CN106928883B - 一种密封胶带组合物和密封胶带及其应用 - Google Patents

一种密封胶带组合物和密封胶带及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能组件封装领域，公开了一种密封胶带组合物，该密封胶带组合物含有丁基橡胶、硅胶和相容剂，所述相容剂为硅烷接枝橡胶，相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为80‑300重量份，所述相容剂的含量为2‑50重量份，以及一种密封胶带和该密封胶带在双玻璃光伏组件中的应用。本发明的密封胶带组合物采用未硫化胶体系，其中含有丁基橡胶、硅胶、硅烷接枝橡胶，而硅烷接枝橡胶作为相容剂，能够使得组份中的丁基橡胶与硅胶更均匀地混合，总之，本发明的组合物体系能够在低温工艺条件下与玻璃表面形成较好的粘接强度。

Description

一种密封胶带组合物和密封胶带及其应用
技术领域
本发明涉及太阳能组件封装领域，具体地，涉及一种密封胶带组合物，由该组合物制成的密封胶带，和密封胶带在双玻璃光伏组件中的应用。
背景技术
无边框双玻璃光伏组件的边缘需要很好地密封，丁基橡胶是较好的一个选择，用以隔绝空气中的湿气和氧气，但是现有的丁基橡胶密封胶带存在如下问题：工艺使用温度过高(120度以上)，与玻璃的粘接强度不够高(<7N/cm)。这是因为常规的丁基橡胶，为了使得丁基密封胶带本身具有较好的弹性和合适的硬度，一般都采用硫化后的丁基橡胶作为密封介质，由于丁基橡胶的不饱和度较低，硫化速度慢，因此一般需要在较高温度下，方可进行硫化。即现有技术是采用硫化的丁基橡胶作为密封胶带，通过较高的温度热熔以及固化来实现双层玻璃之间的粘结的。
另外，现有的文献还报道了，以丁基橡胶接枝硅烷偶联剂作为玻璃用密封胶的主料，且该玻璃用密封胶还含有石油树脂、酚醛树脂、分子筛等辅料，但是，该玻璃用密封胶在较低温度下的弹性较低，且与玻璃的粘结性也不好。
因此，现在急需一种在较低温度下与玻璃的粘结性较好的密封胶。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中低温条件下密封胶与玻璃的粘结性较差的缺陷，提供一种密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
本发明的发明人在研究中发现，密封胶带组合物含有丁基橡胶、硅胶和相容剂，所述相容剂为硅烷接枝橡胶，相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为80-300重量份，所述相容剂的含量为2-50重量份时，能够显著提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种密封胶带组合物，该密封胶带组合物含有丁基橡胶、硅胶和相容剂，所述相容剂为硅烷接枝橡胶，相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为80-300重量份，所述相容剂的含量为2-50重量份。
第二方面，本发明提供了一种密封胶带，该密封胶带由上述密封胶带组合物制成。
第三方面，本发明提供了上述密封胶带在双玻璃光伏组件中的应用。
本发明的密封胶带组合物采用未硫化胶体系，其中含有丁基橡胶、硅胶、硅烷接枝橡胶，而硅烷接枝橡胶作为相容剂，能够使得组份中的丁基橡胶与硅胶更均匀地混合，总之，本发明的组合物体系能够在低温工艺条件下与玻璃表面形成较好的粘接强度。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一方面，本发明提供了一种密封胶带组合物，该密封胶带组合物含有丁基橡胶、硅胶和相容剂，所述相容剂为硅烷接枝橡胶，相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为80-300重量份，所述相容剂的含量为2-50重量份。
优选地，相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为100-200重量份，所述相容剂的含量为5-30重量份，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
根据本发明所述的密封胶带组合物，硅烷接枝橡胶可以为本领域常规的硅烷接枝橡胶，优选为硅烷接枝丁基橡胶和/或硅烷接枝乙丙橡胶，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
