CN102516927A

CN102516927A - 太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶及其制备方法

Info

Publication number: CN102516927A
Application number: CN2011104278775A
Authority: CN
Inventors: 韩仁明; 王益昌; 费志刚
Original assignee: JIANGSU MINGHAO NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU MINGHAO NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-06-27

Abstract

一种太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，属于高分子密封材料领域。包括A组份和B组份，A组份和B组份各由下列重量份数的原料构成：A组份的原料为：α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100~120份；硅油30~50份；导热填料80~100份；阻燃填料50~60份；纳米碳酸钙30~50份；B组份的原料为：硅油100~120份；交联剂20~40份；偶联剂2~3份；催化剂0.5~1份；有色浆料1~1.5份。优点：可有效地提升密封胶的阻燃性能；可显著地改善导热效果，及时有效地将旁路二极管所散发的热量向外界导出；抑制水蒸汽透过性能优异；具有优异的电性能；耐候性和腐蚀性理想。推荐的制备方法工艺简练，对工艺要求和设备不苛刻。

Description

太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子密封材料领域，具体涉及一种太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，并且还涉及其制备方法。

技术背景

随着新能源行业的蓬勃发展，太阳能、风能和生物能等新兴能源的推广普及已成为各国政府的首要发展任务，甚至提升到了战略的高度。而新能源应用中速度最快、影响最广的当属太阳能发电技术，其技术成熟度及发展速度均遥遥领先于其他新能源。由于太阳能发电技术所使用电池板每一组的电压极低，为达到一定的电压及电流，因此通过串联升压的原理，在每一块电池板的背部粘接一只接线盒，用于线路的串接作用，为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损、太阳耀斑引起的电流突然加大损坏电池板或引发火灾，因此在太阳能电池组件输出端的两极并联旁路二极管，起到放电作用，以策安全；同时，由于太阳能电池组件属于在户外使用，使用环境条件苛刻，直接暴露在水汽环境中使晶体二极管的使用寿命缩短，继而影响整个组件的使用年限。

中国专利申请号200710029834.5介绍了一种自催化交联型有机硅密封胶及其制备方法，其应用领域局限于车灯、灯泡的粘接，属于电子产品行业，不涉及太阳能电池发电技术的应用，其技术指标检测值中未对相关的导热值数据进行说明；又如中国专利公开号CN1011768421A一种太阳能光伏组件双组份硅酮密封胶及其制备方法中描述了一种用于太阳能电池组件边框粘接及接线盒粘接的双组份密封胶，但该专利在描述时，未提及使用导热材料及相关的检测值数据。

而恰恰因为未对密封胶提出相应的导热要求，造成的密封胶功能不全引发的安全事故及后续问题得不到良好的解决，因此，急需发明一种既能够保护旁路二极管不被水汽所侵蚀，又同时具有在二极管放电产生热量时具有良好的散热、阻燃作用，同时还必须满足接线盒工业化生产的需求，具有良好的自流平性能，快速的表干速度、深度固化速率，优异的耐环境性能的密封胶是当前发展的主要趋势。

发明内容

本发明的任务是提供一种具有良好的自流平性能，快捷的表干速度、深度固化速率、优异的耐候性能并且具有拔萃的导热性而有助于将旁路二极管散发出的热量向外界传递而藉以延长旁路二极管的使用寿命的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶。

本发明的还有一个任务在于提供一种太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶的制备方法，该方法工艺步骤少和制备条件不苛刻并且能保障所述灌封胶的技术效果的全面体现。

本发明的任务是这样来完成的，一种太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，包括A组份和B组份，A组份和B组份各由下列重量份数的原料构成：

A组份的原料为：

α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷 100～120份；

硅油 30～50份；

导热填料 80～100份；

阻燃填料 50～60份；

纳米碳酸钙 30～50份；

B组份的原料为：

硅油 100～120份；

交联剂 20～40份；

偶联剂 2～3份；

催化剂 0.5～1份；

有色浆料 1～1.5份。

在本发明一个具体的实施例中，所述的A、B组份的重量份比为6-8∶1。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的硅油为二甲基硅油、乙烯基硅油或甲基乙烯基硅油。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的导热填料为白色粉末状的并且粒径为18-22nm和比表面积为≥50m²/g的纳米氧化铝。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的阻燃填料为活性氢氧化镁和/或活性氢氧化铝；所述的纳米碳酸钙为经过树酯酸处理的活性碳酸钙。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三异丁酮肟基硅烷或乙烯基三异丁酮肟基硅烷。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的偶联剂为六甲基二硅氧烷、γ-[2，3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或以上。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的催化剂为二正丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡或二丁基二辛酸锡；所述的有色浆料颜色为黑色、红色或灰色。

本发明的还有一个任务是这样来完成的，一种太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶的制备方法，包括以下步骤：

A)、制取A组份，将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100-120份、硅油30-50份、导热填料80-100份、阻燃填料50-60份和纳米碳酸钙30-50份份加入真空捏合机中捏合，控制捏合机的真空度、捏合温度和捏合时间，得到A组份；

