單組份脫醇型有機硅灌封膠及其制備方法
【專利摘要】一種單組份脫醇型有機硅灌封膠及其制備方法，屬于高分子密封材料【技術領域】。其是由以下按重量份數配比的原料構成：107硅油100份、補強填料50-250份、硅烷偶聯劑0.1-1份、交聯劑13-26份和催化劑0.5-1份。由于具有理想的流動性，因而能顯著提高在24小時內的固化深度，能滿足對太陽能光伏組件接線盒模塊外殼的灌封要求；由于24小時內的粘接率可達95%以上，因而具有拔萃的粘接效果；由于配方中的原料選擇合理，因而具有優異的耐腐蝕效果，有助于延長密封壽命；提供的制備方法工藝簡練，能滿足工業化放大生產要求。
【專利說明】單組份脫醇型有機硅灌封膠及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子密封材料【技術領域】，具體涉及一種單組份脫醇型有機硅灌封 膠，并且還涉及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 前述的單組份脫醇型有機硅灌封膠主要用于對太陽能光伏電池組件接線盒的無 腐蝕快速固化密封，其屬于硅橡膠范疇，更確切地講屬于室溫碳化硅橡膠范疇。
[0003] 室溫硫化硅橡膠是始于上世紀60年代開發的一種新型有機硅彈性體，它具有無 味無毒、耐高溫和耐低溫的特點，即在高溫和嚴寒環境中能保持其原有的彈性與強度。室溫 硫化硅橡膠還具有良好的電氣絕緣性能、耐氧抗老化性能、耐光抗老化性能以及防霉性、化 學穩定性等。室溫硫化硅橡膠按其包裝形式可以分為單組分室溫硫化硅橡膠和雙組分室溫 硫化硅橡膠，按其硫化機理又可分為綜合型和加成型。因此，室溫硫化硅橡膠按成分、硫化 機理和使用工藝的不同可分為三大類型，一為單組分室溫硫化硅橡膠；二為雙組分縮合型 室溫硫化硅橡膠；三為雙組分加成型室溫硫化硅橡膠。其中雙組分室溫硫化硅橡膠的優點 是固化時不放熱，收縮率很小，不膨脹，無內應力，固化可在內部和表面同時進行，可以深部 硫化；雙組分加成型室溫硫化硅橡膠的硫化時間主要決定于溫度，因此，利用溫度的調節可 以控制其硫化速度。雙組分室溫硫化硅橡膠硫化反應不是靠空氣中的水分，而是靠催化劑 引發，其具有優良的電氣性能和化學穩定性，能耐水、耐臭氧、耐氣候老化，加之用法簡單， 工藝適用性強。
[0004] 太陽能電池組件接線盒，由于長年暴露于空氣中，使用時在戶外時受雨水、潮氣、 紫外線等侵害影響使用壽命，應對這些因素，目前普遍使用雙組分脫醇型有機硅灌封膠。但 是，由于雙組分脫醇型有機硅灌封膠在使用前需將兩個組分按計量充分混合均勻，因而操 作極為不便。單組分脫醇型有機硅灌封膠作為一種通用的電子電氣灌封及密封產品，具有 優異的電性能及耐老化性能，但存在對太陽能光伏電池組件接線盒模塊外殼（ΡΡ0材質）有 腐蝕性及24小時固化深度較淺的缺點，也就是說固化時間長，固化速度緩慢。
[0005] 在公開的中國專利文獻中可見諸關于單組分脫醇型有機硅灌封膠的技術信息， 如發明專利申請公布號CN102757759A推薦有"一種單組分脫醇型RTV硅橡膠及其制備方 法"（RTV :單組分室溫硫化硅橡膠），該專利申請方案是基于CN101781465A (加成型室溫快 速硫化的有機硅橡膠的制備方法）和CN101747631A (阻燃的室溫硫化硅橡膠組合物）所存 在的欠缺而提出的，該CN102757759A的配方為；由粘度為1000-80000cps的α，ω -二羥基 聚二甲基硅氧烷100份、動力粘度為10-9000cps的增塑劑1-150份（增塑劑為二甲基硅油、 _乙基娃油、甲基苯基娃油、甲基氧基娃油、聚釀娃油、長鏈燒基娃油、輕煙基娃油的一種或 至少兩種的組合）、納米級補強填料1-150份（白炭黑、碳酸鈣、氧化鋅，等等）和羥基清除 劑0. 1-20份（六甲基二硅氮烷、氯化鈣和/或氧化鎂）構成100份基料，在100份基料中加 入交聯劑〇. 1-30份以及偶聯劑0. 1-8份。該專利申請方案對于改善物理性能如硬度、拉伸 強度、伸長率和體積電阻以及延長密封儲存時間有建樹（具體可參見說明書第0060-0061 段以及0082段），但是對于改善在24小時內的固化深度即對于加快固化速度，縮短固化時 間不具有可借鑒的啟示作用。