硅烷接枝橡胶的制备方法可以为本领域常规的各种制备方法，例如，硅烷接枝乙丙橡胶的制备方法可以包括：将EPDM2450(美国杜邦公司)70-90重量份，MVQ110-2(晨光化工研究院)20-30重量份，氧化锌2-10重量份，硬脂酸1-3重量份，防老剂PTNP 1-3重量份，防老剂RD 1-5重量份，炭黑N330 1-5重量份，环烷油3-6重量份，偶联剂Si-69 30-40重量份，DCP 2-5重量份在开炼机中混合并包辊，薄通6次后打三角包出片，即得到硅烷接枝乙丙橡胶。硅烷接枝丁基橡胶的制备方法可以包括：将丁基橡胶(日本JSR 268)70-90重量份，MVQ110-2(晨光化工研究院)20-30重量份，氧化锌2-10重量份，硬脂酸1-3重量份，防老剂PTNP 1-3重量份，防老剂RD 1-5重量份，炭黑N330 1-5重量份，环烷油3-6重量份，偶联剂Si-69 30-40重量份，DCP 2-5重量份在开炼机中混合并包辊，薄通6次后打三角包出片，即得到硅烷接枝丁基橡胶。
根据本发明所述的密封胶带组合物，所述硅胶可以为本领域常规的硅胶，优选地，所述硅胶的邵氏硬度为25-60。由于硅胶的粘度在一定范围内，因此可以使得密封胶带组合物整体软化温度较低，从而能够进一步提高密封胶带与玻璃在低温条件下的热压粘结性。
根据本发明所述的密封胶带组合物，优选地，硅胶的种类为甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶和液体硅橡胶中的至少一种，更优选为混炼胶、聚二甲基甲基乙烯基硅橡胶和α,ω-二羟基聚硅氧烷中的至少一种，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
根据本发明所述的密封胶带组合物，所述丁基橡胶可以为本领域常规的各种丁基橡胶，优选地，丁基橡胶的不饱和度为0.6-2.5mol％，门尼粘度为40-60(ML1+8 at125℃)，更优选地，丁基橡胶的不饱和度为1.3-1.4mol％，门尼粘度为45-55(ML1+8 at125℃)，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。同样地，由于丁基橡胶的门尼粘度较低，使得密封胶带组合物整体软化温度较低，从而能够进一步提高密封胶带与玻璃在低温条件下的热压粘结性。
根据本发明所述的密封胶带组合物，优选地，丁基橡胶为IIR、氯丁橡胶和溴化丁基橡胶中的至少一种，更优选为丁基268、溴化丁基2211和丁基1751的至少一种，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
根据本发明所述的密封胶带组合物，优选地，该密封胶带组合物还含有片状微纳米填料，更优选地，所述片状微纳米填料为云母、纳米粘土和石墨烯中的至少一种，最优选为云母和/或石墨烯，片状微纳米填料的加入能够形成阻水区域进而防止硅胶加入丁基橡胶后所带来的水汽透过率增加的问题，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性的同时保证较低的水汽透过率。
根据本发明所述的密封胶带组合物，更优选地，相对于100重量份的丁基橡胶，所述片状微纳米填料的含量为400-700重量份，进一步优选为500-600重量份。
根据本发明所述的密封胶带组合物，优选地，该密封胶带组合物还含有有机硅偶联剂，更优选地，所述有机硅偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
根据本发明所述的密封胶带组合物，进一步优选地，相对于100重量份的丁基橡胶，所述有机硅偶联剂的含量为1-20重量份，更优选为8-15重量份。
根据本发明所述的密封胶带组合物，优选地，该密封胶带组合物还含有补强剂，该补强剂为本领域各种常规的补强剂，例如可以为炭黑和/或白炭黑。进一步优选地，相对于100重量份的丁基橡胶，补强剂的含量为5-40重量份。
根据本发明所述的密封胶带组合物，优选地，该密封胶带组合物还含有异戊二烯橡胶，相对于100重量份的丁基橡胶，异戊二烯橡胶的含量为100-400重量份，从而能够增加密封胶带组合物整体的不饱和度，进而使得密封胶带组合物具有合适的硬度和弹性以及初粘性。其中，异戊二烯橡胶的重均分子量可以为30000-100000。
本发明中，密封胶带组合物的制备只要将各种原料混合均匀即可，对各原料的加入顺序没有特别的限定。该混合步骤可以在密炼机中进行。
