CN109796926B - 一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶，由A和B两个组分组成。其中，A组分包括基础聚合物和填料；B组分包括交联剂、偶联剂、耐湿热助剂、增粘树脂、催化剂和色料。本发明制备的硅酮结构胶具有优异的耐湿热老化性能，适用于双玻光伏组件背部玻璃与导轨或挂钩金属型材的结构性粘接。

Description

一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶

技术领域

本发明涉及一种硅酮结构胶，尤其涉及一种双玻光伏组件和双面双玻光伏组件用的耐湿热硅酮结构胶以及其具体的应用安装方式，用于背部玻璃与导轨或挂钩金属型材的结构性粘接。

背景技术

近年来全国的光伏电站投资建设呈现出爆发式增长，光伏电站也成了新能源领域的宠儿。但随着光伏电站的陆续运行，电站的质量问题也随之暴露出来，许多电站爆发了蜗牛纹、PID衰减、发电量低等问题。由此引发了国内外对电站品质的高度重视。由于有机材料的寿命短、耐候性差，吸水率高等原因导致光伏组件中的电池片表面被氧化，致使组件的性能下降。双玻组件是由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件。相对于传统组件，双玻组件在寿命、耐候性、吸水率、抗PID、防火等方面优势明显，取得了良好的市场反馈，占有率逐年升高。

双玻组件由于没有边框，安装方式与传统组件差异较大。目前主要用的是压块安装和背挂钩安装。压块安装是具有成本低、易更换等优点，但是安装过程对组件受到的应力有较大影响，如果操作不当很容易应力不均匀从而导致电池片隐裂，并且在有倾斜角的场合安装繁琐。背挂钩安装是将挂钩或者导轨上涂覆硅酮结构胶，然后粘附在组件背面，安装时将挂钩或导轨固定到支架上。优点是组件正面没有任何固定结构，易于清理，安装过程简便。缺点是此种方法完全靠结构胶的粘接来固定组件，对硅酮结构胶可靠性要求较高，在极端条件下还能保持自身强度与对组件的粘接性能。

光伏组件在户外经受的环境考验主要是来自于温度变化，湿度，大气中的粉尘风沙，阳光，雨水，风力，积雪等。室温硫化有机硅材料由于其结构特性，对高低温以及紫外等都具有良好的耐老化性能，但是在湿热条件下往往可靠性一般。因此耐湿热性能是考察光伏组件用硅酮结构胶的重要指标。目前光伏组件用材料主要采用DH(双85实验)、PCT、HAST等实验来验证耐湿热性能。其中以PCT条件最为严苛，检验效率也更高。DH实验往往需要1000小时，而PCT实验一般24小时就可以看出不同等级材料明显的性能差异。

发明专利申请CN201610092186.7提及一种室温硫化硅酮密封材料，具有良好的耐高温高湿性能，但是作为密封胶使用，没有提及结构胶所需的拉伸强度，也没有PCT实验数据。

发明专利申请CN201210588517.8公开了一种耐湿热老化的太阳能组件用双组分硅酮密封胶，耐湿热性能优异，双85实验后强度保持率较高。但是湿热老化和PCT老化后的粘接性表现不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光伏组件用的硅酮结构胶，该封装胶具有高耐湿热性能，经过长期DH湿热老化以及加严加速PCT湿热的老化试验后仍然有较高的结构强度以及粘接性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶，其包括A、B两个组分；其中，A组分包括100重量份的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，0-10重量份的甲基硅油，90-150重量份的活性纳米碳酸钙填料；B组分包括交联剂，偶联剂，增粘树脂，耐湿热助剂，催化剂，甲基硅油，炭黑；所述的活性纳米钙是由松香、脂肪酸、硬脂酸或者硅烷偶联剂进行表面处理的立方形纳米碳酸钙；使用时，将A、B组分在室温下按照体积比9～12:1混合至颜色均匀没有气泡后使用。

