CN107384305A - 一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶及其制备方法，其特征在于：按照重量分数计其包括如下重量分数的原料：甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，乙烯‑醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂1‑3份，补强剂1‑3份，催化剂0.1‑0.4份，硅氮交联剂1‑3份，抑制剂0.5‑2.5份，阻燃填料1‑2份。

Description

一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池封装胶膜技术领域,特别是涉及一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶及其制备方法。
背景技术
太阳能相比传统的化石燃料能源具有清洁、可再生的特点，并且光伏能源丰富，几乎所有已知的其他能源都直接或间接地来自太阳能。有效地合理利用太阳能是当今世界能源发展的重要方向，近年来我国太阳能产业得到了快速的发展，一举成为全球最大的太阳能电池生产商。
为减少自然界中不同环境条件如紫外光辐射、雨雪、冰雹、沙尘、水气、昼夜及季节温度变化等对太阳能电池组件的破坏，必须在太阳能电池组件使用之前进行封装，以延长电池的使用年限，减缓电池能量转换效率的衰减。在太阳能电池的封装过程中，灌封材料对整个组件的性能起着至关重要的作用，除了对玻璃盖板、电池芯片和背板实现牢固粘接外，还要求封闭材料与玻璃、太阳能电池之间具有良好的光学匹配性，对电池组件具有较好的物理屏蔽作用从而达到上述性能要求的封装材料必须具优良的综合性能。
透明灌封材料常用的是环氧树脂，因其存在质脆、冲击强度低、容易产生应力开裂、易老化、易吸湿、耐热差及透光率下降快等缺点，影响其制品的质量。有机硅的主链为Si-O-Si，整个分子链呈螺旋状，这种特殊的杂链分子结构赋予其许多优异性能，其透光率高、热稳定性好、耐紫外光性强、内应力小、吸湿性低险能明显优于环氧树脂，根据不同结构的有机硅不同的性质将其用作透明灌封材料，可以制备出更多具有特殊功能又符合产品使用要求的灌封胶，因此有机硅灌封胶使用越来越广泛。
发明内容
为了更有效地延长太阳能电池的使用寿命，提高太阳能电池灌封胶的阻燃性能和耐候性，本发明目的是提供一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其特征在于：按照重量分数计，其包括如下重量分数的原料：甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂1-3份，补强剂1-3份，催化剂0.1-0.4份，硅氮交联剂1-3份，抑制剂0.5-2.5份，阻燃填料1-2份；
所述的加成型热硫化腈硅橡胶为含38克分子（质量百分含量）的腈烷基分子链的加成型热硫化腈硅橡胶；所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯（VA）的含量为35%。
进一步，所述的低分子羟基硅油为八甲基环四硅氧烷或者六甲基环三硅氧烷中的一种或者两者按照相同质量比组成的混合物。
进一步，所述的增粘剂由氢化松香-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、氢化松香-甲基丙烯酸环氧酯（HREM）和马来松香按照质量比为3:3:1组合而成。
进一步，所述的抑制剂由马来酸酯类抑制剂和高乙烯基硅油按照质量比为2:1组合而成，所述的马来酸酯类抑制剂是由马来酸二己醇酯和马来酸二烯丙酯按照质量比为1:1组合而成。
进一步，所述的阻燃填料是由乙烯基取代倍半硅氧烷和苯并***按照质量比为2:1组合而成。
进一步，所述补强剂由超分子结构的纳米水滑石和氧化石墨烯纳米带按照质量比为1:1组成；所述的催化剂是由氯铂酸双封头络合物催化剂和羰基钼按照质量比为3:1组合而成。
一种太阳能电池封装有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，将甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂1-3份，抑制剂0.5-2.5份，阻燃填料1-2份混合，然后进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，再蒸馏；
