CN116891718A - 双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及密封胶领域，具体公开了双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶及其制备方法。双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶包括A组分和B组分，所述A组份包括以下重量份的原料：端羟基聚二甲基硅氧烷60‑100份、端甲基聚二甲基硅氧烷30‑50份、纳米碳酸钙30‑50份、凹凸棒土10‑20份；所述B组分包括以下重量份的原料：二甲基硅油60‑80份、交联剂30‑50份、偶联剂20‑40份、催化剂1‑4份。本申请中的密封胶具有较低的水汽透过率，可有效防止水汽透过密封胶，可有效应用于光伏铝边框或其他光伏组件的密封。

Description

双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶及其制备方法
技术领域
本申请涉及密封胶领域，更具体地说，它涉及双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶及其制备方法。
背景技术
太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，随着经济和社会的可持续发展，人们对能源与环保的要求越来越高，太阳能光伏发电也越来越得到重视和发展。
光伏接线盒是用于连接太阳能电池组件构成的太阳能电池方阵和太阳能控制系统的连接装置，其主要作用是连接和保护太阳能光伏组件，将太阳能电池产生的电力与外部线路连接，传导光伏组件所产生的电流。在实际应用中，对光伏接线盒或光伏组件铝边框的防水性能要求较高，水汽一旦进入光伏接线盒内部，容易引起接线盒内部二极管和汇流条腐蚀，引起低阻抗或短路的问题，使得组件的使用寿命被大大降低。
目前用于密封光伏接线盒或光伏组件铝边框的密封胶，在温度38℃、湿度90％的条件下，水汽透过率可达60g/m2/24h，即使组件使用良好的防水接线盒，在长期的使用过程中依然无法避免水汽进入接线盒内部，存在内部腐蚀失效的风险。因此，如何进一步降低密封胶的水汽透过率是目前需要解决的问题。
发明内容
为了降低密封胶的水汽透过率，本申请提供双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶及其制备方法。
第一方面，本申请提供双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，采用如下的技术方案：双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，包括A组分和B组分，所述A组份包括以下重量份的原料：端羟基聚二甲基硅氧烷60-100份、端甲基聚二甲基硅氧烷30-50份、纳米碳酸钙30-50份、凹凸棒土10-20份；
所述B组分包括以下重量份的原料：二甲基硅油60-80份、交联剂30-50份、偶联剂20-40份、催化剂1-4份。
通过采用上述技术方案，选用端羟基聚二甲基硅氧烷制作密封胶，在密封胶固化过程中，端羟基聚二甲基硅氧烷分子链的末端会与交联剂中的活性基团发生反应，形成的交联点会将分子链牢固的连接在一起，从而形成稳定的三维网络结构，进而赋予密封胶优良的稳定性和耐热性。端甲基聚二甲基硅氧烷可赋予密封胶优良的粘附性和密封性，使密封胶具有优良的抗冷热交替性能；二甲基硅油在密封胶体系中可起到稀释、增塑作用，可提高密封胶的伸长率，改善密封胶的弹性，提高密封胶的抗位移能力。
纳米碳酸钙具有较大的比表面积，在体系中与密封胶分子接触点多，可以和密封胶分子之间形成较强的相互作用，从而起到阻止密封胶裂纹扩展、产生剪切带等作用，使密封胶拉伸强度和伸长率增加，从而使密封胶具有较佳的韧性和抗剪切性能；凹凸棒土可以增加密封胶的粘度，使密封胶更好的粘附在基材表面，同时，凹凸棒土还可以起到填充作用，降低密封胶在固化时微小孔洞的形成，使密封胶固化后具有紧密的结构，从而可阻挡水汽透过，另外，凹凸棒土具有一定的吸水能力，当水汽渗入密封胶时，凹凸棒土可以吸收渗入的水汽，阻挡水汽进一步渗入密封胶，从而降低密封胶的水汽透过率。
在一个具体的可实施方案中,所述纳米碳酸钙经由硅烷偶联剂和聚异丁烯进行表面处理。
在一个具体的可实施方案中,所述纳米碳酸钙表面处理的方式为，将硅烷偶联剂和聚异丁烯以质量比为1：(2-3)混合制成混合物，将纳米碳酸钙和混合物以质量比为1：(2-3)混合，于70-80℃下反应1-2h，结束后得表面处理后的纳米碳酸钙。
通过采用上述技术方案，利用硅烷偶联剂将聚异丁烯负载在纳米碳酸钙表面，在密封胶固化过程中，聚异丁烯含有的碳碳双键可参与到交联反应中，聚异丁烯具有优异的气密性和较低的气体渗透性，将聚异丁烯参与到密封胶的交联固化，使密封胶的水汽透过率得到降低。另外，将聚异丁烯负载在纳米碳酸钙上再使聚异丁烯参与交联固化过程的方式，首先，借助纳米碳酸钙在体系中的分散可使聚异丁烯均匀的分散在体系中，其次，在固化过程中，纳米碳酸钙和密封胶分子产生较强的相互作用力，使纳米碳酸钙能够有效的增强密封胶的抗剪切性能，聚异丁烯参与交联反应时形成的网络结构可有效包裹缠绕纳米碳酸钙，从而使纳米碳酸钙在密封胶体系中能够稳定存在并使纳米碳酸钙能够与密封胶分子紧密接触，使纳米碳酸钙更好的发挥增强密封胶性能的作用。
在一个具体的可实施方案中,所述凹凸棒土的粒径为3-5μm。
