CN115558460A - 一种光伏组件用灌封胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及IPC分类的C09J183/07领域，尤其涉及一种光伏组件用灌封胶及其制备方法。光伏组件用灌封胶，包括A组分和B组分；所述A组分至少包含：聚硅氧烷类，硅油；所述B组分至少包含：硅油，有机锡盐，助剂，硅酸酯以及纳米填料。本申请制备的灌封胶具有良好的粘结性，导热性的同时，有效减少了灌封胶的半凝胶现象，并且具有优异的耐黄变和耐水汽性能，适宜在电子元件加工领域推广，具有广阔的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及IPC分类的C09J183/07领域，尤其涉及一种光伏组件用灌封胶及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步和经济的发展，电子技术的发展也在近些年内突飞猛进，电子元器件、集成电路板、电路模块等高技术性产品为了实现高功率，高性能和小型化，其制备条件和使用条件也变得越来越严格。并且，由于电子器件的生产，运输和储存过程中会受到外力和复杂的外部环境的影响，因此，近些年来对电子元件的要求逐渐向具有良好的耐温、力学性、导热导电性方面发展。这就不管要求电子元器件本身，同时对于电子元器件中使用的灌封材料和粘结材料提出了更高的要求。
现有技术(CN106147698A)提供了一种有机硅灌封胶，其主要用于光伏组件接线盒，采用双组分制备，声称制备的有机硅灌封胶具有持久的稳定性和粘结性能。但是，其采用的阻燃材料勃姆石，虽然能够起到明显的阻燃性能，但是大量的勃姆石的加入引入了大量的表面羟基，这容易导致灌封胶的疏水性能的下降，从而在长期的使用过程中，产生吸湿现象，不仅有害于电子元器件的使用，还进一步的降低了灌封胶的长期粘结和灌封效果。
因此，亟需一种在具有优异的阻燃导热耐高温性能的同时，还能够具有良好的防水以及深层固化效果的灌封胶。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种光伏组件用灌封胶，其特征在于：包括A组分和B组分；所述A组分至少包含：聚硅氧烷类，硅油以及纳米填料；所述B组分至少包含：硅油，有机锡盐，助剂，硅酸酯。
作为一种优选的方案，所述A组分，以质量份计，包括：聚硅氧烷类70～90份，硅油20～30份及纳米填料30～60份。
作为一种优选的方案，所述B组分，以质量份计，包括：硅油60～80份，有机锡盐0.1～3份，助剂10～20份，硅酸酯30～60份。
作为一种优选的方案，所述聚硅氧烷类为羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基甲基聚硅氧烷、乙烯基聚硼硅氧烷、羟基封端苯基聚硅氧烷、单封端型聚硅氧烷中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述聚硅氧烷类为羟基封端苯基聚硅氧烷。
作为一种优选的方案，所述聚硅氧烷类的粘度为1000～22000cps，25℃。
作为一种优选的方案，所述聚硅氧烷类的粘度为3000～10000cps，25℃。
作为一种优选的方案，所述硅油为甲基硅油、羟基硅油、含氢硅油、苯甲基硅油、乙烯基硅油中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述硅油为甲基硅油。
作为一种优选的方案，所述硅油的粘度为100～1500cps，25℃。
作为一种优选的方案，所述硅油的粘度为200～800cps，25℃。
本申请中，通过选用特定粘度甲基硅油，有效地提高了灌封胶的深层固化效果，并且还能够避免灌封胶的半凝胶现象。本申请人推测为：特定粘度下的甲基硅油，有助于甲基硅油对于在有机锡帮助下的体系交联，从而减少灌封胶体系对于体系中水分的要求。
作为一种优选的方案，所述有机锡盐为二丁基二月桂酸锡。
作为一种优选的方案，所述助剂为偶联剂、抗滴落剂、耐紫外吸收剂、防静电剂、阻燃剂、抗氧化剂中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述偶联剂为氨基偶联剂和环氧基偶联剂的混合物。
作为一种优选的方案，所述氨基偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