步骤二，在步骤一得到的物料中加入含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，催化剂0.1-0.4份，硅氮交联剂1-3份，补强剂1-3份，升温到80℃，待不再冒气泡后，再次进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，并进行蒸馏；
步骤三，在室温下静置，完成固化；
所述步骤一和步骤二中的蒸馏时间按照所述步骤一种投入物料的质量总和的110kg/h进行计算蒸馏时间。
本发明高透光率高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶及其制备方法具有如下有益效果：
1、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶选用了复合硅橡胶作为主要的基础原料，其中，甲基苯基乙烯基硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶的分子链中引入甲基苯基硅氧链节或二苯基硅氧链节而得的产品。在聚硅氧烷的侧基上引入苯基，由于破坏了二甲基硅氧烷结构的规整性，大大降低了聚合物的结晶温度，扩大了该聚合物材料的低温应用范围。因此，甲基苯基乙烯基硅橡胶除了具有甲基乙烯基硅橡胶所有的压缩永久变形小、使用温度范围宽、耐候、防震、防潮和良好的电气绝缘性能外，还具有卓越的耐低温、耐辐照、抗氧化、和优异的耐烧蚀阻燃等性能。室温硫化苯撑硅橡胶是硅苯撑硅氧烷聚合物，它的突出优点是具有优异的耐高温性，阻燃性以及耐高能射线性，在极端环境中仍可保持橡胶弹性。其熔点很高，短期耐热可达600℃，在500℃加热一小时仍稳定，对紫外光有良好的热稳定性，且在高温时仍有弹性。该种特性大大延长了其使用寿命。加成型热硫化腈硅橡胶是一种综合性能优异的硅橡胶，其耐溶剂性、耐寒性和耐高温性与弹性体中的腈烷基含量相关，随聚合物中腈基含量的增加，硫化胶的耐油、阻燃性能显著增高。本发明优选含38克分子（质量百分含量）的腈烷基分子链的加成型热硫化腈硅橡胶的耐苯性、耐寒性以及阻燃性能最好。三种硅橡胶基础原料的复合使用为产品的高阻燃性能以及优秀的耐候性奠定了强大的基础。
2、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶选用多种硅油协同复合作为基础材料的重要部分。其中，磷酸酯基硅油具有良好的成膜性、透明性和更佳的阻燃性，且低气味，低挥发性，低皮肤刺激性、具有好的热和氧化稳定性。聚氧丙烯甘油醚基硅油由于聚醚基团具有亲水性,所以聚醚硅油的亲水性增加,分子中同时具有疏水基团和亲水基团,以至于此类硅油表现出良好的水溶性,耐油性，透光性和抗污染能力，并且热稳定性好具有一定的阻燃性，更重要的是聚氧丙烯甘油醚基硅油还可以有效的改变复合硅橡胶的流变性。巯基硅油具可大大增强产品表面的耐腐性、抗氧化性以及阻燃性且有良好的透光性与粘结性能，亦可以与增粘剂配合发挥更好的增粘作用；巯基硅油本身可以起到偶联剂和交联剂的作用，而原料中的含氢硅油也可起到交联剂的作用，与本发明的硅氮交联剂协同使用，既可以节省原料和交联剂的用量，又可以起到更好的交联效果。低分子羟基硅油具有优异的低表面能特性，具有高反应活性，无毒无色无污染，透光性能良好。低分子羟基硅油和巯基硅油也是结构化的控制剂与抑制剂配合使用效果加倍提高。经由本发明配方试验，优选用含氢硅油，特别是当含氢量为0.5％(质量含量)的含氢硅油性能最佳，该含氢硅油是本发明原料中有效的抗黄剂，适量的添加可以更好的长时间的保证本发明灌封胶的高透光性能。
3、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶其中选用的乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA大分子主链为乙烯链，由主链分子上引进了醋酸乙烯(VA)基团作为侧基，使EVA大分子具有弱极性。受VA基团的影响，EVA可以具有良好的透明性、柔韧性、耐环境应力开裂性、耐低温性以及抗冲击性能。VA含量越高则光透过性越好，VA含量越低则光透过性越差。当VA含量在27%-35%范围内最适合做具有弹性的膜材料。本发明经过反复实验后优选了VA含量为35%的EVA胶膜作为基体材料的一部分，为最终产品的高透光性奠定好的基础。
