单组份脱醇型有机硅灌封胶及其制备方法
【专利摘要】一种单组份脱醇型有机硅灌封胶及其制备方法，属于高分子密封材料【技术领域】。其是由以下按重量份数配比的原料构成：107硅油100份、补强填料50-250份、硅烷偶联剂0.1-1份、交联剂13-26份和催化剂0.5-1份。由于具有理想的流动性，因而能显著提高在24小时内的固化深度，能满足对太阳能光伏组件接线盒模块外壳的灌封要求；由于24小时内的粘接率可达95%以上，因而具有拔萃的粘接效果；由于配方中的原料选择合理，因而具有优异的耐腐蚀效果，有助于延长密封寿命；提供的制备方法工艺简练，能满足工业化放大生产要求。
【专利说明】单组份脱醇型有机硅灌封胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子密封材料【技术领域】，具体涉及一种单组份脱醇型有机硅灌封 胶，并且还涉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 前述的单组份脱醇型有机硅灌封胶主要用于对太阳能光伏电池组件接线盒的无 腐蚀快速固化密封，其属于硅橡胶范畴，更确切地讲属于室温碳化硅橡胶范畴。
[0003] 室温硫化硅橡胶是始于上世纪60年代开发的一种新型有机硅弹性体，它具有无 味无毒、耐高温和耐低温的特点，即在高温和严寒环境中能保持其原有的弹性与强度。室温 硫化硅橡胶还具有良好的电气绝缘性能、耐氧抗老化性能、耐光抗老化性能以及防霉性、化 学稳定性等。室温硫化硅橡胶按其包装形式可以分为单组分室温硫化硅橡胶和双组分室温 硫化硅橡胶，按其硫化机理又可分为综合型和加成型。因此，室温硫化硅橡胶按成分、硫化 机理和使用工艺的不同可分为三大类型，一为单组分室温硫化硅橡胶；二为双组分缩合型 室温硫化硅橡胶；三为双组分加成型室温硫化硅橡胶。其中双组分室温硫化硅橡胶的优点 是固化时不放热，收缩率很小，不膨胀，无内应力，固化可在内部和表面同时进行，可以深部 硫化；双组分加成型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要决定于温度，因此，利用温度的调节可 以控制其硫化速度。双组分室温硫化硅橡胶硫化反应不是靠空气中的水分，而是靠催化剂 引发，其具有优良的电气性能和化学稳定性，能耐水、耐臭氧、耐气候老化，加之用法简单， 工艺适用性强。
[0004] 太阳能电池组件接线盒，由于长年暴露于空气中，使用时在户外时受雨水、潮气、 紫外线等侵害影响使用寿命，应对这些因素，目前普遍使用双组分脱醇型有机硅灌封胶。但 是，由于双组分脱醇型有机硅灌封胶在使用前需将两个组分按计量充分混合均匀，因而操 作极为不便。单组分脱醇型有机硅灌封胶作为一种通用的电子电气灌封及密封产品，具有 优异的电性能及耐老化性能，但存在对太阳能光伏电池组件接线盒模块外壳（ΡΡ0材质）有 腐蚀性及24小时固化深度较浅的缺点，也就是说固化时间长，固化速度缓慢。
[0005] 在公开的中国专利文献中可见诸关于单组分脱醇型有机硅灌封胶的技术信息， 如发明专利申请公布号CN102757759A推荐有"一种单组分脱醇型RTV硅橡胶及其制备方 法"（RTV :单组分室温硫化硅橡胶），该专利申请方案是基于CN101781465A (加成型室温快 速硫化的有机硅橡胶的制备方法）和CN101747631A (阻燃的室温硫化硅橡胶组合物）所存 在的欠缺而提出的，该CN102757759A的配方为；由粘度为1000-80000cps的α，ω -二羟基 聚二甲基硅氧烷100份、动力粘度为10-9000cps的增塑剂1-150份（增塑剂为二甲基硅油、 _乙基娃油、甲基苯基娃油、甲基氧基娃油、聚酿娃油、长链烧基娃油、轻煙基娃油的一种或 至少两种的组合）、纳米级补强填料1-150份（白炭黑、碳酸钙、氧化锌，等等）和羟基清除 剂0. 1-20份（六甲基二硅氮烷、氯化钙和/或氧化镁）构成100份基料，在100份基料中加 入交联剂〇. 1-30份以及偶联剂0. 1-8份。该专利申请方案对于改善物理性能如硬度、拉伸 强度、伸长率和体积电阻以及延长密封储存时间有建树（具体可参见说明书第0060-0061 段以及0082段），但是对于改善在24小时内的固化深度即对于加快固化速度，缩短固化时 间不具有可借鉴的启示作用。
【发明内容】
[0006] 本发明的任务在于提供一种有助于显著提高在24小时的固化深度而藉以满足太 阳能光伏组件接线盒模块外壳的灌封要求、有利于显著改善粘接效果并且具有良好的耐腐 蚀效果的单组份脱醇型有机硅灌封胶。
[0007] 本发明的另一任务在于提供一种单组份脱醇型有机硅灌封胶的制备方法，该方法 工艺步骤简练并且能保障单组份脱醇型有机硅灌封胶的所述技术效果的全面体现。
