CN112457817A - 一种灌封胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种灌封胶及其制备方法，涉及光伏灌封技术领域，以获得导热系数较高且成本较低的灌封胶。该灌封胶包括有机聚硅氧烷聚合物、白炭黑、球形氧化铝、有机金属催化剂以及增塑剂；其中，灌封胶含有的白碳黑的质量大于球形氧化铝的质量；白炭黑的粒径为10nm～20nm；白炭黑的质量与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(30～50):100。本发明提供的灌封胶及其制备方法用于光伏领域灌封胶的制备。
Description
技术领域
本发明涉及光伏灌封技术领域，尤其涉及一种灌封胶及其制备方法。
背景技术
在光伏组件中，经常使用灌封胶对接线盒等进行粘接、封闭和涂覆保护。灌封胶固化后形成热固性高分子绝缘材料，可以提高接线盒等的抗冲击、抗震动性能。
现有技术中，一些灌封胶导热系数较低，无法及时的将接线盒内的热量传导出去。随着接线盒内的热量不断积累，接线盒内的温度容易超过器件的耐温极限，损坏接线盒，进而损坏光伏组件。另一些灌封胶虽然导热系数较高，但是价格昂贵，限制了其在光伏组件上应用。研发导热系数高且成本较低的灌封胶，是光伏领域的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种灌封胶及其制备方法，以获得导热系数较高且成本较低的灌封胶。
第一方面，本发明提供一种灌封胶。该灌封胶包括有机聚硅氧烷聚合物、白炭黑、球形氧化铝、有机金属催化剂以及增塑剂；其中，灌封胶含有的白碳黑的质量大于球形氧化铝的质量；白炭黑的粒径为10nm～20nm；白炭黑的质量与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(30～50):100。
采用上述技术方案时，灌封胶中包括白炭黑和球形氧化铝，而白炭黑和球形氧化铝作为主要的导热颗粒，两者均具有较高的导热系数。白炭黑的粒径为10nm～20nm时，一方面，白炭黑为纳米级别粒径的粉料，这些粒径较小的白炭黑具有较大的比表面积，较大的导热面积。当利用这些白炭黑作为导热填料制作灌封胶时，可以使灌封胶具有较好的导热效果。另一方面，白炭黑具有较高的导热系数，当利用白炭黑作为灌封胶的导热填料时，可以提高灌封胶的导热系数。当白炭黑和球形氧化铝结合时，可以使得灌封胶的导热系数大于或等于0.8W/(m·K)，导热系数较高。与此同时，灌封胶中含有的白炭黑的质量大于球形氧化铝的质量，也就是说，灌封胶中的导热材料以白炭黑为主，球形氧化铝为辅。而白炭黑的价格远远低于球形氧化铝，从而可以很大程度上控制灌封胶的成本。当白炭黑的质量与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(30～50):100时，由于白炭黑相较于粒径较小的球形氧化铝，价格较低，同时具有较高的导热系数，当有机聚硅氧烷聚合物中加入较多白炭黑时，可以在确保灌封胶具有较高导热系数的同时，降低灌封胶的成本。
由此可见，本发明的灌封胶不仅具有较高的导热系数，而且成本较低。当利用本发明的灌封胶封装光伏组件的接线盒时，一方面可以满足接线盒的导热需求，使接线盒内的温度低于接线盒内器件的耐温极限，确保接线盒和光伏组件正常运行，提高接线盒内的二极管等器件以及光伏组件的服役寿命；另一方面价格较低，可以在光伏领域上广泛应用。
在一些可能的实现方式中，上述球形氧化铝包括第一球形氧化铝和第二球形氧化铝。第一球形氧化铝的粒径大于第二球形氧化铝的粒径。第一球形氧化铝的价格低于第二球形氧化铝，第一球形氧化铝的导热系数低于第二球形氧化铝。当第一球形氧化铝的质量较大，第二球形氧化铝的质量较小时，可以在确保灌封胶导热系数大于或等于0.8W/(m·K)的情况，适当降低灌封胶的成本。当第一球形氧化铝的质量较小，第二球形氧化铝的质量较大时，可以在控制成本的同时增大灌封胶的导热系数。此时，可以通过调控第一球形氧化铝和第二球形氧化铝的质量，实现对灌封胶成本和导热系数的调控。