4、本发明高透光率高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶的增粘剂选择具有科学性的，对本发明灌封胶产品的高透光性有着重要的作用。松香是由多种树脂酸的同分异构体和中性高沸点萜烯类化合物组成的复杂的混合物，松香具有防腐，绝缘，粘合等优良的性质，但是松香的主要成分为松香酸，其为不饱和酸，未经过改性的松香稳定性、抗氧化性，耐老化性，透光性是比较差的，经过改性后的松香防腐抗氧化性能以及粘合性大大提高，具有更优秀的抗变色能力，也就是能更持久的保持最终产品的透光性能，和抗氧化性能。而本发明选择的增粘剂由氢化松香-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、氢化松香-甲基丙烯酸环氧酯（HREM）和马来松香作为增粘剂按照质量比为3:3:1组合而成，其中的几种成本均为高饱和度的松香改性产品，他们与其他树脂具有良好的共融性，且几种增粘剂共同作用可以有效的提高粘合性能，可以使得产品具有更高的熔点，更好的耐高温的性能从而也为高效的阻燃性能提供辅助作用，并同时提高抗氧化性能，热稳定性以及长久保持的透光性能。同时，巯基硅油具可大大增强产品表面的耐腐性、抗氧化性以及阻燃性且有良好的透光性与粘结性能，亦可以与该复合增粘剂配合发挥更好的增粘作用。
5、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其中抑制剂由马来酸酯类抑制剂和高乙烯基硅油按照质量比为2:1组合而成，其中的两种抑制剂均比现在多用的炔醇类抑制剂效果更好，马来酸二己醇酯和马来酸二烯丙酯抑制剂能有效的抑制树脂体系内部的汽化现象，有利于小分子的排除，取得更好的固化效果。复合的马来酸酯类抑制剂在相同的温度下，可以大大延长凝胶化的时间，粘度增长速度液更慢。高乙烯基硅油在有机硅树脂体***具有更好的相容性，其本身抗氧化性以及耐热性质稳定，不挥发，透光性好。同时，巯基硅油也可以作为抑制剂使用与本发明选用的复合抑制剂发挥协同作用。
6、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，原料中添加氢化蓖麻油在空气中几乎不发生氧化酸败，储藏稳定性好，且氢化蓖麻油具有使产品更加光洁透明的作用，具有良好的耐污染性，具有优良透明性和透光率。本发明的催化剂羰基钼和氯铂酸催化剂均为白色粉末，对于整体体系的颜色不产生影响，对于有机硅体系二者复合的催化剂均具有非常高的催化效率，不需要预处理，不发生副反应。
7、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶采用由乙烯基取代倍半硅氧烷和苯并***按照质量比为2:1组合而成的组合物作为阻燃填料，该选择对于整个体统的高阻燃性能有着决定性的作用。铂化合物催化剂本身对有机硅高分子材料具有良好的阻燃作用，用量越大，阻燃性能越好，但其成本较高需适量使用。将铂化合物催化剂与***类化合物配合使用，可抑制低摩尔质量环状聚硅氧烷的形成，增强阻隔层，提高有机硅的阻燃性。同时，倍半硅氧烷受热时容易产生含有Si-O 和Si-C 的无机隔热绝缘保护层，既阻止了燃烧的分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，可减少聚合物因热分解而产生的可燃性气体的释放，以凝聚相阻燃的作用机理提高了阻燃效果。通过在倍半硅氧烷中引入乙烯基官能团，还可使其参与加成反应过程而嵌入到整个基体的固化网络之中，使固化后产品的透光率不受影响。
8、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶采用的补强剂是由超分子结构的纳米水滑石和氧化石墨烯纳米带组成。氧化石墨烯纳米带(UONRs)是一种主要由碳原子构成的薄条状结构材料，同时由于制备力一法简单、不渗透性优良、表面具有丰富的含氧官能团，与聚合物相容性良好，在高补强应用领域具有很大的发展前景。纳米水滑石的远红外光透过率低，保温性能好。由于其颗粒细，在树脂基体中能增加晶核数量，提高整体结晶速率，有成核作用，使晶体颗粒变小，膜的透明度和透光率提高，因而是理想的补强剂。两者结合使用可以更好的发挥补强剂的不渗透作用，并且使用该复合的补强剂也可以大大提高膜产品的透光率。同时，纳米水滑石在受热时，其结构水合层板羟基及层间离子以水和CO2的形式脱出，起到降低燃烧气体浓度的阻燃作用；纳米水滑石的结构水，层板羟基以及层间离子在不同的温度内脱离层板，从而可在一定温度范围内释放阻燃物质。在阻燃过程中，吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，是一种为无卤高抑烟阻燃剂，这样又为本发明的灌封胶提供了更加优异的阻燃性能。
