本發(fā)明涉及密封膠技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種耐候性光伏膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是指利用光生伏打效應(yīng)使太陽(yáng)光輻射轉(zhuǎn)變成電能。隨著人類經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展對(duì)能源與環(huán)保的要求越來越高，這一發(fā)電方式越來越受到人們的重視。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電的核心部件是太陽(yáng)能電池片，由于太陽(yáng)能電池片自身存在著薄、脆、易氧化等缺陷，暴露在空氣、雨水等自然環(huán)境下很容易造成永久性破壞。因此要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的工業(yè)化應(yīng)用，就要求對(duì)其進(jìn)行保護(hù)性密封從而形成太陽(yáng)能光伏組件。光伏膠是用于光伏組件連結(jié)和密封，除了要具備中性硅酮膠良好的粘接強(qiáng)度和密封性能外，還要求其具有良好的耐紫外線曝曬，耐黃變性能、耐燃耐濕熱及抗沖擊性能等，以滿足使用環(huán)境要求。而目前市售的光伏膠在性能上仍難以滿足使用要求。近年來關(guān)于光伏組件用單組分硅酮密封膠制備方法的文獻(xiàn)和專利較少，查到的相關(guān)文件如下。

中國(guó)發(fā)明專利CN 102746486 A公開了一種太陽(yáng)能電池組件用單組分粘接密封型硅酮膠的制備方法。該方法是通過使用一種長(zhǎng)鏈脂肪鏈部分硅烷化聚氨酯，再配合端羥基聚二甲基硅氧烷、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑等制備硅酮膠。此方法制得的單組分硅酮膠具有優(yōu)良的貯存穩(wěn)定和防開裂性能，但其耐候性較差。

中國(guó)發(fā)明專利CN 104710961 A公開了一種太陽(yáng)能電池組件用單組分密封硅酮膠的制備方法。該方法使用了甲基硅橡膠、端羥基聚二甲基硅氧烷、甲基硅油、光穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑等制備單組分密封硅酮膠，其表干時(shí)間短，可防水汽進(jìn)入，雖然具有良好的密封粘接性和較長(zhǎng)的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，但抗紫外、耐黃變性能較差。

因此，為了滿足太陽(yáng)能光伏發(fā)電的需求，研究一種具有良好的粘接強(qiáng)度、密封性能、耐候性能、抗沖擊性能的光伏膠顯得十分重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有光伏膠存在的問題，提供一種耐候性光伏膠及其制備方法。本發(fā)明的光伏膠具有優(yōu)異的耐候性性能、粘接強(qiáng)度、密封性能。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種耐候性光伏膠，由以下重量份的原料組分制成：端羥基聚二甲基硅氧烷100份、補(bǔ)強(qiáng)填料100-150份、增塑劑5-10份、交聯(lián)劑4-6份、偶聯(lián)劑0.5-1.5份、催化劑0.05-0.5份、穩(wěn)定劑0.1-1份；所述偶聯(lián)劑由鋁酸酯、鈦酸酯和稀土偶聯(lián)劑組成。

優(yōu)選的，以上所述補(bǔ)強(qiáng)填料由質(zhì)量比為5-9:1納米碳酸鈣和鈦白粉組成。

優(yōu)選的，以上所述納米碳酸鈣粒徑為50-80nm，比表面積為23-30m2/g；鈦白粉粒徑為250-350nm。

優(yōu)選的，以上所述端羥基聚二甲基硅氧烷在25℃下黏度為20000-50000 Pa·s。

優(yōu)選的，以上所述偶聯(lián)劑中鋁酸酯、鈦酸酯和稀土偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為3-4:2-3:1。

優(yōu)選的，以上所述鋁酸酯偶聯(lián)劑的種類為SG-Al821、DL-411、ASA中的一種或多種。以上產(chǎn)品均可從市場(chǎng)上購(gòu)買。

優(yōu)選的，以上所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TMC-201、TMC-102、TMC-TTS中的一種或多種。以上產(chǎn)品均可從市場(chǎng)上購(gòu)買。

優(yōu)選的，以上所述增塑劑為二甲基硅油，其黏度為500Pa·s。

優(yōu)選的，以上所述交聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的一種或多種組合物。

優(yōu)選的，以上所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二丁基醋酸錫和檸檬酸酯中的一種或多種組合物。

優(yōu)選的，以上所述穩(wěn)定劑為六甲基環(huán)三硅氮烷和/或六甲基二硅氮烷。

以上所述耐候性光伏膠的制備方法，包括以下步驟：

（1）在室溫下，將羥基封端聚二甲基硅氧烷、補(bǔ)強(qiáng)材料、增塑劑加入強(qiáng)力分散攪拌機(jī)，在溫度為120-135℃、真空度為 0.085-0.095Mpa、轉(zhuǎn)速為500-800rpm下攪拌脫水3-5h，得到混合料；

