专利名称：一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于太阳能光伏组件制造领域，具体涉及一种具有优异的耐气候老化、耐高低温性能、抗黄变性；对各种铝材、背板、接线盒具有良好的粘接性；对EVA胶膜及电池电路无腐蚀性的室温硫化(RTV)太阳能光伏组件有机硅密封胶材料及其制备方法。
背景技术：
太阳能光伏发电产业最近几年发展迅速，所谓的太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。太阳能电池板， 也称为“光伏组件-PV组件”，它是由预先排列好的一组晶体硅电池，被层压在超薄、透明、 高强度玻璃和密封底层之间而构成。光伏组件用密封胶安装固定在框架上组成太阳能电池板，有机硅密封胶是太阳能光伏组件中不可或缺的重要辅助材料，在太阳能光伏组件生产过程中，用于粘结框架与光伏电池板。太阳能光伏组件用胶从其应用环境来看，主要是在户外，必须满足使用环境外部地理气候条件的差异，也就为其性能特点提出了以下要求
良好的耐候能力能够耐受高低温环境考验，如西部省份，炎热干燥，如南部省份，高温潮湿，防潮、抗环境腐蚀能力；
良好的耐紫外线曝晒能力；耐黄变性；
良好的粘接能力(在UV照射，暴雨，大风，高低温环境)；
良好的耐燃烧能力；
抗机械冲击、热冲击、防震能力；
从施工应用上来讲，除了手动打胶外，密封胶必须能与高速XY表和自动点胶设备组合使用，提高光伏组件的成品效率。另根据光伏产业相关标准(UL1703和UL1741)的要求，对光伏组件用粘结密封材料有阻燃性的要求，本发明在保证光伏组件密封胶所需的机械性能、耐候性能、电气性能和粘结性能下，通过筛选合适的阻燃剂，以达到阻燃等级V-0，使各种材料有效的协调，达到性能指标要求。目前已经公开的公开号为CA 101805585 N的专利文献，提供了一种单组份阻燃型太阳能光伏组件密封胶及其制备方法，其组分原料和制备方法与本发明都存在本质上的不同。
发明内容
本发明目的是提供一种各项性能优异的太阳能光伏组件有机硅密封材料及其制备方法。为实现本发明的发明目的，发明人提供如下技术方案发明人首先提供了一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，按重量份计它的原料组分如下(A)聚有机硅氧烷100 份，
(B)填料50 120份，
(C)阻燃剂20 160份，
(D)增塑剂5 30份，
(D)交联固化剂5 20份，
(E)催化剂0. 05 2份，
(F)增粘剂0. 1 5份。
作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，中，所述的聚有机硅氧烷为端羟基聚二甲基硅氧烷，在25°C时粘度为10000 100000 mPaXs。作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，中，所述的填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硅微粉、纳米碳酸钙、气相白碳黑和沉淀白炭黑中的任意一种或组合物，其中，所述的轻质碳酸钙为由硬脂酸或硅烷偶联剂处理过的超细活性碳酸钙，粒径范围为0.01 50 μπι.作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，中，所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、十溴二苯醚、硼酸锌和三氧化二锑中的任意一种或组合物，其中，所述的氢氧化铝或氢氧化镁为由硬脂酸或硅烷偶联剂处理过的材料。作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，中，所述的增塑剂为粘度为50 500 mPaXs的白油、甲基硅油和苯基硅油中的任意一种或组合物。作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，中，所述的酮肟交联剂为含有两个以上可湿气水解的酮肟基硅烷或酮肟基聚硅氧烷。例如乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、部分水解的乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基
硅烷等。作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，中，所述的催化剂为有机羧酸锡系，选自二辛基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡、二丁基苯甲酸锡和二丁基二月桂酸锡中的任意一种或组合物。作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，中，所述的增粘剂为含有氰基和仲氨基的硅烷偶联剂，其分子结构式为(R1O) ^xSiR2xR3NHR4NHy (C2H4CN) z，其中R1、R2为相同或不同的1 6个碳原子的直链或支链烷基，R3、R4为1 6 个碳原子的亚烷基、芳基或6 10个碳原子的芳亚烷基和烷亚芳基，χ、y为0或1，ζ为1 或2。例如r-氨基丙基三乙氧基硅烷，r-氨基丙基三甲氧基硅烷，N- (氨乙基)-Y -氨丙基三甲氧基硅烷，N- β -(氨乙基)-γ -氨丙基三乙氧基硅烷，N- β -(氨乙基)-γ -氨丙基甲基二甲氧基硅烷，多氨基烷基三烷氧基硅烷(在异丙醇中)等。发明人还提供了上述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料的制备方法，步骤如下
