一种灌封用加成型硅橡胶的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子灌封材料领域，特别涉及一种加成型硅橡胶的制备方法。
【背景技术】
[0002] 有机硅橡胶具有优异的耐温特性、耐候性、耐紫外辐射、介电性能以及导热性能， 非常适合用于电子器件灌封材料。在这场太阳能光伏产业的巨大膨胀中，硅橡胶以其独特 的优势也得到了迅猛发展，其主要的应用领域是光伏组件框架和背板接线盒的粘接密封， 以及接线盒的灌封，为光伏产品在户外环境下的应用提供有效保护和热控制。光伏组件的 稳定性和使用寿命对光伏产业的发展有重要的影响，具备优异力学、电学性能、使用寿命 长、施工操作简便的有机硅灌封胶为光伏接线盒提供可靠持久的保护，起到防水、防潮、防 尘、防腐蚀、耐候抗老化、阻燃和散热保护的作用。
[0003] 目前，市场上光伏组件灌封胶包括缩合型和硅氢加成型。缩合型灌封胶为湿气固 化，湿度可以提高固化速度，具有粘接性能较好、成本低、催化剂不会中毒等优势，但存在固 化时有小分子产生、固化速度慢、强度相对较差和收缩率较大等问题。加成型灌封胶的固化 机理为硅氢加成，它是由A、B两部分液体组分组成，属于流动性液体，固化速度快而均匀， 可深层固化，与灌封的厚度和环境的密闭程度无关，室温或高温下加速固化，无小分子产 生，固化后形成柔性弹性体，固化材料在较大的温度和湿度范围内能消除冲击和震动所产 生的应力；具有优异的介电、阻燃、导热和防水性能。
[0004] 道康宁PV-7321缩合型灌封胶，粘结性能优异、价格低且不存在催化剂中毒等 问题，但须室温固化72h，邵氏硬度（Shore A)为31，固化收缩率也较大，会使得光伏组 件加工周期变长，固化后温度变化引起的收缩应力容易对接线盒器件造成损坏。中国专 利CN 103073893A介绍了一种接线盒灌封用硅橡胶，具备较好的力学性能和高导热率 (0. 4-0. 9W/m. K)，但收缩率较大（0. 20-0. 40% )。道康宁Sylgard 160加成型接线盒灌封 胶100°C下IOmin可固化，但混合黏度稍高（6400mPa. S)、介电强度偏低（19kV/mm)。中国专 利CN 101418123A中介绍了一种双组份加成型硅橡胶的液体灌封组合物及其制备方法，得 到性能优异的灌封胶，但是对其黏度和操作性未提及，且固化温度（150°C )过高，可能会对 接线盒材质以及内部元器件造成一定程度的破坏。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种低粘度、高导热、低热膨胀和高绝缘的硅氢加成型快 速固化双组份灌封胶的制备方法，利用乙烯基聚硅氧烷和氢基聚硅氧烷在铂金催化剂作用 下发生硅氢加成反应，使材料成型固化，经过补强填料、增粘剂等的共同作用，达到改善其 流变性、导热性、收缩性以及绝缘性能的目标。为达到上述目标，本发明通过配方设计和功 能添加剂改善目前市场产品的性能，根据硅氢加成反应的固化机理综合考虑乙烯基硅油、 补强填料、含氢硅油等基础原料的种类筛选和配比，添加增粘剂改善粘结性能，获得黏度 低、便于施工操作、固化速率快、力学性能优异、高导热、低热膨胀和高击穿强度的双组份加 成型硅橡胶，为光伏接线盒提供可靠持久的保护。
[0006] 本发明的技术方案提供了一种加成型硅橡胶的制备方法，包含以下步骤：
[0007] 1)将乙烯基封端聚二甲基硅油、微米级硅微粉、铂催化剂、增粘剂按照质量比 100 :25. 00-40. 00 :0. 66-0. 90 :0. 04-0. 20混合，搅拌混匀后密封保存，得到灌封胶A组分；
[0008] 2)将乙烯基封端聚二甲基硅油、微米级硅微粉、纳米级白炭黑、氢基封端聚 二甲基硅油、二甲基甲基氢聚硅氧烷、硅氢加成反应抑制剂按照质量比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，搅拌混匀后密封保 存，得到灌封胶B组分；
[0009] 3)将灌封胶A组分和灌封胶B组分按照1:0. 5-2的质量比配合使用，得到硅氢加 成型快速固化双组份灌封胶；
[0010] 其中，所述的增粘剂选自不含硫、氮元素的硅烷偶联剂；所述的铂催化剂选自铂金 属配合物；所述的硅氢加成反应抑制剂选自含有炔基的有机化合物。
[0011] 在本发明的技术方案中，铂催化剂起到催化硅氢加成反应发生的作用；增粘剂为 市面上可购得的不含硫、氮元素硅烷偶联剂，起到增加粘结性能的作用；硅氢加成反应抑制 剂为含有炔基的化合物，起到延长保存期、控制使用时固化时间的作用。
[0012] 根据上述技术方案提供的制备方法，在一些实施方式中，乙烯基封端聚二甲 基硅油的乙烯基含量为0. 2-0. 42wt %，所述乙烯基封端聚二甲基硅油的乙烯基含量为 0. 16-0. 31wt %。在一些实施方式中，所述氢基封端聚二甲基硅油含氢量为0. 05-0.1 Owt %。 在一些实施方式中所述二甲基甲基氢聚硅氧烷含氢量为0. 34-0. 67wt%。
[0013] 在本发明的一些实施方式中，铂催化剂为二乙烯基四甲基二硅氧烷铂金配合物的 硅油溶液，其中铂含量为1000-5000ppm。
