CN103881648B - 一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶及其制备方法，解决了现有技术耐候性能差，使用寿命短、阻燃性能和环保性能不好的问题，其特征在于A组分包括羟基封端聚二甲基硅氧烷、阻燃补强剂、增强改性剂、增塑稀释剂，BA组分包括交联剂、催化剂、催化剂载体、粘附促进剂，A、B组分按重量100:8-12的比例混合均匀。本发明不需要底胶进行处理，室温粘接强度就可超过2MPa，对金属表面不腐蚀，对工作环境无污染；使密封胶的拉断强度和粘合强度分别提高15%和12%；实现了光伏组件的可喷涂，缩短了室温固化时间，节省了太阳能电池密封胶的用量，提高了组装效率；在提高拉断强度和粘合强度的同时，改善了密封胶的阻燃性能和耐高温热老化性能。

Description

一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶

技术领域

本发明涉及一种橡胶密封材料技术领域，具体地说是一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶及其制备方法。

背景技术

太阳能电池板（光伏组件）简称PV组件，是太阳能光伏发电系统的核心部件之一，它是由预先排列好的一组晶体硅电池，被层压在超薄、透明、高强度玻璃和密封底层之间而构成。若将晶体硅电池直接暴露在大气中，受到光、热、雨、雪等气象因素的影响，晶体硅电池的转换效率和使用寿命会大大的降低。因此，需要采用合适的封装系统中的一个重要组成部分就是封装材料（密封胶，俗称银浆），它可以起到结构支撑、光学匹配、电隔离保护和热传导等作用。光伏组件的主要用胶点有：边框密封、接线盒粘接、接线盒灌封、汇流条密封和支架粘接等。光伏组件用胶使用方便，粘接强度高，密封性能好、粘接材料范围广、绝缘性能好、具有优良的耐候性、阻燃性等综合性能，因而在行业内应用较为广泛。目前我国光伏组件用密封胶以单组份为主，其特点是抗户外老化性能好，耐候性好，价格便宜，但其储存稳定性差、固化时间长，施工效率低。现有技术的双组分室温硫化硅橡胶存在着耐候性能差，使用寿命短、阻燃性能和环保性能不好等缺点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一方面提供了一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶，解决现有技术的室温硫化硅橡胶存在的固化时间长、耐候性能差，使用寿命短、阻燃性能和环保性能不好等问题。

本发明的第二方面提供了一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶的制备方法，设备投资少、生产工艺简单，节能环保无污染。

一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶，包括A组分和B组分，其特征在于：

按重量计，A组分配方：

羟基封端聚二甲基硅氧烷    100份；

阻燃补强剂               80-160份；

增强改性剂                8-15份；

增塑稀释剂             60-120份；

按重量计，B组分配方：

交联剂                    20-40份；

催化剂                     5-10份；

催化剂载体                 30-60份；

粘附促进剂                  5-10份；

所述的A、B组分的重量份比为100:8-12；

所述的阻燃补强剂选用纳米氢氧化铝、纳米氢氧化镁、纳米碳酸钙、硼酸锌中的一种或其以上组合；

所述的增强改性剂选用MQ硅树脂与二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧树脂中的一种或其以上组合；

所述的增塑稀释剂选用甲基硅油、苯基硅油的一种或其组合物，粘度范围在100-400mPa.s；

所述的交联剂选用硅氮烷低聚物（KH-CL）与正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的一种或其以上组合；

所述的催化剂选用二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、二正丁胺、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯中的一种或其以上组合；

所述的催化剂载体选用羟基硅油，粘度范围在20-50mPa.s；

所述的粘附促进剂选用缩水甘油基氧烷基三烷氧基硅烷、缩水甘油基三甲氧烷硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷的一种或其以上组合；

所述的羟基封端聚二甲基硅氧烷，粘度范围在2000-3000mPa.s。

一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

首先，将羟基封端聚二甲基硅氧烷、阻燃补强剂、增强改性剂、增塑稀释剂按重量份数加入高速分散机中混合45-90分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在温度105-125℃和真空度0.05-0.1MPa的条件下脱泡60-150分钟，制成A组分，灌装入一定容量的容器中备用；

第二，将交联剂、催化剂、催化剂载体、粘附促进剂按比例加入高速分散机中混合30-60分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在真空度0.05-0.1MPa的条件下常温脱泡45-90分钟，制成B组分，灌装入一定容量的容器中备用；