【發明內容】
[0006] 本發明的任務在于提供一種有助于顯著提高在24小時的固化深度而藉以滿足太 陽能光伏組件接線盒模塊外殼的灌封要求、有利于顯著改善粘接效果并且具有良好的耐腐 蝕效果的單組份脫醇型有機硅灌封膠。
[0007] 本發明的另一任務在于提供一種單組份脫醇型有機硅灌封膠的制備方法，該方法 工藝步驟簡練并且能保障單組份脫醇型有機硅灌封膠的所述技術效果的全面體現。
[0008] 本發明的任務是這樣來完成的，一種單組份脫醇型有機硅灌封膠，其是由以下按 重量份數配比的原料構成：1〇7硅油100份、補強填料50-250份、硅烷偶聯劑0. 1-1份、交 聯劑13-26份和催化劑0. 5-1份。
[0009] 在本發明的一個具體的實施例中，所述的107硅油為粘度為1500-2000CP的雙端 輕基聚-甲氧基娃燒。
[0010] 在本發明的另一個具體的實施例中，所述的補強填料為納米碳酸鈣和/或石英 粉，其中：納米碳酸鈣為過3000-5000目的篩的粉體，并且含水率小于0. 1%。
[0011] 在本發明的又一個具體的實施例中，所述的硅烷偶聯劑為KH570或KH560。
[0012] 在本發明的再一個具體的實施例中，所述的交聯劑為甲基三甲氧基硅烷和/或四 甲氧基娃燒。
[0013] 在本發明的還有一個具體的實施例中，所述的催化劑為鈦催化劑、醋酸和/或正 丙胺。
[0014] 在本發明的更而一個具體的實施例中，所述的鈦催化劑為鈦酸酯。
[0015] 一種單組份脫醇型有機硅灌封膠的制備方法，包括以下步驟：
[0016] A)制備封端硅油，將按重量份數稱取的107硅油100份、交聯劑8-12份和催化劑 0. 01-0. 3份投入反應容器中反應，并且控制反應溫度和控制反應時間，在反應結束后進行 抽真空，并且控制抽真空的真空度和抽真空的時間，而后升溫并且繼續抽真空，以抽去未 反應的交聯劑，繼續抽真空結束后在保護氣體的保護下冷卻至室溫，得到封端硅油；
[0017] B)制備成品，先將由步驟A)得到的封端硅油、按重量份數稱取的補強填料50-250 份投入到反應容器中并且在抽真空狀態下攪拌，控制抽真空的真空度和控制攪拌的時間， 再將按重量份數稱取的硅烷偶聯劑〇. 1-1份、催化劑〇. 49-0. 7份和交聯劑5-14份加入到 反應容器中真空混合攪拌，控制真空混合攪拌的時間，而后在保護氣體下過濾，包裝，得到 單組份脫醇型有機硅灌封膠。
[0018] 在本發明的進而一個具體的實施例中，步驟A)中所述的控制反應溫度是將反應 溫度控制為75-85°C ;所述的控制反應時間是將反應時間控制為110_130min ;所述的控制 抽真空的真空度是將抽真空的真空度控制為-0. IMPa ;所述的控制抽真空的時間是將抽真 空的時間控制為85-95min ;所述的升溫是以10°C /IOmin的速率并且直至升溫至140°C，所 述的繼續抽真空的真空度為-0. IMPa，所述的保護氣體為氮氣。
[0019] 在本發明的又進而一個具體的實施例中，步驟B)中所述的控制抽真空的真空 度是將抽真空的真空度控制為-0. IMPa ;所述的控制攪拌的時間是將攪拌的時間控制為 15-25min ;所述的控制真空混合攪拌的時間是將真空混合攪拌的時間控制為25-35min ;所 述的保護氣體為惰性氣體。
