專利名稱：單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法
單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，并且還涉及其制備方法。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)中普遍將單組份脫肟型硅膠(也稱單組份脫酮肟型硅膠)用作太陽能光伏組件的密封膠，這種密封膠需要憑借空氣中的水份與交聯(lián)劑反應(yīng)而使硅膠固化，但是由于空氣中的水份滲透到硅膠中的速度較為緩慢，因此導(dǎo)致單組份脫肟型硅膠深層固化時(shí)間冗長，影響太陽能光伏組件的組裝效率。并且在通常情況下這種膠的膠層最大固化深度為 2-4 mm，如果超過4 mm，那么需要分兩次施膠，從而更加影響太陽能光伏組件的組裝效率。
使用雙組份硅酮密封膠可以解決深層固化速度緩慢的問題，這種膠的技術(shù)信息可在中國專利文獻(xiàn)中見諸，例如授權(quán)公告號CN101768421B推薦的“太陽能光伏組件用雙組份硅酮密封膠及其制備方法”，又如CN102516927A提供的“太陽能光伏組件封裝用雙組份灌封膠及其制備方法”，等等。這種雙組份硅酮膠雖然具備前述的深層固化速度快的建樹，但是在施膠時(shí)即在使用時(shí)需要依賴混合裝置將兩個組份(業(yè)界習(xí)慣稱A組份和B組份)混勻后方可使用，因此使用不便并且使用成本大，尤其，如果兩個組份的混合有失均勻，那么還會影響對太陽能光伏組件的封裝效果。
關(guān)于單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠的技術(shù)信息在公開的中國專利文獻(xiàn)中不乏見諸，典型的如公開號CN101654609A介紹的“太陽能組件用單組份硅酮密封膠及其制備方法”，其組成按重量份數(shù)為端羥基聚二甲基硅氧烷50-60份、碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)劑55-60 份、二醋酸二丁基錫催化劑O. 5-1份、甲基硅烷偶聯(lián)劑55-60份和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑1-2 份；如，CN101792653A披露有“丙烯酸酯改性太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法”，該密封膠由以下重量份比的原料構(gòu)成α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷90份、丙烯酸酯10-15 份、催化劑Α0. 5-0. 8份、催化劑Β0. 8-1. 2份、活性碳酸鈣20-30份、硅微粉25-60份、氣相白炭黑4-6份、交聯(lián)劑11-15份、硅烷偶聯(lián)劑2-3份和增塑劑5-8份。
依據(jù)上述CN101654609A和CN101792653A的配方可知，當(dāng)要制備密封膠時(shí)，先將107硅油(端羥基聚二甲基硅氧烷)和作為補(bǔ)強(qiáng)劑的碳酸鈣混合，再加入交聯(lián)劑和偶聯(lián)劑，然而由于107硅油和補(bǔ)強(qiáng)劑都有可以與交聯(lián)劑反應(yīng)的羥基，于是，為了能使107硅油上的羥基全部與交聯(lián)劑反應(yīng)，因此這兩項(xiàng)專利申請方案均加入了過量的交聯(lián)劑和偶聯(lián)劑 (CN101654609A中偶聯(lián)劑的重量份數(shù)在配方中達(dá)55-60份；CN101792653A中交聯(lián)劑和偶聯(lián)劑的含量之和為13-18份)，而所有交聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑都有能夠與水反應(yīng)的官能團(tuán)(交聯(lián)劑含有丁酮肟基，偶聯(lián)劑含有甲氧基或乙氧基)，消耗大量的水分，又因?yàn)樗菰诠枘z中滲透速度是一定的，所以同樣時(shí)間水份滲透到密封膠中的深度就淺，從而導(dǎo)致該產(chǎn)品深層固化速度非常慢，即固化深度淺。
還如CN102618209A公布有“一種光伏組件用單組份醇型密封膠及其制備工孔”， 其配方按重量份數(shù)為聚硅氧烷基礎(chǔ)聚合物10-100份、α，ω-烷氧基聚二甲基硅氧烷增塑劑O. 1-50份、導(dǎo)熱填料0-500份、阻燃填料0-300份、補(bǔ)強(qiáng)填料O. 1-500份、硅烷交聯(lián)劑 O. 5-10份、硅烷增粘劑O. 5-10份、鉬或鉬絡(luò)合物0-10份和催化劑O. 001-15份。該專利申請方案中涉及的脫醇型密封膠在戶外長期使用時(shí)會黃變，影響密封膠的外觀和性能，所以目前太陽能組件用的密封膠普遍使用脫肟型密封膠。
鑒于上述已有技術(shù)，本申請人作了積極而有益的探索，形成了下面將要介紹的技術(shù)方案。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種有助于顯著提高水份在膠中的滲透速度而藉以增進(jìn)固化深度、有利于改善拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率而藉以體現(xiàn)極致的力學(xué)性能和有益于避免黃變而藉以體現(xiàn)優(yōu)異的抗老化性能的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠。