第二方面，本发明提供了一种密封胶带，该密封胶带由上述密封胶带组合物制成。
本发明的密封胶带的制备方法可以为本领域常规的密封胶带的制备方法，例如可以包括：将上述密封胶带组合物放入挤出机中进行成型处理。其中，成型处理的条件可以包括：温度为40-60℃。
在本发明的一种优选的实施方式中，将丁基橡胶、异戊二烯橡胶、片状微纳米填料和补强剂在密炼机中进行混合，再加入相容剂、硅胶和有机硅偶联剂进行混合，最后将混合后的混合物加入挤出机中，在温度为40-60℃条件下进行成型处理，再使用连续收卷机收卷，制得密封胶带。其中，挤出机为常规设备，例如可以为单螺杆挤出机。
本发明的密封胶带尺寸可以为宽为5-10mm，厚为1-3mm，并且本发明的密封胶带74℃下与玻璃间的玻璃强度可以为8-20N/cm，且该密封胶带的针入度可以为30-65 1/10mm，断裂伸长率可以为280-550％，因此，本发明的密封胶带与玻璃间的粘结性较强，该密封胶带的硬度和弹性均符合行业标准。另外，由于硅胶的加入，密封胶带的耐热性、耐寒性和耐候性均有大幅的提高。
第三方面，本发明提供了上述密封胶带在双玻璃光伏组件中的应用。
根据本发明的应用，密封胶带密封双玻璃光伏组件玻璃的具体方法为本领域公知技术。
实施例
硅烷接枝乙丙橡胶的制备方法为：将EPDM2450(美国杜邦公司)75重量份，MVQ110-2(晨光化工研究院)25重量份，氧化锌5重量份，硬脂酸1重量份，防老剂PTNP1重量份，防老剂RD 1重量份，炭黑N330 1重量份，环烷油3重量份，偶联剂Si-69 35重量份，DCP 2重量份在开炼机中混合并包辊，薄通6次后打三角包出片，即得到硅烷接枝乙丙橡胶。
硅烷接枝丁基橡胶的制备方法为：将丁基橡胶(日本JSR 268)75重量份，MVQ110-2(晨光化工研究院)25重量份，氧化锌5重量份，硬脂酸1重量份，防老剂PTNP1重量份，防老剂RD 1重量份，炭黑N330 1重量份，环烷油3重量份，偶联剂Si-69 35重量份，DCP2重量份在开炼机中混合并包辊，薄通6次后打三角包出片，即得到硅烷接枝丁基橡胶。
实施例1
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
(1)将100g丁基橡胶(JSR公司的丁基橡胶268，不饱和度为1.4mol％，门尼粘度为50(ML1+8 at125℃))、250g异戊二烯橡胶(深圳玛斯尼弹性体有限公司的异戊二烯橡胶LIR-30K，重均分子量为30000，)、500g云母和25g炭黑在密炼机中进行混合，再加入30g制得的硅烷接枝乙丙橡胶、200g混炼胶(江西蓝星星火有机硅有限公司的混炼胶HCR135，其邵氏硬度为36)和10gγ-氨丙基三乙氧基硅烷(武大化工公司的KH550)进行混合，最后将混合后的混合物加入单螺杆挤出机中，在温度为40℃条件下进行成型处理，再使用连续收卷机收卷，制得密封胶带A1，该胶带宽为5mm，厚为2mm；
(2)将制得密封胶带A1用于密封双玻璃光伏组件。
实施例2
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
(1)将100g丁基橡胶(JSR公司的丁基橡胶268，不饱和度为1.4mol％，门尼粘度为50(ML1+8 at125℃))、100g异戊二烯橡胶(深圳玛斯尼弹性体有限公司的异戊二烯橡胶LIR-50K，重均分子量为50000，)、500g石墨烯和5g炭黑在密炼机中进行混合，再加入5g制得的硅烷接枝乙丙橡胶、100g混炼胶(江西蓝星星火有机硅有限公司的混炼胶HCR135，其邵氏硬度为36)和8gγ-氨丙基三乙氧基硅烷(武大化工公司的KH550)进行混合，最后将混合后的混合物加入单螺杆挤出机中，在温度为60℃条件下进行成型处理，再使用连续收卷机收卷，制得密封胶带A2，该胶带宽为10mm，厚为3mm；
(2)将制得密封胶带A2用于密封双玻璃光伏组件。
实施例3
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
将100g丁基橡胶(JSR公司的丁基橡胶268，不饱和度为1.4mol％，门尼粘度为50(ML1+8 at125℃))、400g异戊二烯橡胶(深圳玛斯尼弹性体有限公司的异戊二烯橡胶LIR-30K，重均分子量为30000，)、600g云母和40g白炭黑在密炼机中进行混合，再加入15g制得的硅烷接枝丁基橡胶、150g混炼胶(江西蓝星星火有机硅有限公司的混炼胶HCR135，其邵氏硬度为36)和15gγ-氨丙基三乙氧基硅烷(武大化工公司的KH550)进行混合，最后将混合后的混合物加入单螺杆挤出机中，在温度为50℃条件下进行成型处理，再使用连续收卷机收卷，制得密封胶带A3，该胶带宽为8mm，厚为1mm；