B)、制取B组份，将硅油100-120份、交联剂20-40份、偶联剂2-3份、催化剂0.5-1份和有色浆料1-1.5份投入到具有自转和公转功能的双行星高速搅拌机中搅拌，控制搅拌时间、控制自转速度及公转速度，得到B组份。

在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的真空度为-0.06～-0.090MPa，所述的捏合温度为110-120℃，所述的捏合时间为90-120min；步骤B)中所述搅拌时间为60-90min，所述的自转速度为400-550n/min；所述的公转速度为40-50n/min。

本发明提供的技术方案可有效地提升密封胶的阻燃性能，达到V0级；通过加入导热填料，可显著地改善导热效果，其导热值＞0.35W/m·K，可及时有效地将旁路二极管所散发的热量向外界导出；抑制水蒸汽透过性能优异，水蒸汽的透过率(g/m²·d)＜1.5；具有优异的电性能，体积电阻率＞1×10¹⁵Ω·cm、击穿电压＞12kV/mm；耐候性和腐蚀性理想。推荐的制备方法工艺简练，对工艺要求和设备不苛刻。

具体实施方式

通过申请人对实施例的描述，将使本发明的技术效果更趋明朗，但是实施例并不是对本发明方案的限制，任何依据本发明方案所作出的仅仅是形式的而非实质的变化均应当视为本发明主张的保护范围。

实施例1：

本发明提供的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶的制备方法的步骤如下：

A)、制取A组份，按重量份比或称重量份数将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份，二甲基硅油30份，白色粉末状的并且粒径为18-22nm和比表面积为≥50m²/g的纳米氧化铝80份，阻燃填料即活性氢氧化铝与活性氢氧化镁各25份(合计50份)和经过树脂酸处理的纳米碳酸钙30份加入真空捏合机中捏合，捏合机的真空度控制在-0.07MPa、捏合温度110℃，捏合共聚100min，制得A组份；

B)、制取B组份，将乙烯基硅油100份，交联剂甲基三甲氧基硅烷20份，偶联剂六甲基二硅氧烷与γ-[2，3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷按1∶1复配后2份，催化剂二正丁基二月桂酸锡0.5份，由市售渠道获得的例如优选由中国江苏省常熟市启力化工助剂有限公司生产销售的牌号为YL-I型颜色为红色的有色浆料1份投入到具有公转与自转功能的双行星高速搅拌机中搅拌，自转速度450n/min、公转速度45n/min，共混搅拌70min，得到B组份。有色浆料用于区分A、B组份。

实际使用时A、B组份按重量份比A∶B＝7∶1进行混合使用。

实施例2：

A)、制取A组份，按重量份比或重量份数将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷110份，乙烯基硅油40份，氧化铝90份，阻燃填料活性氢氧化铝30份及活性氢氧化镁25份合计55份，纳米碳酸钙40份加入真空捏合机，捏合机的真空度控制在-0.08MPa、捏合温度120℃，捏合共聚90min，制得A组份；

B)、制取B组份，将乙烯基硅油110份，交联剂甲基三甲氧基硅烷30份，偶联剂γ-[2，3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷与γ-氨丙基三乙氧基硅烷按1∶1复配后2.5份，催化剂二丁基二乙酸锡1份，牌号为YL-II型颜色为黑色的有色浆料1.5份投入双行星高速搅拌机中，自转速度400n/min及公转速度50n/min，共混搅拌65min，得到B组份。其余均同对实施例1的描述。

实际使用时A、B组份按重量份比A∶B＝6∶1进行混合使用。

实施例3：

A、制取A组份，按重量份比或重量份数将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷120份，甲基乙烯基硅油50份，氧化铝100份，阻燃填料氢氧化镁56份，纳米碳酸钙50份加入真空捏合机，捏合机的真空度控制在-0.06MPa、捏合温度115℃，捏合共聚105min，制得A组份；

B、制取B组份，将乙烯基硅油120份，交联剂甲基三甲氧基硅烷25份，偶联剂γ-[2，3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷2.6份，催化剂二丁基二乙酸锡0.7份，牌号为YL-II-A型的灰色的有色浆料1.2份投入双行星高速搅拌机中，自转速度550n/min，公转速度，40n/min，共混搅拌60min，得到B组份。其余均同对实施例1的描述。

实际使用时，A、B组份按重量份比A∶B＝6.5∶1进行混合使用。

实施例4：

A)、制取A组份，按重量份比或重量份数将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷115份，甲基硅油35份，氧化铝95份，阻燃填料氢氧化铝53份，纳米碳酸钙35份加入真空捏合机，捏合机的真空度控制在-0.09MPa、捏合温度105℃，捏合共聚95min，制得A组份；

B)、制取B组份，将甲基乙烯基硅油115份，交联剂乙烯基三异丁酮肟基硅烷25份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份，催化剂二正丁基二月桂酸锡1.1份，自制灰色浆料1.1份投入双行星高速搅拌机中，自转速度500n/min，公转速度46n/min，共混搅拌90min，得到B组份。其余均同对实施例1的描述。