本發(fā)明的另一任務(wù)在于提供一種單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠的制備方法，該方法具有工藝步驟簡短并且工藝要求不苛刻而藉以滿足工業(yè)化放大生產(chǎn)要求，并且由該方法制備的密封膠能夠保障其所述固化速度快、固化深度深、力學(xué)性能優(yōu)異以及抗老化性能理想的技術(shù)效果的全面體現(xiàn)。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的，一種單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其是由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成107硅油100份、補(bǔ)強(qiáng)填料10-200份、硅烷偶聯(lián)劑 O. 1-1份、催化劑O. 01-0. 5份和交聯(lián)劑5-7份。
在本發(fā)明的一個具體的實(shí)施例中，所述的107硅油是粘度為5000-80000CP的雙端輕基聚~■甲基娃氧燒。
在本發(fā)明的另一個具體的實(shí)施例中，所述的補(bǔ)強(qiáng)填料為碳酸鈣、氣相白炭黑或二氧化硅，其中所述碳酸鈣和二氧化硅的粒徑為3000-5000目的粉體并且含水量小于O. 1%， 而所述的氣相白炭黑是由氣相法合成的并且含水率為小于O. 6%的二氧化硅。
在本發(fā)明的又一個具體的實(shí)施例中，所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH792、KH560和/或 550。
在本發(fā)明的再一個具體的實(shí)施例中，所述的催化劑為有機(jī)錫催化劑。
在本發(fā)明的還有一個具體的實(shí)施例中，所述的有機(jī)錫催化劑為二丁基二醋酸錫或二丁基二月桂酸錫。
在本發(fā)明的更而一個具體的實(shí)施例中，所述的交聯(lián)劑為甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷或四丁酮肟基硅烷。
本發(fā)明的另一任務(wù)是這樣來完成的，一種單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法，包括以下步驟
A)制備107封端硅油，將按重量份數(shù)稱取的107硅油100份和交聯(lián)劑5_7份投入反應(yīng)容器中反應(yīng)，并且控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，在反應(yīng)結(jié)束后升溫并且抽真空，以抽去未反應(yīng)的交聯(lián)劑，控制升溫溫度和控制抽真空時(shí)間，抽真空后在保護(hù)氣體的保護(hù)下冷卻至室溫，得到107封端硅油；
B)制備成品，將由步驟A)得到的107封端硅油與按重量份數(shù)稱取的補(bǔ)強(qiáng)填料 10-20份混合后進(jìn)行抽真空攪拌，并且控制抽真空的真空度和攪拌時(shí)間,接著加入按重量份數(shù)稱取的硅烷偶聯(lián)劑O. 1-1份和催化劑O. 01-0. 5份，并且繼而抽真空攪拌，控制繼而抽真空的真空度和控制繼而攪拌時(shí)間，然后通入保護(hù)氣體至常壓后包裝，得到成品即得到單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠。
在本發(fā)明的進(jìn)而一個具體的實(shí)施例中，步驟A)中所述的控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間是將反應(yīng)溫度控制為75-85°C，將反應(yīng)時(shí)間控制為110-130min ;所述的控制升溫溫度是將升溫溫度控制為135-145°C，所述的控制抽真空時(shí)間是將抽真空時(shí)間控制為55-65min，所述抽真空的真空度低于-O. IMPa ;所述的保護(hù)氣體為氮?dú)狻?br> 在本發(fā)明的又更而一個具體的實(shí)施例中，步驟B)中所述的控制抽真空的真空度是控制真空度低于-O. IMPa，所述控制攪拌時(shí)間是將攪拌時(shí)間控制為18-22min ;所述的控制繼而抽真空的真空度是控制真空度低于-O. IMPa，所述的控制繼而攪拌時(shí)間是將繼而攪拌時(shí)間控制為18-22min ;所述的保護(hù)氣體為氮?dú)狻?br> 本發(fā)明提供的技術(shù)方案施膠深度5 mm可在24h內(nèi)完成固化，而已有技術(shù)中的單組份脫肟型膠24h固化2. 5mm，因此具有優(yōu)異的涂層固化速度；由于拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率分別可達(dá)大于2MPa和200-500%，因此具有極致的力學(xué)性能；由于在150°C下經(jīng)IOOOh不黃變并且不開裂，因此具有拔萃的抗老化性能；可理想地適用于太陽能組件邊框的密封；提供的制備方法，工藝步驟簡短，能滿足工業(yè)化放大生產(chǎn)要求。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :
A)制備107封端硅油(也可稱合成107封端硅油)，將按重量份數(shù)稱取的并且粘度為5000CP的雙端羥基聚二甲基硅氧烷100份和甲基三丁酮肟基硅烷5份投入反應(yīng)容器內(nèi)， 在攪拌狀態(tài)下并且在80°C的反應(yīng)溫度下反應(yīng)120min，在反應(yīng)結(jié)束后升溫至140°C并且抽真空至真空度低于-O. IMPa，抽真空時(shí)間為60min，以抽去未反應(yīng)的交聯(lián)劑即抽去未反應(yīng)的甲基三丁酮肟基硅烷，抽真空后在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體下冷卻至室溫，得到107封端硅油；
B)制備成品，將由步驟A)得到的107封端硅油與按重量份數(shù)稱取的粒徑為5000 目并且含水量即含水率小于O. 1%的碳酸鈣10份混合后進(jìn)行抽真空攪拌，抽真空的真空度為-O. IMPa，攪拌20min，接著加入按重量份數(shù)稱取的KH792 O. 5份和二丁基二月桂酸錫O.05份，并且繼而抽真空攪拌，抽真空的真空度低于-O. IMPa，繼而攪拌的時(shí)間為20min， 然后由氮保護(hù)氣體破真空后，包裝，得到成品，即得到單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠。
實(shí)施例2
A)制備107封端硅油(也可稱合成107封端硅油)，將按重量份數(shù)稱取的并且粘度為5000CP的雙端羥基聚二甲基硅氧烷100份和甲基三丁酮肟基硅烷7份投入反應(yīng)容器內(nèi)， 在攪拌狀態(tài)下并且在75°C的反應(yīng)溫度下反應(yīng)130min，在反應(yīng)結(jié)束后升溫至135°C并且抽真空至真空度低于-O. IMPa，抽真空時(shí)間為65min，以抽去未反應(yīng)的交聯(lián)劑即抽去未反應(yīng)的甲基三丁酮肟基硅烷，抽真空后在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體下冷卻至室溫，得到107封端硅油；
B)制備成品，將由步驟A)得到的107封端硅油與按重量份數(shù)稱取的粒徑為3000 目并且含水量即含水率小于O. 1%的碳酸鈣100份混合后進(jìn)行抽真空攪拌，抽真空的真空度為-O. IMPa，攪拌18min，接著加入按重量份數(shù)稱取的KH792 O. 3份和二丁基二月桂酸錫O.03份，并且繼而抽真空攪拌，抽真空的真空度低于-O. IMPa，繼而攪拌的時(shí)間為22min，然后由氮保護(hù)氣體破真空后，包裝，得到成品，即得到單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠。
實(shí)施例3
僅將步驟A)中的雙端羥基聚二甲基硅氧烷的粘度改為2000CP，將交聯(lián)劑改用重量份數(shù)為5. 5份的乙烯基三丁酮肟基硅烷，將反應(yīng)溫度和時(shí)間分別改為85°C和IlOminJf 反應(yīng)結(jié)束后的升溫溫度改為145°C，將抽真空時(shí)間改為55min ;僅將步驟B)中的補(bǔ)強(qiáng)填料改用由氣相法合成的并且含水率小于O. 6%的二氧化硅，該二氧化硅的重量份數(shù)為200份，將抽真空攪拌的時(shí)間改為22min，將硅烷偶聯(lián)劑改用KH792與KH560的組合，其中，KH792的重量份數(shù)為O. 3份，而KH560的重量份數(shù)為O. 4份，將催化劑二丁基二醋酸錫的重量份數(shù)改為O.02份，將繼而攪拌的時(shí)間改為18min，其余均同對實(shí)施例I的描述。
實(shí)施例4:
僅將步驟A)中的雙端羥基聚二甲基硅氧烷的粘度改為5500CP，并且將交聯(lián)劑改用重量份數(shù)為6份的四丁酮肟基硅烷；將步驟B)中的補(bǔ)強(qiáng)填料改用粒徑為4000目并且含水率小O. 1%的粉體二氧化硅，二氧化硅的重量份數(shù)為150份，將硅烷偶聯(lián)劑改用KH550，并且重量份數(shù)為O. I份，將催化劑的重量份數(shù)改為O. 01份，其余均同對實(shí)施例I的描述。
實(shí)施例5
僅將步驟A)中的雙端羥基聚二甲基硅氧烷的粘度改為80000CP，并且將交聯(lián)劑四丁酮肟基硅烷的重量份數(shù)改為6. 5份；僅將步驟B)中的補(bǔ)強(qiáng)填料改用由氣相法合成的并且含水水率小O. 6%的二氧化硅，該二氧化硅的重量份數(shù)為50份，將硅烷偶聯(lián)劑改用重量份數(shù)各為O. 33份的KH792、KH560和KH550 (合計(jì)O. 99份)，將催化劑的重量份數(shù)改為O. 5份，其余均同對實(shí)施例I的描述。
對由上述實(shí)施例I至5得到的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠進(jìn)行性能測試
為了考察制得的單組份深層固化快有機(jī)硅太陽能組件膠的深層固化速度，將膠打在用聚四氟乙烯制成的斜槽內(nèi)，固化24小時(shí)后觀察膠的固化深度；在PE膜(聚乙烯膜)上打上2mm厚的膠，在溫度為25°C濕度為50%的環(huán)境下固化，觀察膠片能從PE膜上剝離的時(shí)間。 為了考察制得的單組份深層固化快有機(jī)硅太陽能組件膠的力學(xué)性能，在PE膜上打上2mm厚的膠，在溫度為25°C濕度為50%的環(huán)境下固化72小時(shí)后，按GB/T528-1988進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測試。