9、本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶采用硅氮交联剂, 它可以与硅氧链上的羟基脱NH 3而产生交联, 在室温固化完全。这种交联剂的优点是使用微量有机金属盐催化,可以过量使用。过量的硅氮交联剂还能消除体系中残存的羟基和水,提高有机硅胶粘剂的耐热性能和阻燃性能,原因是硅氮链节能在一定温度下与硅羟基和水作用生成硅胺, 硅胺活性大, 又能很快与硅羟基缩合生成硅氧链和氨。硅氮交联剂又可以同本发明中巯基硅油相互协同，加速交联反应，增加交联度，从而使本发明的产品表现出更加优秀的机械强度、耐高温等综合性能。
综上所有原料的有益效果可以看出，本发明在原料的选择上除了大大提高橡胶制品整体的性能以外，均对于提高本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶的透光性和阻燃性有提升，各种助剂的综合作用下使得本发明制备得到的产品的透光率均高于94%，且具有更强的阻燃性能，阻燃等级为UL-94V0级，灌封胶的耐候性以及综合性能都大大提高，可以有效的延长太阳能电池的使用寿命。
具体实施方式
本发明公开了本发明一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶及其制备方法，下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明：
实施例1：
高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，按照重量分数计，其包括如下重量分数的原料：甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂1份，补强剂1份，催化剂0.1份，硅氮交联剂1份，抑制剂0.5份，阻燃填料1份。
加成型热硫化腈硅橡胶为含38克分子（质量百分含量）的腈烷基分子链的加成型热硫化腈硅橡胶；乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯（VA）的含量为35%。低分子羟基硅油为八甲基环四硅氧烷或者六甲基环三硅氧烷中的一种或者两者按照相同质量比组成的混合物。增粘剂由氢化松香-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、氢化松香-甲基丙烯酸环氧酯（HREM）和马来松香按照质量比为3:3:1组合而成。抑制剂由马来酸酯类抑制剂和高乙烯基硅油按照质量比为2:1组合而成，马来酸酯类抑制剂是由马来酸二己醇酯和马来酸二烯丙酯按照质量比为1:1组合而成。阻燃填料是由乙烯基取代倍半硅氧烷和苯并***按照质量比为2:1组合而成。强剂由超分子结构的纳米水滑石和氧化石墨烯纳米带按照质量比为1:1组成；催化剂是由氯铂酸双封头络合物催化剂和羰基钼按照质量比为3:1组合而成。
本发明太阳能电池封装有机硅灌封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂1份，抑制剂0.5份，阻燃填料1份混合，然后进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，再蒸馏；
步骤二，在步骤一得到的物料中加入含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，催化剂0.1份，硅氮交联剂1份，补强剂1份，升温到80℃，待不再冒气泡后，再次进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，并进行蒸馏；
步骤三，在室温下静置，完成固化；
步骤一和步骤二中的蒸馏时间按照步骤一种投入物料的质量总和的110kg/h进行计算蒸馏时间。最终得到的产品透光率94.5%，阻燃等级为UL-94V0级，灌封胶的耐候性以及综合性能都大大提高，可以有效的延长太阳能电池的使用寿命。
实施例2：