[0008] 本发明的任务是这样来完成的，一种单组份脱醇型有机硅灌封胶，其是由以下按 重量份数配比的原料构成：1〇7硅油100份、补强填料50-250份、硅烷偶联剂0. 1-1份、交 联剂13-26份和催化剂0. 5-1份。
[0009] 在本发明的一个具体的实施例中，所述的107硅油为粘度为1500-2000CP的双端 轻基聚-甲氧基娃烧。
[0010] 在本发明的另一个具体的实施例中，所述的补强填料为纳米碳酸钙和/或石英 粉，其中：纳米碳酸钙为过3000-5000目的筛的粉体，并且含水率小于0. 1%。
[0011] 在本发明的又一个具体的实施例中，所述的硅烷偶联剂为KH570或KH560。
[0012] 在本发明的再一个具体的实施例中，所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷和/或四 甲氧基娃烧。
[0013] 在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的催化剂为钛催化剂、醋酸和/或正 丙胺。
[0014] 在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的钛催化剂为钛酸酯。
[0015] 一种单组份脱醇型有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
[0016] A)制备封端硅油，将按重量份数称取的107硅油100份、交联剂8-12份和催化剂 0. 01-0. 3份投入反应容器中反应，并且控制反应温度和控制反应时间，在反应结束后进行 抽真空，并且控制抽真空的真空度和抽真空的时间，而后升温并且继续抽真空，以抽去未 反应的交联剂，继续抽真空结束后在保护气体的保护下冷却至室温，得到封端硅油；
[0017] B)制备成品，先将由步骤A)得到的封端硅油、按重量份数称取的补强填料50-250 份投入到反应容器中并且在抽真空状态下搅拌，控制抽真空的真空度和控制搅拌的时间， 再将按重量份数称取的硅烷偶联剂〇. 1-1份、催化剂〇. 49-0. 7份和交联剂5-14份加入到 反应容器中真空混合搅拌，控制真空混合搅拌的时间，而后在保护气体下过滤，包装，得到 单组份脱醇型有机硅灌封胶。
[0018] 在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤A)中所述的控制反应温度是将反应 温度控制为75-85°C ;所述的控制反应时间是将反应时间控制为110_130min ;所述的控制 抽真空的真空度是将抽真空的真空度控制为-0. IMPa ;所述的控制抽真空的时间是将抽真 空的时间控制为85-95min ;所述的升温是以10°C /IOmin的速率并且直至升温至140°C，所 述的继续抽真空的真空度为-0. IMPa，所述的保护气体为氮气。
[0019] 在本发明的又进而一个具体的实施例中，步骤B)中所述的控制抽真空的真空 度是将抽真空的真空度控制为-0. IMPa ;所述的控制搅拌的时间是将搅拌的时间控制为 15-25min ;所述的控制真空混合搅拌的时间是将真空混合搅拌的时间控制为25-35min ;所 述的保护气体为惰性气体。
[0020] 本发明提供的技术方案由于具有理想的流动性，因而能显著提高在24小时内的 固化深度（2. 3-2. 7 mm )，能满足对太阳能光伏组件接线盒模块外壳的灌封要求；由于24小 时内的粘接率可达95%以上，因而具有拔萃的粘接效果；由于配方中的原料选择合理，因 而具有优异的耐腐蚀效果，有助于延长密封寿命；提供的制备方法工艺简练，能满足工业化 放大生产要求。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1 :
[0022] A)制备封端硅油，将按重量份数称取的粘度为1500CP的双端羟基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有搅拌器的反应容器中，抽真空，充入氮气，以保证反应在氮气环境中进 行，向反应容器中加入按重量份数称取的四甲氧基硅烷10份，搅拌均匀后加入醋酸（分析 纯）0. 1份，在搅拌器搅拌状态下反应120min，反应温度为80°C，在反应结束后，抽真空至真 空度-0. IMPa，抽真空的时间为90min，接着以KTC /IOmin的升温速率将温度自80°C升温 至140°C，并且继续抽真空至真空度为-0. IMPa，以抽去未反应的交联剂，在继续抽真空结 束后在氮气保护下冷却至室温，得到封端硅油；
