CN112280498A - 一种光伏用透明丁基胶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及胶粘剂领域，具体公开了一种光伏用透明丁基胶。该光伏用透明丁基胶包含以下质量份的组分：硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐100份、丁基橡胶10‑40份、聚异丁烯5‑10份、补强填料2‑8份、增粘剂5‑20份、稳定剂0.01‑0.05份。本发明以改性聚异丁烯丁二酸酐作为主体材料，改性后的材料会增加胶整体的耐蠕变性和耐紫外性能，相较于常规的丁基胶产品，不需要为了提高耐紫外性能，过量的添加光稳定剂，产品外观具有很高的透明度，可见光波段透过率可以达到不低于90%，满足了高透光率和高耐候性的双重需求；透明的丁基胶可以与透明或者白色或者其他深色EVA或者POE等封装材料具有很好的外观适配性，可以提高组件整体的美观度。

Description

一种光伏用透明丁基胶
技术领域
本发明涉及胶粘剂领域，特别是涉及一种光伏用透明丁基胶。
背景技术
丁基胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成，具有良好的化学稳定性和热稳定性，最突出的是气密性和水密性。丁基胶阻水性能优异，在制备过程中为了提高性能或者降低成本，通常会加入黑色或者白色的填料。而光伏组件用的材料，则对透光率有一定的要求，深色系的丁基胶则很难满足要求，理论上分析透明丁基胶可以满足光伏用的要求，只要不添加影响透明度的填料则可以实现。但在实际操作过程中，丁基胶的主要原料如聚异丁烯、丁基橡胶或者一些树脂类添加剂的耐紫外效果并不好，没有填料的保护，则很容易发生降解，为了增加其耐紫外效果，需要添加抗紫外添加剂，而抗紫外添加剂过少则没办法实现长效防护，过量则胶体会呈现出添加剂的颜色影响透光率。
现有的丁基胶，主要是用于建筑或者装修用的中空玻璃丁基胶，其性能要求满足JC／T 914-2003标准，但是光伏用的丁基胶则对于耐候性包括耐紫外、水汽阻隔性能以及粘结性等较之建筑或装修用的丁基胶有不同的要求，光伏用的丁基胶需要满足户外25年使用标准，对于材料的寿命要求有着更严苛的标准。目前，光伏组件封装为了满足组件对于反射率或者透过率的要求，会采用带颜色或者透明的材料作为封装材料，一些对水汽比较敏感的组件电池如钙钛矿电池、异质结电池或者碲化镉、铜铟镓硒等类型的薄膜组件，为了满足阻水的要求，通常需要搭配丁基胶使用。常规的光伏用丁基胶目前仅有深色系如黑色等，与常用的透明或者白色的封装材料在外观上并不搭配，不满足美观度的要求。
如CN200910066245.3公开了一种透明丁基热熔密封胶及其制备方法，其中选用气相二氧化硅或沉淀二氧化硅保证产品外观透明度，同时添加了紫外线吸收剂作为稳定剂提高产品的稳定性等理化性能，而对于光伏用的丁基胶来说，紫外线吸收剂的添加对于大大降低透光度，不能满足光伏用丁基胶高透光度的使用需求；又如CN201810068551.X公开了一种丁基保护胶，所述丁基保护胶具有很好的自填充保护功能，特别是在高温高湿环境下可以保持良好粘结力不脱层，虽然在该技术方案中引入了硅烷改性烯烃共聚物，解决了保护材料整体的耐水汽以及绝缘性能，但在该申请文件中发明人并没有意识到出现的透光率不足的问题，在文中对于制得的丁基保护胶也没有进行相关透光率的测试，该丁基保护胶是否能够满足光伏用高透光率和高耐候性的要求更加没有做详细的描述。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光伏用透明丁基胶，以解决现有技术中在不能同时满足高透光率和高耐候性的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光伏用透明丁基胶，所述光伏用丁基胶包含以下质量份的组分：
硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐 100份、
丁基橡胶 10-40份、
聚异丁烯 5-10份、
补强填料 2-8份、
增粘剂 5-20份、
稳定剂 0.01-0.05份。
上述技术方案中，引入硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐，聚异丁烯丁二酸酐是聚异丁烯丁二酸酐是聚异丁烯与马来酸酐反应得到的化工中间体，具有优异的乳化性能及抗硬水能力，对聚异丁烯丁二酸酐进行硅烷改性，用活性基团取代现有技术中的烷氧基硅烷作为偶联剂，能够提高所制得丁基胶对玻璃、铝等基材的粘接性能。丁基橡胶作为丁基胶的核心成分，具有良好的化学稳定性和热稳定性，最突出的是气密性和水密性。它对空气的透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5，而对蒸汽的透过率则为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140，所以对于水气比较敏感的光伏所用较为适合以改性聚异丁烯丁二酸酐作为主体材料，改性后的材料会发生湿气固化交联，具备一定的交联度；同时与丁基橡胶和聚异丁烯由于分子链中存在类似的异丁烯嵌段，因此具有很好的物理相容性，利用分子链的缠绕，可以很好的将丁基橡胶和聚异丁烯发生物理交联，增加了胶整体的耐蠕变性和耐紫外性能，相较于常规的丁基胶产品，不需要为了提高耐紫外性能，过量的添加光稳定剂，产品外观就具有很高的透明度，可见光波段透过率可以达到不低于90%。