通过采用上述技术方案，凹凸棒土的粒径为微米级，在密封胶体系中，纳米级的碳酸钙体系中与密封胶分子有效接触，起到主要的增强密封胶韧性、抗剪切性能的作用，凹凸棒土填充在纳米碳酸钙之间，起到填充作用，降低密封胶中微小孔洞的形成，从而可阻挡水汽透过密封胶，可降低密封胶的水汽透过率。
在一个具体的可实施方案中,所述A组分和B组分的重量比为(2-3)：1。
在一个具体的可实施方案中,所述端羟基聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为300-800mPa·s,所述端甲基聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为200-500mPa·s，所述二甲基硅油在25℃的粘度为300-500mPa·s。
通过采用上述技术方案，端羟基聚二甲基硅氧烷和端甲基聚二甲基硅氧烷的粘度越大，分子链越长，端羟基会减少，密封胶的伸长率和强度会相对增加，但粘度越大，流动性会变差，进而会影响密封胶的施工性和填料在密封胶体系中的分散均匀性，进而会影响填料对密封胶的补强作用；二甲基硅油的粘度越小，二甲基硅油越容易迁移到密封胶表层，从而会影响密封胶的粘结性能，粘度越大，会降低其对密封胶的增塑作用。通过选用适当粘度的端羟基聚二甲基硅氧烷、端甲基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油，使得密封胶具有优良的强度和粘结性能。
在一个具体的可实施方案中,所述交联剂选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸异丙酯、聚甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，能够和端羟基聚二甲基硅氧烷、端甲基聚二甲基硅氧烷反应，使链状分子形成网状交联体系。
在一个具体的可实施方案中,所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，提高密封胶的粘结强度，使密封胶能够有效粘附基材。
在一个具体的可实施方案中,所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二甲基锡、二月桂酸二辛基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，可有效加快密封胶的固化速度。
第二方面，本申请提供双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶的制备方法，采用如下的技术方案：
双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶的制备方法，包括以下步骤：
A组份的制备：按配比，准确称取端羟基聚二甲基硅氧烷60-100份、端甲基聚二甲基硅氧烷30-50份、纳米碳酸钙30-50份和凹凸棒土10-20份，混合均匀，抽真空脱泡，得A组分；B组分的制备：按配比，准确称取二甲基硅油60-80份、交联剂30-50份、偶联剂20-40份
和催化剂1-4份，混合均匀，抽真空脱泡，得B组分。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请利用纳米碳酸钙对密封胶进行补强，以增强密封胶的力学性能，同时利用凹凸棒土吸收渗入密封胶中的水汽，降低水汽透过密封胶的可能性，从而降低了密封胶的水汽透过率。
2、本申请利用硅烷偶联剂和聚异丁烯对纳米碳酸钙进行表面处理，使得聚异丁烯能够参与到密封胶的交联固化中，进而可增加密封胶的气密性，降低密封胶的水汽透过率。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的原料均可通过市售获得。聚异丁烯购买自阿拉丁，货号为P304885-100g。
纳米碳酸钙的制备例
制备例1
将硅烷偶联剂和聚异丁烯以质量比为1：2混合制成混合物，将纳米碳酸钙和混合物以质量比为1：2混合，于70℃下反应1h，得表面处理后的纳米碳酸钙。硅烷偶联剂为KH560。
制备例2
将硅烷偶联剂和聚异丁烯以质量比为1：3混合制成混合物，将纳米碳酸钙和混合物以质量比为1：3混合，于80℃下反应1h，得表面处理后的纳米碳酸钙。硅烷偶联剂为KH560。
实施例
实施例1
双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下原料：600g粘度为300mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷、300g粘度为200mPa·s端甲基聚二甲基硅氧烷、300g纳米碳酸钙和100g粒径为3μm的凹凸棒土。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得A组分；
B组分包括以下原料：600g粘度为300mPa·s的二甲基硅油、300g甲基三甲氧基硅烷、200g3-氨丙基三乙氧基硅烷和10g二月桂酸二丁基锡。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得B组分。
使用时，A组分和B组分的重量比为2：1。
实施例2