进一步地，所述耐湿热助剂结构式如下：

其中，R1选自环己基、丙基、氯丙基、环己氧基、丙氧基。

进一步地，所述交联剂由甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的预混物与正硅酸乙酯，1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷中的一种或两种按任意配比混合组成。

进一步地，所述偶联剂由乙烯基三甲氧基硅烷、己二胺基甲基三乙氧基硅烷、二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氧基硅烷、乙酰氧基甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的两种以上按任意配比混合组成。

进一步地，所述增粘树脂由萜烯树脂、古马隆树脂、对叔辛基苯酚甲醛树脂、松香失水苹果酸甘油酯中的一种或几种按任意配比混合组成。

进一步地，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用由松香、脂肪酸、硬脂酸或者硅烷偶联剂进行表面处理的立方形纳米碳酸钙，提高了结构胶的强度与对基材的粘接性。

2、本发明采用三官能团交联剂，提高交联点的疏水性能，增加交联点的耐湿热性能，提高湿热老化后的强度。

3、本发明采用增粘树脂，提高了结构胶初始粘接性能以及湿热老化后的粘接性能保持率。

4、本发明添加少量的耐湿热助剂，能显著提高结构胶湿热老化后的粘接性以及强度。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实例仅为阐述本发明，而不是为了限制本发明的范围。

实施例1

将100重量份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，5重量份的甲基硅油，95重量份的硅烷偶联剂表面处理的活性纳米碳酸钙填料在真空条件下分散混合均匀，制得A组份。

将100重量份交联剂(甲基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的混合物)，100重量份偶联剂(γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物)，15重量份萜烯树脂，25重量份耐湿热助剂，5重量份二月桂酸二丁基锡，200重量份甲基硅油，100重量份炭黑在无水条件下分散混合均匀，然后真空脱泡，制得B组份。

其中耐湿热助剂结构式如下：

AB组份在室温下按照体积比9到12：1的比例混合至颜色均匀没有气泡后，制成H型试件。

实施例2

将130份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，80重量份的硬脂酸表面处理的活性纳米碳酸钙填料在真空条件下分散混合均匀，制得A组份。

将120重量份交联剂(丙基三甲氧基硅烷与1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷的混合物)，90重量份偶联剂(己二胺基甲基三乙氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物)，20重量份古马隆树脂，20重量份耐湿热助剂，5重量份二乙酸二丁基锡，200重量份甲基硅油，100重量份炭黑在无水条件下分散混合均匀，然后真空脱泡，制得B组份。

其中耐湿热助剂结构式如下

AB组份在室温下按照体积比9到12：1的比例混合至颜色均匀没有气泡后，制成H型试件。

实施例3

将100份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，10重量份的甲基硅油，100重量份的脂肪酸表面处理的活性纳米碳酸钙填料在真空条件下分散混合均匀，制得A组份。

将90重量份交联剂(甲基三甲氧基硅烷，丙基三甲氧基硅烷的的预混物与正硅酸乙酯的混合物)，120重量份偶联剂(γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，γ-脲基丙基三甲氧基硅烷的混合物)，25重量份对叔辛基苯酚甲醛树脂，15重量份耐湿热助剂，5重量份辛酸亚锡，200重量份甲基硅油，100重量份炭黑在无水条件下分散混合均匀，然后真空脱泡，制得B组份。

其中耐湿热助剂结构式如下：

AB组份在室温下按照体积比9到12：1的比例混合至颜色均匀没有气泡后，制成H型试件。

实施例4

将100份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，10重量份的甲基硅油，100重量份的松香表面表面处理的活性纳米碳酸钙填料在真空条件下分散混合均匀，制得A组份。

将100重量份交联剂(乙基三甲氧基硅烷，正硅酸乙酯的混合物)，100重量份偶联剂(苯胺基甲基三甲氧基硅烷，乙酰氧基甲基三乙氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物)，15重量份松香失水苹果酸甘油酯，25重量份耐湿热助剂，5重量份二月桂酸二丁基锡，200重量份甲基硅油，100重量份炭黑在无水条件下分散混合均匀，然后真空脱泡，制得B组份。

