一種灌封用加成型硅橡膠的制備方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子灌封材料領域，特別涉及一種加成型硅橡膠的制備方法。
【背景技術】
[0002] 有機硅橡膠具有優異的耐溫特性、耐候性、耐紫外輻射、介電性能以及導熱性能， 非常適合用于電子器件灌封材料。在這場太陽能光伏產業的巨大膨脹中，硅橡膠以其獨特 的優勢也得到了迅猛發展，其主要的應用領域是光伏組件框架和背板接線盒的粘接密封， 以及接線盒的灌封，為光伏產品在戶外環境下的應用提供有效保護和熱控制。光伏組件的 穩定性和使用壽命對光伏產業的發展有重要的影響，具備優異力學、電學性能、使用壽命 長、施工操作簡便的有機硅灌封膠為光伏接線盒提供可靠持久的保護，起到防水、防潮、防 塵、防腐蝕、耐候抗老化、阻燃和散熱保護的作用。
[0003] 目前，市場上光伏組件灌封膠包括縮合型和硅氫加成型。縮合型灌封膠為濕氣固 化，濕度可以提高固化速度，具有粘接性能較好、成本低、催化劑不會中毒等優勢，但存在固 化時有小分子產生、固化速度慢、強度相對較差和收縮率較大等問題。加成型灌封膠的固化 機理為硅氫加成，它是由A、B兩部分液體組分組成，屬于流動性液體，固化速度快而均勻， 可深層固化，與灌封的厚度和環境的密閉程度無關，室溫或高溫下加速固化，無小分子產 生，固化后形成柔性彈性體，固化材料在較大的溫度和濕度范圍內能消除沖擊和震動所產 生的應力；具有優異的介電、阻燃、導熱和防水性能。
[0004] 道康寧PV-7321縮合型灌封膠，粘結性能優異、價格低且不存在催化劑中毒等 問題，但須室溫固化72h，邵氏硬度（Shore A)為31，固化收縮率也較大，會使得光伏組 件加工周期變長，固化后溫度變化引起的收縮應力容易對接線盒器件造成損壞。中國專 利CN 103073893A介紹了一種接線盒灌封用硅橡膠，具備較好的力學性能和高導熱率 (0. 4-0. 9W/m. K)，但收縮率較大（0. 20-0. 40% )。道康寧Sylgard 160加成型接線盒灌封 膠100°C下IOmin可固化，但混合黏度稍高（6400mPa. S)、介電強度偏低（19kV/mm)。中國專 利CN 101418123A中介紹了一種雙組份加成型硅橡膠的液體灌封組合物及其制備方法，得 到性能優異的灌封膠，但是對其黏度和操作性未提及，且固化溫度（150°C )過高，可能會對 接線盒材質以及內部元器件造成一定程度的破壞。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種低粘度、高導熱、低熱膨脹和高絕緣的硅氫加成型快 速固化雙組份灌封膠的制備方法，利用乙烯基聚硅氧烷和氫基聚硅氧烷在鉑金催化劑作用 下發生硅氫加成反應，使材料成型固化，經過補強填料、增粘劑等的共同作用，達到改善其 流變性、導熱性、收縮性以及絕緣性能的目標。為達到上述目標，本發明通過配方設計和功 能添加劑改善目前市場產品的性能，根據硅氫加成反應的固化機理綜合考慮乙烯基硅油、 補強填料、含氫硅油等基礎原料的種類篩選和配比，添加增粘劑改善粘結性能，獲得黏度 低、便于施工操作、固化速率快、力學性能優異、高導熱、低熱膨脹和高擊穿強度的雙組份加 成型硅橡膠，為光伏接線盒提供可靠持久的保護。
[0006] 本發明的技術方案提供了一種加成型硅橡膠的制備方法，包含以下步驟：
[0007] 1)將乙烯基封端聚二甲基硅油、微米級硅微粉、鉑催化劑、增粘劑按照質量比 100 :25. 00-40. 00 :0. 66-0. 90 :0. 04-0. 20混合，攪拌混勻后密封保存，得到灌封膠A組分；
[0008] 2)將乙烯基封端聚二甲基硅油、微米級硅微粉、納米級白炭黑、氫基封端聚 二甲基硅油、二甲基甲基氫聚硅氧烷、硅氫加成反應抑制劑按照質量比70. 00-86. 00 : 25. 00-40. 00 :0· 40-0. 60 :11· 81-28. 60 :0· 68-2. 74 :0· 30-0. 75 混合，攪拌混勻后密封保 存，得到灌封膠B組分；
[0009] 3)將灌封膠A組分和灌封膠B組分按照1:0. 5-2的質量比配合使用，得到硅氫加 成型快速固化雙組份灌封膠；
[0010] 其中，所述的增粘劑選自不含硫、氮元素的硅烷偶聯劑；所述的鉑催化劑選自鉑金 屬配合物；所述的硅氫加成反應抑制劑選自含有炔基的有機化合物。
[0011] 在本發明的技術方案中，鉑催化劑起到催化硅氫加成反應發生的作用；增粘劑為 市面上可購得的不含硫、氮元素硅烷偶聯劑，起到增加粘結性能的作用；硅氫加成反應抑制 劑為含有炔基的化合物，起到延長保存期、控制使用時固化時間的作用。
[0012] 根據上述技術方案提供的制備方法，在一些實施方式中，乙烯基封端聚二甲 基硅油的乙烯基含量為0. 2-0. 42wt %，所述乙烯基封端聚二甲基硅油的乙烯基含量為 0. 16-0. 31wt %。在一些實施方式中，所述氫基封端聚二甲基硅油含氫量為0. 05-0.1 Owt %。 在一些實施方式中所述二甲基甲基氫聚硅氧烷含氫量為0. 34-0. 67wt%。
