CN106753202A - 一种光伏背板修复胶组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏背板修复胶组合物，具有阻燃、快固化的特点，其包含：α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷100重量份、聚二甲基硅油0‑30重量份，填料5‑250重量份、阻燃剂30‑150重量份、酮肟交联剂1‑15重量份、增粘剂0.1‑10重量份、催化剂0.1‑10重量份、稀释剂10‑100重量份。本发明还提供一种光伏背板修复胶组合物的制备方法，所述方法可提高产品阻燃性能和降低体系粘稠度，极大提高了产品的工艺性和操作性。此外，所述方法简单，施胶无设备要求，可满足各种操作环境。

Description

一种光伏背板修复胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种单组分室温硫化硅橡胶，具体涉及一种光伏背板修复胶组合物，属于硅橡胶领域。本发明还涉及光伏背板修复胶组合物的制备方法。

背景技术

硅橡胶具有优异的耐温、耐紫外、耐潮湿、电绝缘、化学惰性等性能，在航空航天、电子电器、汽车、机械、仪表及医疗卫生和日常生活中获得广泛应用。单组分室温硫化(以下简称RTV-1)硅橡胶更是由于其生产及使用极为方便的优势，备受行业应用和研究者的青睐，其发展前景非常可观。

太阳能电池背板也称为太阳能电池背板膜、光伏背板、光伏背板膜、太阳能背板。其广泛应用于太阳能电池(光伏)组件，位于太阳能电池板的背面，在户外环境下保护太阳能电池组件不受水汽侵蚀，阻碍氧气防止组件内部氧化，具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性、耐高低温、耐腐蚀性。

从光伏组件的安装环境与使用条件来看，任何光伏组件中的材料都必须耐受25年以上的户外气候挑战。尤其背板，作为光伏组件的最外层，对组件起到最关键的保护，因此对材料长期可靠性的要求非常高。此外，背板直接受到紫外、风沙、剧烈温度改变的影响，也是最容易出现老化问题的材料之一。

尽管光伏行业要求25年的质保，但一直缺乏对长期老化性能的测试方法和标准，从而导致各种质量不一的材料应用在组件产品上。此外，光伏组件安装环境的差异，更是加剧对背板的侵蚀。欧洲，东南亚等许多国家的光伏组件不到10年、甚至5年就会开始出现老化开裂等问题，禁不住时间的考验。

背板的开裂会带来严重的安全隐患，微裂纹如果不修复会变成更长更深的宏观裂纹；开裂后的组件没有了防护层的保护，功率衰减、局部漏电、火灾等隐患发生频率将大大增加，一些温度高的沙漠地区，则可能上演“火焰山”式的事故。目前光伏组件老化后开裂问题始终困扰业界。

因此光伏企业迫切期望有一种快速、高效、安全的方法用于开裂背板的修复。因而需要开发一种具有优异阻燃效果、快速固化、且能满足光伏组件背板现场快速修复裂纹的单组分室温硫化硅橡胶。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的问题。为此，本发明提供一种光伏背板修复胶组合物，其包含以下各组分：

A.α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100重量份；

B.聚二甲基硅油，0-30重量份；

C.填料，5-250重量份；

D.阻燃剂，30-150重量份；

E.酮肟交联剂，1-15重量份；

F.增粘剂，0.1-10重量份；

G.催化剂，0.1-10重量份；

H.稀释剂，10-100重量份。

本发明光伏背板修复胶组合物可还任选地含有颜料。

另一方面，本发明提供一种光伏背板修复胶组合物的制备方法。

所述光伏背板修复胶组合物具有优异的阻燃性和快速固化性能。

具体实施方式

在本发明中，如无相反说明，则所有操作均在室温、常压实施。

在本发明中，如无相反说明，则各组合物组分以重量份数或者重量百分比计。

本发明提供一种光伏背板修复胶组合物，其包含以下各组分：

A.α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100重量份；

B.聚二甲基硅油，0-30重量份；

C.填料，5-250重量份；

D.阻燃剂，30-150重量份；

E.酮肟交联剂，1-15重量份；

F.增粘剂，0.1-10重量份；

G.催化剂，0.1-10重量份；

H.稀释剂，10-100重量份。

本发明的光伏背板修复胶组合物可还任选地含有颜料。

下面将详细阐述本发明的光伏背板修复胶组合物的各组分。

所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷又称为107硅橡胶基胶(简称为107胶)，其粘度范围为5,000-80,000cps中的一种或者任意几种的混合物，优选其粘度范围为6,000-70,000cps，进一步优选为7,500-75,000cps。