[0020] 本發明提供的技術方案由于具有理想的流動性，因而能顯著提高在24小時內的 固化深度（2. 3-2. 7 mm )，能滿足對太陽能光伏組件接線盒模塊外殼的灌封要求；由于24小 時內的粘接率可達95%以上，因而具有拔萃的粘接效果；由于配方中的原料選擇合理，因 而具有優異的耐腐蝕效果，有助于延長密封壽命；提供的制備方法工藝簡練，能滿足工業化 放大生產要求。
【具體實施方式】
[0021] 實施例1 :
[0022] A)制備封端硅油，將按重量份數稱取的粘度為1500CP的雙端羥基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有攪拌器的反應容器中，抽真空，充入氮氣，以保證反應在氮氣環境中進 行，向反應容器中加入按重量份數稱取的四甲氧基硅烷10份，攪拌均勻后加入醋酸（分析 純）0. 1份，在攪拌器攪拌狀態下反應120min，反應溫度為80°C，在反應結束后，抽真空至真 空度-0. IMPa，抽真空的時間為90min，接著以KTC /IOmin的升溫速率將溫度自80°C升溫 至140°C，并且繼續抽真空至真空度為-0. IMPa，以抽去未反應的交聯劑，在繼續抽真空結 束后在氮氣保護下冷卻至室溫，得到封端硅油；
[0023] B)制備成品，先將由步驟A)得到的封端硅油、按重量份數稱取的石英粉200份和 過3000-5000目篩的并且含水率為小于0. 1 %的粉體狀的納米碳酸鈣3份投入反應容器中 并且在抽真空狀態下即在真空度為-0. IMPa的狀態下攪拌20min，再將按重量份數稱取的 KH5700. 4份和鈦酸酯0. 4份以及甲基三甲氧基硅烷6份加入到反應容器中真空混合攪拌 30min，而后在惰性氣體的保護下過濾，包裝，得到單組份脫醇型有機硅灌封膠。
[0024] 實施例2 :
[0025] A)制備封端硅油，將按重量份數稱取的粘度為2000CP的雙端羥基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有攪拌器的反應容器中，抽真空，充入氮氣，以保證反應在氮氣環境中進 行，向反應容器中加入按重量份數稱取的甲基三甲氧基硅烷12份，攪拌均勻后加入正丙胺 〇. 01份，在攪拌器攪拌狀態下反應130min，反應溫度為75°C，在反應結束后，抽真空至真空 度-0. IMPa，抽真空的時間為85min，接著以10°C /IOmin的升溫速率將溫度自75°C升溫至 140°C，并且繼續抽真空至真空度為-0. IMPa，以抽去未反應的交聯劑，在繼續抽真空結束后 在氮氣保護下冷卻至室溫，得到封端硅油；
[0026] B)制備成品，先將由步驟A)得到的封端硅油、按重量份數稱取的過3000-5000目 篩的并且含水率為小于0. 1 %的粉體狀的納米碳酸鈣250份投入反應容器中并且在抽真空 狀態下即在真空度為-〇. IMPa的狀態下攪拌15min，再將按重量份數稱取的KH5600. 7份和 醋酸〇. 7份以及甲基三甲氧基硅烷8份加入到反應容器中真空混合攪拌25min，而后在惰性 氣體的保護下過濾，包裝，得到單組份脫醇型有機硅灌封膠。
[0027] 實施例3 :
[0028] A)制備封端硅油，將按重量份數稱取的粘度為1600CP的雙端羥基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有攪拌器的反應容器中，抽真空，充入氮氣，以保證反應在氮氣環境中進 行，向反應容器中加入按重量份數稱取的四甲氧基硅烷8份，攪拌均勻后加入醋酸（分析 純）〇. 15份以及正丙胺0. 15份，在攪拌器攪拌狀態下反應IlOmin，反應溫度為85°C，在反 應結束后，抽真空至真空度-0. IMPa，抽真空的時間為95min，接著以10°C /IOmin的升溫速 率將溫度自85°C升溫至140°C，并且繼續抽真空至真空度為-0. IMPa，以抽去未反應的交聯 齊U，在繼續抽真空結束后在氮氣保護下冷卻至室溫，得到封端硅油；