双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下原料：800g粘度为300mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷、400g粘度为200mPa·s端甲基聚二甲基硅氧烷、400g纳米碳酸钙和150g粒径为3μm的凹凸棒土。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得A组分；
B组分包括以下原料：700g粘度为300mPa·s的二甲基硅油、400g甲基三甲氧基硅烷、300g3-氨丙基三乙氧基硅烷和20g二月桂酸二丁基锡。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得B组分。
使用时，A组分和B组分的重量比为3：1。
实施例3
双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下原料：1000g粘度为300mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷、500g粘度为200mPa·s端甲基聚二甲基硅氧烷、500g纳米碳酸钙和200g粒径为3μm的凹凸棒土。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得A组分；
B组分包括以下原料：800g粘度为300mPa·s的二甲基硅油、500g甲基三甲氧基硅烷、400g3-氨丙基三乙氧基硅烷和40g二月桂酸二丁基锡。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得B组分。
使用时，A组分和B组分的重量比为2：1。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为500mPa·s。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为800mPa·s。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于，端甲基聚二甲基硅氧烷的粘度为400mPa·s。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于，端甲基聚二甲基硅氧烷的粘度为500mPa·s。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于，二甲基硅油的粘度为400mPa·s。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于，二甲基硅油的粘度为500mPa·s。
实施例10
本实施例与实施例1的区别在于，凹凸棒土的粒径为5μm。
实施例11
双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下原料：600g粘度为300mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷、300g粘度为200mPa·s端甲基聚二甲基硅氧烷、300g制备例1中制得的纳米碳酸钙和100g粒径为3μm的凹凸棒土。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得A组分；
B组分包括以下原料：600g粘度为300mPa·s的二甲基硅油、300g甲基三甲氧基硅烷、200g3-氨丙基三乙氧基硅烷和10g二月桂酸二丁基锡。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得B组分。
使用时，A组分和B组分的重量比为2：1。
实施例12
双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下原料：600g粘度为300mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷、300g粘度为200mPa·s端甲基聚二甲基硅氧烷、300g制备例2中制得的纳米碳酸钙和100g粒径为3μm的凹凸棒土。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得A组分；
B组分包括以下原料：600g粘度为300mPa·s的二甲基硅油、300g甲基三甲氧基硅烷、200g3-氨丙基三乙氧基硅烷和10g二月桂酸二丁基锡。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得B组分。
使用时，A组分和B组分的重量比为2：1。
对比例
对比例1
双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下原料：700g粘度为300mPa·s的端羟基聚二甲基硅氧烷、300g粘度为200mPa·s端甲基聚二甲基硅氧烷和300g纳米碳酸钙。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得A组分；
B组分包括以下原料：600g粘度为300mPa·s的二甲基硅油、300g甲基三甲氧基硅烷、200g3-氨丙基三乙氧基硅烷和10g二月桂酸二丁基锡。制备时，将以上原料混匀，抽真空脱泡，得B组分。
