本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種密封膠，尤其涉及一種雙玻光伏組件用丁基密封膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
：太陽能電池組件主要由電池片、封裝膠膜及外保護基材組成，通過高溫層壓制備，類似于三明治結(jié)構(gòu)，電池片之間相互連接組成內(nèi)部集成化系統(tǒng)而起發(fā)電作用。光伏組件需要滿足特定標準以經(jīng)得起各種環(huán)境的考驗，如冰雹、臺風、雨。雪、風沙及高溫炙烤，以防止水汽進入破壞電池片工作及發(fā)生漏電問題，因此為了能使光伏組件具有更持久的壽命，其關(guān)鍵作用在于其封裝及密封技術(shù)。目前，光伏組件有單玻和雙玻組件兩大類，其中雙玻相比單玻組件有明顯的優(yōu)勢，因為單玻組件是由玻璃和背板組成，背板材料主要是由TPT、PVF、PVDF或PET等材料組成，其相比玻璃材料存在許多缺點，如玻璃的透水率幾乎為零，不需要考慮水汽進入組件誘發(fā)EVA膠膜水解的問題，而傳統(tǒng)的背板材料有一定的透水率，透過背板的水汽使劣質(zhì)的EVA樹脂很快分解析出醋酸，而導(dǎo)致組件內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)腐蝕，增加了出現(xiàn)PID衰減和蝸牛紋發(fā)生的概率，并且背板材質(zhì)的絕緣性、防火等級、耐候性、耐磨性及耐腐蝕性遠不如玻璃材質(zhì)，因此未來雙玻組件可能會逐漸取代單玻組件。目前傳統(tǒng)光伏組件主體部分采用EVA或POE等熱熔膠膜真空層壓密封，其密封性能受材質(zhì)和操作工藝條件的影響，密封效果并非特別優(yōu)異，并且隨著膠膜的老化其阻隔水汽的能力會降低，因此光由膠膜密封組件遠不能保證光伏組件20年以上的使用壽命。光電太陽能電池板的效率降低的主要原因是水汽侵入，阻隔水汽從大氣環(huán)境侵入組件內(nèi)部電池片的主要方法是使用具有低MVTR(MoistureVaporTransmissionRate)邊緣密封膠，目前光伏組件由第一道阻水防線邊緣密封膠和第二道防線內(nèi)部封裝膠膜組成，邊緣密封膠主要是基于丁基橡膠和聚異丁烯的密封膠，因其分子鏈中側(cè)甲基的密集排列限制了聚合物分子的熱運動，降低了鏈的柔順性，產(chǎn)生了微量結(jié)晶。這些結(jié)構(gòu)特征使丁基橡膠具有優(yōu)良的耐候性、耐熱性、耐堿性，透氣率低，氣密性好，其空氣透過率比天然橡膠小一個數(shù)量級，因此為了使太陽能電池能持續(xù)高效地發(fā)電，開發(fā)具有高阻水效果，耐候、耐熱、耐腐蝕性的邊緣部分密封膠將具有重要意義。目前市場上用于光伏組件的邊緣密封膠具有粘結(jié)力低，模量不如結(jié)構(gòu)性密封膠(聚硫、聚氨酯、聚硅氧烷)大，但結(jié)構(gòu)性密封膠水汽阻隔效果較差，而丁基類密封膠具有優(yōu)異的阻隔性能，但其因具有一定的冷流性，在負載下易產(chǎn)生錯位的問題，在高溫暴露時存在嚴重的降解過程，導(dǎo)致缺膠、脫層、遷移滲入電池片內(nèi)部的問題，從而不能有效阻隔水汽侵入組件內(nèi)部，導(dǎo)致光伏組件發(fā)電效率劣化。中國專利CN103165708A介紹了一種可交聯(lián)聚乙烯共聚物，聚乙烯共聚物材質(zhì)的阻水效果和耐老化性能不如丁基類聚合物，其未說明該材質(zhì)的水汽透過率及老化后的水汽透過率。中國專利CN105062379A介紹了一種以丁基類聚合物為基材的密封膠，其具有較低的水汽透過率的優(yōu)點，但其只說明了初始的水汽阻隔性能，無耐老化測試實驗(如濕熱、高低溫、紫外等)說明，其無可水解與玻璃界面起化學(xué)反應(yīng)作用的硅氧烷基組分，不能保證在使用過程中阻隔水汽從界面侵入光伏組件內(nèi)部而具有持久的水汽阻隔效果。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種雙玻光伏組件用熱熔丁基密封膠及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種雙玻光伏組件用熱熔丁基密封膠，所述雙玻光伏組件用熱熔丁基密封膠按重量百分比計，包含以下物質(zhì)：15～45％的丁基聚合物、5～35％的合成聚合物、0.02-0.5％的引發(fā)劑、0.1-1％硅烷偶聯(lián)劑、10-30％的無機惰性填料、10-20％的干燥劑、0-5％的增黏樹脂、0.3-0.7％的增塑劑、0.1-0.5重量％的防老劑。進一步地，所述丁基聚合物為IIR(丁基橡膠)、PIB(聚異丁烯)，數(shù)均分子量為20000-1000000，優(yōu)選50000-500000。