作为一种优选的方案，所述环氧基偶联剂为2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷。
作为一种优选的方案，所述氨基偶联剂和环氧基偶联剂的质量比为3～5:1～2。
作为一种优选的方案，所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述硅酸酯为正硅酸乙酯。
作为一种优选的方案，所述纳米填料为包覆性氧化锌。
作为一种优选的方案，所述纳米填料的平均细度为200～400nm。
所述包覆性氧化锌的制备步骤包含以下几步：(1)将氧化锌与硅烷偶联剂混合，70～80℃下，搅拌加热1～2小时；(2)之后将处理后的氧化锌与2-甲基咪唑和硝酸锌混合，加入水或甲醇溶液，在60～80℃下反应3～4小时，得到的产物洗涤干燥，既得。
本申请中，通过对于氧化锌粒子的包覆改性，有效地提高了灌封胶的防水疏水性能，有效避免长期使用过程中吸湿解粘现象，并且进一步提高了灌封胶的导热导电和耐光性能。本申请人推测为：经过改性后的氧化锌材料被形成的骨架材料进行包覆，在不改变氧化锌材料本身性能的同时，形成外包裹壳具有更加疏水性的表面，避免氧化锌表面的羟基与水汽和水分子的直接接触，具有有机硅体系更佳的分散相容性；另一方面，改性后的氧化锌可以与表面骨架材料形成良好的电子流动通路，加速电子的流动效果，从而具有更好的电子传输效果，并且进一步的，在改性粒子的表面受到光照影响时，能够激发电子和电子空穴在表面的各自聚集，从而提升改性粒子的光吸收效果，提高光吸收能谱范围，降低光照对于灌封胶的黄变和氧化影响。
作为一种优选的方案，所述A组分与B组分的质量比为4～7∶1。
作为一种优选的方案，所述A组分与B组分的质量比为5:1。
本发明第二方面提供了一种上述光伏组件用灌封胶的制备方法，步骤包含以下几步：(1)将A组分所需原料混合搅拌，搅拌混合均匀后备用；(2)加入B组分原料，搅拌30～60分钟，搅拌速度200～400rpm；(3)将混合液抽至真空既得。
有益效果：
1、本发明制备的一种有机硅灌封胶，通过对于聚硅氧烷类和硅油的合理混合配比以及粘度选择，有效的形成了稳定的灌封胶体系，进一步的提高了灌封胶的流淌性和流平性。
2、本发明制备的一种有机硅灌封胶，通过对于硅油的具体的特定选择，进一步的提高了有机硅灌封胶在使用过程中的深层固化效果，减少了灌封胶的内部问题，避免了半凝胶现象，提高灌封胶的使用性。
3、本发明制备的一种有机硅灌封胶，通过改性填料的加入不仅有效的提高了灌封胶体系的耐热和导热性能，还有效地防止了灌封胶体系中的防水性的下降，从而避免灌封胶体系因为亲水基团的大量引入而导致的较差耐透湿性。
具体实施方式
实施例1
实施例1第一方面提供了一种光伏组件用灌封胶，包括A组分和B组分；其中，以质量份计，A组分包括：聚硅氧烷类80份，硅油25份；以质量份计，B组分包括：硅油65份，有机锡盐5份，助剂20份，硅酸酯40份以及纳米填料40份；A组分整体与B组分整体的质量比为5：1。
聚硅氧烷类为羟基封端苯基聚硅氧烷；粘度为5000cps，25℃。
硅油为甲基硅油；粘度为500cps，25℃。
有机锡盐为二丁基二月桂酸锡。
助剂为偶联剂和阻燃剂，质量比为1:3；偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷的混合物，两者的质量比为4:1.5；阻燃剂为氢氧化铝。
硅酸酯为正硅酸乙酯。
纳米填料为包覆性氧化锌，平均细度为320nm；以质量份计，包覆性氧化锌的制备步骤包含以下几步：(1)将2份氧化锌与2份硅烷偶联剂kh550混合，75℃下，搅拌加热1.5小时；(2)之后将处理后的2份氧化锌与10份2-甲基咪唑和5份硝酸锌混合，加入100份甲醇溶液，在65℃下反应3.5小时，得到的产物洗涤干燥，既得。
本实施例中，羟基封端苯基聚硅氧烷为安徽艾约塔硅油有限公司出售的平均粘度为5000cps，25℃的羟基封端苯基聚硅氧烷产品。
本实施例中，甲基硅油为湖北新四海化工股份有限公司出售的甲基硅油产品。
本实施例第二方面还提供了一种上述光伏组件用灌封胶的制备方法，步骤包含以下几步：(1)将A组分所需原料混合搅拌，搅拌混合均匀后备用；(2)加入B组分原料，搅拌40分钟，搅拌速度300rpm；(3)将混合液抽至真空既得。
实施例2
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：A组分和B组分的质量比为7:1。
