新式改良测热法介绍 本文将介绍一种新式DSC法，该方法不但保留了原DSC法相比于流变学方法、溶胀实验法、凝胶含量法等其它测试方法的有点，还因为它基于更直接的原理，所以与剩余过氧化物法（基于EVA的结构变化）相比，它还能大幅度扩展潜在的应用范围。 材料和方法 用于层压工艺实验的EVA共聚物是由STR Spain公司同的15420P/UF及Etimex薄膜Vistasolar 486.00。其它颗粒状EVA共聚物是由Arkema公司提供的Evatane系列产品，柏阔18-150、18-500、24-03、28-05、28-150、40-55和42-60. EVA 封装胶膜的层压叠层方式为：由下往上一块16X16cm、3.2mm厚的玻璃，一块薄特氟龙防粘板、两块用于交联反应的EVA薄膜，再叠加一块特氟龙防粘板，最后一层是起缓冲作用的两块EVA薄膜。在叠层中，发生交联反应的EVA薄膜放在典型光伏组件层压工艺中的位置，即玻璃/EVA/电池/EVA/背板。 经过排气、交联等标准层压工艺程序，EVA在145C的层压机中完成层压。实际层压时间为3-15分钟（从5分钟的排气步骤后开始算起，按标准程序，层压时间通常为10分钟）。所有DSC测量工作都是在TA仪器公司的配有RCS 90冷却设备的DSC量热计(Q-10)上完成。样品中路在5mg - 12mg之间，在持续的50ml/min的但其刘下进行测量。此外，在DSC测量前样品没有经过状态调节。 三次加热扫描操作温度范围为-70C到100C，加热速率为10C/min。每次加热扫描完成好，都会进行一次从100C到-70C的冷却扫描，第三次冷却扫描的最低温度为-20C。每次加热扫描前，温度会在-70C维持5分钟的平衡状态，而坑却扫描前则不需要再100C平衡状态下停留。设置温度上线（100C）的目的是为了防止样品在DSC实验期间继续发生交联反应，这与剩余过氧化物法不同。 流变学测量实验所选用的一起试切边（振动）模式下处于平行板结构的Anton Paar Physica MCR 301流变计。经过一段时间的测试后，将实验温度设置到100C，而频率则从0.01HZ变化到10HZ。再测量出复杂的切边模量的两个分量：弹性模量G’和粘性模量G”，同时计算两个分量之比=G’/G”，（比例越小，表明弹性材料越多，交联效果越好）。 凝胶含量则是通过二甲苯萃取溶剂的方式测得。测量时按照ASTM D-2765-95标准，让仪器处于回流温度12小时。凝胶含量的计算公式为（%凝胶含量）=100-（%萃取物含量）。 结果与讨论 使用DSC分析可重复的EVA热转变 为了检查任何可能的重量损失，对DSC操作前后的样品坩埚分别进行称重。经比较，按照上面所述的DSC程序（三次加热-冷却扫描）操作后的样品没哟发生重量损失。图2(a)给出了典型的热流速率与温度的关系曲线；图2(b)给出了第一次加热扫描的DSC曲线，扫描温度是以10C/min的速率从-70C上升到100C。图2(c)给出的是与图2(a)相同的关系曲线，但没显示第一次加热扫描和最后一次回温到室温的扫描。通过图2(a)至(c)的对比，可以很清楚地发现只有第一次加热扫描的曲线是不可重复的。事实上，图2(c)曲线显示了三次平滑且重复性相当高的EVA共聚物热转变，即包括：玻璃花转变区域（-40C附近）、熔融区域（在70C）附近出现峰值最小的吸热峰）和再结晶区域（冷却扫描时在40C附近出现峰值最大的放热峰）。 对于EVA共聚物在第一次DSC加热扫描曲线的熔融区域出现双吸热峰的现象，已有一些学者提出并进行过讨论【3,5-8】。这种现象时由晶体中处于亚稳态的尺寸不一的非理想晶体区域引起的，因此EVA共聚物样品的热历史决定了第一次DSC加热扫描曲线形态。图2(c)显示，对EVA进行第一次加热扫描后，接下来的几次加热扫描在熔融阶段都有着非常高的重复性；同样，在玻璃化转变阶段也是如此。EVA共聚物的这一特性在利用DSC法研究交联反应（上文提到的方法）时有一个非常重要的用处，那就是第一次加热扫描过后的样品热历史中不可重复的部分也随之消失了，因此在进行DSC实验室便不需要考虑样品任何先前的情况。 “我们相信每个样品的质量控制检测大概只需要30-40分钟时间” 至于EVA的再结晶性，从图2(c)可以清楚看到三次冷却扫描曲线重叠得相当好。这意味着，如果研究EVA特性时只需分析再结晶区域，那么实验在完成第一次冷却扫描（最多第二次冷却扫描）后就可以停止了，这样便大大减少了每个样品的检测时间。同样，如果只对再结晶区域进行数据分析，那么可以通过大幅度提高温度下限（-70C）的方式进一步优化实验结果。我们相信每个样品的质量控制检测时间只需大概30-40分钟。 至于EVA的再结晶性，从图2(c)可以清楚看到三次冷却扫描曲线重叠得相当好。这意味着，如果研究EVA特性时只需分析再结晶区域，那么实验在完成第一次冷却扫描（最多第二次冷却扫描）后就可以停止了，这样便大大减少了每个样品的检测时间。同样，如果只对再结晶区域进行数据分析，那么可以通过大幅度提高温度下限（-70C）的方式进一步优化实验结果。我们相信每个样品的质量控制检测时间只需大概30-40分钟。 |