作为优选，所述硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐中，聚异丁烯丁二酸酐的数均分子量为900-2500。
作为优选，所述硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐所用的硅烷为含有氨基基团的硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂分子链中至少含有一个个NH2-或者-NH-基团。
带氨基的硅烷偶联剂与酸酐进行加成反应生成酰胺键，酰胺键是一种带负电性的官能团，性质比较稳定。现有技术中都是采用添加粘合促进剂的方式简单添加到与组分之中，粘合促进剂与组分的相容性不好，耐候性较差，而本发明引入硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐，该种化合物因含有酰胺键极性大，使其所制得的经济角耐候性好，并且由此可以减少稳定剂的使用，增加透光度。
作为优选，所述的丁基橡胶粘均平均分子量为300000-800000；所述的聚异丁烯粘均分子量为10000-400000。
使用上述粘均平均分子量的丁基橡胶与聚异丁烯，调整两者的质量份，有利于提高透明丁基热熔密封胶的强度及施工性能。
作为优选，所述的补强填料为气相二氧化硅或者沉淀二氧化硅。
填料选用气相二氧化硅或沉淀二氧化硅，保证了产品的外观透明度。
作为优选，所述的增粘剂含有C5加氢石油树脂、萜烯树脂、酚醛树脂或者松香中的一种或者多种。
作为优选，所述光稳定剂中含有受阻胺类光稳定剂或酚类抗氧剂。
通过加入增粘剂和稳定剂，并严格控制僧产工艺，对于提高产品的外观透明度以及耐候性都有提高作用。
作为优选，所述光伏用透明丁基胶的透光率≥90%。
还提供一种光伏用透明丁基胶制备方法，包含对聚异丁烯丁二酸酐进行混合接枝改性。
聚合物接枝为在高分子链上用自由基聚合反应引入极性或功能性侧基的一种改性方式。聚合物经接枝改性后具有极高的极性，可用于相容性、荧光材料、两亲性材料、高分子复合正温度系数材料及热收缩性高分子材料等，通过混合接枝改性聚异丁烯丁二酸酐可以使其获得较大的极性等稳定的物理性能，使其制得的丁基胶能够兼具高透光性和高耐候性。
作为优选，所述的混合接枝改性步骤包括：在无水的惰性气体保护下将聚异丁烯丁二酸酐加入过量的硅烷偶联剂当中，所述聚异丁烯丁二酸酐与所述硅烷偶联剂的摩尔比为1:1.1-2，混合温度控制在60-80℃，保证偶联剂过量，反应完成后采用抽真空的方式去除掉过量的偶联剂。
控制所述硅烷偶联剂质量份稍大于所述聚异丁烯丁二酸酐的质量份，改性过程中的加成反应充分，使得聚异丁烯丁二酸酐能够被充分改性，减少成本。
本发明的有益效果是：
1. 一种光伏用透明PIB胶，由于以改性聚异丁烯丁二酸酐作为主体材料，改性后的材料会发生湿气固化交联，具备一定的交联度；同时与丁基橡胶和聚异丁烯由于分子链中存在类似的异丁烯嵌段，因此具有很好的物理相容性，利用分子链的缠绕，可以很好的将丁基橡胶和聚异丁烯发生物理交联，增加了胶整体的耐蠕变性和耐紫外性能，相较于常规的丁基胶产品，不需要为了提高耐紫外性能，过量的添加光稳定剂，产品外观具有很高的透明度，可见光波段透过率可以达到不低于90%，满足了高透光率和高耐候性的双重需求。
2.透明的丁基胶可以与透明或者白色或者其他深色EVA或者POE等封装材料具有很好的外观适配性，可以提高组件整体的美观度。
具体实施方式
本发明公开了一种光伏用透明丁基胶，以下更详细地描述本发明。
本发明的特征在于以改性聚异丁烯丁二酸酐作为透明丁基胶的主体材料，使制得的丁基胶满足光伏用高透光率和高耐候性的要求，并且相对美观。
以下是对本发明的较佳实施例及比较例进行说明，对本发明的技术方案作进一步的描述，但下述实施例只是本发明中的较佳实施实例而非限制本发明。
实施例1：
一种光伏用透明丁基胶，含有表1中的组分及对应的质量份。
Figure 588787DEST_PATH_IMAGE002
以上原料加入捏合机中，温度不超过160度，捏合均匀脱泡即得到产品。
其中，硅烷改性聚异丁烯丁二酸酐的制备过程如下：一定量（控制与聚异丁烯丁二酸酐摩尔比为1.1:1）的N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷 （KH792）加入反应釜中，升温至80度，并通入氮气保护。然后缓慢加入100份的聚异丁烯丁二酸酐（中石化，分子量为1000），反应30分钟后，抽真空得到硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐。
实施例2：