[0029] B)制備成品，先將由步驟A)得到的封端硅油、按重量份數稱取的石英粉220份投 入反應容器中并且在抽真空狀態下即在真空度為-0. IMPa的狀態下攪拌25min，再將按重 量份數稱取的KH5701份和鈦酸酯0. 5份以及四甲氧基硅烷5份加入到反應容器中真空混 合攪拌35min，而后在惰性氣體的保護下過濾，包裝，得到單組份脫醇型有機硅灌封膠。
[0030] 實施例4 :
[0031] A)制備封端硅油，將按重量份數稱取的粘度為1700CP的雙端羥基聚二甲氧基硅 烷100份投入配有攪拌器的反應容器中，抽真空，充入氮氣，以保證反應在氮氣環境中進 行，向反應容器中加入按重量份數稱取的甲基三甲氧基硅烷9份，攪拌均勻后加入醋酸（分 析純）〇. 2份，在攪拌器攪拌狀態下反應115min，反應溫度為78°C，在反應結束后，抽真空至 真空度-0. IMPa，抽真空的時間為88min，接著以10°C /IOmin的升溫速率將溫度自78°C升 溫至140°C，并且繼續抽真空至真空度為-0. IMPa，以抽去未反應的交聯劑，在繼續抽真空 結束后在氮氣保護下冷卻至室溫，得到封端硅油；
[0032] B)制備成品，先將由步驟A)得到的封端硅油、按重量份數稱取的石英粉100份投 入反應容器中并且在抽真空狀態下即在真空度為-0. IMPa的狀態下攪拌18min，再將按重 量份數稱取的KH5700. 1份和醋酸（分析純）0. 6份以及甲基三甲氧基硅烷5份加入到反應 容器中真空混合攪拌32min，而后在惰性氣體的保護下過濾，包裝，得到單組份脫醇型有機 硅灌封膠。
[0033] 實施例5 :
[0034] A)制備封端硅油，將按重量份數稱取的粘度為1900CP的雙端羥基聚二甲氧基 硅烷100份投入配有攪拌器的反應容器中，抽真空，充入氮氣，以保證反應在氮氣環境中 進行，向反應容器中加入按重量份數稱取的四甲氧基硅烷11份，攪拌均勻后加入正丙胺 0. 3份，在攪拌器攪拌狀態下反應125min，反應溫度為82°C，在反應結束后，抽真空至真空 度-0. IMPa，抽真空的時間為92min，接著以KTC /IOmin的升溫速率將溫度自82°C升溫至 140°C，并且繼續抽真空至真空度為-0. IMPa，以抽去未反應的交聯劑，在繼續抽真空結束后 在氮氣保護下冷卻至室溫，得到封端硅油；
[0035] B)制備成品，先將由步驟A)得到的封端硅油、按重量份數稱取的過3000-5000目 篩的并且含水率為小于0. 1 %的粉體狀的納米碳酸鈣50份投入反應容器中并且在抽真空 狀態下即在真空度為-〇. IMPa的狀態下攪拌16min，再將按重量份數稱取的KH5700. 8份、正 丙胺〇. 7份以及甲基三甲氧基硅烷14份加入到反應容器中真空混合攪拌35min，而后在惰 性氣體的保護下過濾，包裝，得到單組份脫醇型有機硅灌封膠。
[0036] 由上述實施例1至5得到的單組份脫醇型有機硅灌封膠經測試具有下表所示的技 術指標：
[0037]
【權利要求】
1. 一種單組份脫醇型有機硅灌封膠，其特征在于其是由以下按重量份數配比的原料構 成：107硅油100份、補強填料10-250份、硅烷偶聯劑0. 1-1份、交聯劑13-26份和催化劑 0? 5-1 份。
