CN108624260A - 一种太阳能光伏组件用密封胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏组件用密封胶,属于高分子密封材料技术领域。本发明将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂,紫外光吸收剂和改姓海泡石加入混炼机,边搅拌边加热升温至90~100℃,搅拌速度为100~200r/min,混炼时间为20~30min,接着向混料机中加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料,接着将混合浆料,投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。本发明技术方案制备的太阳能光伏组件用密封胶具有优异的导热性能和力学性能的特点,在高分子密封技术行业的发展中具有广阔的前景。

Description

一种太阳能光伏组件用密封胶
技术领域
本发明公开了一种太阳能光伏组件用密封胶,属于高分子密封材料技术领域。
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,将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。若将晶体硅电池直接暴露在大气中,受到光、热、雨、雪等气象因素的影响,晶体硅电池的转换效率和使用寿命会大大降低。因此,需采用合适的封装系统对PV组件进行保护,以提高电池的使用寿命和转换效率。在封装系统中的一个重要组分就是封装材料(密封剂),它可以为太阳能电池的安装提供结构支撑、光学匹配、电隔离、保护和热传导作用。目前大多数PV组件普遍使用热塑性聚合物密封剂。20世纪80年代前,国内外曾试用过液态硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)片,但因价格高、施工性能不好而被淘汰。
光伏组件的结构自上而下的顺序是超白玻璃-密封剂-硅晶片-密封剂-TPT(含氟塑料膜)或铝合金背衬材料。超白玻璃要求透光率91%以上,其作用是保护电池片。密封剂一般均采用乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物(EVA)胶膜,胶膜中含有紫外线吸收剂、抗氧化剂和过氧化物引发剂等,厚度一般为0.3~0.8mm。EVA胶膜作为密封剂,其作用是连接超白玻璃与硅电池以及硅电池与TPT背衬材料,使组件形成一个牢固的整体。而传统的太阳能光伏组件用密封胶存在导热性能和力学性能的不佳的问题,从而影响光伏组件的结构效果,给实际应用带来一定的困难,因此这也是目前在太阳能光伏组件用密封胶方面急需解决的问题。故研究、开发高导热性能和良好力学性能的密封胶非常重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:针对传统太阳能光伏组件用密封胶导热性能和力学性能的不佳的缺点,提供了一种太阳能光伏组件用密封胶。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种太阳能光伏组件用密封胶,是由以下重量份数的原料组成:
基体树脂 80~100份
增粘树脂 25~35份
氮化铝晶须 20~30份
芒硝 8~12份
抗氧化剂 3~5份
交联剂 8~10份
偶联剂 5~8份
紫外光吸收剂 5~8份
改性海泡石 8~10份
所述太阳能光伏组件用密封胶的制备步骤为:
(1)按原料组成称量各组分原料;
(2)将氮化铝晶须,芒硝和改性海泡石混合球磨,过100目的筛,得混合粉体;
(3)将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂和紫外光吸收剂混炼,接着加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料;
(4)将上述所得混合浆料投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。
所述基体树脂为EVA树脂或TPU树脂中的任意一种。
所述增粘树脂为石油树脂与萜烯树脂按质量比1:1混合配制而成。
所述抗氧剂为6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚,硫代二丙酸硬脂酸脂,硫代二丙酸月桂酸脂中的任意一种。
所述交联剂为过氧化二异丙苯,叔丁基过氧化异丙基碳酸酯,过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂,硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任意一种。
所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯或2-(2'-羟基-5'叔辛基苯基)苯并三唑中的任意一种。
所述改性海泡石的制备过程为:将海泡石与酪素溶液按质量比1:10~1:20混合超声,过滤,干燥,得一次处理海泡石,按重量份数计,将20~30份一次处理海泡石,8~10份卡波姆934P,30~40份去离子水恒温搅拌混合,过滤,干燥,即得改性海泡石。
步骤(4)所述双螺杆挤出机分为三段:入口段,中间段和出口段,其三段的温度分别控制在:100~110℃,135~145℃,120~130℃。
步骤(4)所述造粒机造粒的粒径为3~5mm。
本发明的有益效果是:
本发明通过添加芒硝,氮化铝晶须和改性海泡石,首先,在加热条件下,芒硝中含有的结晶水逐渐脱去,脱除的水与晶须表面的氮化铝反应,一方面,使得氮化铝晶须表面粗糙化,晶须间易形成机械咬合,使得体系的力学性能得到提升,同时,氮化铝晶须表面粗糙化,使得基体树脂能够更好地浸润氮化铝晶须,增强基体树脂与氮化铝晶须间的界面结合,从而进一步提升体系的力学性能,另一方面,水与氮化铝反应生成氢氧化铝,氢氧化铝与海泡石表面吸附的卡波姆反应,使得海泡石纤维束与氮化铝晶须共同构成导热网络,从而提升了体系的导热性能,其次,随着温度升高,芒硝失水并析出无水硫酸钠晶粒,形成的晶粒堆在晶须形成的导热网络中,可提高体系中氮化铝晶须与海泡石纤维束间的结合位点,使得体系内部结合强度进一步提高,进一步提升体系的导热性能,有利于硅电池片上积聚的热量得以迅速消散,避免硅电池光电转化效率下降,延长硅电池的使用寿命。
具体实施方式