在一些可能的实现方式中，上述第一球形氧化铝的粒径为50um～80um，第二球形氧化铝的粒径为5um～15um。此时，粒径为50um～80um的第一球形氧化铝和粒径为5um～15um的第二球形氧化铝分散到有机聚硅氧烷聚合物中，较小粒径的第二球形氧化铝可以填充在较大粒径的第一球形氧化铝颗粒间隙中，使得有机聚硅氧烷聚合物中分布的导热颗粒更加密集，从而形成导热颗粒密集分布的导热网络，进而提高灌封胶的导热系数。
在一些可能的实现方式中，上述第一球形氧化铝与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(5～15):100。上述第二球形氧化铝与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(10～30):100。此时，第一球形氧化铝、第二球形氧化铝以及白炭黑的添加量适中，既可以确保灌封胶的导热系数大于或等于0.8W/(m·K)，又可以控制灌封胶的成本较低。
在一些可能的实现方式中，上述有机聚硅氧烷聚合物为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷、烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、烷基封端的聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。25℃时，有机聚硅氧烷聚合物的粘度为100cp-10000cp。这些有机聚硅氧烷聚合物具有较好的粘度和力学性能。当这些有机聚硅氧烷聚合物与白炭黑、第一球形氧化铝以及第二球形氧化铝制成灌封胶后，可以使灌封胶具有较好的粘度和力学性能。
在一些可能的实现方式中，上述有机聚硅氧烷聚合物为经过第一表面处理剂处理的有机聚硅氧烷聚合物，第一表面处理剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或多种。第一表面处理剂可以改善有机聚硅氧烷聚合物的润湿性，改善有机聚硅氧烷聚合物的表面性质，使经过第一表面处理剂处理的有机聚硅氧烷聚合物具有较好的粘结强度。利用这些有机聚硅氧烷聚合物，可以制作粘结强度较好的灌封胶。
在一些可能的实现方式中，上述白炭黑为经过干燥脱水处理和第二表面处理剂处理的白炭黑；第二表面处理剂为六甲基二硅胺烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷中的一种或多种。第二表面处理剂可以改善白炭黑的表面性质，增强白炭黑与有机聚硅氧烷聚合物的结合性能，从而制作出机械性能较好的灌封胶。
在一些可能的实现方式中，上述球形氧化铝为经过第三表面处理剂处理的球形氧化铝，第三表面处理剂为脂肪酸硅烷、偶联剂、松香酸中的一种或多种。第三表面处理剂可以提高球形氧化铝的表面润湿性，提高其在有机聚硅氧烷聚合物中的分散性能，有利于导热颗粒均匀分散在有机聚硅氧烷聚合物中形成导热网路。
在一些可能的实现方式中，上述有机金属催化剂与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(0.5～2):100，有机金属催化剂为二丁基二月桂酸锡、二辛基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡中的一种或多种。这些有机金属催化剂可以在硅氧烷聚合反应中起到催化作用，提高有机聚硅氧烷聚合物的结晶度，从而提高聚合物链结构的有序性，使得热能能够较好的沿着链结构方向传输，进而提高灌封胶的导热系数。
在一些可能的实现方式中，上述增塑剂与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(0.5～1):100，增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯中的一种或多种。这些增塑剂可以提高灌封胶的柔韧性，使其具有较好的抗冲击性能和抗震动性能。
第二方面，本发明提供第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的灌封胶的制备方法。该制备方法包括：
将白炭黑和球形氧化铝进行混料，获得粉体填料；
混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料；
混合基料、有机金属催化剂及增塑剂，获得灌封胶。
