CN104357003B - 用于太阳能电池组件的硅酮密封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，按重量计，包括以下组分：烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，填料100-500份，阻燃剂5-50份，交联剂5-20份，催化剂0.1-8份；采用含钛硅树脂作为催化剂制备出的密封胶快速表干、固化，提高交联密度，拥有良好的密封粘接性、致密性、阻燃性、老化性，增加太阳能电池组件的使用寿命，且无毒环保。

Description

用于太阳能电池组件的硅酮密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子粘接密封材料领域，具体涉及用于太阳能电池组件的硅酮密封胶。
背景技术
随着经济和社会的发展，人类对能源的需求日益增加。石油、煤炭、天然气等化石能源价格飙升、资源枯竭以及全球气候变迁导致的气候灾难，迫使人们寻找可再生能源。太阳能发电是一项高新技术，它通过吸收阳光，把阳光的光直接转换或成电输出。太阳能电池组件分为晶体硅太阳能电池组件和薄膜太阳能电池组件。晶体硅太阳能电池组件边框固定，薄膜太阳能电池组件的边缘密封以及接线盒的粘接都需要用到密封胶。目前市场上使用的主要是单组份型硅酮密封胶，其最大的缺点是表干和深层固化时间长，难以满足太阳能电池组件规模化快速生产的需要。此外，使用的有机锡作为催化剂为有毒物质，易被氧化而失去催化作用，影响材料的密封。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题中存在的缺点，提供了一种能快速表干、深层固化、提高交联密度的用于太阳能电池组件的硅酮密封胶。
解决上述技术问题的技术方案如下：
用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，按重量计，包括以下组分：
进一步地，所述的催化剂为含钛硅树脂。
进一步地，所述的催化剂具有以下结构：
进一步地，所述的填料为碳酸钙、硅藻土和石英粉中的一种或几种。
进一步地，所述的阻燃剂为氧化锑。
进一步地，所述的交联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷，甲基三丁酮肟基硅烷，甲基三甲乙酮肟基硅烷，二甲基二丁酮肟基硅烷，四丁酮肟基硅烷，苯基三丁酮肟基硅烷中的一种或几种。
制备上述用于太阳能电池组件的硅酮密封胶的方法，包括以下步骤：将烷氧基封端聚二甲氧基硅氧烷100份，填料100-500份，阻燃剂5-50份，交联剂5-20份，催化剂0.1-8份，加入真空搅拌机内真空状态下脱水共混至均匀，得到用于太阳能电池组件的密封胶。
本发明中使用的催化剂结构中含有优良催化活性的Ti以及能湿气固化的烷氧基团，能使硅酮胶快速表干、固化，提高交联密度，拥有良好的密封粘接性、致密性、阻燃性、老化性，增加太阳能电池组件的使用寿命。
该催化剂的合成方法是：分别配制溶液A：取30～40g钛酸四丁酯溶解于50～55g无水乙醇；溶液B：取1.5％Hcl水溶液溶解于50～55g无水乙醇；溶液C：取7～8g正硅酸甲酯溶解于10～15g无水乙醇。将溶液A倒入四口烧瓶中，搅拌均匀，再将溶液B采用滴加方式加入四口烧瓶，滴加速度1～2滴/s，25℃反应1.5～2.5h，取出，同样采用滴加的方式加入到已经装有溶液C的四口烧瓶中，恒温继续反应2～3h，分水至120～125℃，直至无液体流出为止，得到透明液体为目标产物。
该催化剂是通过钛酸丁酯在较稀的浓度下进行水解缩合反应，由于浓度较稀，形成的预聚物易于自身缩合成较规整的体型结构。利用高活性的正硅酸甲酯与反应剩余的羟基进一步缩合而得到产物。
对产物进行FT-IR表征：2738cm-1为Si-OCH3振动峰，1069cm-1、630cm-1为Ti-O-Ti振动峰，967cm-1为Si-O-Ti振动峰，对Si-O-Ti及Ti-O-Ti的峰面积进行积分，两者积分面积约为1:3，综合反应过程和红外分析，可知该产物即为本发明所述的催化剂结构。
本发明的有益效果是：采用含钛硅树脂作为催化剂制备出的密封胶快速表干、固化，提高交联密度，拥有良好的密封粘接性、致密性、阻燃性、老化性，增加太阳能电池组件的使用寿命，且无毒环保。
附图说明
图1为实施例中的催化剂的红外光谱图；
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，按重量计，包括以下组分：
烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，碳酸钙50份、硅藻土50份、石英粉50份，氧化锑20份，乙烯基三丁酮肟基硅烷10份，含钛硅树脂催化剂3份。
制备上述硅酮密封胶的方法，包括以下步骤：将烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，碳酸钙50份、硅藻土50份和石英粉50份，氧化锑20份，乙烯基三丁酮肟基硅烷10份，含钛硅树脂催化剂3份加入真空搅拌机内真空状态脱水共混至均匀，得到密封胶。
其中，催化剂的结构为：
催化剂的制备方法为：取34g钛酸四丁酯溶解于50g无水乙醇；溶液B：取1.5％Hcl水溶液溶解于50g无水乙醇；溶液C：取7.6g正硅酸甲酯溶解于10g无水乙醇。将溶液A倒入四口烧瓶中，搅拌均匀，再将溶液B采用滴加方式加入四口烧瓶，滴加速度1～2滴/s，25℃反应2h，取出，同样采用滴加的方式加入到已经装有溶液C的四口烧瓶中，恒温继续反应2h，分水至120℃，直至无液体流出为止，得到透明液体为目标产物。
实施例2
用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，按重量计，包括以下组分：
烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，碳酸钙120份、氧化锑20份、甲基三丁酮肟基硅烷4份、甲基三甲乙酮肟基硅烷5份、含钛硅树脂催化剂5份。
制备上述硅酮密封胶的方法，包括以下步骤：将烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，碳酸钙120份，氧化锑20份，甲基三丁酮肟基硅烷4份，甲基三甲乙酮肟基硅烷5份混合搅拌均匀，再将含钛硅树脂催化剂5份加入以上混合物中，继续在真空搅拌机内真空状态混合均匀，得到密封胶。
其中，催化剂的结构如实施例1，催化剂的制备方法为：取30g钛酸四丁酯溶解于50g无水乙醇；溶液B：取1.5％Hcl水溶液溶解于55g无水乙醇；溶液C：取7g正硅酸甲酯溶解于15g无水乙醇。将溶液A倒入四口烧瓶中，搅拌均匀，再将溶液B采用滴加方式加入四口烧瓶，滴加速度1～2滴/s，25℃反应1.5h，取出，同样采用滴加的方式加入到已经装有溶液C的四口烧瓶中，恒温继续反应3h，分水至125℃，直至无液体流出为止，得到透明液体为目标产物。
实施例3
用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，按重量计，包括以下组分：
烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份、石英粉280份、氧化锑10份、二甲基二丁酮肟基硅烷5份、四丁酮肟基硅烷5份、苯基三丁酮肟基硅烷5份、含钛硅树脂催化剂8份。
制备上述硅酮密封胶的方法，包括以下步骤：将烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，石英粉280份，氧化锑10份，二甲基二丁酮肟基硅烷5份，四丁酮肟基硅烷5份，苯基三丁酮肟基硅烷5份混合搅拌均匀，再将含钛硅树脂催化剂8份加入以上混合物中，继续在真空搅拌机内真空状态混合均匀，得到密封胶。
其中，催化剂的结构如实施例1，催化剂的制备方法为：取40g钛酸四丁酯溶解于53g无水乙醇；溶液B：取1.5％Hcl水溶液溶解于52g无水乙醇；溶液C：取7.2g正硅酸甲酯溶解于12g无水乙醇。将溶液A倒入四口烧瓶中，搅拌均匀，再将溶液B采用滴加方式加入四口烧瓶，滴加速度1～2滴/s，25℃反应2.5h，取出，同样采用滴加的方式加入到已经装有溶液C的四口烧瓶中，恒温继续反应2.5h，分水至123℃，直至无液体流出为止，得到透明液体为目标产物。
实施例4
用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，按重量计，包括以下组分：
烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份、硅藻土500份、氧化锑50份、二甲基二丁酮肟基硅烷5份、四丁酮肟基硅烷5份、苯基三丁酮肟基硅烷5份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份、含钛硅树脂催化剂1份。
制备上述硅酮密封胶的方法，包括以下步骤：将烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，硅藻土500份，氧化锑50份，二甲基二丁酮肟基硅烷5份，四丁酮肟基硅烷5份，苯基三丁酮肟基硅烷5份，乙烯基三丁酮肟基硅烷5份混合搅拌均匀，再将含钛硅树脂催化剂1份加入以上混合物中，继续在真空搅拌机内真空状态混合均匀，得到密封胶。
其中，催化剂的结构如实施例1，催化剂的制备方法为：取35g钛酸四丁酯溶解于50g无水乙醇；溶液B：取1.5％Hcl水溶液溶解于51g无水乙醇；溶液C：取8g正硅酸甲酯溶解于15g无水乙醇。将溶液A倒入四口烧瓶中，搅拌均匀，再将溶液B采用滴加方式加入四口烧瓶，滴加速度1～2滴/s，25℃反应1.5h，取出，同样采用滴加的方式加入到已经装有溶液C的四口烧瓶中，恒温继续反应3h，分水至125℃，直至无液体流出为止，得到透明液体为目标产物。
实施例5
用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，按重量计，包括以下组分：
烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份、硅藻土50份、石英粉50份、氧化锑5份、苯基三丁酮肟基硅烷2份、乙烯基三丁酮肟基硅烷3份、含钛硅树脂催化剂0.1份。
制备上述硅酮密封胶的方法，包括以下步骤：将烷氧基封端聚二甲基硅氧烷100份，硅藻土50份，石英粉50份，氧化锑5份，苯基三丁酮肟基硅烷2份，乙烯基三丁酮肟基硅烷3份混合搅拌均匀，再将含钛硅树脂催化剂0.1份加入以上混合物中，继续在真空搅拌机内真空状态混合均匀，得到密封胶。
其中，催化剂的结构如实施例1，催化剂的制备方法为：取36g钛酸四丁酯溶解于55g无水乙醇；溶液B：取1.5％Hcl水溶液溶解于50g无水乙醇；溶液C：取7.9g正硅酸甲酯溶解于15g无水乙醇。将溶液A倒入四口烧瓶中，搅拌均匀，再将溶液B采用滴加方式加入四口烧瓶，滴加速度1～2滴/s，25℃反应1.5h，取出，同样采用滴加的方式加入到已经装有溶液C的四口烧瓶中，恒温继续反应2h，分水至120℃，直至无液体流出为止，得到透明液体为目标产物。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，其特征在于，按重量计，包括以下组分：
所述的催化剂为含钛硅树脂，具有以下结构：
2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，其特征在于，所述的填料为碳酸钙、硅藻土和石英粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，其特征在于，所述的阻燃剂为氧化锑。
4.根据权利要求1所述的用于太阳能电池组件的硅酮密封胶，其特征在于，所述的交联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷，甲基三丁酮肟基硅烷，甲基三甲乙酮肟基硅烷，四丁酮肟基硅烷，苯基三丁酮肟基硅烷中的一种或几种。
5.一种用于太阳能电池组件的硅酮密封胶的催化剂，其特征在于，具有以下结构：
6.一种制备太阳能电池组件的硅酮密封胶的催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：分别配制溶液A：取30～40g钛酸四丁酯溶解于50～55g无水乙醇；溶液B：取1.5％盐酸水溶液溶解于50～55g无水乙醇；溶液C：取7～8g正硅酸甲酯溶解于10～15g无水乙醇；将溶液A倒入四口烧瓶中，搅拌均匀，再将溶液B采用滴加方式加入四口烧瓶，滴加速度1～2滴/s，25℃反应1.5～2.5h，取出，同样采用滴加的方式加入到已经装有溶液C的四口烧瓶中，恒温继续反应2～3h，分水至120～125℃，直至无液体流出为止，得到透明液体为目标产物。
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