高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，按照重量分数计，其包括如下重量分数的原料：甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂2份，补强剂2份，催化剂0.3份，硅氮交联剂2份，抑制剂1份，阻燃填料2份。
加成型热硫化腈硅橡胶为含38克分子（质量百分含量）的腈烷基分子链的加成型热硫化腈硅橡胶；乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯（VA）的含量为35%。低分子羟基硅油为八甲基环四硅氧烷或者六甲基环三硅氧烷中的一种或者两者按照相同质量比组成的混合物。增粘剂由氢化松香-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、氢化松香-甲基丙烯酸环氧酯（HREM）和马来松香按照质量比为3:3:1组合而成。抑制剂由马来酸酯类抑制剂和高乙烯基硅油按照质量比为2:1组合而成，马来酸酯类抑制剂是由马来酸二己醇酯和马来酸二烯丙酯按照质量比为1:1组合而成。阻燃填料是由乙烯基取代倍半硅氧烷和苯并***按照质量比为2:1组合而成。补强剂由超分子结构的纳米水滑石和氧化石墨烯纳米带按照质量比为1:1组成；催化剂是由氯铂酸双封头络合物催化剂和羰基钼按照质量比为3:1组合而成。
本发明太阳能电池封装有机硅灌封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂2份，抑制剂1份，阻燃填料2份混合，然后进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，再蒸馏；
步骤二，在步骤一得到的物料中加入含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，催化剂0.3份，硅氮交联剂2份，补强剂2份，升温到80℃，待不再冒气泡后，再次进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，并进行蒸馏；
步骤三，在室温下静置，完成固化；
步骤一和步骤二中的蒸馏时间按照步骤一种投入物料的质量总和的110kg/h进行计算蒸馏时间。最终得到的产品透光率96%，阻燃等级为UL-94V0级，灌封胶的耐候性以及综合性能都大大提高，可以有效的延长太阳能电池的使用寿命。
实施例3：
高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，按照重量分数计，其包括如下重量分数的原料：甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂3份，补强剂3份，催化剂0.4份，硅氮交联剂3份，抑制剂2.5份，阻燃填料2份。
加成型热硫化腈硅橡胶为含38克分子（质量百分含量）的腈烷基分子链的加成型热硫化腈硅橡胶；乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯（VA）的含量为35%。低分子羟基硅油为八甲基环四硅氧烷或者六甲基环三硅氧烷中的一种或者两者按照相同质量比组成的混合物。增粘剂由氢化松香-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、氢化松香-甲基丙烯酸环氧酯（HREM）和马来松香按照质量比为3:3:1组合而成。抑制剂由马来酸酯类抑制剂和高乙烯基硅油按照质量比为2:1组合而成，马来酸酯类抑制剂是由马来酸二己醇酯和马来酸二烯丙酯按照质量比为1:1组合而成。阻燃填料是由乙烯基取代倍半硅氧烷和苯并***按照质量比为2:1组合而成。补强剂由超分子结构的纳米水滑石和氧化石墨烯纳米带按照质量比为1:1组成；催化剂是由氯铂酸双封头络合物催化剂和羰基钼按照质量比为3:1组合而成。
本发明太阳能电池封装有机硅灌封胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂3份，抑制剂2.5份，阻燃填料2份混合，然后进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，再蒸馏；
步骤二，在步骤一得到的物料中加入含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，催化剂0.4份，硅氮交联剂3份，补强剂3份，升温到80℃，待不再冒气泡后，再次进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，并进行蒸馏；