一种光伏用透明丁基胶，含有表2中的组分及对应的质量份。
Figure 771507DEST_PATH_IMAGE003
与实施例1不同之处在于，在聚异丁烯丁二酸酐硅烷改性过程中，偶联剂替换为KH550，控制与聚异丁烯丁二酸酐的摩尔比为2:1。
实施例3：
一种光伏用透明丁基胶，含有表3中的组分及对应的质量份。
Figure 82403DEST_PATH_IMAGE004
与实施例1不同之处在于，在聚异丁烯丁二酸酐硅烷改性过程中，反应物为聚异丁烯丁二酸酐（Mn=2300），偶联剂采用KH792，控制偶联剂和酸酐的摩尔比例为1.4：1。
实施例4：
一种光伏用透明丁基胶，含有表4中的组分及对应的质量份。
Figure 884136DEST_PATH_IMAGE005
与实施例1不同之处在于，在聚异丁烯丁二酸酐硅烷改性过程与实施例3相同。
对比例1：
一种丁基胶，含有表5中的组分及对应的质量份。
Figure 229667DEST_PATH_IMAGE006
对比例2：
一种丁基胶，含有表6中的组分及对应的质量份。
Figure DEST_PATH_IMAGE007
性能采用如下测试方法：
【外观透光率测试】：将胶体热压成厚度为0.5mm的薄片，测试其在可见光范围内的透光率，测试仪器为型号为Carry 5000，取400-700nm波段内的平均值，测试初始透光率以及紫外老化后的透光率作为对比
【耐候性能测试】： 按照GB/T2423.3试验方法进行，恒定湿热85±2℃、85%±2%RH下老化3000h外观无鼓泡、无粉化、无流淌即为合格。
【耐紫外光辐照性能】: 按照国际电工委员会标准IEC61345规定要求进行紫外辐照老化测试。试验条件：试样表面温度60±5℃；波长为280-400nm范围，辐照强度为15KW.h/m2，测试样不出现开裂以及变黄以及表面无油状挥发物为合格。
实施例1-4及对比例1-2的测试结果如下表7所示:
Figure 973501DEST_PATH_IMAGE008
分析表7可得：实施例1-4明显满足高透光性和高耐候性的双重要求。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明，而非对本发明的限制，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术水平，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述光伏用透明丁基胶包含以下质量份的组分：
硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐 100份、
丁基橡胶 10-40份、
聚异丁烯 5-10份、
补强填料 2-8份、
增粘剂 5-20份、
稳定剂 0.01-0.05份。
2.根据权利要求1所述的光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐中，所述聚异丁烯丁二酸酐的数均分子量为900-2500。
3.根据权利要求1所述的光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述硅烷改性的聚异丁烯丁二酸酐所用的硅烷为含有氨基基团的硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂分子链中至少含有一个NH2-或者-NH-基团。
4.根据权利要求1所述的光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述的丁基橡胶粘均分子量为300000-800000；所述的聚异丁烯粘均分子量为10000-400000。
5.根据权利要求1所述的光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述的补强填料为气相二氧化硅或者沉淀二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述的增粘剂含有C5加氢石油树脂、萜烯树脂、酚醛树脂或者松香中的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述光稳定剂中含有受阻胺类光稳定剂或酚类抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的光伏用透明丁基胶，其特征在于，所述光伏用透明丁基胶的透光率≥90%。
9.一种如权利要求1-8所述的光伏用透明丁基胶的制备方法，其特征在于，包含对聚异丁烯丁二酸酐进行混合接枝改性。
10.根据权利要求9所述的光伏用透明丁基胶的制备方法，其特征在于，所述混合接枝改性步骤包括：在无水的惰性气体保护下将聚异丁烯丁二酸酐加入硅烷偶联剂当中，所述聚异丁烯丁二酸酐与所述硅烷偶联剂的摩尔比为1:1.1-2，混合温度控制在60-80℃，反应完成后采用抽真空的方式去除掉过量的偶联剂。
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