CN104194712B - 太阳能光伏组件用密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子密封材料技术领域，尤其是涉及太阳能光伏组件专用的密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：90份、白炭黑或钛白粉：8份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：18份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：12份、丙烯酰胺：7份、邻苯二甲酸酐：4份、氢氧化铝或氢氧化镁：13份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：30份、防老剂D：4份、尼泊金甲酯：2份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷等：5份。本发明还揭示了其制备方法。本发明具有抗拉伸度更大、断裂伸长率更高、体积电阻率更大、介电强度更高、粘结力更强、耐黄变及耐开裂性能更好、保质期更长等有益效果。

Description

太阳能光伏组件用密封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子密封材料技术领域，特别是涉及太阳能光伏组件专用的密封胶及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电产业自20世纪80年代以来持续高速发展，所谓太阳能光伏发电系统是指利用太阳能电池的光伏效应，讲太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。太阳能电池板，也称为“光伏组件”，简称PV组件，是太阳能光伏发电系统中的核心部分之一、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。若干组光伏组件用密封胶安装固定在框架上组成太阳能电池板，有机硅密封胶是太阳能光伏组件中不可缺少的重要辅助材料，在太阳能光伏组件生产过程中，用于粘结框架与光伏电池板。太阳能光伏组件密封胶从其使用的环境来说主要用于户外，必须满足适应环境外部的气候条件的使用要求，更具体的讲，太阳能光伏组件直接暴露于外界，光、热和风霜、雨、雪等气象因素对太阳能光伏组件的使用寿命产生影响。为提高太阳能电池使用寿命，降低PV组件使用成本，美国等已确立PV组件使用寿命30年的目标，从而对PV组件密封胶提出了更高的要求，即要求具有良好的耐候能力，能够耐受高低温环境的考研，防潮、抗环境腐蚀能力，良好的耐紫外线能力和耐黄变性，良好的粘结性能，抗机械冲击和防震能力，除此以外，不仅要提高其抗紫外线和抗氧化性，而且在不影响密封胶粘结性的同时，增加绝缘性能和阻燃性能。

公布号为CN103740322A、名称为：阻燃型太阳能光伏组件密封胶，是由以下重量份数的原料组成：封端聚二甲基硅氧烷100份、增塑剂5~30份、复合阻燃填料2~100份、补强填料2~50份，交联剂1~10份、羟基清除剂0.1~3份、增粘剂0.2~5份、催化剂0.1~0.5份和颜料0.1~5份。该密封胶，通过对传统的密封胶的配方进行改造，添加了阻燃填料，使密封胶具有优异的阻燃性能；具体的复合阻燃填料为氢氧化镁和氢氧化铝两种原料混合而成。

公布号为CN102936483A、名称为：单组份有机硅太阳能光伏组件用密封胶及其制备方法，是由按以下重量份数配比的原料构成：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份和交联剂5-7份。它具有优异的涂层固化速度，较高的拉伸强度和断裂伸长率；及较优的抗黄变性能和抗老化性能。

上述密封胶都存在粘性过大，使用时不易涂覆及展开，给使用带来了不便；而且长期受热分解方面的性能欠佳、保存期限较短、易发生细菌霉变。

发明内容

鉴于上述缺陷，本发明提供一种新型的太阳能光伏组件专用的密封胶，并揭示其制备方法，它们是采用以下技术方案来实现的。

太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：80～100份、白炭黑或钛白粉：5～10份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：15～20份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：10～15份、丙烯酰胺：5～10份、邻苯二甲酸酐：3～5份、氢氧化铝或氢氧化镁：10～16份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：20～40份、防老剂D：2～5份、尼泊金甲酯：1～3份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：4～6份。

本发明中，最优选地配方为：太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：90份、白炭黑或钛白粉：8份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：18份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：12份、丙烯酰胺：7份、邻苯二甲酸酐：4份、氢氧化铝或氢氧化镁：13份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：30份、防老剂D：4份、尼泊金甲酯：2份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：5份。

本发明中的太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是采用以下方法制得的：第一步：称量：先确定任一原材料的重量，然后按该原材料的重量推算其它原材料的重量，再进行单独称量并单独存放；