所述聚二甲基硅油为粘度范围为50-2,000cps，优选100-1,800cps中的一种或者任意几种的混合物。所述聚二甲基硅油的用量为0-30重量份，优选10-28重量份，更优选15-25重量份。

所述填料包括碳酸钙、白炭黑、钛白粉、硅微粉、硅藻土、氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、氮化硼中的一种或几种。所述碳酸钙包括表面处理及未处理的，优选由脂肪酸、硅烷偶联剂改性的纳米活性碳酸钙。所述填料的用量为5-250重量份，优选8-230重量份，更优选10-215重量份。

所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯、三氧化二铋中的一种或几种。所述氢氧化铝、氢氧化镁包括表面处理及未处理的，优选由脂肪酸、硅烷偶联剂表面处理的。所述阻燃剂的用量为30-150重量份，优选50-130重量份，更优选70-120重量份。

所述酮肟交联剂为苯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、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、二甲基二丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者几种的混合物。所述酮肟交联剂的用量为1-15重量份，优选2-10重量份，更优选3-8重量份。

所述增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨甲基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙基]丙基三甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙基]丙基二甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。所述增粘剂的用量为0.1-10重量份，优选0.5-5重量份，更优选1-3重量份。

所述催化剂为辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二(2-乙基己酸)二丁基锡、二异辛酸马来酸二丁基锡、二新癸酸二甲基锡、羟基(油酸)二甲基锡、辛葵酸亚锡中的一种或者几种的混合物。所述催化剂的用量为0.1-10重量份，优选0.2-7.5重量份，更优选0.5-5.0重量份。

所述稀释剂为甲苯、二甲苯、无水乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、丙酮、丁酮中的一种或者几种的混合物。所述稀释剂的用量为10-100重量份，优选20-70重量份，更优选30-50重量份。

本发明光伏背板修复胶组合物可还任选地含有颜料。

优选地，本发明的光伏背板修复胶组合物中，α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(a)、酮肟交联剂(b)、增粘剂(c)和稀释剂(d)之间的重量比满足下列关系式：

1.3≤a(b+c)/bcd≤2.2；

更优选满足下列关系式：

1.5≤a(b+c)/bcd≤2.0。

本发明提供一种光伏背板修复胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、0-30重量份聚二甲基硅油、5-250重量份填料、30-150重量份阻燃剂在100-150℃下真空搅拌脱水30-300分钟后，冷却后作为基料备用；

步骤二：室温下将步骤一制备的基料加入行星搅拌机，加入1-15重量份酮肟交联剂后真空搅拌10-60分钟，然后加入0.1-10重量份增粘剂、0.1-10重量份催化剂，真空搅拌10-60分钟。

步骤三：向由步骤二所得混合物中加入稀释剂10-100重量份，搅拌5-30分钟后，停机出料，密封保存即可。

前述对于光伏背板修复胶本身所作的说明同样适用于前述光伏背板修复胶的制备方法，其中的优选、更优选的特征等适用于所述方法，构成相应的优选实施方案。

本发明选择的无卤阻燃剂可提高产品阻燃性能，同时通过加入稀释剂降低体系粘稠度，极大提高了产品的工艺性和操作性。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的阻燃、快固型光伏背板修复胶组合物具有以下优点：

