CN104946193A - 一种太阳能光伏组件用有机氟硅密封材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏组件用有机氟硅密封材料及其制备方法。该密封材料的配方组份按重量计为：α,ω-二羟基聚硅氧烷100份；氟硅油增塑剂10-25份；填料50-150份；触变剂5-20份；颜料1-10份；交联剂5-20份；催化剂0-5份；助剂0-5份。本发明制备的密封胶结合了有机硅和含氟聚合物的优势，得到的密封材料具有耐候性能优良、耐黄变性能好、粘结力好，应用于太阳能光伏组件粘接密封。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏领域，具体涉及一种用于太阳能光伏组件的有机氟硅密封材料及其制备方法。
背景技术
目前，中国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球重要的太阳能光伏电池生产国。太阳能电池组件边框的密封、光伏太阳能电池板组件的外框和接线盒的粘接密封，均需要采用专用的太阳能光伏组件密封胶。
由于太阳能光伏电池组件主要用于户外相对恶劣的环境，其使用环境特殊，因此，用于太阳能光伏电池组件的密封胶，其性能要求与普通的硅酮胶有所不同。专利CN 103305181A公开了一种太阳能组件用单组分脱肟型密封胶，具有密封性好、较高的伸长率、低收缩性；优异的高温高湿抗老化性能。专利CN 102876283A公开了一种耐黄变太阳能面板用密封硅胶，具有良好的耐黄变性和耐候性能；室温中性固化，深层固化速度快，满足了太阳能组件的使用要求。专利CN 102936483A公开了一种单组份有机硅太阳能光伏组件用密封胶，具有优异的涂层固化速度、因此具有较好的力学性能、抗老化性能，可理想地适用于太阳能组件边框的密封。但是上述现有技术的产品的耐候和耐黄变性能一般。
发明内容
发明概述
本发明的目的是提供一种太阳能光伏组件用有机氟硅密封材料及其制备方法。该材料具有优良的耐黄变、耐候、耐溶剂和耐高低温性能，可应用于太阳能光伏组件密封及粘接等领域。
本发明的一个技术方案提供了一种太阳能光伏组件用有机氟硅密封材料，其配方组份按重量计为：
其中，所述氟硅油增塑剂为式I化合物，
式I中，50≤n≤300。
本发明的另一个技术方案提供了一种用于制备太阳能光伏组件用有机氟硅密封材料的方法，包括以下步骤：
(1)将α,ω-二羟基聚硅氧烷、硅油增塑剂、填料、颜料投入反应釜中，搅拌分散；
(2)升温至90-150℃，干燥脱水；
(3)依次在惰性气氛保护下加入交联剂、触变剂后，加入助剂和催化剂。
发明详述
本发明所述的α,ω-二羟基聚硅氧烷是一种生胶，在本发明中作为基础聚合物使用。在本发明的一些实施方式中，α,ω-二羟基聚硅氧烷的粘度为3000-100000mPa.s。在另一些实施方式中，α,ω-二羟基聚硅氧烷的粘度为10000-50000mPa.s。
本发明所述的氟硅油增塑剂是一种含三氟丙基甲基硅氧烷低聚物。在本发明的一些实施方式中，硅油增塑剂选自粘度为50-5000mPa.s的下列物质或其组合：二甲基硅油、单羟基封端的二甲基硅油、氟硅油。
本发明所述的填料是一种纳米级的粉料，在本发明中起到补强、阻燃的作用。在本发明的一些实施方式中，填料选自纳米碳酸钙、硅微粉、氢氧化镁或氢氧化铝。
在本发明的一些实施方式中，触变剂为气相法白炭黑。
本发明所选用的颜料应当具有体现密封胶外观颜色的性能。在本发明的一些实施方式中，本发明所颜料为钛白粉或炭黑。
本发明所述的交联剂含有二个或二个以上丁酮肟基的硅烷。在一些实施方式中，交联剂选自甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷。在另一些实施方式中，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一种以上的混合物。
本发明所述的催化剂是一种有机锡化合物。在本发明的一些实施方式中，催化剂自二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡或二辛基二月桂酸锡。
在本发明的一些实施方式中，助剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基-三甲氧基硅烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基-甲基二甲氧基硅烷、N-(正丁基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双-(3-三甲氧基硅丙基)胺、双-(3-三乙氧基硅丙基)胺、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷或氨基硅烷低聚物。
本发明所述的惰性气氛为保护反应物与空气隔绝接触的气体，惰性气氛选自氮气、氦气。
本发明的有益效果在于：由于添加了氟硅油增塑剂，该有机氟硅密封材料是兼具硅橡胶和氟橡胶优异性能的密封材料，具有优良的耐黄变、耐候、耐溶剂和耐高低温性能,是理想的太阳能光伏组件密封及粘接材料。
具体实施方式
以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的包括但不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。
以下实施例所述的份数均为重量份。
实施例1
将黏度为20000mPa.s的α,ω-二羟基聚硅氧烷100份、黏度为350mPa.s的氟硅油增塑剂16份、纳米碳酸钙110份、钛白粉5份投入至高速分散机中，搅拌分散后升温至90-150℃，并在真空度0.06-0.09MPa下脱水1-5小时；降温至室温，在N2保护下将甲基三丁酮肟基硅烷10份和乙烯基三丁酮肟基硅烷1.2份加入上述混合物中搅拌0.5h；在N2保护下将气相法白炭黑10份加入上述混合物中抽真空搅拌0.5h；最后，在N2保护下将γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份、二月桂酸二丁基锡0.5份加入上述混合物继续在真空条件下搅拌0.5h，制得单组分室温硫化太阳能光伏组件有机氟硅密封材料。所得产品按照GB/T 13477.5、GB/T 13477.2、GB/T 528、GB/T 7124、GB/T 1692和GB/T 1695等国家标准进行外观、表干时间、挤出速度、硬度、拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度、与EVA相容性、击穿电压、体积电阻率、阻燃等级、双85测试，所测得产品性能详见表1。