实际使用时按重量份比A∶B＝7.5∶1进行混合使用。

实施例5：

A)、制取A组份，按重量份比或重量份数将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷105份，乙烯基硅油45份，氧化铝85份，阻燃填料氢氧化镁、氢氧化铝按1∶1复配后58份，纳米碳酸钙45份加入真空捏合机，捏合机的真空度控制在-0.07MPa、捏合温度112℃，捏合共聚120min，制得A组份；

B)、制取B组份，将甲基乙烯基硅油118份，交联剂甲基三异丁酮肟基硅烷23份，偶联剂六甲基二硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷按1∶1复配后2.8份，催化剂二丁基二乙酸锡1.1份，自制黑色浆料1.3份投入双行星高速搅拌机中，自转速度480n/min，公转速度43n/min，共混搅拌80min，得到B组份。其余均同对实施例1的描述。

实际使用时按重量份比A∶B＝7∶1进行混合使用。

比较例1：

将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、聚二甲基硅氧烷5份、活性纳米钙100份、气象法二氧化硅20份、氢氧化镁0.01份、钛白粉1份加入到高速搅拌机中，于温度90℃，真空度0.01MPa下脱水4h，冷却后制得A组份；

聚三乙氧基硅烷0.5份、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷1份、N-(β-氨乙基)-α-氨丙基三甲氧基硅烷1份、γ-氨甲基三乙氧基硅烷1份、甲基乙烯基(N-甲基乙酰氨基)硅烷0.5份、钛酸丙酯2份、二丁基二月桂酸锡1份加入到密封容器中，混合均匀后得到B组份；

将上诉A、B组份按重量比A∶B＝100∶8混合均匀、在真空度0.01Mpa下脱泡5min后获得双组份硅酮密封胶。产品主要性能对比见表1。

比较例2：

将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、聚二甲基硅氧烷30份、硅微粉70份、沉定法白炭黑20份、氢氧化铝10份、钛白粉10份加入到高速搅拌机中，于温度120℃，真空度0.006MPa下脱水3h，冷却后制得A组份；

正硅酸甲酯8份、N-(β-氨乙基)-α-氨丙基三甲氧基硅烷0.2份、二甲基二(N-甲基乙酰氨基)硅烷1份、钛酸酯螯合物3份、二丁基二月桂酸锡2份加入到密封容器中，混合均匀后得到B组份；

将上诉A、B组份按重量比A∶B＝100∶10混合均匀、在真空度0.008Mpa下脱泡10min后获得双组份硅酮密封胶。产品主要性能对比见表1。

由上述实施例1-5所得到的太阳能光伏电池接线盒封装用双组份灌封胶的主要技术指标如：硬度按GB/T531.1-2008进行测试；体积电阻率按GB/T1692-2008进行测试；击穿电压按GB/T1695-2005进行测试；导热系数按GB/T3399-1992进行测试；阻燃性能按GB/T2408-2008进行测试；湿漏电性能按GB6553-2003进行测试。上述所有技术指标由下表所示：

Claims

1.一种太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，包括A组份和B组份，其特征在于A组份和B组份各由下列重量份数的原料构成：

A 组份的原料为：

α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷 100~120份；

硅油 30~50份；

导热填料 80~100份；

阻燃填料 50~60份；

纳米碳酸钙 30~50份；

B组份的原料为：

硅油 100~120份；

交联剂 20~40份；

偶联剂 2~3份；

催化剂 0.5~1份；

有色浆料 1~1.5份。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，其特征在于所述的A、B组份的重量份比为6-8∶1。

3.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，其特征在于所述的硅油为二甲基硅油、乙烯基硅油或甲基乙烯基硅油。

4.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，其特征在于所述的导热填料为白色粉末状的并且粒径为18-22nm和比表面积为≥50㎡/g的纳米氧化铝。

5.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，其特征在于所述的阻燃填料为活性氢氧化镁和/或活性氢氧化铝；所述的纳米碳酸钙为经过树酯酸处理的活性碳酸钙。

6.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，其特征在于所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三异丁酮肟基硅烷或乙烯基三异丁酮肟基硅烷。

7.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，其特征在于所述的偶联剂为六甲基二硅氧烷、γ-[2，3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或以上。

8.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶，其特征在于所述的催化剂为二正丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡或二丁基二辛酸锡；所述的有色浆料颜色为黑色、红色或灰色。

9.一种如权利要求1所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A）、制取A组份，将α-ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100-120份、硅油30-50份、导热填料80-100份、阻燃填料50-60份和纳米碳酸钙30-50份份加入真空捏合机中捏合，控制捏合机的真空度、捏合温度和捏合时间，得到A组份；

B）、制取B组份，将硅油100-120份、交联剂20-40份、偶联剂2-3份、催化剂0.5-1份和有色浆料1-1.5份投入到具有自转和公转功能的双行星高速搅拌机中搅拌，控制搅拌时间、控制自转速度及公转速度，得到B组份。

10.根据权利要求9所述的太阳能光伏组件封装用双组份灌封胶的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的真空度为-0.06~-0.090MPa，所述的捏合温度为110-120℃，所述的捏合时间为90-120min；步骤B）中所述搅拌时间为60-90min，所述的自转速度为400-550n/min；所述的公转速度为40-50n/min。