第二方面提供的灌封胶的制备方法的有益效果可以参考第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的灌封胶的有益效果，在此不再赘述。
在一些可能的实现方式中，混料速度为500r/min-700r/min。此时，三种不同粒径的粉料可以充分混合，避免团聚。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
另外，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在现有技术中，光伏组件通常安装在地域开阔，阳光充足的地带，使得光伏组件能够接收到充足的太阳光，可以正常发电。光伏组件通常安装有旁路二极管，当光伏组件正常发电时，旁路二极管处于反向偏压状态，只有很小的微安级别的漏电流通过旁路二极管。当光伏组件的部分区域被遮挡时，太阳光无法照射到光伏组件被遮挡的区域，导致光伏组件被遮挡区域的电池片不仅无法正常发电，还会消耗光伏组件没有被遮挡区域的电池片所产生的电能。此时，旁路二极管处于正向过流状态，产生大量热量。
传统的光伏用灌封胶的导热系数仅为0.2w/m.k～0.4w/m.k，不足以将接线盒内的旁路二极管产生的热量导走。随着热量的积累，接线盒内的温度不断升高，很容易超过接线盒内器件的耐温极限，损坏器件及接线盒，从而导致太阳能电池组件损坏。当光伏组件安装在工厂屋顶上时，屋顶的温度较高且散热能力弱，进一步增加了接线盒和太阳能组件被损坏的风险，因此，制备高导热系数的灌封胶具有重大的意义。现有技术中，应用于电子灌封领域的灌封胶，导热系数较高，但其价格昂贵，无法在光伏组件上大范围应用。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种灌封胶。该灌封胶主要应用于光伏领域。例如，应用于光伏组件的接线盒、关断器以及光伏组件的封装工艺中。具体应用时，可以利用灌胶机等机械设备将液态的灌封胶灌入需要灌封的区域(例如接线盒中)，然后在常温或加热条件下固化灌封胶。灌封胶主要起到防水防潮、绝缘、导热、防震等作用。
上述灌封胶包括有机聚硅氧烷聚合物、白炭黑、球形氧化铝、有机金属催化剂以及增塑剂。其中，灌封胶含有的白碳黑的质量大于球形氧化铝的质量。白炭黑的粒径为10nm～20nm。白炭黑的质量与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(30～50):100。
本发明实施例的灌封胶中包括白炭黑和球形氧化铝，而白炭黑和球形氧化铝作为主要的导热颗粒，两者均具有较高的导热系数。白炭黑的粒径为10nm～20nm时，一方面，白炭黑为纳米级别粒径的粉料，这些粒径较小的白炭黑具有较大的比表面积，较大的导热面积。当利用这些白炭黑作为导热填料制作灌封胶时，可以使灌封胶具有较好的导热效果。另一方面，白炭黑具有较高的导热系数，当利用白炭黑作为灌封胶的导热填料时，可以提高灌封胶的导热系数。当白炭黑和球形氧化铝结合时，可以使得灌封胶的导热系数大于或等于0.8W/(m·K)，导热系数较高。与此同时，灌封胶中含有的白炭黑的质量大于球形氧化铝的质量，也就是说，灌封胶中的导热材料以白炭黑为主，球形氧化铝为辅。而白炭黑的价格远远低于球形氧化铝，从而可以很大程度上控制灌封胶的成本。当白炭黑的质量与有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(30～50):100时，由于白炭黑相较于粒径较小的球形氧化铝，价格较低，同时具有较高的导热系数，当有机聚硅氧烷聚合物中加入较多白炭黑时，可以在确保灌封胶具有较高导热系数的同时，降低灌封胶的成本。由此可见，本发明实施例的灌封胶不仅具有较高的导热系数，而且成本较低。当利用本发明实施例的灌封胶封装光伏组件的接线盒时，一方面可以满足接线盒的导热需求，使接线盒内的温度低于接线盒内器件的耐温极限，确保接线盒和光伏组件正常运行，提高接线盒内的二极管等器件以及光伏组件的服役寿命；另一方面价格较低，可以在光伏领域上广泛应用。