測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其特征在于其是由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成107硅油100份、補(bǔ)強(qiáng)填料10-200份、硅烷偶聯(lián)劑O. 1_1份、催化劑O. 01-0. 5 份和交聯(lián)劑5-7份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其特征在于所述的 107硅油是粘度為5000-80000CP的雙端羥基聚二甲基硅氧烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)填料為碳酸鈣、氣相白炭黑或二氧化硅，其中所述碳酸鈣和二氧化硅的粒徑為 3000-5000目的粉體并且含水量小于O. 1%，而所述的氣相白炭黑是由氣相法合成的并且含水率為小于O. 6%的二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH792、KH560和/或550。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其特征在于所述的催化劑為有機(jī)錫催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其特征在于所述的有機(jī)錫催化劑為二丁基二醋酸錫或二丁基二月桂酸錫。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠，其特征在于所述的交聯(lián)劑為甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷或四丁酮肟基硅烷。
8.—種如權(quán)利要求I所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法，其特征在于包括以下步驟A)制備107封端硅油，將按重量份數(shù)稱取的107硅油100份和交聯(lián)劑5-7份投入反應(yīng)容器中反應(yīng)，并且控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，在反應(yīng)結(jié)束后升溫并且抽真空，以抽去未反應(yīng)的交聯(lián)劑，控制升溫溫度和控制抽真空時(shí)間，抽真空后在保護(hù)氣體的保護(hù)下冷卻至室溫，得到107封端硅油；B)制備成品，將由步驟A)得到的107封端硅油與按重量份數(shù)稱取的補(bǔ)強(qiáng)填料10-20份混合后進(jìn)行抽真空攪拌，并且控制抽真空的真空度和攪拌時(shí)間，接著加入按重量份數(shù)稱取的硅烷偶聯(lián)劑O. 1-1份和催化劑O. 01-0. 5份，并且繼而抽真空攪拌，控制繼而抽真空的真空度和控制繼而攪拌時(shí)間，然后通入保護(hù)氣體至常壓后包裝，得到成品即得到單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法，其特征在于步驟A)中所述的控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間是將反應(yīng)溫度控制為75-85°C，將反應(yīng)時(shí)間控制為110-130min ;所述的控制升溫溫度是將升溫溫度控制為135_145°C，所述的控制抽真空時(shí)間是將抽真空時(shí)間控制為55-65min，所述抽真空的真空度低于-O. IMPa ;所述的保護(hù)氣體為氮?dú)狻?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法，其特征在于步驟B)中所述的控制抽真空的真空度是控制真空度低于-O. IMPa，所述控制攪拌時(shí)間是將攪拌時(shí)間控制為18-22min ;所述的控制繼而抽真空的真空度是控制真空度低于-O. IMPa，所述的控制繼而攪拌時(shí)間是將繼而攪拌時(shí)間控制為18-22min ;所述的保護(hù)氣體為氮?dú)狻?br> 全文摘要
一種單組份有機(jī)硅太陽能光伏組件用密封膠及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。其是由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成107硅油100份、補(bǔ)強(qiáng)填料10-200份、硅烷偶聯(lián)劑0.1-1份、催化劑0.01-0.5份和交聯(lián)劑5-7份。優(yōu)點(diǎn)具有優(yōu)異的涂層固化速度；由于拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率分別可達(dá)大于2MPa和200-500%，因此具有極致的力學(xué)性能；由于在150℃下經(jīng)1000h不黃變并且不開裂，因此具有拔萃的抗老化性能；可理想地適用于太陽能組件邊框的密封；提供的制備方法，工藝步驟簡短，能滿足工業(yè)化放大生產(chǎn)要求。
文檔編號H01L31/0203GK102936483SQ20121047639
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者李軍明, 朱凱 申請人:江蘇創(chuàng)景科技有限公司