（2）將步驟（1）的混合料冷卻至35-45℃，依次加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑及催化劑，混合均勻，在真空為0.085-0.095Mpa、轉(zhuǎn)速為500-800rpm的條件下攪拌1-2h；將所得的膠料移至壓機(jī)，包裝，即得耐候性光伏膠。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果為：

1、本發(fā)明制備的光伏膠不僅粘接強(qiáng)度、貯存穩(wěn)定性、阻燃、力學(xué)及密封性能良好，還能賦予光伏膠優(yōu)良的耐候性能和觸變性能，能夠滿足太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用需求。

2、本光伏膠配方中采用的偶聯(lián)劑由鋁酸酯、鈦酸酯和稀土偶聯(lián)劑組成，不僅具備鋁酸酯、鈦酸酯和稀土偶聯(lián)劑各組分的優(yōu)異偶聯(lián)效果，還能發(fā)揮鋁酸酯、鈦酸酯和稀土偶聯(lián)劑的協(xié)同作用，具有更好的耐候性能，能更好地適應(yīng)戶外的惡劣環(huán)境，同時(shí)能改善體系的力學(xué)性能。

3、本發(fā)明提供的光伏膠還具有原料組分簡(jiǎn)單、成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)推廣應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種耐候性光伏膠，由以下重量份的原料組分制成：粘度為20000 Pa·s的端羥基聚二甲基硅氧烷1000g、活性納米碳酸鈣1000g、鈦白粉200g、粘度為500Pa·s的二甲基硅油增塑劑65g、甲基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑55g、SG-Al821型鋁酸酯偶聯(lián)劑7g、TMC-201型鈦酸酯偶聯(lián)劑6g、稀土偶聯(lián)劑2g、二月桂酸二丁基錫催化劑1.5g和六甲基環(huán)三硅氮烷穩(wěn)定劑3.5g。

其制備方法為：

（1）在室溫下，將羥基封端聚二甲基硅氧烷、活性納米碳酸鈣、鈦白粉、二甲基硅油增塑劑加入強(qiáng)力分散攪拌機(jī)，在溫度為120℃、真空度為0.095Mpa、轉(zhuǎn)速為500rpm下攪拌脫水4h，得到混合料；

（2）將步驟（1）的混合料冷卻至35℃，依次加入甲基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、六甲基環(huán)三硅氮烷穩(wěn)定劑及二月桂酸二丁基錫催化劑，混合均勻，在真空為0.095Mpa、轉(zhuǎn)速為500rpm的條件下攪拌1h；將所得的膠料移至壓機(jī)，包裝，即得耐候性光伏膠。

實(shí)施例2

一種耐候性光伏膠，由以下重量份的原料組分制成：粘度為20000 Pa·s的端羥基聚二甲基硅氧烷1000g、活性納米碳酸鈣900g、鈦白粉150g、粘度為500Pa·s的二甲基硅油增塑劑50g、乙基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑40g、DL-411型鋁酸酯偶聯(lián)劑4g、TMC-102型鈦酸酯偶聯(lián)劑3g、稀土偶聯(lián)劑1g、二丁醋酸錫催化劑3g和六甲基環(huán)三硅氮烷穩(wěn)定劑8g。

其制備方法為：

（1）在室溫下，將羥基封端聚二甲基硅氧烷、活性納米碳酸鈣、鈦白粉、二甲基硅油增塑劑加入強(qiáng)力分散攪拌機(jī)，在溫度為130℃、真空度為0.090Mpa、轉(zhuǎn)速為800rpm下攪拌脫水3h，得到混合料；

（2）將步驟（1）的混合料冷卻至40℃，依次加入乙基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、六甲基環(huán)三硅氮烷穩(wěn)定劑及二丁醋酸錫催化劑，混合均勻，在真空為0.090Mpa、轉(zhuǎn)速為800rpm的條件下攪拌1h；將所得的膠料移至壓機(jī)，包裝，即得耐候性光伏膠。

實(shí)施例3

一種耐候性光伏膠，由以下重量份的原料組分制成：粘度為20000 Pa·s的端羥基聚二甲基硅氧烷650g、粘度為50000 Pa·s的端羥基聚二甲基硅氧烷350g、活性納米碳酸鈣1300g、鈦白粉200g、粘度為500Pa·s的二甲基硅油增塑劑60g、甲基三乙氧基硅烷交聯(lián)劑52g、SG-Al821型鋁酸酯偶聯(lián)劑6g、TMC-TTS型鈦酸酯偶聯(lián)劑4g、稀土偶聯(lián)劑1.5g、二月桂酸二丁基錫0.5g和六甲基二硅氮烷穩(wěn)定劑10g。