上述有机聚硅氧烷聚合物为灌封胶的基体材料，使灌封胶具有导热性能、粘结性、绝缘性、抗冲击性能等。有机聚硅氧烷聚合物可以为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷、烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、烷基封端的聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。有机聚硅氧烷聚合物，可以利用水解缩合等方法制作，也可以直接采购经第一处理剂处理好的有机聚硅氧烷聚合物。当25℃时，这些有机聚硅氧烷聚合物的粘度为100cp-10000cp。具体的，有机聚硅氧烷聚合物的组成不同，其粘度会不同。此时，可以根据不同用途对灌封胶粘结强度的要求，将不同的聚硅氧烷进行组合。可见，这些有机聚硅氧烷聚合物具有较好的粘度和力学性能。当这些有机聚硅氧烷聚合物与白炭黑、第一球形氧化铝以及第二球形氧化铝制成灌封胶后，可以使灌封胶具有较好的粘度和力学性能。当有机聚硅氧烷聚合物的粘度为100cp-10000cp时，有机聚硅氧烷聚合物作为灌封胶的基体，粘度恰当，可以避免粘度过大时，灌注操作难度大的问题，还可以避免粘度较小时，与接线盒内的器件粘合性较差，抗冲击性能较差的问题。可见，粘度为100cp-10000cp的有机聚硅氧烷聚合物，不仅可以使灌封胶便于操作，灌注到接线盒等设备中，还可以与接线盒中的器件具有较好的粘合性，提高接线盒的抗冲击性和抗震动性能。
上述有机聚硅氧烷聚合物可以为经过第一表面处理剂处理的有机聚硅氧烷聚合物。第一表面处理剂可以为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或多种。上述第一表面处理剂可以改善有机聚硅氧烷聚合物的润湿性，改善有机聚硅氧烷聚合物的表面性质，使经过第一表面处理剂处理的有机聚硅氧烷聚合物具有较好的粘结强度。利用这些有机聚硅氧烷聚合物，可以制作粘结强度较好的灌封胶。应理解，可以在制作灌封胶时，利用第一表面处理剂处理有机聚硅氧烷聚合物。也可以先利用第一表面处理剂处理有机聚硅氧烷聚合物，存储备用。需要制备灌封胶时，可以直接利用已经过处理的有机聚硅氧烷聚合物。
上述白炭黑的分子式为SiO2·nH2O，其粒径为10nm～20nm。该白炭黑可以采用气相法制备，也可以直接采购经第二处理剂处理好的白炭黑。上述白炭黑的质量与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为(30～50):100。示例性的，白炭黑与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为30:100、33:100、36:100、39:100、40:100、42:100、45:100、48:100或50:100，且不仅限于此。
示例性的，上述白炭黑可以为经过干燥脱水处理和第二表面处理剂处理的白炭黑。在具体实施时，可以将白炭黑先干燥脱水处理，然后再利用第二表面处理剂对脱水处理后的白炭黑进行处理。干燥脱水处理，可以利用烘干箱、烘干炉等设备对白炭黑进行处理干燥处理。第二表面处理剂可以为六甲基二硅胺烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷中的一种或多种。
当利用第二表面处理剂对脱水处理后的白炭黑进行处理时，第二表面处理剂可以改善白炭黑的表面性质，增强白炭黑与有机聚硅氧烷聚合物的结合性能，从而制作出机械性能较好的灌封胶。
上述球形氧化铝可以包括第一球形氧化铝和第二球形氧化铝，并且第一球形氧化铝的粒径大于第二球形氧化铝的粒径。第一球形氧化铝和第二球形氧化铝，可以利用高温熔融喷射法制作，也可以直接采购经第三处理剂处理好的第一球形氧化铝和第二球形氧化铝。
第一球形氧化铝的粒径可以为50um～80um，第二球形氧化铝的粒径可以为5um～15um。此时，粒径为50um～80um的第一球形氧化铝和粒径为5um～15um的第二球形氧化铝分散到有机聚硅氧烷聚合物中，较小粒径的第二球形氧化铝可以填充在较大粒径的第一球形氧化铝颗粒间隙中，使得有机聚硅氧烷聚合物中分布的导热颗粒更加密集，从而形成导热颗粒密集分布的导热网络，进而提高灌封胶的导热系数。
上述第一球形氧化铝、第二球形氧化铝以及白炭黑的粒径逐渐减小，当这三种导热填料分布到有机聚硅氧烷聚合物中时，第二球形氧化铝可以填充到第一球形氧化铝的空隙中，白炭黑可以填充到第二球形氧化铝的空隙中，从而使得导热填料可以密集的分布在基体中，形成导热网络，进而提高灌封胶的导热系数。