将海泡石与质量浓度为2.6mg/mL的酪素溶液按质量比1:10~1:20置于烧杯中,并将烧杯置于超声分散仪中,于超声频率为55~75kHz条件下,混合超声40~60min后,得分散液,再将分散液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,得一次处理海泡石,按重量份数计,将20~30份一次处理海泡石,8~10份卡波姆934P,30~40份去离子水置于单口烧瓶中,并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为40~60℃,转速为300~500r/min条件下,恒温搅拌混合40~60min,得混合液,接着将混合液过滤,得滤渣,接着将滤渣置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,即得改性海泡石;按重量份数计,依次取80~100份基体树脂,25~35份增粘树脂,20~30份氮化铝晶须,8~12份芒硝,3~5份抗氧化剂,8~10份交联剂,5~8份偶联剂,5~8份紫外光吸收剂和8~10份改性海泡石,将氮化铝晶须与芒硝置于球磨机中混合球磨,过100目的筛,得混合粉体;将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂和紫外光吸收剂加入混炼机,边搅拌边加热升温至90~100℃,搅拌速度为100~200r/min,混炼时间为20~30min,接着向混料机中加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料,接着将混合浆料,投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。所述基体树脂为EVA树脂或TPU树脂中的任意一种。所述增粘树脂为石油树脂与萜烯树脂按质量比1:1混合配制而成。所述抗氧剂为6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚,硫代二丙酸硬脂酸脂,硫代二丙酸月桂酸脂中的任意一种。所述交联剂为过氧化二异丙苯,叔丁基过氧化异丙基碳酸酯,过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂,硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任意一种。所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯或2-(2'-羟基-5'叔辛基苯基)苯并三唑中的任意一种。所述双螺杆挤出机分为三段:入口段,中间段和出口段,其三段的温度分别控制在:100~110℃,135~145℃,120~130℃。所述造粒机造粒的粒径为3~5mm。
将海泡石与质量浓度为2.6mg/mL的酪素溶液按质量比1:20置于烧杯中,并将烧杯置于超声分散仪中,于超声频率为75kHz条件下,混合超声60min后,得分散液,再将分散液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得一次处理海泡石,按重量份数计,将30份一次处理海泡石,10份卡波姆934P,40份去离子水置于单口烧瓶中,并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min,得混合液,接着将混合液过滤,得滤渣,接着将滤渣置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得改性海泡石;按重量份数计,依次取100份基体树脂,35份增粘树脂,30份氮化铝晶须,12份芒硝,5份抗氧化剂,10份交联剂,8份偶联剂,8份紫外光吸收剂和10份改性海泡石,将氮化铝晶须与芒硝置于球磨机中混合球磨,过100目的筛,得混合粉体;将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂和紫外光吸收剂加入混炼机,边搅拌边加热升温至100℃,搅拌速度为200r/min,混炼时间30min,接着向混料机中加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料,接着将混合浆料,投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。所述基体树脂为EVA树脂。所述增粘树脂为石油树脂与萜烯树脂按质量比1:1混合配制而成。所述抗氧剂为硫代二丙酸硬脂酸脂。所述交联剂为过氧化二异丙苯。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯。所述双螺杆挤出机分为三段:入口段,中间段和出口段,其三段的温度分别控制在:110℃,145℃,130℃。所述造粒机造粒的粒径为5mm。
将海泡石与质量浓度为2.6mg/mL的酪素溶液按质量比1:20置于烧杯中,并将烧杯置于超声分散仪中,于超声频率为75kHz条件下,混合超声60min后,得分散液,再将分散液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得一次处理海泡石,按重量份数计,将30份一次处理海泡石,10份卡波姆934P,40份去离子水置于单口烧瓶中,并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min,得混合液,接着将混合液过滤,得滤渣,接着将滤渣置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得改性海泡石;按重量份数计,依次取100份基体树脂,35份增粘树脂,12份芒硝,5份抗氧化剂,10份交联剂,8份偶联剂,8份紫外光吸收剂和10份改性海泡石,将芒硝置于球磨机中混合球磨,过100目的筛,得混合粉体;将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂和紫外光吸收剂加入混炼机,边搅拌边加热升温至100℃,搅拌速度为200r/min,混炼时间30min,接着向混料机中加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料,接着将混合浆料,投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。所述基体树脂为EVA树脂。所述增粘树脂为石油树脂与萜烯树脂按质量比1:1混合配制而成。所述抗氧剂为硫代二丙酸硬脂酸脂。所述交联剂为过氧化二异丙苯。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯。所述双螺杆挤出机分为三段:入口段,中间段和出口段,其三段的温度分别控制在:110℃,145℃,130℃。所述造粒机造粒的粒径为5mm。
