一種灌封用加成型硅橡膠的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子灌封材料領(lǐng)域，特別涉及一種加成型硅橡膠的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)硅橡膠具有優(yōu)異的耐溫特性、耐候性、耐紫外輻射、介電性能以及導(dǎo)熱性能， 非常適合用于電子器件灌封材料。在這場太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的巨大膨脹中，硅橡膠以其獨(dú)特 的優(yōu)勢也得到了迅猛發(fā)展，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域是光伏組件框架和背板接線盒的粘接密封， 以及接線盒的灌封，為光伏產(chǎn)品在戶外環(huán)境下的應(yīng)用提供有效保護(hù)和熱控制。光伏組件的 穩(wěn)定性和使用壽命對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要的影響，具備優(yōu)異力學(xué)、電學(xué)性能、使用壽命 長、施工操作簡便的有機(jī)硅灌封膠為光伏接線盒提供可靠持久的保護(hù)，起到防水、防潮、防 塵、防腐蝕、耐候抗老化、阻燃和散熱保護(hù)的作用。
[0003] 目前，市場上光伏組件灌封膠包括縮合型和硅氫加成型?？s合型灌封膠為濕氣固 化，濕度可以提高固化速度，具有粘接性能較好、成本低、催化劑不會中毒等優(yōu)勢，但存在固 化時(shí)有小分子產(chǎn)生、固化速度慢、強(qiáng)度相對較差和收縮率較大等問題。加成型灌封膠的固化 機(jī)理為硅氫加成，它是由A、B兩部分液體組分組成，屬于流動(dòng)性液體，固化速度快而均勻， 可深層固化，與灌封的厚度和環(huán)境的密閉程度無關(guān)，室溫或高溫下加速固化，無小分子產(chǎn) 生，固化后形成柔性彈性體，固化材料在較大的溫度和濕度范圍內(nèi)能消除沖擊和震動(dòng)所產(chǎn) 生的應(yīng)力；具有優(yōu)異的介電、阻燃、導(dǎo)熱和防水性能。
[0004] 道康寧PV-7321縮合型灌封膠，粘結(jié)性能優(yōu)異、價(jià)格低且不存在催化劑中毒等 問題，但須室溫固化72h，邵氏硬度（Shore A)為31，固化收縮率也較大，會使得光伏組 件加工周期變長，固化后溫度變化引起的收縮應(yīng)力容易對接線盒器件造成損壞。中國專 利CN 103073893A介紹了一種接線盒灌封用硅橡膠，具備較好的力學(xué)性能和高導(dǎo)熱率 (0. 4-0. 9W/m. K)，但收縮率較大（0. 20-0. 40% )。道康寧Sylgard 160加成型接線盒灌封 膠100°C下IOmin可固化，但混合黏度稍高（6400mPa. S)、介電強(qiáng)度偏低（19kV/mm)。中國專 利CN 101418123A中介紹了一種雙組份加成型硅橡膠的液體灌封組合物及其制備方法，得 到性能優(yōu)異的灌封膠，但是對其黏度和操作性未提及，且固化溫度（150°C )過高，可能會對 接線盒材質(zhì)以及內(nèi)部元器件造成一定程度的破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種低粘度、高導(dǎo)熱、低熱膨脹和高絕緣的硅氫加成型快 速固化雙組份灌封膠的制備方法，利用乙烯基聚硅氧烷和氫基聚硅氧烷在鉑金催化劑作用 下發(fā)生硅氫加成反應(yīng)，使材料成型固化，經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)填料、增粘劑等的共同作用，達(dá)到改善其 流變性、導(dǎo)熱性、收縮性以及絕緣性能的目標(biāo)。為達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明通過配方設(shè)計(jì)和功 能添加劑改善目前市場產(chǎn)品的性能，根據(jù)硅氫加成反應(yīng)的固化機(jī)理綜合考慮乙烯基硅油、 補(bǔ)強(qiáng)填料、含氫硅油等基礎(chǔ)原料的種類篩選和配比，添加增粘劑改善粘結(jié)性能，獲得黏度 低、便于施工操作、固化速率快、力學(xué)性能優(yōu)異、高導(dǎo)熱、低熱膨脹和高擊穿強(qiáng)度的雙組份加 成型硅橡膠，為光伏接線盒提供可靠持久的保護(hù)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種加成型硅橡膠的制備方法，包含以下步驟：