另外，第一球形氧化铝的价格低于第二球形氧化铝，第一球形氧化铝的导热系数低于第二球形氧化铝。当第一球形氧化铝的质量较大，第二球形氧化铝的质量较小时，可以适当降低灌封胶的成本。当第一球形氧化铝的质量较小，第二球形氧化铝的质量较大时，可以增大灌封胶的导热系数。在实际应用中，可以通过调控第一球形氧化铝和第二球形氧化铝的质量，实现对灌封胶成本和导热系数的调控。
上述第一球形氧化铝与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为(5～15):100。例如，第一球形氧化铝与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为5:100、7:100、8:100、10:100、12:100、13:100或15:100等，且不仅限于此。第二球形氧化铝与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为(10～30):100。例如，第二球形氧化铝与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为10:100、14:100、17:100、19:100、20:100、23:100、25:100、27:100或30:100等，且不仅限于此。本发明实施例的第一球形氧化铝、第二球形氧化铝以及白炭黑的添加量适中，既可以确保灌封胶的导热系数大于或等于0.8W/(m·K)，又可以控制灌封胶的成本较低。
上述球形氧化铝(第一球形氧化铝和第二球形氧化铝)可以为经过第三表面处理剂处理的球形氧化铝。第三表面处理剂可以为脂肪酸硅烷、偶联剂、松香酸中的一种或多种。第三表面处理剂可以提高球形氧化铝的表面润湿性，提高其在有机聚硅氧烷聚合物中的分散性能，有利于导热颗粒均匀分散在有机聚硅氧烷聚合物中形成导热网路。
上述有机金属催化剂可以为有机锡催化剂。具体的，有机锡催化剂可以为二丁基二月桂酸锡、二辛基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡中的一种或多种。有机金属催化剂与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为(0.5～2):100。例如，有机金属催化剂与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为0.5:100、0.7:100、0.9:100、1:100、1.3:100、1.5:100、1.8:100或2:100等。在制作灌封胶的过程中，有机金属催化剂可以在硅氧烷聚合反应中起到催化作用，提高有机聚硅氧烷聚合物的结晶度，从而提高聚合物链结构的有序性，使得热能能够较好的沿着链结构方向传输，进而提高灌封胶的导热系数。
上述增塑剂可以为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯中的一种或多种。增塑剂与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为(0.5～1):100。例如，增塑剂与有机聚硅氧烷聚合物的质量比可以为0.5:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100或1:100等。这些增塑剂可以提高灌封胶的柔韧性，使其具有较好的抗冲击性能和抗震动性能。应理解，上述有机金属催化剂和增塑剂可以通过采购获取。
以质量份数计，上述灌封胶可以包含：100份有机聚硅氧烷聚合物，30份～50份10nm～20nm的白炭黑，5份～15份粒径为50um～80um的第一球形氧化铝，10份～30份粒径为5um～15um的第二球形氧化铝，0.5份～2份的有机锡催化剂和0.5份～1份增塑剂。
综上可知，
本发明实施例还提供一种灌封胶的制备方法，用以制备上述实施例提供的灌封胶。该灌封胶的制备方法包括：
步骤一，将白炭黑、第一球形氧化铝和第二球形氧化铝进行混料，获得粉体填料。混料所使用的设备可以为高速混合机，混料速度可以为500r/min-700r/min。此时，三种不同粒径的粉料可以充分混合，避免团聚。混料速度可以为500r/min、600r/min、650r/min或700r/min等。