步骤三，在室温下静置，完成固化；
步骤一和步骤二中的蒸馏时间按照步骤一种投入物料的质量总和的110kg/h进行计算蒸馏时间。最终得到的产品透光率95%，阻燃等级为UL-94V0级，灌封胶的耐候性以及综合性能都大大提高，可以有效的延长太阳能电池的使用寿命。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶选用了复合硅橡胶作为主要的基础原料，其中，甲基苯基乙烯基硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶的分子链中引入甲基苯基硅氧链节或二苯基硅氧链节而得的产品。在聚硅氧烷的侧基上引入苯基，由于破坏了二甲基硅氧烷结构的规整性，大大降低了聚合物的结晶温度，扩大了该聚合物材料的低温应用范围。因此，甲基苯基乙烯基硅橡胶除了具有甲基乙烯基硅橡胶所有的压缩永久变形小、使用温度范围宽、耐候、防震、防潮和良好的电气绝缘性能外，还具有卓越的耐低温、耐辐照、抗氧化、和优异的耐烧蚀阻燃等性能。室温硫化苯撑硅橡胶是硅苯撑硅氧烷聚合物，它的突出优点是具有优异的耐高温性，阻燃性以及耐高能射线性，在极端环境中仍可保持橡胶弹性。其熔点很高，短期耐热可达600℃，在500℃加热一小时仍稳定，对紫外光有良好的热稳定性，且在高温时仍有弹性。该种特性大大延长了其使用寿命。加成型热硫化腈硅橡胶是一种综合性能优异的硅橡胶，其耐溶剂性、耐寒性和耐高温性与弹性体中的腈烷基含量相关，随聚合物中腈基含量的增加，硫化胶的耐油、阻燃性能显著增高。本发明优选含38克分子（质量百分含量）的腈烷基分子链的加成型热硫化腈硅橡胶的耐苯性、耐寒性以及阻燃性能最好。三种硅橡胶基础原料的复合使用为产品的高阻燃性能以及优秀的耐候性奠定了强大的基础。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶选用多种硅油协同复合作为基础材料的重要部分。其中，磷酸酯基硅油具有良好的成膜性、透明性和更佳的阻燃性，且低气味，低挥发性，低皮肤刺激性、具有好的热和氧化稳定性。聚氧丙烯甘油醚基硅油由于聚醚基团具有亲水性,所以聚醚硅油的亲水性增加,分子中同时具有疏水基团和亲水基团,以至于此类硅油表现出良好的水溶性,耐油性，透光性和抗污染能力，并且热稳定性好具有一定的阻燃性，更重要的是聚氧丙烯甘油醚基硅油还可以有效的改变复合硅橡胶的流变性。巯基硅油具可大大增强产品表面的耐腐性、抗氧化性以及阻燃性且有良好的透光性与粘结性能，亦可以与增粘剂配合发挥更好的增粘作用；巯基硅油本身可以起到偶联剂和交联剂的作用，而原料中的含氢硅油也可起到交联剂的作用，与本发明的硅氮交联剂协同使用，既可以节省原料和交联剂的用量，又可以起到更好的交联效果。低分子羟基硅油具有优异的低表面能特性，具有高反应活性，无毒无色无污染，透光性能良好。低分子羟基硅油和巯基硅油也是结构化的控制剂与抑制剂配合使用效果加倍提高。经由本发明配方试验，优选用含氢硅油，特别是当含氢量为0.5％(质量含量)的含氢硅油性能最佳，该含氢硅油是本发明原料中有效的抗黄剂，适量的添加可以更好的长时间的保证本发明灌封胶的高透光性能。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶其中选用的EVA大分子主链为乙烯链，由主链分子上引进了醋酸乙烯(VA)基团作为侧基，使EVA大分子具有弱极性。受VA基团的影响，EVA可以具有良好的透明性、柔韧性、耐环境应力开裂性、耐低温性以及抗冲击性能。VA含量越高则光透过性越好，VA含量越低则光透过性越差。当VA含量在27%-35%范围内最适合做具有弹性的膜材料。本发明经过反复实验后优选了VA含量为35%的EVA胶膜作为基体材料的一部分，为最终产品的高透光性奠定好的基础。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶的增粘剂选择具有科学性的，对本发明灌封胶产品的高透光性有着重要的作用。松香是由多种树脂酸的同分异构体和中性高沸点萜烯类化合物组成的复杂的混合物，松香具有防腐，绝缘，粘合等优良的性质，但是松香的主要成分为松香酸，其为不饱和酸，未经过改性的松香稳定性、抗氧化性，耐老化性，透光性是比较差的，经过改性后的松香防腐抗氧化性能以及粘合性大大提高，具有更优秀的抗变色能力，也就是能更持久的保持最终产品的透光性能，和抗氧化性能。