CN111808571B - 一种光伏逆变器用的高导热有机硅灌封胶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光伏逆变器用的高导热有机硅灌封胶，所述灌封胶包括A、B、C、D、E、F和G成分，其成分加入量按重量份数计包括：A：有机聚硅氧烷，20～50份；B：乙烯基封端的聚硅氧烷，100份；C：端甲基含氢硅油，1～10份；D：抑制剂，0.02份；E：铂金催化剂，以B的总重量为基准，铂金催化剂的用量按铂金(Pt)计为1～100ppm；F端含氢硅油，20～40份；G导热填料，800～1200份。本发明所提供的有机硅灌封胶导热性高(≥1.5W/mK)，线性膨胀系数低(＜200μm/(m·℃))，耐老化性好。

Description

一种光伏逆变器用的高导热有机硅灌封胶
技术领域
本发明涉及一种有机硅灌封胶，更具体地，涉及一种适用于光伏逆变器的电感灌封的高导热有机硅灌封胶。
背景技术
太阳能光伏发电在未来可能会成为世界能源消费的主动能源之一，它不但可能会替代部分常规能源成为世界能源主体。且预计到2025年有望占据总能源的30％，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将有望达到10％以上。
光伏逆变器是光伏并网发电***的核心设备之一，它在实现太阳能与电能转换中起到关键作用。光伏电池组件把太阳能转化为直流电能，通过逆变器转变为与交流电网同步的交流电能，送入电网实现并网发电。
但由于很多关键性电子元器的稳定性受环境温度很大，要保障光伏逆变电源***工作正常、性能稳定，设计一个良好的散热解决方案至关重要。大功率逆变器，变频器，都在追求高效率，小尺寸，由于高功率芯片，变压器，莫斯管等器件工作时产生大量的热量，造成整个光伏逆变电源***温度攀升，为了保持一个稳定的工作温度所以必须要解决散热问题。
采用灌胶工艺的逆变器电感，相当于散热面积扩大了3-4倍，散热速度提高了10多倍，可在较短的时间内把大量的热量导走，因此可以降低电感温度，保证其在一个相对恒定理想的环境温度下工作，减少温度升高时老化开裂容量下降现象发生，保障逆变器的稳定性，大大提高逆变器的寿命。
光伏逆变器一般都会采用户外安装，会经常面临暴晒、高温、高湿热、盐雾等气候情况，加上自身工作时也会散发大量热量，因此，逆变器的散热解决方案显得特别重要。逆变器散热设计会综合考虑到散热效果、防护性、可安装性、可维护性，以及所付出的经济代价等多方面因素。
此外，高导热灌封胶的应用范围比较广，在大功率集成器件的灌封应用中，要充分考虑应用中冷热的膨胀系数，低膨胀系数的灌封胶也是要考虑的因数之一。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明基于光伏逆变器行业的散热需求，提供一种光伏逆变器用的高导热有机硅灌封胶。该有机硅灌封胶具有导热性高(≥1.5W/mK)，线性膨胀系数低(＜200μm/(m·℃))，耐老化性好的特点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现：
一种光伏逆变器用的高导热有机硅灌封胶，所述高导热有机硅灌封胶包括A、B、C、D、E、F和G成分，其成分加入量按质量份数计包括：
A：有机聚硅氧烷，其乙烯基含量为0.05～0.4wt％，20-40份；
B：乙烯基封端的聚硅氧烷，其乙烯基含量为0.4～1.2wt％，100份；
C：端甲基含氢硅油，其含氢量为0.15～0.6wt％，1～10份；
D：抑制剂，0.1～1.0份；
E：铂金催化剂，以组分B的总重量为基准，铂金催化剂的用量按铂金(Pt)计为1～100ppm；
F：端含氢硅油，只有端基含有硅氢键，其含氢量为0.05～0.12wt％，20～40份；
G：导热填料，800～1200份；
所述组分A的结构式如式(I)所示：
Figure BDA0002550127030000021
式(I)中，R1相同或不同，表示甲基或苯基；R2相同或不同，表示甲基或乙基；m、p、q为整数；
所述组分B的结构式如式(II)所示：
Figure BDA0002550127030000022
Figure BDA0002550127030000031
式(II)中，R3相同或不同，表示甲基或苯基；n为整数；
优选地，所述组分A粘度为在环境温度25℃时100～2000mPa·s；所述组分B中粘度为在环境温度25℃时100～1000mPa·s；所述组分C中粘度为在环境温度25℃时10～200mPa·s。所述组分F中粘度为在环境温度25℃时10～200mPa·s。