使用时，A组分和B组分的重量比为2：1。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为2000mPa·s。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，端甲基聚二甲基硅氧烷的粘度为2000mPa·s。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于，二甲基硅油的粘度为1000mPa·s。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于，凹凸棒土的粒径为40nm。
性能检测试验
将各实施例和各对比例中的密封胶制备成玻璃铝片H形粘结试件，在23℃、50％RH的环境养护28天，测试力学性能、水汽透过率。取同样的H形粘结试件，分别在80℃烘箱中放置14天、水紫外光照21天(水温45℃，光强2000Uw/cm3,玻璃面向光源)，然后测试力学性能、水汽透过率。水汽透过率参照GB/T1037-2021测定。
表1性能检测结果
参照表1和表2，与对比例1相比，实施例1至实施例3中密封胶具有更低的水汽透过率，表明在密封胶添加凹凸棒土可阻挡水汽透过密封胶，分析认为，添加的凹凸棒土在密封胶中起到填充作用，可降低密封胶中微小孔洞的形成，同时，如果有水汽渗入密封胶中，凹凸棒土可吸收水汽，从而可阻挡水汽透过密封胶，从而使密封胶表现出较低的水汽透过率。
结合对比例2-对比例4，实施例1、实施例4-实施例9中密封胶表现出较低的拉伸强度和较低的水汽透过率，表明通过限定端羟基聚二甲基硅氧烷、端甲基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油的粘度，可使密封胶具有较好的力学性能和较优的阻挡水汽透过的能力。
结合实施例1、实施例11和实施例12，实施例11和实施例12中密封胶表现出更佳的阻挡水汽透过的能力，表明利用聚异丁烯对纳米碳酸钙进行表面处理，可进一步降低密封胶的水汽透过性。
与对比例5相比，实施例1和实施例10中密封胶具有更佳的防水汽透过的作用，分析认为，纳米级的凹凸棒土在密封胶中的作用主要起到填料作用，粒径过小，凹凸棒土和水汽接触的概率被降低，从而使密封胶阻挡水汽透过的性能被降低。而微米级的凹凸棒土在密封胶体系中具有较大的与水汽接触的概率，当水汽渗入密封胶中时，水汽容易被凹凸棒土吸收，从而可以降低密封胶的水汽透过率。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组份包括以下重量份的原料：端羟基聚二甲基硅氧烷60-100份、端甲基聚二甲基硅氧烷30-50份、纳米碳酸钙30-50份、凹凸棒土10-20份；
所述B组分包括以下重量份的原料：二甲基硅油60-80份、交联剂30-50份、偶联剂20-40份、催化剂1-4份。
2.根据权利要求1所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述纳米碳酸钙经由硅烷偶联剂和聚异丁烯进行表面处理。
3.根据权利要求2所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述纳米碳酸钙表面处理的方式为，将硅烷偶联剂和聚异丁烯以质量比为1：（2-3）混合制成混合物，将纳米碳酸钙和混合物以质量比为1：（2-3）混合，于70-80℃下反应1-2h，结束后得表面处理后的纳米碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述凹凸棒土的粒径为3-5μm。
5.根据权利要求1所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述A组分和B组分的重量比为（2-3）：1。
6.根据权利要求1所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述端羟基聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为300-800mPa·s,所述端甲基聚二甲基硅氧烷在25℃的粘度为200-500mPa·s，所述二甲基硅油在25℃的粘度为300-500mPa·s。
7.根据权利要求1所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述交联剂选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸异丙酯、聚甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶，其特征在于：所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二甲基锡、二月桂酸二辛 基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种。
10.权利要求1-9任一项所述的双组份硫化脱醇型光伏边框密封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A组份的制备：按配比，准确称取端羟基聚二甲基硅氧烷60-100份、端甲基聚二甲基硅氧烷30-50份、纳米碳酸钙30-50份和凹凸棒土10-20份，混合均匀，抽真空脱泡，得A组分；
B组分的制备：按配比，准确称取二甲基硅油60-80份、交联剂30-50份、偶联剂20-40份和催化剂1-4份，混合均匀，抽真空脱泡，得B组分。
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