而本发明选择的增粘剂由氢化松香-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、氢化松香-甲基丙烯酸环氧酯（HREM）和马来松香作为增粘剂按照质量比为3:3:1组合而成，其中的几种成本均为高饱和度的松香改性产品，他们与其他树脂具有良好的共融性，且几种增粘剂共同作用可以有效的提高粘合性能，可以使得产品具有更高的熔点，更好的耐高温的性能从而也为高效的阻燃性能提供辅助作用，并同时提高抗氧化性能，热稳定性以及长久保持的透光性能。同时，巯基硅油具可大大增强产品表面的耐腐性、抗氧化性以及阻燃性且有良好的透光性与粘结性能，亦可以与该复合增粘剂配合发挥更好的增粘作用。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其中抑制剂由马来酸酯类抑制剂和高乙烯基硅油按照质量比为2:1组合而成，其中的两种抑制剂均比现在多用的炔醇类抑制剂效果更好，马来酸二己醇酯和马来酸二烯丙酯抑制剂能有效的抑制树脂体系内部的汽化现象，有利于小分子的排除，取得更好的固化效果。复合的马来酸酯类抑制剂在相同的温度下，可以大大延长凝胶化的时间，粘度增长速度液更慢。高乙烯基硅油在有机硅树脂体***具有更好的相容性，其本身抗氧化性以及耐热性质稳定，不挥发，透光性好。同时，巯基硅油也可以作为抑制剂使用与本发明选用的复合抑制剂发挥协同作用。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，原料中添加氢化蓖麻油在空气中几乎不发生氧化酸败，储藏稳定性好，且氢化蓖麻油具有使产品更加光洁透明的作用，具有良好的耐污染性，具有优良透明性和透光率。本发明的催化剂羰基钼和氯铂酸催化剂均为白色粉末，对于整体体系的颜色不产生影响，对于有机硅体系二者复合的催化剂均具有非常高的催化效率，不需要预处理，不发生副反应。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶采用由乙烯基取代倍半硅氧烷和苯并***按照质量比为2:1组合而成的组合物作为阻燃填料，该选择对于整个体统的高阻燃性能有着决定性的作用。铂化合物催化剂本身对有机硅高分子材料具有良好的阻燃作用，用量越大，阻燃性能越好，但其成本较高需适量使用。将铂化合物催化剂与***类化合物配合使用，可抑制低摩尔质量环状聚硅氧烷的形成，增强阻隔层，提高有机硅的阻燃性。同时，倍半硅氧烷受热时容易产生含有Si—O 和Si—C 的无机隔热绝缘保护层，既阻止了燃烧的分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，可减少聚合物因热分解而产生的可燃性气体的释放，以凝聚相阻燃的作用机理提高了阻燃效果。通过在倍半硅氧烷中引入乙烯基官能团，还可使其参与加成反应过程而嵌入到整个基体的固化网络之中，使固化后产品的透光率不受影响。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶采用的补强剂是由超分子结构的纳米水滑石和氧化石墨烯纳米带组成。氧化石墨烯纳米带(UONRs)是一种主要由碳原子构成的薄条状结构材料，同时由于制备力一法简单、不渗透性优良、表面具有丰富的含氧官能团，与聚合物相容性良好，在高补强应用领域具有很大的发展前景。纳米水滑石的远红外光透过率低，保温性能好。由于其颗粒细，在树脂基体中能增加晶核数量，提高整体结晶速率，有成核作用，使晶体颗粒变小，膜的透明度和透光率提高，因而是理想的补强剂。两者结合使用可以更好的发挥补强剂的不渗透作用，并且使用该复合的补强剂也可以大大提高膜产品的透光率。同时，纳米水滑石在受热时，其结构水合层板羟基及层间离子以水和CO2的形式脱出，起到降低燃烧气体浓度的阻燃作用；纳米水滑石的结构水，层板羟基以及层间离子在不同的温度内脱离层板，从而可在一定温度范围内释放阻燃物质。在阻燃过程中，吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，是一种为无卤高抑烟阻燃剂，这样又为本发明的灌封胶提供了更加优异的阻燃性能。
