高分子共聚物，因而其耐热性和内聚强度较差，限制了其应用范围。

太阳能光伏行业用的EVA 是经过加入偶联剂、引发剂、抗氧化剂等进行改性的热熔、热固型胶膜，EVA胶膜经过热熔、热固后会形成交联的三维网状结构，这种交联的程度会直接影响固化后EVA的物理化学性能。

如果交联度过低，EVA的三维网状结构尚未完全生成，其材质较为疏松，难以形成致密的封装效果，具体表现为EVA材质疏松、且韧性和抗拉强度较差、与背板和玻璃的粘结强度也比较低。

但如果EVA 的交联度过高，则会造成EVA材质硬化，柔性降低，与背板和玻璃的粘结强度反而会下降，甚至容易造成EVA与背板或玻璃的开裂，EVA的耐老化性能也会降低。

由此可见，EVA的交联度将直接影响固化后EVA的物理化性性能，进而对组件的封装效果和组件的使用寿命都有着很大的影响。

由于国内太阳能行业的EVA生产厂家较多，不同厂家、不同型号的EVA其成分、配比也不尽相同，反映在EVA的性能上有一定的差异。

因此在光伏行业内，EVA的交联度到底多少为最佳，（即固化后的EVA与背板、玻璃的粘结强度和自身韧性、抗拉强度的最佳结合点）一直没有形成统一、明确的认识。

太阳能胶膜性能测试方法（2010-2-22）1.厚度检验1．1测量仪器精度为0.01mm的测厚仪。

1．2测量方法用1.1的测厚仪在胶膜横向方向上等间距测5点,在胶膜的纵向上等间距测5点,求取算术平均值。

2.幅度检验2．1测量器具用精度为1mm钢制卷尺或直尺。

2．2测量方法用2.1测量器具,在胶膜样品的长度方向等间距测量5处,求取算术平均值。

3.透光率测试方法3．1仪器透光率－雾度计。

3．2试片制作采用50mm×50mm×1.2mm的载玻玻璃，以玻璃/EV A胶膜/玻璃三层叠合，置制作太阳电池板的层压机内，140℃（EV10G1），抽气时间为6min，加压时间为1min，层压时间为15min 。