[0013] 在本發明的一些實施方式中，鉑催化劑為二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑金配合物的 硅油溶液，其中鉑含量為1000-5000ppm。
[0014] 在本發明一些實施方式中，所述的攪拌混勻的轉速為2000-5000rpm。
[0015] 在本發明的一些實施方式中，納米級白炭黑為德國瓦克公司的H15型疏水氣相白 炭黑，比表面積為150m 2/g。
[0016] 在本發明的一些實施方式中，增粘劑為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷， 即通用牌號ΚΗ570硅烷偶聯劑。
[0017] 根在本發明的一些實施方式中，步驟2)中所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、微 米級硅微粉、納米級白炭黑、氫基封端聚二甲基硅油、二甲基甲基氫聚硅氧烷、硅氫加成反 應抑制劑的重量比為 70. 00-86. 00 :25· 00-40. 00 :0· 40-0. 60 :11· 81-28. 60 :0· 68-2. 74 : 0. 30~0, 75〇
[0018] 在本發明的一些實施方式中，步驟1)或步驟2)中微米級硅微粉為粒徑為3-10 μ m 的二氧化硅。
[0019] 在本發明的一些實施方式中，所述娃氫加成反應抑制劑為質量分數0. 5-5%的乙 炔基環己醇的硅油溶液。
[0020] 根據本發明上述技術方案提供的制備方法，在一些實施方式中，步驟1)中，混合 的組分還包括著色劑，所述的著色劑選自微米級的無機粉體染料；著色劑與乙烯基封端聚 二甲基硅油的質量比為0. 80-1. 85:100。
[0021] 在本發明的一些實施方式中，著色劑為粒徑為5-20 μ m的炭黑。
[0022] 本發明的另一個技術方案提供了一種根據前述技術方案提供的方法所制備得到 的加成型硅橡膠。
[0023] 本發明的另一個技術方案提供了前述技術方案提供的制備方法和根據前述方法 制備的加成型硅橡膠用于電子灌封膠中的應用。
[0024] 將步驟1)和步驟2)所得到A和B組分按照1:0.5-2的質量比配合使用，即得本 發明所述光伏接線盒灌封用加成型硅橡膠。使用時，將A和B組分按照1:1的體積比或質 量比進行混合均勻，對需要灌封的部位進行灌注，在混合和灌封工藝中應當考慮加入氣體 的可能性，必要時在〈100毫巴的條件下進行真空處理脫除氣泡，常溫或中溫（50-75? )固 化均可，得到一種柔韌的彈性體，完成固化過程。
[0025] 上述有機硅電子灌封膠可用作太陽能光伏組件封裝材料，可廣泛用于光伏發電、 新能源汽車和電子產品等領域。
[0026] 本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：
[0027] 1.本發明利用低黏度乙烯基硅油和含氫硅油分別作為基膠和交聯劑，配合 適當比例的高活性催化劑和硅氫加成反應抑制劑的相互作用，進行配膠，獲得黏度低 (2400-2850mPa. s)、工作時間長（8-16min)、固化速率快（75°C /2. 4-4. Omin)、力學性能優 異（拉伸強度：〇. 54-0. 89MPa)、便于施工操作的有機娃灌封膠。
[0028] 2.利用微米級二氧化硅填料硅微粉與納米級二氧化硅填料白炭黑的共同作 用，很大程度上降低了填料的增黏效應，同時改善灌封膠的導熱、阻燃和絕緣性能，獲得 了高導熱（0.30-0. sgw.m'r1)、低熱膨脹（136*10_6°C -1262^10' °C_1)和高擊穿強度 (22. 0-25. 4KV. mm 〇的加成型硅橡膠，較大程度上提高了有機硅灌封膠的性能，為光伏接線 盒提供可靠持久的保護。
【具體實施方式】
[0029] 以下所述的是本發明的優選實施方式，本發明所保護的不限于以下優選實施方 式。應當指出，對于本領域的技術人員來說在此發明創造構思的基礎上，做出的若干變形和 改進，都屬于本發明的保護范圍。
[0030] 實施例1
[0031] 將100質量份乙烯基含量為0. 2Iwt %的乙烯基封端聚二甲基硅油、25質量份硅微 粉、0. 8質量份炭黑、0. 9質量份1000 ppm的二乙烯基四甲基二硅氧烷鉬金配合物硅油溶液、 〇. 2質量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，使用高速攪拌機以3000rpm的速度 攪拌90min，混勻后密封保存，得到灌封膠A組分；
[0032] 將86質量份乙烯基含量為0. 16wt%的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、25質量份硅 微粉、〇. 6質量份白炭黑、11. 81質量份含氫量為0. 05wt%的氫基封端聚二甲基硅油、2. 74 質量份含氫量為〇. 34wt%的二甲基甲基氫聚硅氧烷、0. 75質量份1 %的乙炔基環己醇硅油 溶液混合，使用高速攪拌機以3000rpm的速度攪拌90min，混勻后密封保存，得到灌封膠B組 分；
[0033] 將A和B組分按照1:1的質量比進行混合均勻，對需要灌封的部位進行灌注，在 〈100毫巴的