(2)将制得密封胶带A3用于密封双玻璃光伏组件。
实施例4
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
按照实施例的方法制备密封胶带A4，不同的是，相对于100g的丁基橡胶，硅烷接枝乙丙橡胶50g和混炼胶250g。
实施例5
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
按照实施例的方法制备密封胶带A5，不同的是，将丁基橡胶268替换为Jar2222型号的丁基橡胶(不饱和度为2.0mol％，门尼粘度为35ML1+8 at125℃)。
实施例6
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
按照实施例的方法制备密封胶带A6，不同的是，用等重量的纳米粘土替换云母。
实施例7
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
按照实施例的方法制备密封胶带A7，不同的是，用活性碳酸钙代替云母。
实施例8
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
按照实施例的方法制备密封胶带A8，不同的是，硅胶的邵氏硬度为62。
实施例9
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
按照实施例的方法制备密封胶带A9，不同的是，不加入异戊二烯橡胶。
实施例10
本实施例用于说明本发明的密封胶带组合物和密封胶带及其应用。
按照实施例的方法制备密封胶带A10，不同的是，不加入有机硅偶联剂。
对比例1
按照实施例1的方法制备密封胶带，不同的是，不加入硅烷接枝乙丙橡胶。
对比例2
按照文献“丁基橡胶接枝硅烷在双玻内层密封胶上的应用和研究，合成材料老化和应用，姜怡等”中的方法制得密封胶，并将制得密封胶带用于密封双玻璃光伏组件中。其中，丁基橡胶接枝硅烷制备方法为：将60mL密炼机加热到50℃，转子转速为40rpm，将丁基橡胶50g，过氧化苯甲酰1.25g加入到密炼室中混炼10min后加入硅烷偶联剂0.75g，混炼10min后升温至80℃，再混炼10min后，升温至100℃混炼20min后出料。
密封胶制备方法为：将60ml密炼机加热到140℃，转子转速为40rpm，将上述制备的丁基橡胶接枝硅烷26g,石油树脂2.5g,APP1.5g加入到密炼室内，10min后把EVA 2.5g，酚醛树脂1.5g，加入到密炼室内再混炼10min后，加入碳黑7g,白碳黑5g,分子筛28g,20min后出料。即得密封胶。其中，制备方法中所用的原料见下表1。
表1
原料 型号 厂家
丁基橡胶 1650 盘锦合运实业有限公司
硅烷偶联剂 A4310；A151 市售
过氧化苯甲酰 分析纯 市售
APP PPR200 辽宁华锦化工
酚醛树脂 2402 市售
石油树脂 C5 市售
EVA 470 美国杜邦公司
碳黑 N550 市售
白碳黑 400目 市售
分子筛 中空玻璃用3A型 市售
测试例
密封胶硬度以针入度来表征；弹性以断裂伸长率来表征；表征方法如下：
针入度测定方法：参照GB/T4509-1998；针入度要求：30-80。
断裂伸长率测定方法：GB/T528-2009；要求为280％-550％。
按照上述方法测定实施例1-10和对比例1-2的密封胶带的硬度，并测定实施例1-10和对比例1-2的密封胶带的弹性，测定结果见表2。
将实施例1-10和对比例1-2的密封胶带密封的双玻璃光伏组件样品按照GB/T2790-1995方法测定胶带与玻璃间的剥离强度，结果见表2。
表2
将实施例1-10和对比例1-2比较可以看出，本发明的密封胶带74℃下与玻璃间的玻璃强度可以为8-20N/cm，且该密封胶带的针入度可以为30-651/10mm，断裂伸长率可以为280-550％，因此，本发明的密封胶带与玻璃间的粘结性较强，该密封胶带的硬度和弹性均符合行业标准。
将实施例1与实施例4比较可以看出，当相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为100-200重量份，所述相容剂的含量为5-30重量份时，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