[0014] 在本发明一些实施方式中，所述的搅拌混匀的转速为2000-5000rpm。
[0015] 在本发明的一些实施方式中，纳米级白炭黑为德国瓦克公司的H15型疏水气相白 炭黑，比表面积为150m 2/g。
[0016] 在本发明的一些实施方式中，增粘剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷， 即通用牌号ΚΗ570硅烷偶联剂。
[0017] 根在本发明的一些实施方式中，步骤2)中所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、微 米级硅微粉、纳米级白炭黑、氢基封端聚二甲基硅油、二甲基甲基氢聚硅氧烷、硅氢加成反 应抑制剂的重量比为 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] 在本发明的一些实施方式中，步骤1)或步骤2)中微米级硅微粉为粒径为3-10 μ m 的二氧化硅。
[0019] 在本发明的一些实施方式中，所述娃氢加成反应抑制剂为质量分数0. 5-5%的乙 炔基环己醇的硅油溶液。
[0020] 根据本发明上述技术方案提供的制备方法，在一些实施方式中，步骤1)中，混合 的组分还包括着色剂，所述的着色剂选自微米级的无机粉体染料；着色剂与乙烯基封端聚 二甲基硅油的质量比为0. 80-1. 85:100。
[0021] 在本发明的一些实施方式中，着色剂为粒径为5-20 μ m的炭黑。
[0022] 本发明的另一个技术方案提供了一种根据前述技术方案提供的方法所制备得到 的加成型硅橡胶。
[0023] 本发明的另一个技术方案提供了前述技术方案提供的制备方法和根据前述方法 制备的加成型硅橡胶用于电子灌封胶中的应用。
[0024] 将步骤1)和步骤2)所得到A和B组分按照1:0.5-2的质量比配合使用，即得本 发明所述光伏接线盒灌封用加成型硅橡胶。使用时，将A和B组分按照1:1的体积比或质 量比进行混合均匀，对需要灌封的部位进行灌注，在混合和灌封工艺中应当考虑加入气体 的可能性，必要时在〈100毫巴的条件下进行真空处理脱除气泡，常温或中温（50-75? )固 化均可，得到一种柔韧的弹性体，完成固化过程。
[0025] 上述有机硅电子灌封胶可用作太阳能光伏组件封装材料，可广泛用于光伏发电、 新能源汽车和电子产品等领域。
[0026] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0027] 1.本发明利用低黏度乙烯基硅油和含氢硅油分别作为基胶和交联剂，配合 适当比例的高活性催化剂和硅氢加成反应抑制剂的相互作用，进行配胶，获得黏度低 (2400-2850mPa. s)、工作时间长（8-16min)、固化速率快（75°C /2. 4-4. Omin)、力学性能优 异（拉伸强度：〇. 54-0. 89MPa)、便于施工操作的有机娃灌封胶。
[0028] 2.利用微米级二氧化硅填料硅微粉与纳米级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应，同时改善灌封胶的导热、阻燃和绝缘性能，获得 了高导热（0.30-0. sgw.m'r1)、低热膨胀（136*10_6°C -1262^10' °C_1)和高击穿强度 (22. 0-25. 4KV. mm 〇的加成型硅橡胶，较大程度上提高了有机硅灌封胶的性能，为光伏接线 盒提供可靠持久的保护。
【具体实施方式】
[0029] 以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的不限于以下优选实施方 式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和 改进，都属于本发明的保护范围。
[0030] 实施例1
[0031] 将100质量份乙烯基含量为0. 2Iwt %的乙烯基封端聚二甲基硅油、25质量份硅微 粉、0. 8质量份炭黑、0. 9质量份1000 ppm的二乙烯基四甲基二硅氧烷钼金配合物硅油溶液、 〇. 2质量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，使用高速搅拌机以3000rpm的速度 搅拌90min，混匀后密封保存，得到灌封胶A组分；
[0032] 将86质量份乙烯基含量为0. 16wt%的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、25质量份硅 微粉、〇. 6质量份白炭黑、11. 81质量份含氢量为0. 05wt%的氢基封端聚二甲基硅油、2. 74 质量份含氢量为〇. 34wt%的二甲基甲基氢聚硅氧烷、0. 75质量份1 %的乙炔基环己醇硅油 溶液混合，使用高速搅拌机以3000rpm的速度搅拌90min，混匀后密封保存，得到灌封胶B组 分；
[0033] 将A和B组分按照1:1的质量比进行混合均匀，对需要灌封的部位进行灌注，在 〈100毫巴的