CN101353563A - 一种用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶及其制造方法 - Google Patents

一种用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶及其制造方法,其特点是:结构式为右式,n=100~2000的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100重量份,石油树酯1~5重量份,活性碳酸钙10~40重量份,硅微粉30~70重量份,加入真空捏合机内,于温度100~150℃、真空度为0.06~0.099MPa,脱水共混30~200分钟,冷却得基料;在室温下,再将气相白炭黑1~5重量份,交联剂10~17重量份,硅烷偶联剂1~3.5重量份,催化剂0.5~1.5重量份,硅油增塑剂1~10重量份,加入装有上述基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.06~0.099MPa,转速200~600rpm搅拌30~150分钟制得。它具有优异的耐气候、抗黄变性能、较低的水蒸气透过率及良好的储存稳定性。

Description

一种用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶及其制造方法,属于高分子密封材料领域。
背景技术
有机硅高分子材料具有独特的性能,如:卓越的耐气候老化性能、优异的耐高低温性能、良好的疏水性能、优良的生物相容性能等,被广泛应用于建筑、交通、汽车、电子、航空、航天、纺织、机械、化工、医药、个人护理品(化妆品)等几十个工业部门和日常生活中,起到了其它合成材料难以取代的作用。
由于硅橡胶优异的性能,被广泛应用于太阳能电池中,中国专利CN1464002A公开了一种梳状聚硅氧烷及其制备得到的电解质薄膜,可以用于染料敏化太阳能电池,取代传统的液体电解质;中国专利CN1528821公开了一种缩合型双组分密封胶,能在仪器仪表、太阳能电池、大屏幕显示屏、电子电器等设备上进行粘接、灌封,该专利产品为双组分密封胶,现场需要配胶设备,于太阳能电池组件的密封施工不方便。美国专利US 5,238,988公开了一种快速固化的室温硫化硅橡胶,但并未提及该硅橡胶的用途及是否会出现黄变等。
太阳能电池实际使用过程中,需要组装成太阳能电池组件,目前一般使用硅橡胶作为太阳能组件的装配粘接密封剂,太阳能组件用硅胶,因其特殊的使用环境,以及行业对电池组件的使用要求,其性能要求与普通的硅橡胶有所不同。太阳能组件是在强烈的日照条件下使用,属于室外使用,要求其具有很好耐紫外线照射性能,优异的耐高低温性,同时具有防水防尘性。另外太阳能组件的使用期限是20~30年,故硅胶的使用时间必须高于这个时间,因此,研制一种耐气候抗黄变的用于太阳能电池组件的硅酮密封胶迫在眉睫,因为黄变影响美观,水蒸气的渗透会引起霉变等。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶及其制造方法。其特点是制备得到一种具有优异的耐气候抗黄变性能,水蒸气透过率低及储存稳定性好的单组分室温下快速硫化,用于各种太阳能电池组件的硅酮密封胶。
本发明的目的由以下技术措施实现,其中所述原材料份数除特殊说明外,均为重量份数。
用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶的原料由以下组分组成:
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷    100份
石油树酯                       1~5份
活性碳酸钙                     10~40份
硅微粉                         30~70份
气相白炭黑                     1~5份
交联剂                         10~17份
硅烷偶联剂                     1~3.5份
催化剂                         0.5~1.5份
硅油增塑剂                     1~10份
其中α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的结构式为n=100~2000。
石油树酯为C5~C8的石油树酯,软化点为40~110℃,酸值小于0.1,灰分小于0.9%。
活性碳酸钙为树酯酸处理碳酸钙。
硅微粉的粒径为8~18微米。
气相白炭黑为比表面积150~200cm3/g的未处理气相白炭黑。
交联剂为甲基三异丁酮肟基硅烷或乙烯基三异丁酮肟基硅烷。
硅烷偶联剂为γ-[2,3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯中的至少一种。
催化剂为二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、二丁基二辛酸锡或辛酸亚锡中的任一种。
硅油增塑剂为分子末端甲基的聚二甲基硅氧烷,25℃时粘度为0.5Pa·s~20Pa·s。
用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶的制造方法:
(1)将气相白炭黑在115~125℃烘干脱水1.5~2.5小时;
(2)用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶的制备
将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份,石油树酯1~5份,活性碳酸钙10~40份,硅微粉30~70份,加入真空捏合机内,于温度100~150℃、真空度为0.06~0.099MPa,脱水共混30~200分钟,冷却得基料。在室温下,再将气相白炭黑1~5份,交联剂10~17份,硅烷偶联剂1~3.5份,催化剂0.5~1.5份,硅油增塑剂1~10份,加入装有基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.06~0.099MPa,转速200~600rpm搅拌反应30~150分钟获得用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶。
单组分硅酮密封胶的性能,其中项目指标下垂度、挤出性、表干时间、邵氏硬度、粘结破坏面积、热老化按照标准GB/T 13477测试;拉伸强度按照标准GB/T 528制样及测试;高低温、紫外及浸水处理方法按照GB/T 13477测试;水蒸汽渗透率根据标准JC/T 486测试。性能测试详见表1所示,结果表明对比未按照本发明方法制造的密封胶而言,按本发明方法制备得到的硅橡胶抗黄变,水蒸气透过率低,适合作为太阳能电池组件的粘接剂。
本发明具有如下优点:
1.采用甲基三异丁酮肟基硅烷或/和乙烯基三异丁酮肟基硅烷交联剂,使制得的用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶在室外使用更耐气候黄变,耐气候老化。