[0023] B)制备成品，先将由步骤A)得到的封端硅油、按重量份数称取的石英粉200份和 过3000-5000目筛的并且含水率为小于0. 1 %的粉体状的纳米碳酸钙3份投入反应容器中 并且在抽真空状态下即在真空度为-0. IMPa的状态下搅拌20min，再将按重量份数称取的 KH5700. 4份和钛酸酯0. 4份以及甲基三甲氧基硅烷6份加入到反应容器中真空混合搅拌 30min，而后在惰性气体的保护下过滤，包装，得到单组份脱醇型有机硅灌封胶。
[0024] 实施例2 :
[0025] A)制备封端硅油，将按重量份数称取的粘度为2000CP的双端羟基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有搅拌器的反应容器中，抽真空，充入氮气，以保证反应在氮气环境中进 行，向反应容器中加入按重量份数称取的甲基三甲氧基硅烷12份，搅拌均匀后加入正丙胺 〇. 01份，在搅拌器搅拌状态下反应130min，反应温度为75°C，在反应结束后，抽真空至真空 度-0. IMPa，抽真空的时间为85min，接着以10°C /IOmin的升温速率将温度自75°C升温至 140°C，并且继续抽真空至真空度为-0. IMPa，以抽去未反应的交联剂，在继续抽真空结束后 在氮气保护下冷却至室温，得到封端硅油；
[0026] B)制备成品，先将由步骤A)得到的封端硅油、按重量份数称取的过3000-5000目 筛的并且含水率为小于0. 1 %的粉体状的纳米碳酸钙250份投入反应容器中并且在抽真空 状态下即在真空度为-〇. IMPa的状态下搅拌15min，再将按重量份数称取的KH5600. 7份和 醋酸〇. 7份以及甲基三甲氧基硅烷8份加入到反应容器中真空混合搅拌25min，而后在惰性 气体的保护下过滤，包装，得到单组份脱醇型有机硅灌封胶。
[0027] 实施例3 :
[0028] A)制备封端硅油，将按重量份数称取的粘度为1600CP的双端羟基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有搅拌器的反应容器中，抽真空，充入氮气，以保证反应在氮气环境中进 行，向反应容器中加入按重量份数称取的四甲氧基硅烷8份，搅拌均匀后加入醋酸（分析 纯）〇. 15份以及正丙胺0. 15份，在搅拌器搅拌状态下反应IlOmin，反应温度为85°C，在反 应结束后，抽真空至真空度-0. IMPa，抽真空的时间为95min，接着以10°C /IOmin的升温速 率将温度自85°C升温至140°C，并且继续抽真空至真空度为-0. IMPa，以抽去未反应的交联 齐U，在继续抽真空结束后在氮气保护下冷却至室温，得到封端硅油；
[0029] B)制备成品，先将由步骤A)得到的封端硅油、按重量份数称取的石英粉220份投 入反应容器中并且在抽真空状态下即在真空度为-0. IMPa的状态下搅拌25min，再将按重 量份数称取的KH5701份和钛酸酯0. 5份以及四甲氧基硅烷5份加入到反应容器中真空混 合搅拌35min，而后在惰性气体的保护下过滤，包装，得到单组份脱醇型有机硅灌封胶。
[0030] 实施例4 :
[0031] A)制备封端硅油，将按重量份数称取的粘度为1700CP的双端羟基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有搅拌器的反应容器中，抽真空，充入氮气，以保证反应在氮气环境中进 行，向反应容器中加入按重量份数称取的甲基三甲氧基硅烷9份，搅拌均匀后加入醋酸（分 析纯）〇. 2份，在搅拌器搅拌状态下反应115min，反应温度为78°C，在反应结束后，抽真空至 真空度-0. IMPa，抽真空的时间为88min，接着以10°C /IOmin的升温速率将温度自78°C升 温至140°C，并且继续抽真空至真空度为-0. IMPa，以抽去未反应的交联剂，在继续抽真空 结束后在氮气保护下冷却至室温，得到封端硅油；
[0032] B)制备成品，先将由步骤A)得到的封端硅油、按重量份数称取的石英粉100份投 入反应容器中并且在抽真空状态下即在真空度为-0. IMPa的状态下搅拌18min，再将按重 量份数称取的KH5700. 1份和醋酸（分析纯）0. 6份以及甲基三甲氧基硅烷5份加入到反应 容器中真空混合搅拌32min，而后在惰性气体的保护下过滤，包装，得到单组份脱醇型有机 硅灌封胶。
[0033] 实施例5 :
[0034] A)制备封端硅油，将按重量份数称取的粘度为1900CP的双端羟基聚二甲氧基 硅烷100份投入配有搅拌器的反应容器中，抽真空，充入氮气，以保证反应在氮气环境中 进行，向反应容器中加入按重量份数称取的四甲氧基硅烷11份，搅拌均匀后加入正丙胺 0. 3份，在搅拌器搅拌状态下反应125min，反应温度为82°C，在反应结束后，抽真空至真空 度-0. IMPa，抽真空的时间为92min，接着以KTC /IOmin的升温速率将温度自82°C升温至 140°C，并且继续抽真空至真空度为-0. IMPa，以抽去未反应的交联剂，在继续抽真空结束后 在氮气保护下冷却至室温，得到封端硅油；