将海泡石与质量浓度为2.6mg/mL的酪素溶液按质量比1:20置于烧杯中,并将烧杯置于超声分散仪中,于超声频率为75kHz条件下,混合超声60min后,得分散液,再将分散液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得一次处理海泡石,按重量份数计,将30份一次处理海泡石,10份卡波姆934P,40份去离子水置于单口烧瓶中,并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为60℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌混合60min,得混合液,接着将混合液过滤,得滤渣,接着将滤渣置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,即得改性海泡石;按重量份数计,依次取100份基体树脂,35份增粘树脂,30份氮化铝晶须,5份抗氧化剂,10份交联剂,8份偶联剂,8份紫外光吸收剂和10份改性海泡石,将氮化铝晶须置于球磨机中混合球磨,过100目的筛,得混合粉体;将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂和紫外光吸收剂加入混炼机,边搅拌边加热升温至100℃,搅拌速度为200r/min,混炼时间30min,接着向混料机中加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料,接着将混合浆料,投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。所述基体树脂为EVA树脂。所述增粘树脂为石油树脂与萜烯树脂按质量比1:1混合配制而成。所述抗氧剂为硫代二丙酸硬脂酸脂。所述交联剂为过氧化二异丙苯。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯。所述双螺杆挤出机分为三段:入口段,中间段和出口段,其三段的温度分别控制在:110℃,145℃,130℃。所述造粒机造粒的粒径为5mm。
按重量份数计,依次取100份基体树脂,35份增粘树脂,30份氮化铝晶须,12份芒硝,5份抗氧化剂,10份交联剂,8份偶联剂,8份紫外光吸收剂和10份泡石,将氮化铝晶须与芒硝置于球磨机中混合球磨,过100目的筛,得混合粉体;将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂和紫外光吸收剂加入混炼机,边搅拌边加热升温至100℃,搅拌速度为200r/min,混炼时间30min,接着向混料机中加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料,接着将混合浆料,投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。所述基体树脂为EVA树脂。所述增粘树脂为石油树脂与萜烯树脂按质量比1:1混合配制而成。所述抗氧剂为硫代二丙酸硬脂酸脂。所述交联剂为过氧化二异丙苯。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯。所述双螺杆挤出机分为三段:入口段,中间段和出口段,其三段的温度分别控制在:110℃,145℃,130℃。所述造粒机造粒的粒径为5mm。
对比例:浙江某科技发展有限公司生产的太阳能光伏组件用密封胶。
将实例1至实例4所得的太阳能光伏组件用密封胶及对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:
热导率:按ASTMD5470采用导热系数仪测试。
断裂伸长率:按GB/T 528标准,采用电子万能试验机进行测试。
具体检测结果如表1所示:
表1太阳能光伏组件用密封胶具体检测结果
检测项目 实例1 实例2 实例3 实例4 对比例
断裂伸长率/% 88.23 79.54 72.71 69.44 54.21
导热系数/W·(m·K)-1 4.35 3.31 2.63 2.47 2.26
由表1检测结果可知,本发明技术方案制备的太阳能光伏组件用密封胶具有优异的导热性能和力学性能的特点,在高分子密封技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (10)

1.一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:是由以下重量份数的原料组成:
基体树脂 80~100份
增粘树脂 25~35份
氮化铝晶须 20~30份
芒硝 8~12份
抗氧化剂 3~5份
交联剂 8~10份
偶联剂 5~8份
紫外光吸收剂 5~8份
改性海泡石 8~10份
所述太阳能光伏组件用密封胶的制备步骤为:
(1)按原料组成称量各组分原料;
(2)将氮化铝晶须,芒硝和改性海泡石混合球磨,过100目的筛,得混合粉体;
(3)将基体树脂,增粘树脂,抗氧化剂,交联剂,偶联剂和紫外光吸收剂混炼,接着加入上述所得混合粉体,继续混炼,得混合浆料;
(4)将上述所得混合浆料投入到双螺杆挤出机中进行挤出操作,挤出的产物经过常温冷却,造粒机造粒,即得太阳能光伏组件用密封胶。
2.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:所述EVA树脂为基体树脂或TPU树脂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:所述增粘树脂为石油树脂与萜烯树脂按质量比1:1混合配制而成。
4.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:所述抗氧剂为6,6-二叔丁基-2,2’-硫代-对甲苯酚,硫代二丙酸硬脂酸脂,硫代二丙酸月桂酸脂中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:所述交联剂为过氧化二异丙苯,叔丁基过氧化异丙基碳酸酯,过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:所述偶联剂为铝酸酯偶联剂,硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任意一种。
7.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:所述紫外光吸收剂为间苯二酚单苯甲酸酯或2-(2'-羟基-5'叔辛基苯基)苯并三唑中的任意一种。
8.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:所述改姓海泡石的制备过程为:将海泡石与酪素溶液按质量比1:10~1:20混合超声,过滤,干燥,得一次处理海泡石,按重量份数计,将20~30份一次处理海泡石,8~10份卡波姆934P,30~40份去离子水恒温搅拌混合,过滤,干燥,即得改姓海泡石。
9.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:步骤(4)所述双螺杆挤出机分为三段:入口段,中间段和出口段,其三段的温度分别控制在:100~110℃,135~145℃,120~130℃。
10.根据权利要求1所述一种太阳能光伏组件用密封胶,其特征在于:步骤(4)所述造粒机造粒的粒径为3~5mm。
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