2.采用γ-[2,3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯偶联剂,使制得的用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶对太阳能电池组件的基材具有优异的粘结性,防水性能更长久。
3.采用石油树酯及特选填料,使制得的用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶水蒸气透过率低,能阻止大气中水气透入胶体本部,防止霉菌的生长。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明具体的描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据本发明做出非本质的改进和调整。
实施例1:(1)将气相法白碳黑在120℃烘干脱水2小时;(2)将结构式为
Figure A20081004602100071
n=100的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份,石油树酯4份,活性碳酸钙40份,硅微粉30份,加入真空捏合机内,于温度150℃、真空度为0.06MPa,脱水共混30分钟,冷却得基料。在室温下,再将气相白炭黑3份,甲基三异丁酮肟基硅烷12份,乙烯基三异丁酮肟基硅烷5份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份,1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯3份,二丁基二月桂酸锡0.5份,25℃时粘度为0.5Pa·s的分子末端甲基的聚二甲基硅氧烷5份,加入装有基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.09MPa,转速400rpm搅拌反应60分钟,获得用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,产品性能测试结果详见表1所示。
实施例2:(1)将气相法白碳黑在120℃烘干脱水2小时;(2)将结构式为
Figure A20081004602100072
n=500的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份,石油树酯1份,活性碳酸钙10份,硅微粉70份,加入真空捏合机内,于温度100℃、真空度为0.09MPa,脱水共混120分钟,冷却得基料。在室温下,再将气相白炭黑5份,甲基三异丁酮肟基硅烷10份、乙烯基三异丁酮肟基硅烷2份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份、1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯1份,二丁基二辛酸锡1份,25℃时粘度为0.5Pa·s的分子末端甲基的聚二甲基硅氧烷10份,加入装有基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.07MPa,转速400rpm搅拌反应80分钟,获得用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,产品性能测试结果详见表1所示。
实施例3:(1)将气相法白碳黑在120℃烘干脱水2小时;(2)将结构式为
Figure A20081004602100073
n=2000的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份,石油树酯5份,活性碳酸钙30份,硅微粉40份,加入真空捏合机内,于温度150℃、真空度为0.099MPa,脱水共混200分钟,冷却得基料。在室温下,再将气相白炭黑1份,甲基三异丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三异丁酮肟基硅烷5份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯0.5份,二丁基二月桂酸锡1.5份,25℃时粘度为1.0Pa·s的分子末端甲基的聚二甲基硅氧烷1份,加入装有基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.09MPa,转速400rpm搅拌反应120分钟,获得用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,产品性能测试结果详见表1所示。
比较实施例1:(1)将气相法白碳黑在120℃烘干脱水2小时;(2)将结构式为
Figure A20081004602100081
n=1500的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份,活性碳酸钙30份,硅微粉40份,加入真空捏合机内,于温度150℃、真空度为0.09MPa,脱水共混120分钟,冷却得基料。在室温下,再将气相白炭黑1份,甲基三异丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三异丁酮肟基硅烷5份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯0.5份,二丁基二月桂酸锡1.2份,25℃时粘度为1Pa·s的分子末端甲基的聚二甲基硅氧烷10份,加入装有基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.09MPa,转速400rpm搅拌反应120分钟,制造得到用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,产品性能测试结果详见表1所示。
比较实施例2:(1)将气相法白碳黑在120℃烘干脱水2小时;(2)将结构式为
Figure A20081004602100082
n=100的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份,活性碳酸钙40份,硅微粉30份,加入真空捏合机内,于150℃、真空度为0.07MPa,脱水共混120分钟,冷却得基料。在室温下,再将气相白炭黑3份,甲基三丁酮肟基硅烷12份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯3份,二丁基二月桂酸锡1份,25℃时粘度为0.5Pa·s的分子末端甲基的聚二甲基硅氧烷5份,加入装有基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.09MPa,转速400rpm搅拌反应60分钟,获得用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,产品性能测试结果详见表1所示。
注:树酯酸处理的碳酸钙为河南科力新材料股份有限公司生产。
表1用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶性能测试结果
Figure A20081004602100091