其制備方法為：

（1）在室溫下，將羥基封端聚二甲基硅氧烷、活性納米碳酸鈣、鈦白粉、二甲基硅油增塑劑加入強(qiáng)力分散攪拌機(jī)，在溫度為120℃、真空度為0.085Mpa、轉(zhuǎn)速為500rpm下攪拌脫水5h，得到混合料；

（2）將步驟（1）的混合料冷卻至45℃，依次加入甲基三乙氧基硅烷交聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、六甲基二硅氮烷穩(wěn)定劑及二丁醋酸錫催化劑，混合均勻，在真空為0.085Mpa、轉(zhuǎn)速為500rpm的條件下攪拌2h；將所得的膠料移至壓機(jī)，包裝，即得耐候性光伏膠。

實(shí)施例4

一種耐候性光伏膠，由以下重量份的原料組分制成：粘度為50000 Pa·s的端羥基聚二甲基硅氧烷1000g、活性納米碳酸鈣900g、鈦白粉100g、粘度為500Pa·s的二甲基硅油增塑劑80g、甲基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑35g、甲基三乙氧基硅烷交聯(lián)劑15g、SG-Al821型鋁酸酯偶聯(lián)劑5g、ASA型鋁酸酯偶聯(lián)劑2g、TMC-201型鈦酸酯偶聯(lián)劑6g、稀土偶聯(lián)劑2g、二月桂酸二辛基錫催化劑3g、檸檬酸鈉催化劑2g、六甲基環(huán)三硅氮烷穩(wěn)定劑5g和六甲基二硅氮烷穩(wěn)定劑3g。

其制備方法為：

（1）在室溫下，將羥基封端聚二甲基硅氧烷、活性納米碳酸鈣、鈦白粉、二甲基硅油增塑劑加入強(qiáng)力分散攪拌機(jī)，在溫度為125℃、真空度為0.095Mpa、轉(zhuǎn)速為800rpm下攪拌脫水3h，得到混合料；

（2）將步驟（1）的混合料冷卻至45℃，依次加入甲基三甲氧基硅烷及甲基三乙氧基硅烷交聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、六甲基環(huán)三硅氮烷及六甲基二硅氮烷穩(wěn)定劑、二月桂酸二辛基錫及檸檬酸鈉催化劑，混合均勻，在真空為0.095Mpa、轉(zhuǎn)速為800rpm的條件下攪拌1.5h；將所得的膠料移至壓機(jī)，包裝，即得耐候性光伏膠。

實(shí)施例5

一種耐候性光伏膠，由以下重量份的原料組分制成：粘度為50000 Pa·s的端羥基聚二甲基硅氧烷1000g、活性納米碳酸鈣1050g、鈦白粉150g、粘度為500Pa·s的二甲基硅油增塑劑100g、甲基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑60g、SG-Al821型鋁酸酯偶聯(lián)劑2.4g、TMC-201型鈦酸酯偶聯(lián)劑1g、TMC-TTS型鈦酸酯偶聯(lián)劑0.8g、稀土偶聯(lián)劑0.8g、二月桂酸二辛基錫催化劑5g、六甲基環(huán)三硅氮烷穩(wěn)定劑5g。

其制備方法為：

（1）在室溫下，將羥基封端聚二甲基硅氧烷、活性納米碳酸鈣、鈦白粉、二甲基硅油增塑劑加入強(qiáng)力分散攪拌機(jī)，在溫度為135℃、真空度為0.090Mpa、轉(zhuǎn)速為800rpm下攪拌脫水4h，得到混合料；

（2）將步驟（1）的混合料冷卻至40℃，依次加入甲基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、六甲基環(huán)三硅氮烷穩(wěn)定劑、二月桂酸二辛基錫催化劑，混合均勻，在真空為0.090Mpa、轉(zhuǎn)速為800rpm的條件下攪拌1.5h；將所得的膠料移至壓機(jī)，包裝，即得耐候性光伏膠。

將以上實(shí)施例制得光伏膠的性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。具體測(cè)試方法為：

將實(shí)施1-5制得的光伏膠在試驗(yàn)條件為：T=23±2℃，ψ=50±5%的條件下養(yǎng)護(hù)24h，將光伏膠從軟管中擠出，按照GB/T 13477.5-2003測(cè)試其表干時(shí)間；按照GB/T 13477.6-2003測(cè)試其下垂度；按照GB/T 2408測(cè)試其阻燃等級(jí)；按照GB/T 16776測(cè)試其硬度。按照GB/T 528-2009的要求制備2組啞鈴試件，并在試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)7d，其中第1組按本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其力學(xué)性能；第2組按GB/T9535-1998測(cè)試其耐濕熱性能，按照GB/T 7124 的要求制備2組剪切試件，并在試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)14d，其中第1組按本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其力學(xué)性能；第2組按GB/T9535-1998測(cè)試其耐濕熱性能。