CN117070182B - 脱醇型光伏边框耐用密封胶及其制备方法 - Google Patents

脱醇型光伏边框耐用密封胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脱醇型光伏边框耐用密封胶及其制备方法，涉及密封胶的技术领域。该密封胶包括如下重量份的组分：硅橡胶95‑115份，复配型硅油20‑25份，活性纳米增强粉末125‑145份，交联剂2‑5份，偶联剂0.3‑1份，有机锡催化剂1.5‑3份，所述复配型硅油为惰性硅油和反应型硅油的混合物。制备方法包括：在真空环境下，将硅橡胶、复配型硅油和活性纳米增强粉末混合得到A组分；将交联剂、偶联剂和有机锡催化剂混合得到B组分；将A组分与B组分在真空环境下混合均匀，加入密封容器中封存，即得到脱醇型光伏边框耐用密封胶。

Description

脱醇型光伏边框耐用密封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及密封胶的技术领域，尤其是涉及一种脱醇型光伏边框耐用密封胶及其制备方法。
背景技术
太阳能光伏面板组装的过程中需要用密封胶来固定光伏边框，光伏边框用的密封胶一般为有机硅密封胶。有机硅密封胶可以在空气中自动凝固，凝固后的有机硅密封胶，不仅在高温或低温下均具有良好的粘结效果，可以减少季节更替对光伏边框的稳定性的影响，而且具有优异的防护性能，可以防止水、灰尘等杂质的渗入。
相关技术中，公开了一种中性反应固化单组分硅酮结构密封胶，以α，ω—二羟基聚二甲基硅氧烷为基础聚合物、甲基三甲氧基硅烷为交联剂、钛络合物为催化剂加上填料配制而成。
但是，使用钛络合物作为催化剂，容易导致制备的密封胶发生黄变，不仅使得密封胶的贮存性较差，而且，使得密封胶在凝固后的耐用性较差。
发明内容
为了改善因催化剂而导致密封胶的贮存性和耐用性较差的问题，本申请提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，采用如下的技术方案：一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，包括如下重量份的组分：硅橡胶95-115份，复配型硅油20-25份，活性纳米增强粉末125-145份，交联剂2-5份，偶联剂0.3-1份，有机锡催化剂1.5-3份，所述复配型硅油为惰性硅油和反应型硅油的混合物。
通过采用上述技术方案，由于本申请采用有机锡催化剂、复配型硅油和活性纳米增强粉末，复配型硅油同时含有惰性硅油和反应型硅油，因此，复配型硅油既具有较稳定的物理性能和化学性能，在密封胶固化后不易发生迁移，使得密封胶的粘性较为稳定，减少密封胶因自身组分迁移发生的黄变，又能够在密封胶固化过程中参与交联反应，增强密封胶的粘结性能。活性纳米增强粉末的细度小、粒径分布窄，能够在密封胶内更好的分散，并增强密封胶的强度和耐候性能，减少温度变化导致的密封胶发生黄变。有机锡催化剂可以提高密封胶的贮存性能，减少密封胶在贮存过程中发生黄变。因此，本申请通过采用上述原料配比，制备得到的密封胶不易发生黄变，耐用性能更好。
在一个具体的可实施方案中，所述硅橡胶为烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷。
通过采用上述技术方案，烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷在参与上述交联反应的过程中，无粘度高峰，无需高剪切力分散，而且，具有良好的触变性。制备得到的密封胶，不仅对陶瓷、金属和塑料凳多种材料均具有优异的粘结性能，而且具有优异的耐高温性能和耐湿性能。
在一个具体的可实施方案中，所述活性纳米增强粉末为气相白炭黑或纳米碳酸钙。
通过采用上述技术方案，气相白炭黑或纳米碳酸钙均是细度小、粒径分布窄的活性补强填料，对密封胶的强度增强效果较为优异，而且，在硅橡胶为烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷的情况下，气相白炭黑或纳米碳酸钙的相容性均较好，便于分散，在密封胶凝固后，不易发生迁移，有助于进一步提高密封胶的耐用性。
在一个具体的可实施方案中，所述复配型硅油中惰性硅油和反应型硅油的重量比为2:(2.5-3.5)。
通过采用上述技术方案，惰性硅油和反应型硅油的比例对于密封胶的粘结性能和耐用性也具有重要的影响。本申请通过实验发现，在采用本申请的原料和制备方法的情况下，将惰性硅油和反应型硅油的比例控制在上述范围内，制备得到的密封胶不易发生黄变，粘结性能和耐用性能均较为优异。这可能是因为，在上述比例范围内，惰性硅油和反应型硅油与其它组分之间具有良好的协同作用，既保证密封胶的交联效果较好，又保证了密封胶内的组分具有良好的稳定性。
在一个具体的可实施方案中，所述惰性硅油为PMX200-12500CST硅油，所述反应型硅油为信越KF-877硅油或信越KF-889硅油。
通过采用上述技术方案，PMX200-12500CST硅油具有良好的化学稳定性、耐候性和具有生理惰性，信越KF-877硅油或信越KF-889硅油均具有低黄变性、高反应性和吸附性，本申请通过实验发现，选用上述牌号的惰性硅油和反应型硅油的组合，有助于进一步提高密封胶的粘结性能和耐用性能。
在一个具体的可实施方案中，所述偶联剂为3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷。
通过采用上述技术方案，由于3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷的哌嗪基分子侧链上所含的氨基为仲氨基和叔氨基，因此，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷具有更加优良的耐黄变性，而且，其柔软性和平滑性优于传统的氨基硅油，因此，可以提高密封胶的平滑性和耐用性能。
在一个具体的可实施方案中，所述交联剂是甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧硅烷和丙基三乙氧基硅烷的混合物。
通过采用上述技术方案，交联剂直接影响硅酮密封胶的固化性能，交联剂的侧链基团越大，越利于水汽小分子的进出，表现为密封胶拉伸强度保持率增大、断裂伸长率增大。但是，本申请发现，当交联剂的侧链基团过大时，反而会导致密封胶在使用一段时间以后容易发生黄变，因此，本申请选用甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧硅烷和丙基三乙氧基硅烷混合的交联剂，制备得到的密封胶不仅具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，而且，不易发生黄变，耐用性能更强。