将实施例1与实施例5比较可以看出，当丁基橡胶的不饱和度为1.3-1.4mol％，门尼粘度为45-55(ML1+8 at125℃)时，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。同样地，由于丁基橡胶的门尼粘度较低，使得密封胶带组合物整体软化温度较低，从而能够进一步提高密封胶带与玻璃在低温条件下的热压粘结性。
将实施例1与实施例6比较可以看出，片状微纳米填料为云母和/或石墨烯时，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性的同时保证较低的水汽透过率。
将实施例1与实施例7比较可以看出，片状微纳米填料为云母、纳米粘土和石墨烯中的至少一种，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性的同时保证较低的水汽透过率。
将实施例1与实施例8比较可以看出，硅胶的邵氏硬度为25-60时。由于硅胶的粘度在一定范围内，因此可以使得密封胶带组合物整体软化温度较低，从而能够进一步提高密封胶带与玻璃在低温条件下的热压粘结性。
将实施例1与实施例9比较可以看出，当密封胶带组合物还含有异戊二烯橡胶时，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
将实施例1与实施例10比较可以看出，当密封胶带组合物还含有有机硅偶联剂时，从而能够进一步提高低温条件下密封胶与玻璃的粘结性。
本发明的密封胶带组合物采用未硫化胶体系，其中含有丁基橡胶、硅胶、硅烷接枝橡胶，而硅烷接枝橡胶作为相容剂，能够使得组份中的丁基橡胶与硅胶更均匀地混合，总之，本发明的组合物体系能够在低温工艺条件下与玻璃表面形成较好的粘接强度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.一种密封胶带组合物，其特征在于，该密封胶带组合物含有丁基橡胶、硅胶和相容剂，所述相容剂为硅烷接枝橡胶，相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为80-300重量份，所述相容剂的含量为2-50重量份。
2.根据权利要求1所述的密封胶带组合物，其中，相对于100重量份的丁基橡胶，所述硅胶的含量为100-200重量份，所述相容剂的含量为5-30重量份。
3.根据权利要求1或2所述的密封胶带组合物，其中，所述硅烷接枝橡胶为硅烷接枝丁基橡胶和/或硅烷接枝乙丙橡胶；所述硅胶的邵氏硬度为25-60。
4.根据权利要求1或2所述的密封胶带组合物，其中，所述丁基橡胶的不饱和度为0.6-2.5mol％，门尼粘度为40-60(ML1+8at125℃)。
5.根据权利要求4所述的密封胶带组合物，其中，所述丁基橡胶的不饱和度为1.3-1.4mol％，门尼粘度为45-55(ML1+8at125℃)。
6.根据权利要求1或2所述的密封胶带组合物，其中，该密封胶带组合物还含有片状微纳米填料。
7.根据权利要求6所述的密封胶带组合物，其中，所述片状微纳米填料为云母、纳米粘土和石墨烯中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的密封胶带组合物，其中，相对于100重量份的丁基橡胶，所述片状微纳米填料的含量为400-700重量份。
9.根据权利要求8所述的密封胶带组合物，其中，相对于100重量份的丁基橡胶，所述片状微纳米填料的含量为500-600重量份。
10.根据权利要求1、2、5、7、8或9所述的密封胶带组合物，其中，该密封胶带组合物还含有有机硅偶联剂。
11.根据权利要求10所述的密封胶带组合物，其中，所述有机硅偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的密封胶带组合物，其中，相对于100重量份的丁基橡胶，所述有机硅偶联剂的含量为1-20重量份。
13.根据权利要求12所述的密封胶带组合物，其中，相对于100重量份的丁基橡胶，所述有机硅偶联剂的含量为8-15重量份。
14.一种密封胶带，其特征在于，该密封胶带由权利要求1-13中任意一项所述的密封胶带组合物制成。
15.权利要求14所述的密封胶带在双玻璃光伏组件中的应用。
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