第三，将A、B组分按重量100:8-12的比例混合均匀，即可或涂覆，或喷涂，或灌封。

本发明所述的一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步：1、选择硅氮烷低聚物作为交联剂，Si-N键在低浓度的催化剂作用下与羟基封端聚二甲基硅氧烷的硅羟基发生缩合交联反应，制备双组分的有机硅胶粘剂在粘接光伏组件时，不需要底胶进行处理，室温粘接强度就可超过2MPa，使粘合强度大幅度提高；2、选择烷氧基缩水甘油基作粘附促进剂制备出光伏组件密封剂，无需底涂就可使粘接强度超过2.0MPa，且对金属表面不腐蚀，对工作环境无污染；3、选择MQ硅树脂、异氰酸酯和环氧树脂作为双组分密封胶的增强改性剂，使密封胶的拉断强度和粘合强度分别提高15%和12%；4、由于黏度低，凝胶快，实现了光伏组件的可喷涂，缩短了室温固化时间，节省了太阳能电池密封胶的用量，提高了组装效率；5、选择无机纳米阻燃剂作为填充补强剂，在提高拉断强度和粘合强度的同时，改善了密封胶的阻燃性能和耐高温热老化性能。

具体实施方式

为了更好地理解与实施本发明，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。

实施例1：

按重量份计，将100份粘度为2000 mPa.s的羟基封端聚二甲基硅氧烷、120份纳米氢氧化铝、6份MQ硅树脂、4份二苯基甲烷二异氰酸酯、60份粘度为100mPa.s的甲基硅油依次加入高速分散机中混合60分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在温度110℃和真空度0.06MPa的条件下脱泡70分钟，制成A组分，灌装入一定容量的容器中；将20份硅氮烷低聚物（KH-CL）、10份正硅酸乙酯、6份二醋酸二丁基锡、、30份粘度为25 mPa.s的羟基硅油、8份缩水甘油基氧烷基三烷氧基硅烷依次加入高速分散机中混合30分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在真空度0.06MPa的条件下常温脱泡45分钟，制成B组分，灌装入一定容量的容器中；使用时按重量将A、B组分以重量100:8比例混合均匀，或涂覆，或喷涂，或灌封。

经检测，所制的硅橡胶表干时间4min，拉断强度5.2MPa，拉断伸长率685%，与基材的粘合强度2.6MPa，阻燃级别V0,体积电阻率1.5×10¹⁵Ω.㎝，击穿电压15kv/mm。

实施例2：

按重量份计，将100份粘度为2200 mPa.s的羟基封端聚二甲基硅氧烷、40份纳米碳酸钙、50份纳米氢氧化镁、30份硼酸锌、4份MQ硅树脂、2份二苯基甲烷二异氰酸酯、4份环氧树脂、80份粘度为200mPa.s的苯基硅油依次加入高速分散机中混合70分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在温度115℃和真空度0.07MPa的条件下脱泡60分钟，制成A组分，灌装入一定容量的容器中；将20份硅氮烷低聚物（KH-CL）、10份正硅酸丙酯、10份甲基三乙氧基硅烷、3份辛酸亚锡、2份二正丁胺、2份钛酸正丁酯、50份粘度为30mPa.s的羟基硅油、5份缩水甘油基三甲氧烷硅烷、5份3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷依次加入高速分散机中混合40分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在真空度0.07MPa的条件下常温脱泡50分钟，制成B组分，灌装入一定容量的容器中；使用时按重量将A、B组分以重量100:10的比例混合均匀，或涂覆，或喷涂，或灌封。

经检测，所制的硅橡胶表干时间4.5min，拉断强度5.4MPa，拉断伸长率678%，与基材的粘合强度2.7MPa，阻燃级别V0，体积电阻率1.6×10¹⁵Ω.㎝，击穿电压15.5kv/mm。

实施例3：

按重量份计，将100份粘度为2500 mPa.s的羟基封端聚二甲基硅氧烷、30份纳米碳酸钙、50份纳米氢氧化铝、40份硼酸锌、6份MQ硅树脂、4份环氧树脂、50份粘度为100 mPa.s甲基硅油、50份粘度为400 mPa.s苯基硅油依次加入高速分散机中混合80分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在温度120℃和真空度0.08MPa的条件下脱泡70分钟，制成A组分，灌装入一定容量的容器中；将15份硅氮烷低聚物（KH-CL）、8份正硅酸乙酯、8份苯基三甲氧基硅烷、6份二醋酸二丁基锡、2份二正丁胺、2份钛酸异丙酯、60份粘度为40mPa.s的羟基硅油、5份缩水甘油基氧烷基三烷氧基硅烷、2份缩水甘油基三甲氧烷硅烷、2份3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷依次加入高速分散机中混合50分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在真空度0.08MPa的条件下常温脱泡60分钟，制成B组分，灌装入一定容量的容器中；使用时按重量将A、B组分以重量100:11的比例混合均匀，或涂覆，或喷涂，或灌封。