在一个具体的可实施方案中，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡催化剂或有机锡螯合物催化剂。
通过采用上述技术方案，本申请发现采用上述两种催化剂中的任意一种，均有助于减少密封胶在制备过程中和贮存过程中发生黄变，有助于提高密封胶的耐用性能。
第二方面，本申请提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶的制备方法，采用如下的技术方案：
一种脱醇型光伏边框耐用密封胶的制备方法，包括如下步骤：
在真空环境下，将硅橡胶和复配型硅油混合均匀后，加入活性纳米增强粉末，混合均匀，得到A组分；
将交联剂、偶联剂和有机锡催化剂混合均匀，得到B组分；
将A组分与B组分在真空环境下混合，搅拌至均匀，即得到脱醇型光伏边框耐用密封胶，将脱醇型光伏边框耐用密封胶加入密封容器中封存。
通过采用上述技术方案，采用上述制备方法，可以提高活性纳米增强粉末的分散性，而且，有助于交联反应匀速进行，减少反应过程中发生黄变。制备得到的密封胶具有优良的粘结性能和耐用性能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请通过采用有机锡催化剂、复配型硅油和活性纳米增强粉末，并将各原料的配比控制在上述范围内，可以减少密封胶在制备过程中、贮存过程中和固化后发生黄变，有助于提高密封胶的耐用性能；
2.本申请采用烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，有助于进一步提高密封胶的耐用性能；
3.本申请的方法可以提高活性纳米增强粉末的分散性，减少反应过程中发生黄变。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，采用如下重量的组分：烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷105kg，复配型硅油22.5kg，气相白炭黑135kg，交联剂3.5kg，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷0.6kg，D-80二月桂酸二丁基锡催化剂2.3kg，其中，复配型硅油为重量比为2:3的PMX200-12500CST硅油和信越KF-877硅油的混合物，交联剂是重量比为1:1:1的甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧硅烷和丙基三乙氧基硅烷的混合物。
本实施例还提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶的制备方法，采用如下步骤：
首先，在真空环境下，将烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷和复配型硅油加入同一反应釜中，搅拌至均匀后，再在搅拌条件下向反应釜中加入气相白炭黑，继续搅拌至均匀，得到A组分。
然后，将交联剂、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡催化剂混合，搅拌至均匀后，得到B组分。
再在真空环境下，将A组分与B组分加入同一反应釜中，保持真空环境，持续搅拌至均匀，即得到脱醇型光伏边框耐用密封胶，再在真空下将脱醇型光伏边框耐用密封胶压入密封容器中密封保存。
实施例2
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，脱醇型光伏边框耐用密封胶，采用如下重量的组分：烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷95kg，复配型硅油20kg，气相白炭黑125kg，交联剂2kg，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷0.3kg，二月桂酸二丁基锡催化剂1.5kg。
实施例3
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，脱醇型光伏边框耐用密封胶，采用如下重量的组分：烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷100kg，复配型硅油21.5kg，气相白炭黑130kg，交联剂3kg，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷0.5kg，二月桂酸二丁基锡催化剂2kg。
实施例4
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，脱醇型光伏边框耐用密封胶，采用如下重量的组分：烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷110kg，复配型硅油23.5kg，气相白炭黑140kg，交联剂3.8kg，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷0.8kg，二月桂酸二丁基锡催化剂2.7kg。
实施例5
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，脱醇型光伏边框耐用密封胶，采用如下重量的组分：烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷115kg，复配型硅油25kg，气相白炭黑145kg，交联剂5kg，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3kg，二月桂酸二丁基锡催化剂3kg。
实施例6
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，复配型硅油为重量比为2:2.5的PMX200-12500CST硅油和信越KF-877硅油的混合物。
实施例7
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，复配型硅油为重量比为2:3.5的PMX200-12500CST硅油和信越KF-877硅油的混合物。
实施例8
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，复配型硅油为重量比为2:3的PMX200-12500CST硅油和信越KF-889硅油的混合物。
实施例9
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，复配型硅油为重量比为2:3的PMX200-12500CST硅油和信越KF-868硅油的混合物。
实施例10
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的纳米碳酸钙替换气相白炭黑。