步骤二，混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料。
步骤三，混合基料、有机金属催化剂及增塑剂，获得灌封胶。应理解，在实际应用中，可以分批次向基料中加入有机锡金属催化剂和增塑剂。
步骤四，将制备的灌封胶存储在密闭储料桶中备用。
为了验证本发明实施例提供的灌封胶的性能，下面以实施例和对比例相互比较的方式进行说明。
实施例一
以质量份数计，本实施例提供的灌封胶包括：100份有机聚硅氧烷聚合物，30份10nm-15nm的白炭黑，15份粒径为50um～60um的第一球形氧化铝，10份粒径为5um～10um的第二球形氧化铝，2份的有机锡催化剂和1份增塑剂。有机聚硅氧烷聚合物为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷、烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷以及烷基封端的聚二甲基硅氧烷的混合物。有机锡催化剂为二丁基二月桂酸锡、二辛基二月桂酸锡和二丁基二醋酸锡的混合物。增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二异丁酯的混合物。本实施例的灌封胶的制作方法，具体包括如下步骤：
第一步，将白炭黑、第一球形氧化铝和第二球形氧化铝放入高速混合机中进行混料，混料速度为500r/min，获得粉体填料。
第二步，混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料。
第三步，在基料中分批加入有机锡催化剂和增塑剂，混合均匀后获得灌封胶。应理解，在实际应用中，可以分批次向基料中加入有机锡金属催化剂和增塑剂。
第四步，将制备的灌封胶存储在密闭储料桶中备用。
实施例二
以质量份数计，本实施例提供的灌封胶包括：100份有机聚硅氧烷聚合物，50份15nm-20nm的白炭黑，10份粒径为60um～80um的第一球形氧化铝，20份粒径为10um～15um的第二球形氧化铝，2份的有机锡催化剂和1份增塑剂。有机聚硅氧烷聚合物为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷。有机锡催化剂为二丁基二月桂酸锡。增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯。本实施例的灌封胶的制作方法，具体包括如下步骤
第一步，将白炭黑、第一球形氧化铝和第二球形氧化铝放入高速混合机中进行混料，混料速度为500r/min，获得粉体填料。
第二步，混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料。
第三步，在基料中分批加入有机锡催化剂和增塑剂，混合均匀后获得灌封胶。应理解，在实际应用中，可以分批次向基料中加入有机锡金属催化剂和增塑剂。
第四步，将制备的灌封胶存储在密闭储料桶中备用。
实施例三
以质量份数计，本实施例提供的灌封胶包括：100份有机聚硅氧烷聚合物，40份10nm-20nm的白炭黑，5份粒径为50um～80um的第一球形氧化铝，30份粒径为5um～15um的第二球形氧化铝，0.5份的有机锡催化剂和0.5份增塑剂。有机聚硅氧烷聚合物为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷和烷基封端的聚二甲基硅氧烷的混合物。有机锡催化剂为二辛基二月桂酸锡和二丁基二醋酸锡的混合物。增塑剂为邻苯邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二异丁酯的混合物。
本实施例的灌封胶的制作方法，具体包括如下步骤：
第一步，将白炭黑、第一球形氧化铝和第二球形氧化铝放入高速混合机中进行混料，混料速度为700r/min，获得粉体填料。
第二步，混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料。
第三步，在基料中分批加入有机锡催化剂和增塑剂，混合均匀后获得灌封胶。应理解，在实际应用中，可以分批次向基料中加入有机锡金属催化剂和增塑剂。
第四步，将制备的灌封胶存储在密闭储料桶中备用。
实施例四