1.采用脱肟型室温硫化硅橡胶，耐候性好、固化速度快；

2.通过加入无卤阻燃剂，特别是改性氢氧化铝或氢氧化镁，阻燃性能可达到UL94V0级；

3.通过加入稀释剂降低体系粘稠度，极大改善产品的工艺性和操作性；

4.制备方法简单，施胶无设备要求，可满足各种操作环境。

下面结合实施例，进一步阐明本发明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明采用的测试方法如下：

(1)粘度：按标准GB/T 2794-2013使用单圆筒旋转粘度计(购自上海羽通仪器仪表厂，使用3号转子在25℃下)测定。

(2)表干时间：按标准GB/T 13477.5测定。

(3)阻燃等级：按标准UL94测定。

本发明实施例采用的原料来源如下：

107胶：浙江新安化工集团股份有限公司

聚二甲基硅油：瓦克化学(中国)有限公司

阻燃剂：旭森非卤消烟阻燃剂有限公司

填料：广西华纳新材料科技有限公司

增粘剂：荆州市江汉精细化工有限公司

交联剂：湖北新蓝天新材料股份有限公司

催化剂：上海和氏璧化工有限公司

稀释剂：国药集团化学试剂有限公司

实施例1

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(25℃粘度为60000cps)、15重量份聚二甲基硅油(25℃粘度为2000cps)、80重量份脂肪酸改性纳米碳酸钙、100重量份硅烷偶联剂改性氢氧化镁在120℃下真空搅拌脱水240分钟后，冷却后作为基料备用；室温下将基料加入行星搅拌机，加入2重量份苯基三丁酮肟基硅烷、2重量份甲基三丁酮肟基硅烷，真空搅拌20分钟后加入1重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1重量份N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、0.3重量份二月桂酸二辛基锡，真空搅拌40分钟后加入50重量份甲苯，搅拌10分钟后出料密封保存。硅胶粘度、表干时间、阻燃等级、与PET背板粘接性详见表1。

实施例2

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(25℃粘度为50000cps)、15重量份聚二甲基硅油(25℃粘度为1000cps)、10重量份白炭黑、10重量份钛白粉、120重量份硅烷偶联剂改性氢氧化镁在120℃下真空搅拌脱水240分钟后，冷却后作为基料备用；室温下将基料加入行星搅拌机，加入3重量份甲基三丁酮肟基硅烷，真空搅拌20分钟后加入2重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1重量份3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、0.2重量份二月桂酸二丁基锡，真空搅拌40分钟后加入40重量份二甲苯，搅拌10分钟后出料密封保存。硅胶粘度、表干时间、阻燃等级、与PET背板粘接性详见表1。

实施例3

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(25℃粘度为20000cps)、20重量份聚二甲基硅油(25℃粘度为1500cps)、8重量份白炭黑、70重量份硅烷偶联剂改性氢氧化铝、20重量份硼酸锌在120℃下真空搅拌脱水240分钟后，冷却后作为基料备用；室温下将基料加入行星搅拌机，加入2重量份二甲基二丁酮肟基硅烷，4份乙烯基三丁酮肟基硅烷真空搅拌20分钟后加入1.5重量份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、0.3重量份二异辛酸马来酸二丁基锡，真空搅拌40分钟后加入45重量份二氯甲烷，搅拌10分钟后出料密封保存。硅胶粘度、表干时间、阻燃等级、与PET背板粘接性详见表1。

实施例4

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(25℃粘度为80000cps)、30重量份聚二甲基硅油(25℃粘度为100cps)、10重量份硅微粉、30重量份脂肪酸改性纳米碳酸钙、100重量份硅烷偶联剂改性氢氧化铝、15重量份三氧化二铋在120℃下真空搅拌脱水240分钟后，冷却后作为基料备用；室温下将基料加入行星搅拌机，加入3重量份乙烯基三乙氧基硅烷，3重量份苯基三丁酮肟基硅烷真空搅拌20分钟后加入1重量份γ-[(2,3)-环氧丙基]丙基三甲氧基硅烷、1重量份3-巯丙基三乙氧基硅烷、0.5重量份二新癸酸二甲基锡，真空搅拌40分钟后加入50重量份乙酸乙酯，搅拌10分钟后出料密封保存。硅胶粘度、表干时间、阻燃等级、与PET背板粘接性详见表1。

实施例5

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(25℃粘度为50000cps)、15重量份聚二甲基硅油(25℃粘度为1500cps)、15重量份硅藻土、20重量份氧化铝、180重量份重质碳酸钙、100重量份硅烷偶联剂改性氢氧化镁、20重量份磷酸酯在120℃下真空搅拌脱水240分钟后，冷却后作为基料备用；室温下将基料加入行星搅拌机，加入6重量份甲基三丁酮肟基硅烷，2重量份二甲基二丁酮肟基硅烷真空搅拌20分钟后加入1.5重量份γ-氨丙基三甲氧基硅烷、0.5重量份3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.5重量份二新癸酸二甲基锡，真空搅拌40分钟后加入35重量份甲苯，搅拌10分钟后出料密封保存。硅胶粘度、表干时间、阻燃等级、与PET背板粘接性详见表1。