经检测，所制的硅橡胶表干时间5min，拉断强度5.5MPa，拉断伸长率672%，与基材的粘合强度2.8MPa，阻燃级别V0,体积电阻率1.7×10¹⁵Ω.㎝，击穿电压16kv/mm。

实施例4：

按重量份计，将100份粘度为3000 mPa.s的羟基封端聚二甲基硅氧烷、40份纳米氢氧化铝、40份纳米氢氧化镁、40份纳米碳酸钙、4份MQ硅树脂、4份二苯基甲烷二异氰酸酯、2份环氧树脂、120份粘度为400mPa.s的甲基硅油依次加入高速分散机中混合90分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在温度125℃和真空度0.1MPa的条件下脱泡150分钟，制成A组分，灌装入一定容量的容器中；将15份硅氮烷低聚物（KH-CL）、5份正硅酸乙酯、5份正硅酸丙酯、5份甲基三乙氧基硅烷、5份苯基三甲氧基硅烷、4份二醋酸二丁基锡、2份二正丁胺、2份钛酸正丁酯、60份粘度为50 mPa.s的羟基硅油、4份缩水甘油基三甲氧烷硅烷、4份3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷依次加入高速分散机中混合60分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在真空度0.1MPa的条件下常温脱泡90分钟，制成B组分，灌装入一定容量的容器中；使用时按重量将A、B组份以重量100:12的比例混合均匀，或涂覆，或喷涂，或灌封。

经检测，所制的硅橡胶表干时间5.5min，拉断强度5.6MPa，拉断伸长率668%，与基材的粘合强度2.9MPa，阻燃级别V0,体积电阻率1.8×10¹⁵Ω.㎝，击穿电压16.5kv/mm。

Claims (2)

1.一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶，包括A组分和B组分,其特征在于：

按重量计，A组分配方：

羟基封端聚二甲基硅氧烷    100份；

阻燃补强剂               80-160份；

增强改性剂                8-15份；

增塑稀释剂             60-120份；

按重量计，B组分配方：

交联剂                    20-40份；

催化剂                     5-10份；

催化剂载体                 30-60份；

粘附促进剂                  5-10份；

所述的A、B组分按重量比例为100:8-12；

所述的羟基封端聚二甲基硅氧烷粘度范围在2000-3000mPa.s；

所述的阻燃补强剂选用纳米氢氧化铝、纳米氢氧化镁、纳米碳酸钙、硼酸锌中的一种或其以上组合；

所述的增强改性剂选用MQ硅树脂与二苯基甲烷二异氰酸酯、环氧树脂中的一种或其以上组合；

所述的增塑稀释剂选用甲基硅油、苯基硅油的一种或其组合物，粘度范围在100-400mPa.s；

所述的交联剂选用硅氮烷低聚物与正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的一种或其以上组合；

所述的催化剂选用二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、二正丁胺、钛酸异丙酯、钛酸正丁酯中的一种或其以上组合；

所述的催化剂载体选用羟基硅油，粘度范围在20-50mPa.s；

所述的粘附促进剂选用缩水甘油基氧烷基三烷氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷的一种或其以上组合。

2.如权利要求1所述的一种环保可喷涂型的光伏组件用双组分室温硫化硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

首先，将羟基封端聚二甲基硅氧烷、阻燃补强剂、增强改性剂、增塑稀释剂按重量份数加入高速分散机中混合45-90分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在温度105-125℃和真空度0.05-0.1MPa的条件下脱泡60-150分钟，制成A组分，灌装入一定容量的容器中备用；

第二，将交联剂、催化剂、催化剂载体、粘附促进剂按比例加入高速分散机中混合30-60分钟，混合均匀后通过三辊研磨机研磨三遍，然后在真空度0.05-0.1MPa的条件下常温脱泡45-90分钟，制成B组分，灌装入一定容量的容器中备用；

第三，将A、B组分按重量100:8-12的比例混合均匀。