实施例11
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的107硅橡胶替换烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷。
实施例12
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的KH-570替换3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷。
实施例13
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的KRA-1有机锡螯合物催化剂替换D-80二月桂酸二丁基锡催化剂。
实施例14
本实施例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本实施例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的102硫醇甲基锡催化剂替换D-80二月桂酸二丁基锡催化剂。
对比例
对比例1
本对比例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本对比例与实施例1的不同之处仅在于，脱醇型光伏边框耐用密封胶采用如下重量的组分：烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷90kg，复配型硅油18kg，气相白炭黑122kg，交联剂1.8kg，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷0.2kg，D-80二月桂酸二丁基锡催化剂1.3kg，其中，复配型硅油为重量比为2:3的PMX200-12500CST硅油和信越KF-877硅油的混合物，交联剂是重量比为1:1:1的甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧硅烷和丙基三乙氧基硅烷的混合物。
对比例2
本对比例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本对比例与实施例1的不同之处仅在于，脱醇型光伏边框耐用密封胶采用如下重量的组分：烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷120kg，复配型硅油26kg，气相白炭黑150kg，交联剂5.5kg，3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷1.2kg，D-80二月桂酸二丁基锡催化剂3.2kg，其中，复配型硅油为重量比为2:3的PMX200-12500CST硅油和信越KF-877硅油的混合物，交联剂是重量比为1:1:1的甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧硅烷和丙基三乙氧基硅烷的混合物。
对比例3
本对比例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的PMX200-12500CST硅油替换复配型硅油。
对比例4
本对比例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的信越KF-877硅油替换复配型硅油。
对比例5
本对比例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的甲基三甲氧基硅烷替换交联剂。
对比例6
本对比例提供一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的微米碳酸钙粉替换气相白炭黑。
性能检测试验
针对实施例1-14和对比例1-6制备的密封胶样品，根据GB16776，检测密封胶样品的贮存0天、16个月和20个月的外观，以及密封胶样品固化后0天、10个月和18个月的外观，检测结果如表1所示。
表1
结合实施例1和对比例1-6并结合表1可以看出，实施例1的密封胶样品在贮存20个月后仍为透明的胶体，固化18个月后仍是乳白色，没有变黄的现象。而且实施例1-6的密封胶样品，在贮存16个月后即出现白点，在其中实施例3-5的密封胶样品在固化18个月后均发生变黄的现象。这说明，在实施例1的原料配比和制备方法的协同配合下，制备得到的密封胶样品不易变黄，具有优异的耐用性能。
结合实施例1-14并结合表1可以看出，实施例1-14制备的密封胶样品在贮存16个月后，均未出现白点，在固化18个月后均未发生变黄的现象，这说明，在实施例1-14的原料配比和工艺条件的范围内，均有助于提高密封胶样品的耐用性能。
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 (2)

1.一种脱醇型光伏边框耐用密封胶，其特征在于，由如下重量份的组分组成：硅橡胶95-115份，复配型硅油20-25份，活性纳米增强粉末125-145份，交联剂2-5份，偶联剂0.3-1份，有机锡催化剂1.5-3份，所述复配型硅油为惰性硅油和反应型硅油的混合物；所述硅橡胶为烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷；所述活性纳米增强粉末为气相白炭黑或纳米碳酸钙；所述复配型硅油中惰性硅油和反应型硅油的重量比为2:(2.5-3.5)；所述惰性硅油为PMX200-12500CST硅油，所述反应型硅油为信越KF-877硅油或信越KF-889硅油；所述偶联剂为3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷；所述交联剂是重量比为1:1:1的甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧硅烷和丙基三乙氧基硅烷的混合物；所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡催化剂或有机锡螯合物催化剂。
2.一种如权利要求1所述的脱醇型光伏边框耐用密封胶的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：
在真空环境下，将硅橡胶和复配型硅油混合均匀后，加入活性纳米增强粉末，混合均匀，得到A组分；
将交联剂、偶联剂和有机锡催化剂混合均匀，得到B组分；
将A组分与B组分在真空环境下混合，搅拌至均匀，即得到脱醇型光伏边框耐用密封胶，将脱醇型光伏边框耐用密封胶加入密封容器中封存。
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