[0007] 1)將乙烯基封端聚二甲基硅油、微米級硅微粉、鉑催化劑、增粘劑按照質(zhì)量比 100 :25. 00-40. 00 :0. 66-0. 90 :0. 04-0. 20混合，攪拌混勻后密封保存，得到灌封膠A組分；
[0008] 2)將乙烯基封端聚二甲基硅油、微米級硅微粉、納米級白炭黑、氫基封端聚 二甲基硅油、二甲基甲基氫聚硅氧烷、硅氫加成反應(yīng)抑制劑按照質(zhì)量比70. 00-86. 00 : 25. 00-40. 00 :0· 40-0. 60 :11· 81-28. 60 :0· 68-2. 74 :0· 30-0. 75 混合，攪拌混勻后密封保 存，得到灌封膠B組分；
[0009] 3)將灌封膠A組分和灌封膠B組分按照1:0. 5-2的質(zhì)量比配合使用，得到硅氫加 成型快速固化雙組份灌封膠；
[0010] 其中，所述的增粘劑選自不含硫、氮元素的硅烷偶聯(lián)劑；所述的鉑催化劑選自鉑金 屬配合物；所述的硅氫加成反應(yīng)抑制劑選自含有炔基的有機(jī)化合物。
[0011] 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，鉑催化劑起到催化硅氫加成反應(yīng)發(fā)生的作用；增粘劑為 市面上可購得的不含硫、氮元素硅烷偶聯(lián)劑，起到增加粘結(jié)性能的作用；硅氫加成反應(yīng)抑制 劑為含有炔基的化合物，起到延長保存期、控制使用時(shí)固化時(shí)間的作用。
[0012] 根據(jù)上述技術(shù)方案提供的制備方法，在一些實(shí)施方式中，乙烯基封端聚二甲 基硅油的乙烯基含量為0. 2-0. 42wt %，所述乙烯基封端聚二甲基硅油的乙烯基含量為 0. 16-0. 31wt %。在一些實(shí)施方式中，所述氫基封端聚二甲基硅油含氫量為0. 05-0.1 Owt %。 在一些實(shí)施方式中所述二甲基甲基氫聚硅氧烷含氫量為0. 34-0. 67wt%。
[0013] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，鉑催化劑為二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑金配合物的 硅油溶液，其中鉑含量為1000-5000ppm。
[0014] 在本發(fā)明一些實(shí)施方式中，所述的攪拌混勻的轉(zhuǎn)速為2000-5000rpm。
[0015] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，納米級白炭黑為德國瓦克公司的H15型疏水氣相白 炭黑，比表面積為150m 2/g。
[0016] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，增粘劑為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷， 即通用牌號ΚΗ570硅烷偶聯(lián)劑。
[0017] 根在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟2)中所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、微 米級硅微粉、納米級白炭黑、氫基封端聚二甲基硅油、二甲基甲基氫聚硅氧烷、硅氫加成反 應(yīng)抑制劑的重量比為 70. 00-86. 00 :25· 00-40. 00 :0· 40-0. 60 :11· 81-28. 60 :0· 68-2. 74 : 0. 30~0, 75〇
[0018] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟1)或步驟2)中微米級硅微粉為粒徑為3-10 μ m 的二氧化硅。
[0019] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述娃氫加成反應(yīng)抑制劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5-5%的乙 炔基環(huán)己醇的硅油溶液。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案提供的制備方法，在一些實(shí)施方式中，步驟1)中，混合 的組分還包括著色劑，所述的著色劑選自微米級的無機(jī)粉體染料；著色劑與乙烯基封端聚 二甲基硅油的質(zhì)量比為0. 80-1. 85:100。