3．3透光率试验方法用3.1仪器测定试片透光率（取3点平均值）为其结果。

4.粘接力测试方法4.1 与白PET粘接力4.1.1准备好5cm宽、3mm厚的玻璃，宽5cm的白色PET及5cm宽，长10cm的胶片，将玻璃洗净、擦干。

4.1.2用玻璃做刚面，PET为挠面，胶片放于两者之间，用透明胶带将PET固定于玻璃上，组成粘合组合体。

4.1.3将层压机温度设置为140℃（EV10G1），抽气时间为6min，加压时间为1min，层压时间为15min。

4.1.4待层压机升温到达设定温度并恒温10分钟以上后，将粘合组合体迅速放于两层高温布之间，关盖，开始层压程序。

4.1.5层压程序完成后，取出粘合组合体。

4.1.6将粘合组合体分割成5个宽度为10mm 的试样进行180度剥离，记录数据（剥离速度为100mm/min ）。

4.2 与玻璃粘接力4.2.1准备好2.5cm 宽、3mm 厚的玻璃，宽2.5cm 的帆布及2.5cm 宽，长10cm 的胶片，将玻璃洗净、擦干。

4.2.2用玻璃做刚面， 帆布为挠面，胶片放于两者之间，用透明胶带将帆布固定于玻璃上，组成粘合组合体（每一胶膜样品做3个粘接合组合体）。

4.2.3将层压机温度设置为140℃（EV10G1），抽气时间为6min ，加压时间为1min ，层压时间为15min 。

1 范围本要求规定了晶体硅太阳电池组件用EVA的技术要求、查验方式、标志、包装、运输和贮存等。

本要求适用于晶体硅太阳电池组件用的EVA。

2 标准性引用文件GB/T1216 外径千分尺GB/ 硫化橡胶或热塑性橡胶样品和试样的制备第一部份物理实验3 术语和概念是指乙烯-醋酸乙烯共聚物。

是指EVA中的醋酸乙烯脂含量。

是指熔体流动速度。

4 技术要求外观要求表面平整、半透明、无异物、无褶皱、无划伤污垢、压花清楚等。

尺寸要求4.2.1EVA的宽幅，要求其宽幅公差范围为0~+10mm。

4.2.2EVA膜厚度中心值以各家技术协议为准，下公差为-0.05mm上公差为+0.05mm。

剥离强度要求与TPT、钢化玻璃粘结特性好，层压固化后不能脱层，剥离强度大约40N/cm。

透光率要求要求在380nm~1100nm波长范围内的透光率大约等于90%。

交联度要求通过工艺调整，EVA交联度在70%以上。

兼容性要求测试EVA与其他材料，保证之间不发生不良反映。

特性参数EVA的特性参数见表1表15 查验方式尺寸查验尺寸用最小刻度为1mm的钢直尺或钢卷尺测量。

厚度查验利用GB/T1216标准文件中所规定的千分尺或与此一样精度的器具测量，测量厚度时每次测10个点，有一个超过时即为不合格。

拉伸强度和延伸率查验5.3.1采纳270mm×120mm×2mm的模具制片，在（23±2℃），（50±5）%湿度条件下固化7天后用截刀裁成哑铃形式样，如以下图1所示。

5.3.2选取5个试样，将试样装在拉力实验机上，拉伸速度100mm/min；记录试样断裂时的力，按公式（1）计算出拉伸强度，按公式（2）计算出延伸率。

若是试样在实验机夹具的边缘断裂或试样滑脱，那么此数据作废，另外取样实验。

实验结果取5次实验值的算术平均值。

ａ=P/（b×d） (1)式中：a-拉伸强度，MPa；P-试样断裂时的力，N；b-试样宽度，mm；d-试样厚度，mm；t=(G-G0)/G0×100% (2)t-延伸率，%；G-试样断裂时标线间的距离，mm；G0-试样原始标距，mm；剥离强度查验5.4.1取长度约为30cm，宽度约为15cm的钢化玻璃一块；5.4.2在取样的钢化玻璃上面层叠一样大小的EVA和TPT，放入层压机中进行一次固化；5.4.3层压后对样件进行层压固化处置后放置12小时以上，将固化件用小刀进行猜个，将其割为1cm×30cm的小条；5.4.4取其中的几条，别离用手工将TPT与EVA分离，玻璃与EVA分离2cm左右的一小段，将样品固定在拉伸实验机上，顺着180度的方向，以速度300mm/min进行剥离，每次玻璃10cm，记录其测量数据。

江苏核新太阳能电力有限公司检验规程版本号JS1.0 日期 2011年9月15日1. 适用本规程针对于组件层压设备开机后，测定EV A 层压交联度，对生产过程进行有效的控制。

2. 检验仪器数显恒温电热套（500ml ）、烘箱、电子天平。

3. 试验参数：电热套加热温度：140±3℃ 干燥箱烘干温度：140±3℃ EV A 颗粒大小：1mm 3~1.5mm 3 EV A 交联度合格判定：80±5%4. 作业要求 4.1 取样：每台设备开机后，取小样做首件试验；1) 取尺寸适合的钢化玻璃两块，在玻璃板上分别放上尺寸为30cm ×15cm 两层EVA ，再铺上30cm ×15cm 背膜。

2) 根据现场工艺参数，将试样玻璃层压，层压完成后，取出层压件。

3) 试验样件层压位置如图1所示：选择A,B,C,D,E 五区域（每块区域约为200×200mm 2，A 、B 、D 、E 距边缘距离300±20mm ，C 区域在层压机台面正中位置），可参照《层压机温度测试记录表》多次测试记录，选择温度最高点与最低点。

4.2 交联度检定方法1）取不锈钢钢网洗净、烘干，剪取40mm ×240 mm ，在长度方向上对折，两侧对折进5mm ×2次固牢，制成40 mm ×120mm 顶端开口的小袋，再将口袋制成圆筒状，如图2 。

ABCDE图1江苏核新太阳能电力有限公司检验规程版本号JS1.0 日期2011年9月15日图22）将已冷却的EV A，用剪刀将胶膜剪成1mm×1mm以下的小颗粒。

3）称不锈钢网袋的重量W1，将剪好的EV A小颗粒装入不锈钢网袋内称重W2，W2-W1约0.5~0.8g。

用细钢丝扎紧封住口袋，并且细钢丝的另外一端留出长度为11 cm左右。

放入颗粒应注意将小颗粒在口袋内壁上均匀分布，避免集中在袋底或者其他易聚集位置。

EVA检测方法1、交联度测试：由于EVA胶膜经加热固化形成交联,未交联的EVA可溶于二甲苯等溶剂，而已经交联的EVA不溶于任何溶剂，所以采用二甲苯萃取方法测试产品交联度。

