聚合物光伏(PV)模块的相对扮演了一个至关重要的部分在维护系统的完整性。后方的最后一层的光伏模块(如图1),相对通常由多层聚合物结构,聚或层压。1
相对的一个典型的三层结构的外层是由理想属性抵抗环境压力,良好的电绝缘材料,中间层和一个内部层具有良好的粘合性能。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种流行的选择光伏backsheet材料内部和外部的复合层。然而,有一些缺点使用宠物作为耐环境外部层相比,更具弹性的氟聚合物包括聚氟乙烯(聚乙烯醇缩甲醛)。2
退化模式如水解导致宠物摩尔质量损失可能量化通过凝胶渗透色谱法(GPC)。3
另一种方法是考虑测试宠物水解降解是差示扫描量热法。这提供了有价值的信息关于聚合物的热特性。
本文的成果通过GPC摩尔质量的宠物样品相比,结晶温度相同的样本收集使用PerkinElmer DSC 4000。
4000年PerkinElmer DSC。图片来源:PerkinElmer
背景
宠物是一种利用热塑性聚合物在不同行业和应用程序。宠物的一个著名的缺点是它倾向于经验水解降解的过程,当受到温度超出其玻璃化转变温度(约80°C)和高湿度。2
水解导致宠物大幅降低,造成的热损失,力学,流变特性的特点是整体脆化由于聚合物链断开。
水解的宠物的宠物会导致聚合物链短,导致聚合物的摩尔质量全面下降。这种退化可能会导致相对材料的分裂,从而导致一个相当大的减少光伏模块的功能和电气绝缘。3
任何使变脆聚合物可以立即中断的光伏模块和输入环境作为塑料微粒浪费。随后损失的摩尔质量退化的宠物通常是通过凝胶渗透色谱(GPC)量化。
虽然GPC法适合于量化的摩尔质量的宠物,它是耗时和涉及使用有毒溶剂,如氯仿和hexafluoroisopropanol。4
DSC可以用来描述聚合物的化学(不可逆)老化和物理老化(可逆)通过观察的结果首先冷却和加热曲线,分别。
4000 PerkinElmer DSC来确定PET的结晶温度老化样品准备的不断上升的气温和湿度引起的退化。
DSC数据提供了有价值的洞察的化学和物理退化宠物但还演示了一个有趣的关系相比,获得的摩尔质量数据GPC分析。
结晶温度的增加之间存在线性相关退化的宠物和相应的减少摩尔质量衡量GPC同样的样品。
这个数据允许更快速的方法确定样本的宠物backsheet经历了丧失引起的摩尔质量退化等水解。
与更多的数据关于聚合物长期稳定的环境条件下,其适当性相对材料可以具有较高的准确性。
图1所示。光伏模块的示意图。图片来源:PerkinElmer
实验
商用宠物电影(50µm厚、透明、三层,聚和双轴)是利用实验过程的基础。这个宠物样本被暴露在两套老化条件。
第一组条件公开涉及宠物样本在烤箱温度升高温度间隔详细的表1中。第二组条件包括暴露宠物样品温度升高常数相对湿度(RH)在人工气候室详细的表2中。
表1。热老化参数。来源:PerkinElmer
| 烤箱样本集 |
烤箱温度 |
| 1 |
65°C |
| 2 |
85°C |
| 3 |
95°C |
| 4 |
125°C |
表2。气候老化参数。来源:PerkinElmer
| 人工气候室样本集 |
人工气候室条件 |
| 1 |
65°C, 85% RH |
| 2 |
85°C, 85% RH |
| 3 |
95°C, 85% RH |
样品受到相应的老化条件1000,2000和3000小时的测试。DSC分析了年龄和未老化的样品评估和特征的影响在实验条件下老化宠物电影。
仪表
1。DSC
DSC热分析的方法,分析样品的热流动特性如何改变随着温度的变化。跟踪这些变化在热流吸热和放热过程发生。
DSC使相变的特征,包括结晶、熔融,玻璃转变和固化,不需要耗时的样品制备。5一个PerkinElmer DSC 4000是用来描述两岁的热行为和未老化的宠物。
DSC实验参数详细的在表3中。宠物样本之间的冷却加热运行识别任何可能的可逆和不可逆过程。
表3。DSC实验参数。来源:PerkinElmer
| 。 |
。 |
| 温度程序 |
23°C - 270°C @ 10°C /分钟 |
| 样品重量 |
大约10毫克。 |
| 净化气体 |
氮 |
| 样品锅 |
铝、50μL体积,穿孔盖子(部件编号:N5190788) |
2。GPC
GPC进行量化的摩尔质量的变化宠物由于老化实验条件下的样品。进一步的信息关于GPC方法中可以找到的细节参考4。
结果与讨论