(1)将聚有机硅氧烷100重量份、填料50 120重量份和阻燃剂20 160重量份在行星搅拌机中，控制温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa，于真空密闭下混和2 3个小时，得到基础胶料；
(2)在基础胶料中加入增塑剂5 30重量份和酮肟交联剂5 20重量份，在真空度为 0. 05 0. IMPa下混和10 30分钟；
(3)然后加入增粘剂0.1 5重量份和催化剂0. 05 2重量份，在真空密闭下混和 10 30分钟，真空度为0. 05 0. IMPa，混和结束后得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料。作为优选方案，根据本发明所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料的制备方法，其中，所述的填料首先要在100 120°C下干燥3 4个小时。与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下技术效果
本发明采用分批加料的方式，即先将端羟基聚二甲基硅氧烷、填料和阻燃剂在真空密闭下混和均勻，然后加入增塑剂和酮肟交联剂，最后加入催化剂和增粘剂，提高了产品的储存稳定性；
本发明提供的产品阻燃等级达到V-O级，对光伏电池玻璃、铝材、背板以及接线盒都有很好的附着力，对EVA胶膜和电池电路无腐蚀性；
本发明提供的制备方法工艺简单设备要求不高，反应副产物无腐蚀性，可保障太阳能光伏组件有机硅密封胶优异的阻燃效果和固化快的技术效果的全面体现。
具体实施例方式下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。若无特别指明，实施例采用的方法为本领域通用技术。原料说明
增塑剂白油、甲基硅油或苯基硅油的粘度为50 500 mPaXs。填料轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硅微粉、纳米碳酸钙、气相白碳黑或沉淀白炭黑， 首先要在100 120°C下干燥3 4个小时。实施例1
按重量份数，将粘度为10000 mPaXs端羟基聚二甲基硅氧烷100份、干燥的经硬脂酸处理的粒径范围在0. 04 20 μ m的超细活性碳酸钙45份、气相白炭黑5份和经硬脂酸处理的氢氧化铝160份，在真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa) 于行星搅拌机内混和2个小时，得到基础胶料；冷却到室温后，加入甲基硅油25份，乙烯基三丁酮肟基硅烷15份和甲基三丁酮肟基硅烷5份，真空密闭条件下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和30分钟；最后加入2份二丁基二月桂酸锡和0. 1份r_氨基丙基三乙氧基硅烷，在真空密闭下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和20分钟，最后真空脱除气泡和反应中生成的部分低分子物质后，得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料， 密封保存。产品性能测试结果详见附表1。实施例2
按重量份数，将粘度为10000 mPaXs端羟基聚二甲基硅氧烷100份、干燥的经硬脂酸处理的粒径范围在0. 04 20 μ m的超细活性碳酸钙80份和硅微粉20份，经硅烷偶联剂处理的氢氧化镁50份，在真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa) 于行星搅拌机内混和3个小时，得到基础胶料；冷却到室温后，加入苯基硅油5份，乙烯基三丁酮肟基硅烷3份和甲基三丁酮肟基硅烷7份，真空密闭条件下(真空度为0. 05 0. IMPa) 混和10分钟；最后加入0. 5份二辛基二月桂酸锡和1份r-氨基丙基三甲氧基硅烷，在真空密闭下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和30分钟，真空脱除气泡和反应中生成的部分低分子物质后，得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，密封保存。产品性能测试结果详见附表1。实施例3