EVA采用140℃，抽真空5分钟，层压15分钟工艺固化。

实验前准备设备：电热炉、真空烘箱、冷凝管、精度0.001g电子天平和三角杯。

实验前准备试剂：二甲苯、抗氧剂。

实验步骤：1、取1g左右固化后的EVA，剪成细块状。

2、将制备好的EVA放入120目不锈钢丝网制作的网袋内。

3、将制作好的网袋置入140℃的二甲苯中。

4、让网袋在二甲苯中回流4小时，回流速度保持在20滴/min左右。

5、取出网袋，在130℃真空烘箱内干燥3小时。

6、计算：交联度 = 回流后EVA重量 / 回流前EVA重量×100%2、透光率测试：取EVA 50mm×50mm,夹在两片50mm×50mm×1mm高透光率光学玻璃之间,叠合好后放入层压机内,按产品要求工艺进行固化交联,然后使用雾度测试仪进行透光率测试；为得到相对准确结果，实验样品最少4块。

取平均值。

3、剥离强度测试：EVA与背板剥离强度测试：取EVA 尺寸为：150mm×150mm，厚0.5mm。

顺序叠放时，在EVA与TPT之间在边缘处放置30mm的纸条，便于实验时拉开。

按工艺：140℃抽真空5min，层压15min，层压固化。

待冷却后；用美工刀将样品划成10mm宽的条状，划割时请将EVA、TPT划透。

用自动拉力机，以100mm/min的速度，按180度角度匀速剥离记录拉力过程中数值，取最小值。

EVA与玻璃剥离强度测试：取EVA 尺寸为：150mm×150mm，厚0.5mm。

顺序叠放时，在EVA与玻璃之间在边缘处放置30mm的纸条，便于实验时拉开。

按工艺：140℃抽真空5min，层压15min，层压固化。

待冷却后，用美工刀将样品划成10mm宽的条状，划割时请将EVA、TPT划透。

一、EVA交联度测试仪仪器配置清单：1、大口圆底烧瓶及塞子。

用磨口或软木塞连接。

如进行1~2只样品测定以500mL为宜；如进行2~3只样品测定以1000mL 为宜；如进行数只但不超过6只则以2000mL的烧瓶较为适用。

2、加热套或恒温油槽。

要求热容量足以加沸二甲苯（沸点为135~144°C）。

3、回流冷凝管。

带磨口或以软木塞和烧瓶连接，冷凝管磨口尺寸与圆底烧瓶的磨口尺寸一致，长度适当。

4、支架和夹子。

用于固定烧瓶和冷凝管。

5、真空烘箱。

附带能产生0.87MPa真空度的真空源。

6、120目不锈钢网7、精度为1/10000的托盘电子分析天平。

8、干燥器二、EVA交联度测试仪试剂清单：1、二甲苯A.R，分析纯或化学纯。

2、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（即抗氧剂264）。

三、EVA交联度测试仪实验方法：1、eva交联度测试分析步骤不锈钢网袋的制作：将不锈钢网洗净，晾干，放入100℃左右的烘箱烘干，冷却后截取35×90mm，对折成35×45mm 的长方形，两侧边折进7.5mm钉住，制成顶端开口的袋（尺寸约20×45mm），并且要保证折起的两边钢好能被订书钉钉住，而且做好的试样袋要能放入烧瓶，尺寸不能太大。

称重量为（W1）。

2、eva交联度测试分析操作a、将已交联过的EVA胶样（在不同部位取样），用剪刀剪成小碎片，在1/10000电子天平式准确称取试样0.1450~0.1500 g准确到0.0001g，将样品放入已知重量的120目不锈钢网袋里，称（袋和试样）重（W2）。

b、将袋口折边钉上，构成试样包，称（袋和试样）重（W3）。

c、试样包用铜丝悬吊在回流装置的烧瓶中，以二甲苯为溶剂（溶剂要充足，2000mL烧瓶要装1000g溶剂；1000mL 烧瓶要装500g溶剂）。

沸腾回流5h，一般回流速度为20~40滴/分。

（为防止试样的再度交联，加入溶剂重量1%左右的抗氧剂）冷却，取出试样袋（悬挂起来，以除去过量的溶剂）后，再放入真空烘箱（温度141±20℃，真空度0.8MPa）中烘3h，取出试样袋于干燥器内冷却15min，取出称量（W4）。

