CN102816553A - 一种用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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任天斌
王永涛
刘新
武传业
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Abstract

本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂及其制备方法，其特征在于包含以下组分(重量份)：端羟基聚二甲基硅氧烷50～100份；白炭黑1～10份；交联剂3～5份；偶联剂3～10份；催化剂0.05～0.5份；软化剂0.1～0.3份。本发明具体的制备方法为：往捏合机中逐次加入基胶、气相白炭黑，升温抽真空搅拌，制得基料；将制好的基料过二辊机研磨，取适量研磨后的基料加入到搅拌机内，并加入一定比例的交联剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌均匀后制得单组分有机硅胶。本发明制备的用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂可以在室温下固化，具备良好的耐高温性，良好的耐老化性能、粘附性能和耐水性能；无色透明，密封效果好。

Description

一种用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂及其制备方法。
背景技术
自20世纪70年代以来，地球环境污染和能源短缺问题日趋严重。太阳能电池发电是解决这两个问题的最有效途径之一。但由于太阳能电池片自身的缺陷，暴露在阳光、雨水等自然条件下就会造成用永久性破坏。因此，为了提高太阳能电池的使用寿命，必须对其组件进行保护，以提高太阳能组件对环境的适应性及耐高低温、防潮以及抗震、耐冲击、密封等性能要求。
以活性官能团封端的低分子量聚硅氧烷为基础制成的室温硫化胶粘剂是一种兼有有机材料和无机材料特性的材料，具有优异的物理化学综合特性，使用方便、耐高低温、耐潮湿、耐雾、防霉和良好的密封性能，特别是其在高温下的稳定性，使得其作为有机硅胶粘剂的一种，广泛应用于太阳能光伏组件的封装。但是有机硅胶粘剂需要在150～200℃的高温固化，且固化时间长，对被粘材料粘结力低、耐有机溶剂性差、高透水性等缺点，对太阳能光伏组件的使用寿命带来严重的影响。
发明内容
本发明即针对现有太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂使用过程中存在的问题，发明出一种具有耐高低温、密封性好等优良性能，同时具备良好的机械性能以及耐水性能，且可以实现在室温下固化，在高温下使用的特性。
本发明提供了一种用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂，以重量份计，该组合物的组分及含量为：
  端羟基聚二甲基硅氧烷   50～100份
  白炭黑   1～10份
  交联剂   3～5份
  偶联剂   3～10份
  催化剂   0.05～0.5份
  软化剂   0.1～0.3份
本发明用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂有机硅密封胶以端羟基聚二甲基硅氧烷及细微填料为材料主体，采用甲基三丁肟硅烷为交联剂的缩合交联方式，同时加入含硅固化促进剂以及偶联剂。
本发明选用端羟基聚二甲基硅氧烷为胶体，其是一种透明的硅橡胶生胶，必需添加补强填料才具有实用性。通常透明有机硅橡胶都是添加气相白炭黑来达到补强、透明的目的，补强填料的加入必然会影响胶的透光度。本发明通过反复实验最后选取QS-40白炭黑，添加量为3～5，一方面不会影响胶粘剂的透明性，另外一方面会提高胶粘剂的粘结性能。
本发明选取的交联剂为甲基三丁肟硅烷，具有无味、储存稳定的优点。
本发明的另一改进之处为自制效果更佳的偶联剂。硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料(如玻璃、硅砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团。通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起″分子桥″，把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。本发明使用硅烷偶联剂用来提高有机硅胶粘剂的粘接强度、耐水、耐气候等性能，并可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。安烃基烷氧基硅烷或环氧烃基硅烷等偶联剂可作为有机硅密封胶的改性剂，但其力学性能、表面可涂覆性、对基材的粘结强度均较差，且伯胺类硅烷的伯氢原子活性高，存在着胺味大、碱性强、易使密封胶变黄等不足。本发明采用一种新型硅烷偶联剂(含氰基和仲胺基)作为有机硅密封胶的改性剂，改变胶粘剂的表干时间、力学性能、表面可修饰性以及对基材(混凝土、玻璃、铝)的粘结强度。
本发明新型硅烷偶联剂的制备方法为：使用KH-792与丙烯腈发生加成反应，其反应式如下：
Figure BSA00000512489200021
伯氨基与丙烯腈中的双键加成后，一方面可在产物的分子结构中引入了极性较大的氰基，同时使原有的伯氨基转化为活性较低的仲氨基。从而提高了其自身的储存稳定性，改善了密封胶的性能。向配方体系中添加适量的硅烷偶联剂作为改性剂，可以显著提高有机硅密封胶的力学性能和对基材的粘接强度，大大缩短其表干时间，有效改善其表而的可修饰性。