实施例6

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(25℃粘度为60000cps)、15重量份聚二甲基硅油(25℃粘度为2000cps)、5重量份白炭黑、130重量份脂肪酸改性纳米碳酸钙、85重量份硅烷偶联剂改性氢氧化镁、10重量份硼酸锌在120℃下真空搅拌脱水240分钟后，冷却后作为基料备用；室温下将基料加入行星搅拌机，加入5重量份甲基三丙酮肟基硅烷，1重量份四丁酮肟基硅烷真空搅拌20分钟后加入2重量份苯氨甲基三乙氧基硅烷、1重量份3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、0.3重量份二乙酸二丁基锡，真空搅拌40分钟后加入30重量份丙酮，搅拌10分钟后出料密封保存。硅胶粘度、表干时间、阻燃等级、与PET背板粘接性详见表1。

比较例

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(25℃粘度为20000cps)、2重量份聚二甲基硅油(25℃粘度为1500cps)、15重量份白炭黑、150重量份脂肪酸处理纳米碳酸钙、5重量份硼酸锌在120℃下真空搅拌脱水240分钟后，冷却后作为基料备用；室温下将基料加入行星搅拌机，加入2重量份二甲基二丁酮肟基硅烷真空搅拌20分钟后加入1重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.1重量份二月桂酸二辛基锡，真空搅拌40分钟后出料密封保存。硅胶粘度、表干时间、阻燃等级、与PET背板粘接性详见表1。

表1测试结果

从表1可知，本发明的光伏背板修复胶组合物具有优异的阻燃性和快速固化等性能，可用于光伏背板修复。

Claims (10)

1.一种光伏背板修复胶组合物，其特征在于，所述组合物包含以下各组分：

A.α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100重量份；

B.聚二甲基硅油，0-30重量份；

C.填料，5-250重量份；

D.阻燃剂，30-150重量份；

E.酮肟交联剂，1-15重量份；

F.增粘剂，0.1-10重量份；

G.催化剂，0.1-10重量份；

H.稀释剂，10-100重量份。

2.根据权利要求1所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为粘度范围为5000-80000cps，优选为6,000-70,000cps，进一步优选为7,500-75,000cps中的一种或者任意几种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于所述填料为碳酸钙、白炭黑、钛白粉、硅微粉、硅藻土、氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、氮化硼中的一种或几种；所述碳酸钙包括表面处理及未处理的，优选由脂肪酸、硅烷偶联剂改性的纳米活性碳酸钙；所述填料的用量为5-250重量份，优选8-230重量份，更优选10-215重量份。

4.根据权利要求1-3之一所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、磷酸酯、三氧化二铋中的一种或几种；所述氢氧化铝、氢氧化镁包括表面处理及未处理的，优选由脂肪酸、硅烷偶联剂表面处理的；所述阻燃剂的用量为30-150重量份，优选50-130重量份，更优选70-120重量份。

5.根据权利要求1-4之一所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于所述混合酮肟交联剂为苯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、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、二甲基二丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者几种的混合物；所述交联剂的用量为1-15重量份，优选2-10重量份，更优选3-8重量份。

6.根据权利要求1-5之一所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于所述增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨甲基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙基]丙基三甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙基]丙基二甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；所述增粘剂的用量为0.1-10重量份，优选0.5-5重量份，更优选1-3重量份。

7.根据权利要求1-6之一所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于所述催化剂为辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二(2-乙基己酸)二丁基锡、二异辛酸马来酸二丁基锡、二新癸酸二甲基锡、羟基(油酸)二甲基锡、辛葵酸亚锡中的一种或者几种的混合物；所述催化剂的用量为0.1-10重量份，优选0.2-7.5重量份，更优选0.5-5.0重量份。

8.根据权利要求1-7之一所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于所述稀释剂为甲苯、二甲苯、无水乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、丙酮、丁酮中的一种或者几种的混合物；所述稀释剂的用量为10-100重量份，优选20-70重量份，更优选30-50重量份。

9.根据权利要求1-8所述光伏背板修复胶组合物，其特征在于，α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(a)、酮肟交联剂(b)、增粘剂(c)和稀释剂(d)之间的重量比满足下列关系式：

1.3≤a(b+c)/bcd≤2.2

更优选满足下列关系式：

1.5≤a(b+c)/bcd≤2.0。

10.权利要求1-9中的任一项所述光伏背板修复胶组合物的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤一：将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、0-30重量份聚二甲基硅油、5-250重量份填料、30-150重量份阻燃剂在100-150℃下真空搅拌脱水30-300分钟后，冷却后作为基料备用；

步骤二：室温下将步骤一制备的基料加入行星搅拌机，加入1-15重量份酮肟交联剂后真空搅拌10-60分钟，然后加入0.1-10重量份增粘剂、0.1-10重量份催化剂，真空搅拌10-60分钟。