第二步：将第一步中称量得到的白炭黑或钛白粉、磷酸三苯酯、丙烯酰胺、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝或氢氧化镁、玻璃纤维或石棉纤维、防老剂D、尼泊金甲酯混合并搅拌、磨研成100目以下粉状物；将粉状物放入间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇中，并依次放入聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，80～120℃的真空状态下搅拌40～60分钟使其均匀；静置10～20分钟后出料灌装，得到太阳能光伏组件用密封胶。

本发明中的太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是采用以下方法制得的：第一步：称量：先确定任一原材料的重量，然后按该原材料的重量推算其它原材料的重量，再进行单独称量并单独存放；

第二步：将第一步中称量得到的白炭黑或钛白粉、丙烯酰胺、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝或氢氧化镁、玻璃纤维或石棉纤维、防老剂D、尼泊金甲酯混合并搅拌、磨研成100目以下粉状物；将粉状物放入间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇中，并依次放入聚二甲基硅氧烷、邻苯二甲酸二丁酯、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，80～120℃的真空状态下搅拌40～60分钟使其均匀；静置10～20分钟后出料灌装，得到太阳能光伏组件用密封胶。

本发明中的白炭黑或钛白粉，不仅增加了密封胶的黏结力，而且使得密封胶具有了防日光老化、防紫外线老化的功能。

本发明中的玻璃纤维或石棉纤维，增加了密封胶的硬度和抗压性。

本发明中的防老剂D、尼泊金甲酯使密封胶在长期受热时仍能保持优良的性能、保存期限大大延长、使用及保存中不发生细菌霉变。

本发明中的间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇，使密封胶在使用时涂覆更方便，且易挥发，固化时间较短。

本发明经过测试，其测试数据如下：

拉伸强度：≥23.5MPa；断裂伸长率：≥485%；体积电阻率：≥1.2×10¹⁵Ω·cm；介电强度：≥35MV/m；与铝合金边框粘接时，剪切强度≥21.0MPa；120℃，2000h空气老化试验未发生黄变和开裂；25℃保质期≥4年；按GB/T7762-2003臭氧老化试验方法进行试验，用5倍放大镜观察未见裂纹；户外使用1252天，500件PV模板，未见裂纹。

本发明的制备方法简单、易掌握、原材料易购得。

因此，本发明具有抗拉伸度更大、断裂伸长率更高、体积电阻率更大、介电强度更高、粘结力更强、耐黄变及耐开裂性能更好、保质期更长等有益效果。

具体实施方式

实施实例1

太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：90份、白炭黑或钛白粉：8份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：18份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：12份、丙烯酰胺：7份、邻苯二甲酸酐：4份、氢氧化铝或氢氧化镁：13份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：30份、防老剂D：4份、尼泊金甲酯：2份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：5份。

实施实例2

太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：80份、白炭黑或钛白粉：5份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：15份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：10份、丙烯酰胺：5份、邻苯二甲酸酐：3份、氢氧化铝或氢氧化镁：10份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：20份、防老剂D：2份、尼泊金甲酯：1份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：4份。

实施实例3

太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：100份、白炭黑或钛白粉：10份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：20份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：15份、丙烯酰胺：10份、邻苯二甲酸酐：5份、氢氧化铝或氢氧化镁：16份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：40份、防老剂D：5份、尼泊金甲酯：3份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：6份。

经申请人反复试验，发现下述配方都能达到本发明的效果，都能解决本发明要解决的技术问题：太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：80～100份、白炭黑或钛白粉：5～10份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：15～20份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：10～15份、丙烯酰胺：5～10份、邻苯二甲酸酐：3～5份、氢氧化铝或氢氧化镁：10～16份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：20～40份、防老剂D：2～5份、尼泊金甲酯：1～3份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：4～6份。

本发明中的太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是采用以下方法制得的：第一步：称量：先确定任一原材料的重量，然后按该原材料的重量推算其它原材料的重量，再进行单独称量并单独存放；

第二步：将第一步中称量得到的白炭黑或钛白粉、磷酸三苯酯、丙烯酰胺、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝或氢氧化镁、玻璃纤维或石棉纤维、防老剂D、尼泊金甲酯混合并搅拌、磨研成100目以下粉状物；将粉状物放入间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇中，并依次放入聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，80～120℃的真空状态下搅拌40～60分钟使其均匀；静置10～20分钟后出料灌装，得到太阳能光伏组件用密封胶。

本发明中的太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是采用以下方法制得的：第一步：称量：先确定任一原材料的重量，然后按该原材料的重量推算其它原材料的重量，再进行单独称量并单独存放；