按重量份数，将粘度为53000 mPaXs端羟基聚二甲基硅氧烷100份、干燥的硅微粉115 份、气相白炭黑5份和经硬脂酸处理的十溴二苯醚18份、三氧化二锑2份，在真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)于行星搅拌机内混和2个小时，得到基础胶料；冷却到室温后，加入白油25份，乙烯基三丁酮肟基硅烷3份和甲基三丁酮肟基硅烷 2份，真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)混和30分钟；最后加入0. 1份二丁基二醋酸锡和5份N- β -(氨乙基)-γ -氨丙基三甲氧基硅烷，在真空密闭下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和20分钟，真空脱除气泡和反应中生成的部分低分子物质后，得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，密封保存。产品性能测试结果详见附表1。实施例4
按重量份数，将粘度为53000 mPaXs端羟基聚二甲基硅氧烷100份、干燥的经硬脂酸处理的粒径范围在0. 04 20 μ m的超细活性碳酸钙70份、沉淀法白炭黑10份和经硬脂酸处理的氢氧化铝80份、氢氧化镁20份，在真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)于行星搅拌机内混和2个小时，得到基础胶料；冷却到室温后，加入白油 5份，乙烯基三丁酮肟基硅烷3份和部分水解的乙烯基三丁酮肟基硅烷7份，真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)混和30分钟；最后加入1份二丁基苯甲酸锡和1份N- β -(氨乙基)-γ -氨丙基三乙氧基硅烷，在真空密闭下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和20分钟，真空脱除气泡和反应中生成的部分低分子物质后，得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，密封保存。产品性能测试结果详见附表1。实施例5
按重量份数，将粘度为53000 mPaXs端羟基聚二甲基硅氧烷100份、干燥的经硬脂酸处理的粒径范围在0. 04 20 μ m的超细活性碳酸钙50份和经硬脂酸处理的氢氧化铝80 份、硼酸锌70份，在真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)于行星搅拌机内混和3个小时，得到基础胶料；冷却到室温后，加入甲基硅油20份和白油5份， 乙烯基三丁酮肟基硅烷5份和甲基三丁酮肟基硅烷5份，真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)混和30分钟；最后加入1份二丁基二月桂酸锡、1份二丁基苯甲酸锡和1. 5份N- β -(氨乙基)-γ -氨丙基甲基二甲氧基硅烷，在真空密闭下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和20分钟，真空脱除气泡和反应中生成的部分低分子物质后，得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，密封保存。产品性能测试结果详见附表1。
实施例6
按重量份数，将粘度为53000 mPaXs端羟基聚二甲基硅氧烷100份、干燥的经硬脂酸处理的纳米活性碳酸钙70份、白炭黑10份和经硬脂酸处理的氢氧化铝80份和十溴二苯醚 10份，在真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)于行星搅拌机内混和2个小时，得到基础胶料；冷却到室温后，加入甲基硅油20份，乙烯基三丁酮肟基硅烷 5份和甲基三丁酮肟基硅烷5份，真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)混和30分钟；最后加入0. 1份二丁基二月桂酸锡、0. 3份二锌基二月桂酸锡和1. 5 份多氨基烷基三烷氧基硅烷(在异丙醇中)，在真空密闭下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和 20分钟，真空脱除气泡和反应中生成的部分低分子物质后，得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，密封保存。产品性能测试结果详见附表1。实施例7
按重量份数，将粘度为53000 mPaXs羟基封端的聚二甲基硅氧烷100份、干燥的经硬脂酸处理的轻质碳酸钙70份和经硬脂酸处理的氢氧化铝80份、硼酸锌15份，在真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa)于行星搅拌机内混和3个小时，得到基础胶料；冷却到室温后，加入甲基硅油15份和苯基硅油5份，四丁酮肟基硅烷2份和甲基三丁酮肟基硅烷5份，真空密闭条件下(温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa) 混和30分钟；最后加入0. 1份二丁基二月桂酸锡和1份N- β -(氨乙基)-γ -氨丙基三乙氧基硅烷、0. 5份多氨基烷基三烷氧基硅烷(在异丙醇中)和0. 5份r-氨基丙基三乙氧基硅烷，在真空密闭下(真空度为0. 05 0. IMPa)混和20分钟，真空脱除气泡和反应中生成的部分低分子物质后，得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，密封保存。产品性能测试结果详见附表1。