对比例1
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：A组分和B组分的质量比为13:1。
对比例2
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：采用普通的氧化锌粒子加入，平均粒径为50nm。
性能评价
1.水接触角测试：对每个实施例和对比例制得灌封胶进行样片的水接触角测试，样片规格2cmx 2cm x 2cm，采用座滴法仪器，测试水珠量为2微升，每个样品均匀选取5点，结果取平均值，测试水滴保持时间为15分钟，记录15分钟后的水接触角值，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。
2.表干时间和耐光性测试：参考GB/T13477.5测试灌封胶表干时间；以及将升温至80℃固化5小时后的灌封胶样放入水-紫外辐照试验箱观察，30天后查看胶样表面是否有发黄，开裂现象记为不合格，每个实施例对比例测试100个试样，小于等于10个试样为A，小于等于25个试样不合格为B，大于25个试样不合格为C，测得的结果记入表1。
表1
| 实施例 | 水接触角(°) | 耐光性 | 表干时间(min，21℃) |
| 实施例1 | 121 | A | 40 |
| 实施例2 | 119 | A | 40 |
| 对比例1 | 98 | B | 80 |
| 对比例2 | 88 | C | 70 |
通过实施例1～2、对比例1～3和表1可以得知，本发明提供的一种光伏组件用灌封胶及其制备方法，制备的灌封胶具有良好的粘结性，导热性的同时，有效减少了灌封胶的半凝胶现象，并且具有优异的耐黄变和耐水汽性能，适宜在电子元件加工领域推广，具有广阔的发展前景。其中实施例1在具有最佳的制备原料配比和制备工艺等因素下获得了最佳性能指数。
Claims (10)
1.一种光伏组件用灌封胶，其特征在于：包括A组分和B组分；所述A组分至少包含：聚硅氧烷类，硅油以及纳米填料；所述B组分至少包含：硅油，有机锡盐，助剂，硅酸酯。
2.根据权利要求1所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述A组分，以质量份计，包括：聚硅氧烷类70～90份，硅油20～30份及纳米填料30～60份。
3.根据权利要求1～2任一项所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述B组分，以质量份计，包括：硅油60～80份，有机锡盐0.1～3份，助剂10～20份，硅酸酯30～60份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述聚硅氧烷类为羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基甲基聚硅氧烷、乙烯基聚硼硅氧烷、羟基封端苯基聚硅氧烷、单封端型聚硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述聚硅氧烷类的粘度为1000～22000cps，25℃。
6.根据权利要求1～5任一项所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述硅油为甲基硅油、羟基硅油、含氢硅油、苯甲基硅油、乙烯基硅油中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述硅油的粘度为100～1500cps，25℃。
8.根据权利要求1～7任一项所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述助剂为偶联剂、抗滴落剂、耐紫外吸收剂、防静电剂、阻燃剂、抗氧化剂中的至少一种。
9.根据权利要求1～8任一项所述的光伏组件用灌封胶，其特征在于：所述A组分与B组分的质量比为4～7∶1。
10.一种根据权利要求1～9任意一项所述的光伏组件用灌封胶的制备方法，其特征在于：步骤包含以下几步：(1)将A组分所需原料混合搅拌，搅拌混合均匀后备用；(2)加入B组分原料，搅拌30～60分钟，搅拌速度200～400rpm；(3)将混合液抽至真空既得。
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