以质量份数计，本实施例提供的灌封胶包括：100份有机聚硅氧烷聚合物，35份12nm-18nm的白炭黑，8份粒径为60um～70um的第一球形氧化铝，15份粒径为8um～14um的第二球形氧化铝，1份的有机锡催化剂和0.6份增塑剂。有机聚硅氧烷聚合物为烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷和烷基封端的聚二甲基硅氧烷的混合物。有机锡催化剂为二丁基二月桂酸锡和二辛基二月桂酸锡的混合物。增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二异丁酯的混合物。本实施例的灌封胶的制作方法，具体包括如下步骤：
第一步，将白炭黑、第一球形氧化铝和第二球形氧化铝放入高速混合机中进行混料，混料速度为600r/min，获得粉体填料。
第二步，混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料。
第三步，在基料中分批加入有机锡催化剂和增塑剂，混合均匀后获得灌封胶。应理解，在实际应用中，可以分批次向基料中加入有机锡金属催化剂和增塑剂。
第四步，将制备的灌封胶存储在密闭储料桶中备用。
实施例五
以质量份数计，本实施例提供的灌封胶包括：100份有机聚硅氧烷聚合物，45份10nm-20nm的白炭黑，13份粒径为55um～80um的第一球形氧化铝，25份粒径为5um～12um的第二球形氧化铝，1.2份的有机锡催化剂和0.8份增塑剂。有机聚硅氧烷聚合物为烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷。有机锡催化剂为二辛基二月桂酸锡的混合物。增塑剂为邻苯二甲酸二异丁酯。本实施例的灌封胶的制作方法，具体包括如下步骤：
第一步，将白炭黑、第一球形氧化铝和第二球形氧化铝放入高速混合机中进行混料，混料速度为600r/min，获得粉体填料。
第二步，混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料。
第三步，在基料中分批加入有机锡催化剂和增塑剂，混合均匀后获得灌封胶。应理解，在实际应用中，可以分批次向基料中加入有机锡金属催化剂和增塑剂。
第四步，将制备的灌封胶存储在密闭储料桶中备用。
对比例一
以质量份数计，本对比例提供的灌封胶与实施例提供的灌封胶的区别仅在于本对比例的灌封胶没有白炭黑，其他组分均相同。
本对比例的灌封胶制作方法与实施例1的制作方法相同。
对比例二
以质量份数计，本对比例提供的灌封胶包括：100份的有机聚硅氧烷聚合物，5份第一球形氧化铝，10份第二球形氧化铝，10份白炭黑，2份的有机锡催化剂和1份增塑剂。
本对比例的灌封胶制作方法与实施例1的制作方法相同。
对比例三
购买市售灌封胶1。该灌封胶为东莞市拜尔电子材料有限公司生产的型号为BR-9007AB的灌封胶。
对比例四
购买市售灌封胶2。该灌封胶为东莞市诺克新材料科技有限公司生产的型号为5299的灌封胶。
采用下述方案对比本发明实施例提供的灌封胶和对比例提供的灌封胶的导热效果。第一，采用ISO 22007-2:2008记载的导热系数测试方法，测试灌封胶的导热系数。第二，采用相同批次、同一型号且额定电流为30A的三分体式接线盒，将灌封胶灌注到光伏组件的接线盒中。采用IEC62790记载的方法，测试接线盒中二极管的结温。结温越低，表示灌封胶对接线盒内二极管的散热效果越好。为了提高测试精准度，对每种灌封胶取3个样品进行测试。
本发明实施例提供的灌封胶与对比例提供的灌封胶的导热系数对比见表1。
表1不同灌封胶的导热系数对比表
由表1可知，市售的常规灌封胶的导热系数一般为0.2W/(m·K)-0.3W/(m·K)之间。非本发明实施例组分及配比的灌封胶，导热系数仍然较低。实施例一至实施例五提供的灌封胶的导热系数均大于或等于0.8W/(m·K)，导热能力较好。
对比实施例一和实施例二可知：随着第二球形氧化铝和白炭黑质量的增加，灌封的胶导热系数提高。对比实施例二和实施例三可知：当白炭黑质量减少，第二球形氧化铝质量增加时，由于第二球形氧化铝导热性能较好，使得灌封胶的导热系数有较小的提高。对比实施例一和实施例五可知，当白炭黑和第二球形氧化铝质量均比较大时，灌封胶的导热系数较好，可达1.08W/(m·K)。
本发明实施例提供的灌封胶与对比例提供的灌封胶应用到接线盒中，接线盒中的结温对比见表2。