[0021] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，著色劑為粒徑為5-20 μ m的炭黑。
[0022] 本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案提供了一種根據(jù)前述技術(shù)方案提供的方法所制備得到 的加成型硅橡膠。
[0023] 本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案提供了前述技術(shù)方案提供的制備方法和根據(jù)前述方法 制備的加成型硅橡膠用于電子灌封膠中的應(yīng)用。
[0024] 將步驟1)和步驟2)所得到A和B組分按照1:0.5-2的質(zhì)量比配合使用，即得本 發(fā)明所述光伏接線盒灌封用加成型硅橡膠。使用時(shí)，將A和B組分按照1:1的體積比或質(zhì) 量比進(jìn)行混合均勻，對需要灌封的部位進(jìn)行灌注，在混合和灌封工藝中應(yīng)當(dāng)考慮加入氣體 的可能性，必要時(shí)在〈100毫巴的條件下進(jìn)行真空處理脫除氣泡，常溫或中溫（50-75? )固 化均可，得到一種柔韌的彈性體，完成固化過程。
[0025] 上述有機(jī)硅電子灌封膠可用作太陽能光伏組件封裝材料，可廣泛用于光伏發(fā)電、 新能源汽車和電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。
[0026] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0027] 1.本發(fā)明利用低黏度乙烯基硅油和含氫硅油分別作為基膠和交聯(lián)劑，配合 適當(dāng)比例的高活性催化劑和硅氫加成反應(yīng)抑制劑的相互作用，進(jìn)行配膠，獲得黏度低 (2400-2850mPa. s)、工作時(shí)間長（8-16min)、固化速率快（75°C /2. 4-4. Omin)、力學(xué)性能優(yōu) 異（拉伸強(qiáng)度：〇. 54-0. 89MPa)、便于施工操作的有機(jī)娃灌封膠。
[0028] 2.利用微米級二氧化硅填料硅微粉與納米級二氧化硅填料白炭黑的共同作 用，很大程度上降低了填料的增黏效應(yīng)，同時(shí)改善灌封膠的導(dǎo)熱、阻燃和絕緣性能，獲得 了高導(dǎo)熱（0.30-0. sgw.m'r1)、低熱膨脹（136*10_6°C -1262^10' °C_1)和高擊穿強(qiáng)度 (22. 0-25. 4KV. mm 〇的加成型硅橡膠，較大程度上提高了有機(jī)硅灌封膠的性能，為光伏接線 盒提供可靠持久的保護(hù)。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明所保護(hù)的不限于以下優(yōu)選實(shí)施方 式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在此發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的基礎(chǔ)上，做出的若干變形和 改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 將100質(zhì)量份乙烯基含量為0. 2Iwt %的乙烯基封端聚二甲基硅油、25質(zhì)量份硅微 粉、0. 8質(zhì)量份炭黑、0. 9質(zhì)量份1000 ppm的二乙烯基四甲基二硅氧烷鉬金配合物硅油溶液、 〇. 2質(zhì)量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，使用高速攪拌機(jī)以3000rpm的速度 攪拌90min，混勻后密封保存，得到灌封膠A組分；
[0032] 將86質(zhì)量份乙烯基含量為0. 16wt%的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、25質(zhì)量份硅 微粉、〇. 6質(zhì)量份白炭黑、11. 81質(zhì)量份含氫量為0. 05wt%的氫基封端聚二甲基硅油、2. 74 質(zhì)量份含氫量為〇. 34wt%的二甲基甲基氫聚硅氧烷、0. 75質(zhì)量份1 %的乙炔基環(huán)己醇硅油 溶液混合，使用高速攪拌機(jī)以3000rpm的速度攪拌90min，混勻后密封保存，得到灌封膠B組 分；
[0033] 將A和B組分按照1:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合均勻，對需要灌封的部位進(jìn)行灌注，在 〈100毫巴的