本发明选取的催化剂为有机锡，催化剂用量太多时，表干时间较快，但拉伸强度降低；用量太少时，表干时间太慢，并且拉伸强度、伸长率等性能也达不到最佳，通过研究，本发明催化剂最佳用量为重量份数0.2～0.5份。
本发明选取的软化剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯中的一种或几种，与硅橡胶相容性好，软化效果明显，且无色透明。添加软化剂的目的是提高胶粘剂的初粘性，特别是低温下的初粘性能。
本发明的另一目的是提供一种用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂的制备方法。为了进一步提高产品的性能，本发明采用两步法，具体操作步骤为：往捏合机中逐次加入基胶、气相白炭黑，升温抽真空搅拌，制得基料；将制好的基料过二辊机研磨，取适量研磨后的基料加入到搅拌机内，并加入一定比例的交联剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌均匀后制得单组分有机硅胶。
本发明的有益效果：
本发明的有机硅胶粘剂可以在室温下进行固化的同时，具备良好的耐高温性，能够长期耐温至200℃；良好的耐老化性能、粘附性能和耐水性能；无色透明，密封效果好，能够大大提高太阳能光伏组件的使用寿命和使用效率。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
实施方式一：
本实施方式中太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂中各组分重量份：
  端羟基聚二甲基硅氧烷   95份
  白炭黑   5份
  交联剂   3份
  偶联剂   5份
  催化剂   0.1份
  软化剂   0.1份
本发明的具体操作方法：往捏合机中逐次加入基胶、气相白炭黑，升温抽真空搅拌，制得基料；将制好的基料过二辊机研磨，取适量研磨后的基料加入到搅拌机内，并加入一定比例的交联剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌均匀后制得单组分有机硅胶。
实施方式二：
本实施方式中太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂中各组分重量份：
  端羟基聚二甲基硅氧烷   70份
  白炭黑   6份
  交联剂   4份
  偶联剂   7份
  催化剂   0.15份
  软化剂   0.3份
本发明的具体操作方法：往捏合机中逐次加入基胶、气相白炭黑，升温抽真空搅拌，制得基料；将制好的基料过二辊机研磨，取适量研磨后的基料加入到搅拌机内，并加入一定比例的交联剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌均匀后制得单组分有机硅胶。
实施方式三：
本实施方式中太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂中各组分重量份：
  端羟基聚二甲基硅氧烷   80份
  白炭黑   7份
  交联剂   4份
  偶联剂   6份
  催化剂   0.2份
  软化剂   0.2份
本发明的具体操作方法：往捏合机中逐次加入基胶、气相白炭黑，升温抽真空搅拌，制得基料；将制好的基料过二辊机研磨，取适量研磨后的基料加入到搅拌机内，并加入一定比例的交联剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌均匀后制得单组分有机硅胶。
实施方式四：
本实施方式中太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂中各组分重量份：
  端羟基聚二甲基硅氧烷   90份
  白炭黑   10份
  交联剂   4份
  偶联剂   7份
  催化剂   0.25份
  软化剂   0.1份
本发明的具体操作方法：往捏合机中逐次加入基胶、气相白炭黑，升温抽真空搅拌，制得基料；将制好的基料过二辊机研磨，取适量研磨后的基料加入到搅拌机内，并加入一定比例的交联剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌均匀后制得单组分有机硅胶。
由以上实施方式制备的有机硅胶粘剂，具体性能见下表：
Figure BSA00000512489200051
从上表所示可以看出：通过本发明制备的用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂透光率高，机械性能好，且具有良好的抗热性能、防水性能和抗紫外线的性能。

Claims (3)

1.本发明一种用于太阳能光伏组件封边的有机硅胶粘剂，其特征是：以重量份计，该组合物的组分及含量为：端羟基聚二甲基硅氧烷50～100份；白炭黑1～10份；交联剂3～5份；偶联剂3～10份；催化剂0.05～0.5份；软化剂0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所属的胶粘剂，其特征是：为进一步改善胶粘剂的性能，本发明自制新型硅烷偶联剂，其制备方法为：使用KH-792与丙烯腈发生加成反应。
3.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征是：制备方法为两步法，具体为：往捏合机中逐次加入基胶、气相白炭黑，升温抽真空搅拌，制得基料；将制好的基料过二辊机研磨，取适量研磨后的基料加入到搅拌机内，并加入一定比例的交联剂、偶联剂、催化剂，真空搅拌均匀后制得单组分有机硅胶。
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