表2使用不同灌封胶后接线盒中的结温对比表
由表2可知，使用本发明实施例提供的灌封胶，相比常规灌封胶，可以降低接线盒结温20℃左右。可见，本发明实施例提供的灌封胶较常规灌封胶具有更好的散热、导热能力。
结合表1和表2可知，实施例五提供的灌封胶的导热系数最高，利用该灌封胶灌注接线盒时，接线盒内的器件的散热效果最好，平均结温最低。对比实施例一至实施例五的灌封胶应用后，接线盒内器件的平均结温可知，随着导热系数增大，接线盒内器件的散热效果提高，接线盒内器件的结温降低。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种灌封胶，其特征在于，所述灌封胶包括有机聚硅氧烷聚合物、白炭黑、球形氧化铝、有机金属催化剂以及增塑剂；其中，所述灌封胶含有的白碳黑的质量大于所述球形氧化铝的质量；所述白炭黑的粒径为10nm～20nm；所述白炭黑的质量与所述有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(30～50):100。
2.根据权利要求1所述的灌封胶，其特征在于，所述球形氧化铝包括第一球形氧化铝和第二球形氧化铝，所述第一球形氧化铝的粒径大于所述第二球形氧化铝的粒径。
3.根据权利要求2所述的灌封胶，其特征在于，所述第一球形氧化铝的粒径为50um～80um，所述第二球形氧化铝的粒径为5um～15um。
4.根据权利要求2所述的灌封胶，其特征在于，所述第一球形氧化铝与所述有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(5～15):100。
5.根据权利要求2所述的灌封胶，其特征在于，所述第二球形氧化铝与所述有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(10～30):100。
6.根据权利要求1所述的灌封胶，其特征在于，所述有机聚硅氧烷聚合物为端羟基封端的聚二甲基硅氧烷、烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、烷基封端的聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；25℃时，所述有机聚硅氧烷聚合物的粘度为100cp-10000cp。
7.根据权利要求1～6任一项所述的灌封胶，其特征在于，所述有机聚硅氧烷聚合物为经过第一表面处理剂处理的有机聚硅氧烷聚合物，所述第一表面处理剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或多种；和/或，
所述白炭黑为经过干燥脱水处理和第二表面处理剂处理的白炭黑；所述第二表面处理剂为六甲基二硅胺烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷中的一种或多种；和/或，
所述球形氧化铝为经过第三表面处理剂处理的球形氧化铝，所述第三表面处理剂为脂肪酸硅烷、偶联剂、松香酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1～6任一项所述的灌封胶，其特征在于，所述有机金属催化剂与所述有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(0.5～2):100，所述有机金属催化剂为二丁基二月桂酸锡、二辛基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡中的一种或多种，和/或，
所述增塑剂与所述有机聚硅氧烷聚合物的质量比为(0.5～1):100，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯中的一种或多种。
9.一种权利要求1-8任一项所述灌封胶的制备方法，其特征在于，包括：
将白炭黑和球形氧化铝进行混料，获得粉体填料；
混合粉体填料和有机聚硅氧烷聚合物，获得基料；
混合基料、有机金属催化剂及增塑剂，获得灌封胶。
10.根据权利要求9所述的灌封胶的制备方法，其特征在于，混料速度为500r/min-700r/min。
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