实施例2
将黏度为10000mPa.s的α,ω-二羟基聚硅氧烷100份、黏度为200mPa.s的氟硅油增塑剂16份、纳米碳酸钙80份、氢氧化铝20份、钛白粉10份投入至高速分散机中，搅拌分散后升温至90-150℃，并在真空度0.06-0.09MPa下脱水1-5小时；降温至室温，在N2保护下将甲基三丁酮肟基硅烷5.5份和乙烯基三丁酮肟基硅烷5.5份加入上述混合物中搅拌0.5h；在N2保护下将气相法白炭黑10份加入上述混合物中抽真空搅拌0.5h；最后，N2保护下将N-(正丁基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份、二月桂酸二丁基锡0.5份加入上述混合物继续在真空条件下搅拌0.5h，制得单组分室温硫化太阳能光伏组件有机氟硅密封材料。性能测试同实施例1，所测得产品性能详见表1。
实施例3
将黏度为40000mPa.s的α,ω-二羟基聚硅氧烷100份、黏度为350mPa.s的氟硅油增塑剂20份、纳米碳酸钙90份、氢氧化铝20份、炭黑5份投入至高速分散机中，搅拌分散后升温至90-150℃，并在真空度0.06-0.09MPa下脱水1-5小时；降温至室温，在N2保护下将甲基三丁酮肟基硅烷10份和乙烯基三丁酮肟基硅烷1.2份加入上述混合物中搅拌0.5h；在N2保护下将气相法白炭黑8份加入上述混合物中抽真空搅拌0.5h；最后，N2保护下将双-(3-三甲氧基硅丙基)胺2.5份、二月桂酸二辛基锡0.5份加入上述混合物继续在真空条件下搅拌0.5h，制得单组分室温硫化太阳能光伏组件有机氟硅密封材料。性能测试同实施例1，所测得产品性能详见表1。
实施例4
将黏度为20000mPa.s的α,ω-二羟基聚硅氧烷100份、黏度为350mPa.s的氟硅油增塑剂16份、纳米碳酸钙90份、氢氧化铝20份、钛白粉5份投入至高速分散机中，搅拌分散后升温至90-150℃，并在真空度0.06-0.09MPa下脱水1-5小时；降温至室温，在N2保护下将甲基三丁酮肟基硅烷10份和乙烯基三丁酮肟基硅烷1.2份加入上述混合物中搅拌0.5h；在N2保护下将气相法白炭黑10份加入上述混合物中抽真空搅拌0.5h；最后，在N2保护下将氨基硅烷低聚物2.5份、二月桂酸二丁基锡0.5份加入上述混合物继续在真空条件下搅拌0.5h，制得单组分室温硫化太阳能光伏组件有机氟硅密封材料。性能测试同实施例1，所测得产品性能详见表1。
表1测试结果
| 样品 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 外观 | 白色膏状物 | 白色膏状物 | 黑色膏状物 | 白色膏状物 |
| 表干时间(min) | 8 | 5 | 5 | 8 |
| 挤出速度(g/min) | 180 | 190 | 160 | 180 |
| 硬度(邵氏A型) | 45 | 40 | 42 | 50 |
| 拉伸强度(MPa) | 2.50 | 2.35 | 2.60 | 2.95 |
| 断裂伸长率(％) | 450 | 500 | 480 | 400 |
| 剪切强度(Al-Al,MPa) | 1.80 | 2.00 | 2.05 | 2.10 |
| 与EVA相容性 | 相容 | 相容 | 相容 | 相容 |
| 击穿电压(KV/mm) | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 体积电阻率(ohm-cm) | 3×1015 | 3×1015 | 3×1015 | 3×1015 |
| 阻燃等级(UL) | HB | V-1 | V-1 | V-1 |
| 双85测试 | 无黄变 | 无黄变 | 无黄变 | 无黄变 |
Claims (10)
1.一种太阳能光伏组件用有机氟硅密封材料，其特征在于，其配方组份按重量计为：
其中，所述氟硅油增塑剂为式I化合物，
式I中，50≤n≤300。
2.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，所述α,ω-二羟基聚硅氧烷的粘度为3000-100000mPa.s。
3.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，所述硅油增塑剂选自粘度为50-5000mPa.s的下列物质或其组合：二甲基硅油、单羟基封端的二甲基硅油、氟硅油。
4.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，所述填料选自纳米碳酸钙、硅微粉、氢氧化镁或氢氧化铝。
5.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，所述触变剂为气相法白炭黑。
6.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，所述颜料为钛白粉或炭黑。
7.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，所述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一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，所述催化剂选自二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡或二辛基二月桂酸锡。
9.根据权利要求1所述的有机氟硅密封材料，其特征在于，助剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基-三甲氧基硅烷、N-(2-胺乙基)-3-胺丙基-甲基二甲氧基硅烷、N-(正丁基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双-(3-三甲氧基硅丙基)胺、双-(3-三乙氧基硅丙基)胺、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷或氨基硅烷低聚物。
10.一种用于制备权利要求1所述太阳能光伏组件用有机氟硅密封材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将α,ω-二羟基聚硅氧烷、硅油增塑剂、填料、颜料投入反应釜中，搅拌分散；
(2)升温至90-150℃，干燥脱水；
(3)依次在惰性气氛保护下加入交联剂、触变剂后，加入助剂和催化剂。
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