第二步：将第一步中称量得到的白炭黑或钛白粉、丙烯酰胺、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝或氢氧化镁、玻璃纤维或石棉纤维、防老剂D、尼泊金甲酯混合并搅拌、磨研成100目以下粉状物；将粉状物放入间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇中，并依次放入聚二甲基硅氧烷、邻苯二甲酸二丁酯、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，80～120℃的真空状态下搅拌40～60分钟使其均匀；静置10～20分钟后出料灌装，得到太阳能光伏组件用密封胶。

本发明中的白炭黑或钛白粉，不仅增加了密封胶的黏结力，而且使得密封胶具有了防日光老化、防紫外线老化的功能。

本发明中的玻璃纤维或石棉纤维，增加了密封胶的硬度和抗压性。

本发明中的防老剂D、尼泊金甲酯使密封胶在长期受热时仍能保持优良的性能、保存期限大大延长、使用及保存中不发生细菌霉变。

本发明中的间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇，使密封胶在使用时涂覆更方便，且易挥发，固化时间较短。

本发明经过测试，其测试数据如下：

拉伸强度：≥23.5MPa；断裂伸长率：≥485%；体积电阻率：≥1.2×10¹⁵Ω·cm；介电强度：≥35MV/m；与铝合金边框粘接时，剪切强度≥21.0MPa；120℃，2000h空气老化试验未发生黄变和开裂；25℃保质期≥4年；按GB/T7762-2003臭氧老化试验方法进行试验，用5倍放大镜观察未见裂纹；户外使用1252天，500件PV模板，未见裂纹。

因此，本发明具有抗拉伸度更大、断裂伸长率更高、体积电阻率更大、介电强度更高、粘结力更强、耐黄变及耐开裂性能更好、保质期更长等有益效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：90份、白炭黑或钛白粉：8份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：18份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：12份、丙烯酰胺：7份、邻苯二甲酸酐：4份、氢氧化铝或氢氧化镁：13份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：30份、防老剂D：4份、尼泊金甲酯：2份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：5份。

2.太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：80份、白炭黑或钛白粉：5份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：15份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：10份、丙烯酰胺：5份、邻苯二甲酸酐：3份、氢氧化铝或氢氧化镁：10份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：20份、防老剂D：2份、尼泊金甲酯：1份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：4份。

3.太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是由以下重量份的各原材料组成的：聚二甲基硅氧烷：100份、白炭黑或钛白粉：10份、邻苯二甲酸二丁酯或磷酸三苯酯：20份、间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇：15份、丙烯酰胺：10份、邻苯二甲酸酐：5份、氢氧化铝或氢氧化镁：16份、最大尺寸为0.05mm的玻璃纤维或石棉纤维：40份、防老剂D：5份、尼泊金甲酯：3份、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷：6份。

4.根据权利要求1至权利要求3任意一项所述的太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是采用以下方法制得的：第一步：称量：先确定任一原材料的重量，然后按该原材料的重量推算其它原材料的重量，再进行单独称量并单独存放；

第二步：将第一步中称量得到的白炭黑或钛白粉、磷酸三苯酯、丙烯酰胺、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝或氢氧化镁、玻璃纤维或石棉纤维、防老剂D、尼泊金甲酯混合并搅拌、磨研成100目以下粉状物；将粉状物放入间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇中，并依次放入聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，80～120℃的真空状态下搅拌40～60分钟使其均匀；静置10～20分钟后出料灌装，得到太阳能光伏组件用密封胶。

5.根据权利要求1至权利要求3任意一项所述的太阳能光伏组件用密封胶，其特征在于它是采用以下方法制得的：第一步：称量：先确定任一原材料的重量，然后按该原材料的重量推算其它原材料的重量，再进行单独称量并单独存放；

第二步：将第一步中称量得到的白炭黑或钛白粉、丙烯酰胺、邻苯二甲酸酐、氢氧化铝或氢氧化镁、玻璃纤维或石棉纤维、防老剂D、尼泊金甲酯混合并搅拌、磨研成100目以下粉状物；将粉状物放入间苯二酚二缩水甘油醚或乙醇中，并依次放入聚二甲基硅氧烷、邻苯二甲酸二丁酯、甲基三甲氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，80～120℃的真空状态下搅拌40～60分钟使其均匀；静置10～20分钟后出料灌装，得到太阳能光伏组件用密封胶。