调整结晶和融化温度的DSC数据中观察到的PET样品在低温下相当小。轻微增加熔化温度观察,表明可能post-crystallization宠物年龄在更高的温度。3
最明显的变化是观察到的冷却数据DSC,尤其是样品岁宠物玻璃化转变温度以上的温度在- 85°C 85% RH,甚至进一步在95°C 85% RH。
图2显示一个阴谋的结晶温度和老化时间,展示很少改变样本年龄没有湿度或烤箱在较低的温度。
图2。图的结晶温度和老化时间样本。图片来源:PerkinElmer
PET的结晶温度大幅上升时间越长,宠物是年龄在升高的温度和湿度。图3和图4展示DSC冷却曲线的叠加,结晶温度的增加样品的时间越长。
图3。DSC冷却结果在85°C和85% RH。图片来源:PerkinElmer
图4。DSC的冷却效果,未老化的(0 h)和年龄在95°C和85% rH。图片来源:PerkinElmer
结晶温度的上升是由材料的化学结构的变化(化学老化),如摩尔质量的下降是由于聚合物水解断链。
短的聚合物链导致聚合物链末端,可以作为成核剂与结晶温度增加新晶体的生成。2
当评估老年人的GPC数据样本,很明显,有一个岁的摩尔质量下降,样品在更高的温度和湿度。图5显示一个图表的摩尔质量与样品老化时间。
样本年龄较低温度(65°C - 95°C)维持一个相当一致的摩尔质量。样本年龄在125°C演示摩尔质量的下降,这可能是由于thermo-oxidation过程中,由于缺乏水分从环境湿度对于此示例。
最明显的结果从样本年龄在升高的温度和湿度(85°C和95°C 85% RH)。两个样品,摩尔质量的一个重要的损失他们年龄越长。
图5。图的摩尔质量与样品老化时间。图片来源:PerkinElmer
结果显示线性相关性的结晶温度和GPC数据样本年龄在85°C和95°C直接以85% RH。随着结晶温度的升高,这些样品的摩尔质量降低。
图6显示了一个阴谋的摩尔质量对这些样品的结晶温度展览两个参数之间的线性关系确定系数(R2)0.99以上为样本。这表明高水平的DSC、GPC数据之间的相关性。
图6。图岁以上样品的摩尔质量与结晶温度在升高温度和湿度。图片来源:PerkinElmer
结论
有丰富的有价值的信息经DSC表征数据从年龄和未老化的宠物获得的。当宠物长时间受到温度和湿度的增加,聚合物水解降解。
宠物引起的后续断链降解模式,使周围的水蒸气和氧气渗透物质更容易。这个宠物层PV backsheet退化导致模块失败和塑料垃圾被暴露于环境。
比较DSC数据可以利用GPC数据显示,DSC来验证宠物聚合物链断开更快。
这是一个特别有价值的参数提供洞察时代的整体稳定聚合物。4000 PerkinElmer DSC适合这些描述应用程序的宠物电影在光伏行业就业。
确认
从材料最初由Gernot O欧洲杯足球竞彩reski,聚合物的能力中心里GmbH,尼古拉斯·兰开斯特和Krystelle Mafina, PerkinElmer英国。
引用和进一步阅读
- p . Christofl et al .,“Nanoindentation快速调查的宠物电影堕落”JOM, 2022年,74年,页2287 - 2294。DOI:https://doi.org/10.1007/s11837 - 022 - 05278 - 0
- m . Knausz et al .,“光伏backsheet退化:比较aging-induced变化模块和组件级别。“J.Appl.Pol.Sci。2015年,132年,页1 - 8。DOI:https://doi.org/10.1002/app.42093
- g . Oreski。“退化的宠物——摩尔质量变化的定量估计使用机械和热特性的方法。”1日中欧和东欧物理化学和材料科学会议(CEEC-PCMS1)。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球2022年7月26日和30日,分裂,克罗地亚。
- k . Weisskopf。”描述的聚对苯二甲酸乙二醇酯凝胶渗透色谱法(GPC)。“J.Polym。科学。1988年,26岁,1919 - 1935页。
- 差示扫描量热法,初学者指南。“PerkinElmer。2013年。
这些信息已经采购,审核并改编自PerkinElmer提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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