优选地，所述抑制剂为乙炔基环己醇、环状乙烯基硅氧烷、四乙烯基四甲基环四硅氧烷或苯并***。
优选地，所述铂金催化剂为铂黑、氯化铂、氯铂酸与一元醇的络合物、氯铂酸与烯烃类的络合物、铂乙烯基硅氧烷的螯合物或乙酰乙酸铂。
优选地，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化锌、碳化硅、碳化硼的一种或几种，任一种填料的平均粒径范围0.01～50μm。导热填料较佳的情况是进行表面改性处理，改性方法是使用硅烷偶联剂如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基三甲氧基硅烷等对填料进行喷雾处理。
与现有技术相比，本发明的技术效果为：本发明所述有机硅灌封胶在固化后导热系数能达到1.5W/mK以上，线性膨胀系数低于200μm/(m·℃)，耐高温(150℃)及耐高低温(-40～125℃)性能好。
具体实施方式
在本发明中，份都以重量份数计，除非另有指出。
在本发明中，室温指温度为25℃，粘度值均为在室温25℃时测定；
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
所有本发明提供的实施例中，提供的原材料均可从市面采购获得；
导热系数使用瑞典Hot Disk的TPS500热常数分析仪进行测试。
线性热膨胀系数使用美国TA公司的TMA热机械分析仪(型号Q400)进行测试。
耐老化性的评价为将该有机硅灌封胶灌注在放置了光伏逆变器电感的铝壳里，抽真空并固化后，在150℃烘箱放置1000h以及-40～125℃高低温冲击箱1000个循环后，观察硅橡胶与放置电感的铝壳之间是否有开裂，有开裂时用×表示，不开裂时用○表示。
实施例1
具有式(I)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为300mPa·s，乙烯基含量为0.3％，R1为甲基；R2为乙基)20份，具有式(II)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为100mPa·s，乙烯基含量为1.0％，R3为甲基)100份，端甲基含氢硅油(粘度约为120mPa·s，含氢量为0.17％)5份，作为反应抑制剂的乙炔基环己醇0.15份，铂金催化剂(Pt的浓度为3000ppm)1.5份，端含氢硅油(粘度约为50mPa·s，含氢量为0.1％)30份，氧化铝(粒径D50为15-20μm)800份。将以上成分配制成双组分灌封胶(各成分的分配按表1)，然后甲、乙组分按1:1混合均匀后灌入放置了光伏逆变器电感的铝壳里，抽真空并固化后，测试硬度、导热系数、线性热膨胀系数及耐老化性能。
实施例2
具有式(I)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为350mPa·s，乙烯基含量为0.25％，R1、R2均为甲基)40份，具有式(II)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为100mPa·s，乙烯基含量为1.0％，R3为甲基)100份，端甲基含氢硅油(粘度约为80mPa·s，含氢量为0.4％)5份，作为反应抑制剂的乙炔基环己醇0.15份，铂金催化剂(Pt的浓度为3000ppm)1.5份，端含氢硅油(粘度约为50mPa·s，含氢量为0.1％)20份，氧化铝(粒径D50为15-20μm)1000份。将以上成分配制成双组分灌封胶(各成分的分配按表1)，然后甲、乙组分按1:1混合均匀后灌入放置了光伏逆变器电感的铝壳里，抽真空并固化后，测试硬度、导热系数、线性热膨胀系数及耐老化性能。
实施例3
具有式(I)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为300mPa·s，乙烯基含量为0.3％，R1、R2均为甲基)30份，具有式(II)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为100mPa·s，乙烯基含量为1.0％，R3为甲基)100份，端甲基含氢硅油(粘度约为100mPa·s，含氢量为0.3％)4.5份，作为反应抑制剂的乙炔基环己醇0.15份，铂金催化剂(Pt的浓度为3000ppm)1.5份，端含氢硅油(粘度约为60mPa·s，含氢量为0.07％)40份，氧化铝(粒径D50为20-25μm)1100份。将以上成分配制成双组分灌封胶(各成分的分配按表1)，然后甲、乙组分按1:1混合均匀后灌入放置了光伏逆变器电感的铝壳里，抽真空并固化后，测试硬度、导热系数、线性热膨胀系数及耐老化性能。