2. 根據權利要求1所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠，其特征在于所述的107硅油為 粘度為1500-2000CP的雙端羥基聚二甲氧基硅烷。
3. 根據權利要求1所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠，其特征在于所述的補強填料為 納米碳酸鈣和/或石英粉，其中：納米碳酸鈣為過3000-5000目的篩的粉體，并且含水率小 于 0? 1%。
4. 根據權利要求1所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠，其特征在于所述的硅烷偶聯劑 為 KH570 或 KH560。
5. 根據權利要求1所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠，其特征在于所述的交聯劑為甲 基二甲氧基娃燒和/或四甲氧基娃燒。
6. 根據權利要求1所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠，其特征在于所述的催化劑為鈦 催化劑、醋酸和/或正丙胺。
7. 根據權利要求6所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠，其特征在于所述的鈦催化劑為 鈦酸酯。
8. -種如權利要求1所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠的制備方法，其特征在于包括 以下步驟： A) 制備封端硅油，將按重量份數稱取的107硅油100份、交聯劑8-12份和催化劑 0. 01-0. 3份投入反應容器中反應，并且控制反應溫度和控制反應時間，在反應結束后進行 抽真空，并且控制抽真空的真空度和抽真空的時間，而后升溫并且繼續抽真空，以抽去未 反應的交聯劑，繼續抽真空結束后在保護氣體的保護下冷卻至室溫，得到封端硅油； B) 制備成品，先將由步驟A)得到的封端硅油、按重量份數稱取的補強填料50-250份投 入到反應容器中并且在抽真空狀態下攪拌，控制抽真空的真空度和控制攪拌的時間，再將 按重量份數稱取的硅烷偶聯劑〇. 1-1份、催化劑〇. 49-0. 7份和交聯劑5-14份加入到反應 容器中真空混合攪拌，控制真空混合攪拌的時間，而后在保護氣體下過濾，包裝，得到單組 份脫醇型有機硅灌封膠。
9. 根據權利要求8所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠的制備方法，其特征在于步驟A) 中所述的控制反應溫度是將反應溫度控制為75-85°C ;所述的控制反應時間是將反應時間 控制為110-130min ;所述的控制抽真空的真空度是將抽真空的真空度控制為-0. IMPa ;所 述的控制抽真空的時間是將抽真空的時間控制為85-95min ;所述的升溫是以10°C /lOmin 的速率并且直至升溫至140°C，所述的繼續抽真空的真空度為-0. IMPa，所述的保護氣體為 氮氣。
10. 根據權利要求8所述的單組份脫醇型有機硅灌封膠的制備方法，其特征在于步驟 B)中所述的控制抽真空的真空度是將抽真空的真空度控制為_0. IMPa ;所述的控制攪拌的 時間是將攪拌的時間控制為15_25min ;所述的控制真空混合攪拌的時間是將真空混合攪 拌的時間控制為25-35min ;所述的保護氣體為惰性氣體。
【文檔編號】C08G77/16GK104371637SQ201410631174
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】李軍明, 吳軍 申請人:江蘇創景科技有限公司