[0035] B)制备成品，先将由步骤A)得到的封端硅油、按重量份数称取的过3000-5000目 筛的并且含水率为小于0. 1 %的粉体状的纳米碳酸钙50份投入反应容器中并且在抽真空 状态下即在真空度为-〇. IMPa的状态下搅拌16min，再将按重量份数称取的KH5700. 8份、正 丙胺〇. 7份以及甲基三甲氧基硅烷14份加入到反应容器中真空混合搅拌35min，而后在惰 性气体的保护下过滤，包装，得到单组份脱醇型有机硅灌封胶。
[0036] 由上述实施例1至5得到的单组份脱醇型有机硅灌封胶经测试具有下表所示的技 术指标：
[0037]
【权利要求】
1. 一种单组份脱醇型有机硅灌封胶，其特征在于其是由以下按重量份数配比的原料构 成：107硅油100份、补强填料10-250份、硅烷偶联剂0. 1-1份、交联剂13-26份和催化剂 0? 5-1 份。
2. 根据权利要求1所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶，其特征在于所述的107硅油为 粘度为1500-2000CP的双端羟基聚二甲氧基硅烷。
3. 根据权利要求1所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶，其特征在于所述的补强填料为 纳米碳酸钙和/或石英粉，其中：纳米碳酸钙为过3000-5000目的筛的粉体，并且含水率小 于 0? 1%。
4. 根据权利要求1所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶，其特征在于所述的硅烷偶联剂 为 KH570 或 KH560。
5. 根据权利要求1所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶，其特征在于所述的交联剂为甲 基二甲氧基娃烧和/或四甲氧基娃烧。
6. 根据权利要求1所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶，其特征在于所述的催化剂为钛 催化剂、醋酸和/或正丙胺。
7. 根据权利要求6所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶，其特征在于所述的钛催化剂为 钛酸酯。
8. -种如权利要求1所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于包括 以下步骤： A) 制备封端硅油，将按重量份数称取的107硅油100份、交联剂8-12份和催化剂 0. 01-0. 3份投入反应容器中反应，并且控制反应温度和控制反应时间，在反应结束后进行 抽真空，并且控制抽真空的真空度和抽真空的时间，而后升温并且继续抽真空，以抽去未 反应的交联剂，继续抽真空结束后在保护气体的保护下冷却至室温，得到封端硅油； B) 制备成品，先将由步骤A)得到的封端硅油、按重量份数称取的补强填料50-250份投 入到反应容器中并且在抽真空状态下搅拌，控制抽真空的真空度和控制搅拌的时间，再将 按重量份数称取的硅烷偶联剂〇. 1-1份、催化剂〇. 49-0. 7份和交联剂5-14份加入到反应 容器中真空混合搅拌，控制真空混合搅拌的时间，而后在保护气体下过滤，包装，得到单组 份脱醇型有机硅灌封胶。
9. 根据权利要求8所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于步骤A) 中所述的控制反应温度是将反应温度控制为75-85°C ;所述的控制反应时间是将反应时间 控制为110-130min ;所述的控制抽真空的真空度是将抽真空的真空度控制为-0. IMPa ;所 述的控制抽真空的时间是将抽真空的时间控制为85-95min ;所述的升温是以10°C /lOmin 的速率并且直至升温至140°C，所述的继续抽真空的真空度为-0. IMPa，所述的保护气体为 氮气。
10. 根据权利要求8所述的单组份脱醇型有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于步骤 B)中所述的控制抽真空的真空度是将抽真空的真空度控制为_0. IMPa ;所述的控制搅拌的 时间是将搅拌的时间控制为15_25min ;所述的控制真空混合搅拌的时间是将真空混合搅 拌的时间控制为25-35min ;所述的保护气体为惰性气体。
【文档编号】C08G77/16GK104371637SQ201410631174
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】李军明, 吴军 申请人:江苏创景科技有限公司