Claims (9)

1、一种用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于该密封剂的原料组分由以下重量份组成:
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷             100份
石油树酯                                1~5份
活性碳酸钙                              10~40份
硅微粉                                  30~70份
气相白炭黑                              1~5份
交联剂                                  10~17份
硅烷偶联剂                              1~3.5份
催化剂                                  0.5~1.5份
硅油增塑剂                              1~10份
其中,α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的结构式为
Figure A2008100460210002C1
n=100~2000。
2、按照权利要求1所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于石油树酯为C5~C8的石油树酯,软化点为40~110℃,酸值小于0.1,灰分小于0.9%。
3、按照权利要求1所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于活性碳酸钙为树酯酸处理碳酸钙。
4、按照权利要求1所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于交联剂为甲基三异丁酮肟基硅烷或乙烯基三异丁酮肟基硅烷。
5、按照权利要求1所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于硅烷偶联剂为γ-[2,3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1,3,5-三(三甲氧硅丙基)异氰酸酯中的至少一种。
6、按照权利要求1所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于催化剂为二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、二丁基二辛酸锡或辛酸亚锡中的任一种。
7、按照权利要求1所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于硅油增塑剂为分子末端为甲基的聚二甲基硅氧烷,25℃时粘度为0.5Pa·s~20Pa·s。
8、按照权利要求1~7之一所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶的制造方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
(1)将比表面积为150~200cm3/g的气相白炭黑在115~125℃烘干脱水1.5~2.5小时;
(2)用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶的制备
将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100重量份,石油树酯1~5重量份,活性碳酸钙10~40重量份,硅微粉30~70重量份,加入真空捏合机内,于温度100~150℃、真空度为0.06~0.099MPa,脱水共混30~200分钟,冷却得基料。在室温下,再将气相白炭黑1~5重量份,交联剂10~17重量份,硅烷偶联剂1~3.5重量份,催化剂0.5~1.5重量份,硅油增塑剂1~10重量份,加入装有基料的高速分散搅拌机或行星搅拌机内,于真空度0.06~0.099MPa,转速200~600rpm搅拌反应30~150分钟获得单组分硅酮密封胶。
9、如权利要求1所述用于太阳能电池组件的单组分硅酮密封胶,其特征在于该密封胶作为太阳能电池组件的胶粘剂。
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