其中耐湿热助剂结构式如下：

AB组份在室温下按照体积比9到12：1的比例混合至颜色均匀没有气泡后，制成H型试件。

对比例1

将100份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，10重量份的甲基硅油，100重量份的活性纳米碳酸钙填料在真空条件下分散混合均匀，制得A组份。

将100重量份交联剂(正硅酸乙酯)，125重量份偶联剂(苯胺基甲基三甲氧基硅烷，乙酰氧基甲基三乙氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物)，15重量份松香失水苹果酸甘油酯，5重量份二月桂酸二丁基锡，200重量份甲基硅油，100重量份炭黑在无水条件下分散混合均匀，然后真空脱泡，制得B组份。

AB组份在室温下按照体积比9到12：1的比例混合至颜色均匀没有气泡后，制成H型试件。

对比例2

将100份α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，10重量份的甲基硅油，100重量份的活性纳米碳酸钙填料在真空条件下分散混合均匀，制得A组份。

将100重量份交联剂(甲基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的混合物)，140重量份偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的混合物)，5重量份二月桂酸二丁基锡，200重量份甲基硅油，100重量份炭黑在无水条件下分散混合均匀，然后真空脱泡，制得B组份。

AB组份在室温下按照体积比9到12：1的比例混合至颜色均匀没有气泡后，制成H型试件。

用实施例和对比例得到的结构胶制备H型试件，养护后进行性能测试，结果如表1所示。

H型试件的制备与养护：按照GB/T16776-2005中的方法制备H型试件，H型试件的两侧基材分别为阳极氧化铝和浮法玻璃。在温度23±2℃，相对湿度50±5％的条件下养护7天。

H型试件的加速老化：DH1000，按照IEC61215-1中的要求，既温度85℃，相对湿度85％的条件下处理1000小时。DH2000即是老化2000小时。PCT24，在温度121℃，相对湿度100％的条件下处理24小时。PCT48则是老化48小时。

H型试件的测试：按照GB/T16776-2005中的方法测试23℃时的拉伸粘接强度以及粘接破坏面积。

测试数据见表1：

表1：性能指标表

从表1可见，本发明光伏组件用耐湿热硅酮结构胶初始粘接面积高，经长期湿热老化后强度和粘接面积仍具有超过70％的保持率；加严加速湿热老化后强度和粘接面积仍具有超过40％的保持率，可充分满足光伏组件的户外应用要求。

Claims (4)

1.一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶，其特征在于，包括A、B两个组分；其中，A组分包括100重量份的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，0-10重量份的甲基硅油，90-150重量份的活性纳米碳酸钙填料；B组分包括交联剂，偶联剂，增粘树脂，耐湿热助剂，催化剂，甲基硅油，炭黑；所述的活性纳米碳酸钙是由松香、脂肪酸、硬脂酸或者硅烷偶联剂进行表面处理的立方形纳米碳酸钙；使用时，将A、B组分在室温下按照体积比9～12:1混合至颜色均匀没有气泡后使用；

所述的交联剂由甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的预混物与正硅酸乙酯，1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷中的一种或两种按任意配比混合组成；

所述的耐湿热助剂结构式如下：

其中，R1选自环己基、丙基、氯丙基、环己氧基、丙氧基。

2.根据权利要求1所述的一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶，其特征在于，所述的偶联剂由乙烯基三甲氧基硅烷、己二胺基甲基三乙氧基硅烷、二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氧基硅烷、乙酰氧基甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的两种以上按任意配比混合组成。

3.根据权利要求1所述的一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶，其特征在于，所述的增粘树脂由萜烯树脂、古马隆树脂、对叔辛基苯酚甲醛树脂、松香失水苹果酸甘油酯中的一种或几种按任意配比混合组成。

4.根据权利要求1所述的一种光伏组件用耐湿热硅酮结构胶，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡。