CN103937444A - 单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，属于密封胶技术领域，该密封胶由包括以下组分的原料反应得到：107硅油100份、补强填料10~200份、硅烷偶联剂0.1~1份、催化剂0.01~0.5份，交联剂5~10份和铜防护剂0.1~1份；铜防护剂是咪唑和/或4-甲基咪唑。本发明还公开了该密封胶的制备方法。本发明的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，具有如下的优点：具有优异的铜防护功能、极致的力学性能、优异的抗老化性能，可广泛适用于太阳能组件边框的密封；本发明还提供上述密封胶制备方法，该方法添加物料集中，步骤简单，只需要控制搅拌时间和真空度，适宜在生产中推广应用。

Description

单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶及其制备方法

技术领域

本发明属于密封胶技术领域，具体涉及一种单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳

能光伏组件密封胶及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏组件硅酮密封胶是一种单组分、中性固化硅酮密封胶，其主要用途是应用于太阳能光伏组件、太阳能灯以及其它方面的粘接密封。

现有技术中通常将单组份脱肟型硅胶用作光伏组件密封胶，但是这种密封胶在实际应用中已经发现光伏组件上的接线盒内部的铜电路发黑被腐蚀的现象，主要原因是这类硅胶在固化过程中会放出丁酮肟，丁酮肟的氨基可以和铜发生化学反应，从而腐蚀光伏组件内的铜制电路，影响到产品的使用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，该种密封胶能有效防止铜腐蚀，而且不易老化；本发明的另一目的在于提供上述密封胶的制备方法，该方法简单，易于控制和实现。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，由包括以下组分的原料反应得到：107硅油100份、补强填料10~200份、硅烷偶联剂0.1~1份、催化剂0.01~0.5份，交联剂5~10份和铜防护剂0.1~1份；所述的铜防护剂是咪唑和/或4-甲基咪唑。

其中，铜防护剂中，咪唑用量为0.5份咪唑时，对铜的腐蚀率为0，表干时间为7min，拉伸强度为2.6MPa，断裂伸长率为516%。咪唑用量为0.3份咪唑时，对铜的腐蚀率为0，表干时间为8min，拉伸强度为2.1MPa，断裂伸长率为427%。4-甲基咪唑用量为0.5份4-甲基咪唑时，对铜的腐蚀率为0，表干时间为4min，拉伸强度为2.3MPa，断裂伸长率为562%。4-甲基咪唑用量为0.3份4-甲基咪唑时，对铜的腐蚀率为0，表干时间为5min，拉伸强度为2.3MPa，断裂伸长率为482%。如果硅胶中不加咪唑或者4-甲基咪唑,对铜的腐蚀率在80%到100%，如果硅胶中咪唑或者4-甲基咪唑的含量>1%硅胶老化后胶容易泛黄。

所述的107硅油是粘度为5000~80000CP的双端羟基聚二甲基硅氧烷。

所述的补强填料为碳酸钙、气相白炭黑和二氧化硅中的任意一种或任意几种的组合；其中，所述的碳酸钙和二氧化硅的粒径为3000~5000目的粉体并且含水量小于0.1%，所述的气相白炭黑是由气相法合成的并且含水率为小于0.6%的二氧化硅。

所述的硅烷偶联剂为N-（β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、 γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或任意几种的组合。

所述的交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和四丁酮肟基硅烷中任意一种或任意几种的组合。

所述的催化剂为有机锡催化剂。

所述的有机锡催化剂为二丁基二醋酸锡或二丁基二月桂酸锡。

制备上述单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶的方法，包括如下步骤：

1）用100份107硅油与按重量份数称取的补强填料10~200份混合后进行抽真空搅拌，真空度低于-0.1MPa，并且控制抽真空的真空度和搅拌时间，得到反应主体原料；

2）向上述反应主体原料中加入按重量份数称取的硅烷偶联剂0.1~1份、催化剂0.01~0.5份、交联剂5~10份和铜防护剂0.1~1份，并且继而抽真空搅拌，控制抽真空的真空度低于-0.1MPa和搅拌时间，然后通入保护气体至常压后包装，得到成品。

所述步骤1）中控制抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为10~30min。

所述步骤2）中控制抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间是10~30min；所述的保护气体为氮气。

本发明通过在传统的太阳能光伏组件硅酮密封胶中加入特定比例的铜防护剂，该铜防护剂为0.1~1份，该铜防护剂是咪唑或4-甲基咪唑中的任意一种或者两种的组合；传统的咪唑用作环氧树脂固化剂、可提高制品的弯曲、拉伸、压缩等机械性能，提高绝缘的电性能，提高耐化学药剂的化学性能，广泛用于计算机、电器，未有与107硅油等组分组合反应，用来防止铜腐蚀的先例；传统的4-甲基咪唑（简称4-MI）是一种重要的有机中间体，主要用于合成大宗胃药西咪替丁，用于药品等，未有与107硅油等组分组合反应，用来防止铜腐蚀的先例；本发明即是将这两种物质用作铜防护剂，与107硅油等组分联合作用，产生意料不到的防腐蚀效果，而且使得密封胶不易老化，性能优良。

有益效果：与现有技术相比，本发明的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，具有如下的优点：

1） 铜防护剂为0.1~1份时，施胶在铜材上在80℃密闭环境下老化240小时

铜无腐蚀现象，而已有技术中的单组份脱肟型胶48h就发现有铜变黑被腐蚀的现象，具有优异的铜防护功能；

2） 硅胶由于拉伸强度和断裂伸长率分别可达大于2MPa和200~500%，

具有极致的力学性能；

3） 在150℃下经1000h不黄变并且不开裂，具有优异的抗老化性能，可广

泛适用于太阳能组件边框的密封；

本发明还提供上述密封胶制备方法，该方法添加物料集中，步骤简单，只需要控制搅拌时间和真空度，适宜在生产中推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

制备单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，按重量份数称取粘度为20000CP的107胶100份、粒径为5000目并且含水量即含水率小于0.1%的碳酸钙100、含水率为小于0.6%的气相二氧化硅10份混合后进行抽真空搅拌，抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，接着加入按重量份数称取0.5份N-（Β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、0.3份γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、0.05份二丁基二月桂酸锡、10份乙烯基三丁酮肟基硅烷、0.1份咪唑，抽真空搅拌，且真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，然后由氮保护气体破真空后，包装，即得到单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶成品。

实施例2

制备单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，按重量份数称取粘度为5000CP的107胶20份、粘度为80000CP的107胶80份、粒径为3000目并且含水量即含水率小于0.1%的二氧化硅100份、含水率为小于0.6%的气相二氧化硅10份混合后进行抽真空搅拌，抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，接着加入按重量份数称取1份N-（Β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、0.01份二丁基二月桂酸锡、5份甲基三丁酮肟基硅烷、5份乙烯基三丁酮肟基硅烷和0.5份咪唑并且抽真空搅拌，真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，然后由氮保护气体破真空后，包装，即得到单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶成品。

实施例3

制备单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，按重量份数称取粘度为80000CP的107胶100份、粒径为3000目并且含水量即含水率小于0.1%的二氧化硅100份、含水率为小于0.6%的气相二氧化硅5份混合后进行抽真空搅拌，抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间是20min，接着加入按重量份数称取0.8份3-氨丙基三乙氧基硅烷、0.5份二丁基二醋酸锡、8份四丁酮肟基硅烷、0.5份4-甲基咪唑并且抽真空搅拌，真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，然后由氮保护气体破真空后，包装，即得到单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶成品。

实施例4

制备单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，按重量份数称取粘度为20000CP的107胶50份、粘度为80000CP的107胶50份、粒径为5000目并且含水量即含水率小于0.1%的碳酸钙150、粒径为5000目并且含水量即含水率小于0.1%的二氧化硅50份、含水率为小于0.6%的气相二氧化硅2份混合后进行抽真空搅拌，抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间是20min，接着加入按重量份数称取0.5份γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、0.5份3-氨丙基三乙氧基硅烷、0.1份二丁基二月桂酸锡、5份甲基三丁酮肟基硅烷、5份四丁酮肟基硅烷、0.3份4-甲基咪唑并且抽真空搅拌，真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，然后由氮保护气体破真空后，包装，即得到单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶成品。

实施例5：

制备单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，按重量份数称取粘度为5000CP的107胶70份、粘度为80000CP的107胶30份、粒径为5000目并且含水量即含水率小于0.1%的碳酸钙200、含水率为小于0.6%的气相二氧化硅2份混合后进行抽真空搅拌，抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，接着加入按重量份数称取0.5份N-（Β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、0.5份γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、0.3份二丁基二月桂酸锡、10份甲基三丁酮肟基硅烷、0.4份咪唑并且抽真空搅拌，真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为20min，然后由氮保护气体破真空后，包装，即得到单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶成品。

实施例6

对上述实施例1至5得到的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶进行性能测试如表1：

为了考察制得的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶的对铜的腐蚀性，将20克密封胶打在用丙酮擦拭干净的铜板上，将铜板和密封胶一起放入容积约为200mL的密闭容器中密封保存后放入80℃烘箱每24小时后观察铜的腐蚀情况；为了考察制得的单组份深层固化快有机硅太阳能组件胶的力学性能，在PE膜上打上2mm厚的密封胶，在温度为25℃湿度为50%的环境下固化72小时后，按GB/T528-1988进行拉伸强度测试。而且，如果硅胶中不加咪唑或者4-甲基咪唑，对铜的腐蚀率在80%到100%，如果硅胶中咪唑或者4-甲基咪唑的含量>1%硅胶老化后胶容易泛黄。

表1  性能测试结果

	对铜材的腐蚀性%	表干时间min	拉伸强度MPa	断裂伸长率%
					实施例1	8	4	2.5	441
实施例2	0	7	2.6	516
					实施例3	0	4	2.3	562
实施例4	0	5	2.3	482
					实施例5	0	8	2.1	427

Claims (10)

1.单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，其特征在于：由包括以下组分的原料反应得到：107硅油100份、补强填料10~200份、硅烷偶联剂0.1~1份、催化剂0.01~0.5份，交联剂5~10份和铜防护剂0.1~1份；所述的铜防护剂是咪唑和/或4-甲基咪唑。

2.根据权利要求1所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，其特征在于：所述的107硅油是粘度为5000~80000CP的双端羟基聚二甲基硅氧烷。

3.根据权利要求1所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，其特征在于：所述的补强填料为碳酸钙、气相白炭黑和二氧化硅中的任意一种或任意几种的组合；其中，所述的碳酸钙和二氧化硅的粒径为3000~5000目的粉体并且含水量小于0.1%，所述的气相白炭黑是由气相法合成的并且含水率为小于0.6%的二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为N-（β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、 γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或任意几种的组合。

5.根据权利要求1所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，其特征在于：所述的交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和四丁酮肟基硅烷中任意一种或任意几种的组合。

6.根据权利要求1所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，其特征在于：所述的催化剂为有机锡催化剂。

7.根据权利要求6所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶，其特征在于：所述的有机锡催化剂为二丁基二醋酸锡或二丁基二月桂酸锡中的任意一种或者两种的组合。

8.制备权利要求1~7中任意一项所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶的方法，包括如下步骤：

1）用100份107硅油与按重量份数称取的补强填料10~200份混合后进行抽真空搅拌，真空度低于-0.1MPa，并且控制抽真空的真空度和搅拌时间，得到反应主体原料；

2）向上述反应主体原料中加入按重量份数称取的硅烷偶联剂0.1~1份、催化剂0.01~0.5份、交联剂5~10份和铜防护剂0.1~1份，并且继而抽真空搅拌，控制抽真空的真空度低于-0.1MPa和搅拌时间，然后通入保护气体至常压后包装，得到成品。

9.根据权利要求8所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中控制抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间为10~30min。

10.根据权利要求8所述的单组份对铜无腐蚀的有机硅太阳能光伏组件密封胶的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中控制抽真空的真空度低于-0.1MPa，搅拌时间是10~30min；所述的保护气体为氮气。