本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶采用硅氮交联剂, 它可以与硅氧链上的羟基脱NH 3而产生交联, 在室温固化完全。这种交联剂的优点是使用微量有机金属盐催化,可以过量使用。过量的硅氮交联剂还能消除体系中残存的羟基和水,提高有机硅胶粘剂的耐热性能和阻燃性能,原因是硅氮链节能在一定温度下与硅羟基和水作用生成硅胺,硅胺活性大, 又能很快与硅羟基缩合生成硅氧链和氨。硅氮交联剂又可以同本发明中巯基硅油相互协同，加速交联反应，增加交联度，从而使本发明的产品表现出更加优秀的机械强度、耐高温等综合性能。
综上所有原料的有益效果可以看出，本发明在原料的选择上除了大大提高橡胶制品整体的性能以外，均对于提高本发明高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶的阻燃性有提升，各种助剂的综合作用下使得本发明制备得到的产品的透光率均高于94%，且具有更强的阻燃性能，阻燃等级为UL-94V0级，灌封胶的耐候性以及综合性能都大大提高，可以有效的延长太阳能电池的使用寿命。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其特征在于：按照重量分数计，其包括如下重量分数的原料：甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂1-3份，补强剂1-3份，催化剂0.1-0.4份，硅氮交联剂1-3份，抑制剂0.5-2.5份，阻燃填料1-2份；
所述的加成型热硫化腈硅橡胶为含38克分子（质量百分含量）的腈烷基分子链的加成型热硫化腈硅橡胶；
所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯（VA）的含量为35%。
2.根据权利要求1所述的高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其特征在于：所述的低分子羟基硅油为八甲基环四硅氧烷或者六甲基环三硅氧烷中的一种或者两者按照相同质量比组成的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其特征在于：所述的增粘剂由氢化松香-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、氢化松香-甲基丙烯酸环氧酯（HREM）和马来松香按照质量比为3:3:1组合而成。
4.根据权利要求3所述的高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其特征在于：所述的抑制剂由马来酸酯类抑制剂和高乙烯基硅油按照质量比为2:1组合而成，所述的马来酸酯类抑制剂是由马来酸二己醇酯和马来酸二烯丙酯按照质量比为1:1组合而成。
5.根据权利要求1或4所述的高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其特征在于：所述的阻燃填料是由乙烯基取代倍半硅氧烷和苯并***按照质量比为2:1组合而成。
6.根据权利要求5所述的高阻燃性能太阳能电池有机硅灌封胶，其特征在于：所述补强剂由超分子结构的纳米水滑石和氧化石墨烯纳米带按照质量比为1:1组成；所述的催化剂是由氯铂酸双封头络合物催化剂和羰基钼按照质量比为3:1组合而成。
7.一种权利要求1-6所述的高阻燃性能太阳能电池封装有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，将甲基苯基乙烯基硅橡胶40份，室温硫化苯撑硅橡胶20份，加成型热硫化腈硅橡胶20份，磷酸酯基硅油20份，聚氧丙烯甘油醚基硅油20份，巯基硅油10份，低分子羟基硅油5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物10份，八甲基环四硅氧烷改性的丙烯酸酯类树脂10份，氢化蓖麻油7份，增粘剂1-3份，抑制剂0.5-2.5份，阻燃填料1-2份混合，然后进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，再蒸馏；
步骤二，在步骤一得到的物料中加入含氢量为质量含量0.5％的含氢硅油5份，催化剂0.1-0.4份，硅氮交联剂1-3份，补强剂1-3份，升温到80℃，待不再冒气泡后，再次进行抽真空，真空度为-0.095Mpa，并进行蒸馏；
步骤三，在室温下静置，完成固化；
所述步骤一和步骤二中的蒸馏时间按照所述步骤一种投入物料的质量总和的110kg/h进行计算蒸馏时间。
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