权利要求
1. 一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，按重量份计它的原料组分如下
2.如权利要求1所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，所述的聚有机硅氧烷为端羟基聚二甲基硅氧烷，在25°C时粘度为10000 100000 mPaXs。
3.如权利要求1所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，所述的填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硅微粉、纳米碳酸钙、气相白碳黑和沉淀白炭黑中的任意一种或组合物，其中，所述的轻质碳酸钙为由硬脂酸或硅烷偶联剂处理过的超细活性碳酸钙,粒径范围为0. 01 50 μ Hio
4.如权利要求1所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、十溴二苯醚、硼酸锌和三氧化二锑中的任意一种或组合物， 其中，所述的氢氧化铝或氢氧化镁为由硬脂酸或硅烷偶联剂处理过的材料。
5.如权利要求1所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，所述的增塑剂为粘度为50 500 mPaXs的白油、甲基硅油和苯基硅油中的任意一种或组合物。
6.如权利要求1所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，所述的酮肟交联剂为含有两个以上可湿气水解的酮肟基硅烷或酮肟基聚硅氧烷。
7.如权利要求1所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，所述的催化剂为有机羧酸锡系，选自二辛基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡、二丁基苯甲酸锡和二丁基二月桂酸锡中的任意一种或组合物。
8.如权利要求1所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，其特征在于，所述的增粘剂为含有氰基和仲氨基的硅烷偶联剂，其分子结构式为(R1O)3ISiR2xR3NHR4NHy (C2H4CN) z，其中R1、R2为相同或不同的1 6个碳原子的直链或支链烷基，R3、R4为1 6 个碳原子的亚烷基、芳基或6 10个碳原子的芳亚烷基和烷亚芳基，χ、y为0或1，ζ为1 或2。
9.一种如权利要求1至8任一所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料的制备方法，其特征在于，步骤如下(1)将聚有机硅氧烷、填料和阻燃剂在行星搅拌机中，控制温度为100 150°C、真空度为0. 05 0. IMPa,于真空密闭下混和2 3个小时，得到基础胶料；(2)在基础胶料中加入增塑剂和酮肟交联剂，在真空度为0.05 0. IMPa下混和10 30分钟；(3)然后加入增粘剂和催化剂，在真空密闭下混和10 30分钟，真空度为0.05 0. IMPa,混和结束后得到单组份储存稳定性好的太阳能光伏组件有机硅密封胶材料。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料的制备方法，其特(A)聚有机硅氧烷 (B)填料(C)阻燃剂(D)增塑剂50 120份， 20 160份， 5 30份， 5 20份， 0. 05 2份， 0. 1 5份。(D)酮肟交联剂(E)催化剂(F)增粘剂征在于，所述的填料首先要在100 120°C下干燥3 4个小时。
全文摘要
本发明属于太阳能光伏组件制造领域，具体提供了一种太阳能光伏组件有机硅密封胶材料，按重量份计它的原料组分如下(A)聚有机硅氧烷100份，(B)填料50～120份，(C)阻燃剂20～160份，(D)增塑剂5～30份，(E)酮肟交联剂5～20份，(F)催化剂0.05～2份，(G)增粘剂0.1～5份。本发明还提供了该材料的制备方法，包括首先将聚有机硅氧烷、填料和阻燃剂混和得到基础胶料，再加入增塑剂和酮肟交联剂混和，最后加入增粘剂和催化剂混和，得到太阳能光伏组件有机硅密封胶材料。本发明的产品阻燃等级达到V-0级，对光伏电池玻璃、铝材、背板以及接线盒都有很好的附着力，对EVA胶膜和电池电路无腐蚀性；制备方法工艺简单。
文档编号H01L31/048GK102321450SQ20111024233
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者何永富, 方琳, 郑苏秦, 陈丹, 陶小乐, 高建军 申请人:杭州之江有机硅化工有限公司