比较例1
具有式(II)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为100mPa·s，乙烯基含量为1.0％，R3为甲基)100份，端甲基含氢硅油(粘度约为100mPa·s，含氢量为0.3％)2.5份，作为反应抑制剂的乙炔基环己醇0.15份，铂金催化剂(Pt的浓度为3000ppm)1.5份，端含氢硅油(粘度约为50mPa·s，含氢量为0.1％)30份，氧化铝(粒径D50为15-20μm)800份。将以上成分配制成双组分灌封胶(各成分的分配按表1)，然后甲、乙组分按1:1混合均匀后灌入放置了光伏逆变器电感的铝壳里，抽真空并固化后，测试硬度、导热系数、线性热膨胀系数及耐老化性能。
比较例2
具有式(I)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为300mPa·s，乙烯基含量为0.3％，R1为甲基；R2为乙基)20份，具有式(II)结构的有机聚硅氧烷(粘度约为100mPa·s，乙烯基含量为1.0％，R3为甲基)100份，端甲基含氢硅油(粘度约为70mPa·s，含氢量为0.6％)6.5份，作为反应抑制剂的乙炔基环己醇0.15份，铂金催化剂(Pt的浓度为3000ppm)1.5份，氧化铝(粒径D50为20-25μm)800份。将以上成分配制成双组分灌封胶(各成分的分配按表1)，然后甲、乙组分按1:1混合均匀后灌入放置了光伏逆变器电感的铝壳里，抽真空并固化后，测试硬度、导热系数、线性热膨胀系数及耐老化性能。
表1高导热有机硅灌封胶的甲、乙组分
Figure BDA0002550127030000051
表2高导热有机硅灌封胶的性能测试
Figure BDA0002550127030000052
Figure BDA0002550127030000061
以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光伏逆变器用的高导热有机硅灌封胶，其特征在于，所述高导热有机硅灌封胶包括A、B、C、D、E、F和G成分，其成分加入量按重量份数计包括：
A：有机聚硅氧烷，其乙烯基含量为0.05～0.4wt％，20-40份；
B：乙烯基封端的聚硅氧烷，其乙烯基含量为0.4～1.2wt％，100份；
C：端甲基含氢硅油，其含氢量为0.15～0.6wt％，1～10份；
D：抑制剂，0.1～1.0份；
E：铂金催化剂，以B组分的总重量为基准，铂金催化剂的用量按铂金(Pt)计为1～100ppm；
F：端含氢硅油，只有端基含有硅氢键，其含氢量为0.05～0.12wt％，20～40份；
G：导热填料，800～1200份；
所述A组分的结构式如式(I)所示：
Figure FDA0003531349070000011
式(I)中，R1相同或不同，表示甲基或苯基；R2相同或不同，表示甲基或乙基；下标m、p、q为整数。
2.如权利要求1所述的灌封胶，其特征在于，所述组分B的结构式如式(II)所示：
Figure FDA0003531349070000012
式(II)中，R3相同或不同，表示甲基或苯基；下标n为整数。
3.如权利要求2所述的灌封胶，其特征在于，所述组分A的粘度为100～2000mPa·s；所述组分B的粘度为100～1000mPa·s；所述组分C的粘度为10～200mPa·s；所述组分F的粘度为10～200mPa·s。
4.如权利要求3所述的灌封胶，其特征在于，所述抑制剂为乙炔基环己醇、环状乙烯基硅氧烷、四乙烯基四甲基环四硅氧烷或苯并***任一种。
5.如权利要求4所述的灌封胶，其特征在于，所述铂金催化剂为铂黑、氯化铂、氯铂酸与一元醇的络合物、氯铂酸与烯烃类的络合物、铂乙烯基硅氧烷的螯合物或乙酰乙酸铂。
6.如权利要求5所述的灌封胶，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化锌、碳化硅、碳化硼的一种或几种。
7.如权利要求6所述的灌封胶，其特征在于，任一种导热填料的平均粒径范围0.01～50μm。
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