NH一、描述此测试方法能满足工艺与应用上对交联度测定的需要。

此法同样适用与聚烯以及共聚物的交联度的测定。

交联是聚合物改性的一个重要手段。

线形或轻度支链形的聚合物，通过交联剂的作用，转化为三维网状结构。

它可显著提高聚合物的耐热性、耐油性、耐磨性、力学强度等性能，扩大制品的应用范围。

以EV A 为基料的胶粘剂研究过程中，为了提高其内聚强度、热稳定性，采用交联的方法进行改性。

二、实验测试 （一）原理EV A 类胶粘剂，在应用工艺中由于加热粘结固化，部分EV A 交联成凝胶。

用溶剂二甲苯来萃取样品中未交联部分，从而得以进行交联度得测试。

（二）仪器1、大口圆底烧瓶（磨口或软木塞，2924） 1-2只样 ，500ml ﹤6只样 ，2000ml 2-3只样 ，1000ml 其中：溶剂量是烧瓶容量得1/2例如1000ml 圆底烧瓶装500g 二甲苯，再加溶剂的1%即5g 264抗氧剂2、加热套可调0℃～200℃之间的温度电子调温或普通电热套或恒温水（油）槽或电炉+锅+甘油（工业）电炉要由接触调压器来控制温度接触调压器：输入0～220V 输出0～250V厂家：宁波调压器厂24，长6.5+40+6.5）3、回流冷凝管（磨口或软木塞，01)(注：冷凝管的磨口与大口圆底烧瓶磨口要同一尺寸，不用是要将两端包起来4、支架和夹子（两只）5、真空烘箱（装有能测150℃的热电偶）C．C．101-□型鼓风电热恒温干燥箱厂家：浙江省嘉兴市电热仪器厂6、120目不锈钢网7、铜丝、钉书针、细铜丝、橡皮管8、干燥器9、电子分析天平万分之一精度厂家：SHIMADZU CORPORATION（三）辅助工具剪刀、镊子、老虎钳、针、橡胶手套（PE手套）、棉纱手套0℃～200℃温度计、板刷、洗衣粉。

（四）试剂1、二甲苯：分析纯、化学纯、或二者混用。

沸点：138℃～144℃2、264抗氧剂：2，6—二叔丁基—4—甲基苯酚注：500g≈568ml 500ml≈440g（五）实验方法1、不锈钢网袋的制作：先剪一片35A×90Bmm的120目不锈钢网，用去污粉（洗衣粉）和板刷把它刷洗干净、晾干、放入烘箱，再100℃左右的温度下烘几个小时，冷却后裁剪。

交联度测定交联聚乙烯的交联达到较高程度时，材料才能有良好的电器性能、耐热变形性和耐环境变化性，而交联度是由凝胶率来衡量的，因此凝胶率是反映聚乙烯交联程度一项重要指标。

凝胶含量是指经过交联的聚乙烯在二甲苯中高温回流，使没有交联的聚乙烯分子溶于二甲苯，溶解不掉的即交联聚乙烯凝胶，凝胶占用于回流的聚乙烯试样的质量百分比就是凝胶含量ISO国际标准、FN、ASTM国外标准和国内各家对聚乙烯凝胶率的测定方法各不相同，主要区别为制样方法、交联温度及交联时间、萃取方式和萃取时间。

通过试验发现采用的方法条件稍有差别，对聚乙烯凝胶率的测定结果影响很大。

因此采用合理的试验方法准确测定交联聚乙烯的凝胶率尤为重要。

方法一普通回流法[14]（1）实验仪器：析天平(精度0.000lg)鼓风干燥箱或者真空干燥箱球型冷凝管干燥器（2）试剂：二甲苯（分析纯）（3）试样的制备按照GB ／四352—88热塑性塑料压塑试样的制备方法制取样片(厚度为0.5mm)。

将制好的样片于85℃水浴中煮10小时，使聚乙烯进行交联反应，反应后取出样片，将样片切成0.5mm ×0.5mm 大小的颗粒。

（4）测定将试样置于烘箱中在105～110℃下烘2小时，取出放在干燥器中冷却30分钟。

用分析天平称取0.2～0.3g(精确至±0.000lg)样品，用定量滤纸包好，装于小铜网袋中，封口。

放入105～110℃烘箱中烘30分钟，取出放在干燥器中冷却30分钟，用分析天平称网包重。

将试样包放人烧瓶中，加入二甲苯浸没样包，回流6小时取出，放在通风厨中风干。

将样包放人烘箱，在105。

110℃下烘2小时取出，放在干燥器中冷却30分钟，称重。

计算公式：凝胶率(％)：=(1-G W W 1)×100％式中：W ——网包重量W 1——萃取后网包重量G ——试样重量备注-----有关试样制备：试样表面上的溶质(未交联PE)容易被溶剂溶解，而当溶质在试样内层特别是被不溶性固体(PEX)所包围时，溶剂则须渗入到固体内部将溶质溶解，然后再扩散出来[15]。