進一步地，所述合成聚合物選自SBR(丁苯橡膠)、APAO(非晶態(tài)α-烯烴共聚物)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、聚苯乙烯、POE(聚烯烴彈性體)、EPDM(三元乙丙橡膠)、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、SIS(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物)、SPIBS(苯乙烯-聚異丁烯-苯乙烯共聚物)。進一步地，所述引發(fā)劑選自BPO(過氧化苯甲酰)、DCP(過氧化二異丙苯)、AIBN(偶氮二異丁腈)、ABVN(偶氮二異庚腈)、TBHP(叔丁基過氧化氫)、IPP(過氧化二碳酸二異丙酯)。進一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑含以下結(jié)構(gòu)式：R1Si(OR2)nX3-n，其中R1為-(CH2)mR3或-CH＝CH2，m為1、2或3，R3選自-NH2、NH(CH2)2NH2、-SH、-OCH2CH3、-O(CH2)2CH3、-OOC-(CH3)C＝CH2和R2為-CH3或-CH2CH3，X為Cl或Br，n為1、2或3。進一步地，所述無機惰性填料選自云母、滑石粉、高嶺土、二氧化硅、碳酸鈣、炭黑，目數(shù)大于50目；所述炭黑為爐法制造補強型炭黑，粒徑15～60nm，使該熱熔丁基密封膠具有大于1014Ω·cm的體積電阻率。進一步地，所述干燥劑選自3A至5A型分子篩、氧化鈣、氯化鈣、硫酸鎂、活性氧化鋁、硅膠，目數(shù)大于50目。進一步地，所述增黏樹脂選自松香樹脂、萜烯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、碳五加氫樹脂、碳九加氫樹脂；所述增塑劑為聚丁烯或鄰苯二甲酸酯類。進一步地，所述防老劑選自β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類取代丙烯腈類、三嗪類、HALS。一種上述的雙玻光伏組件用熱熔丁基密封膠的制備方法，具體為：將丁基聚合物和合成聚合物加入到溫度為110℃的捏合機中進行共混捏合10分鐘，冷卻至50-100℃后，加入引發(fā)劑捏合攪拌5分鐘，加入偶聯(lián)劑升溫至160-200℃捏合20分鐘，再控溫至120-150℃，加入無機惰性填料、增黏樹脂、增塑劑、防老劑，繼續(xù)捏合10分鐘，在真空度為0.08～0.1MPa、溫度120-150℃下繼續(xù)捏合1～2小時，得到均勻密封膠捏合物。本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)問題，如老化后粘接力下降，紫外、濕熱、高低溫老化后存在缺膠及脫層現(xiàn)象，水汽阻隔率差等問題，在此密封膠經(jīng)兩種聚合物熔融共混改性，再經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑接枝改性，最后經(jīng)填充改性得到，通過硅烷接枝改性使密封膠具有一定的交聯(lián)度，以形成含Si-O-Si基團的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以減少其降解，并且得到的密封膠表面含有可水解的硅氧烷基團，可在使用過程中通過水汽水解作用形成極性的硅羥基，硅羥基可與玻璃表面活性基團之間形成化學(xué)鍵合作用以防止水汽從界面侵入，并調(diào)節(jié)其內(nèi)聚強度與黏合強度平衡，使其粘合力略大于內(nèi)聚力，使密封膠在界面破壞(粘合性故障)之前發(fā)生內(nèi)聚性故障，從而能持久有效地阻隔水汽從密封膠與玻璃之間的界面侵入電池原件，其既起密封作用又起一定的結(jié)構(gòu)作用。2、本發(fā)明制得的密封膠初始搭接剪切強度大于0.7MPa，在100％相對濕度和121℃老化120小時后仍具有大于0.7MPa的搭接剪切強度；厚度為0.8至1.2毫米的樣品在38℃和100％相對濕度測試條件下具有低于0.3g/m2/天的水汽透過率(MVTR)，在85℃和100％相對濕度測試條件下具有低于5.0g/m2/天的水汽透過率(MVTR)；密封膠樣品制成的光伏組件濕熱老化功率損耗低于2％；高分子鏈段之間含有Si-O-Si基團，端基具有可水解的硅氧烷基官能團；在180℃烘箱老化72小時后熱失重低于1％；在85℃溫度下超過5000小時的紫外照射后無可辨識損傷。3、本發(fā)明原料易得、工藝簡單，密封膠高分子鏈段之間含Si-O-Si基團、端基具有硅氧烷基，具有持久粘接力，耐高溫、高濕、紫外老化，水汽透過率低，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，絕緣性能良好，冷流率小等特點。具體實施方式下面通過具體實施例對本發(fā)明進行描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容作一些非關(guān)鍵的改進和調(diào)整。實施例1將30重量％的IIR、15重量％的POE加入到溫度為110℃的捏合機中進行共混捏合10分鐘，冷卻至50-100℃后，加入0.02重量％的BPO捏合攪拌5分鐘，加入0.1重量％的A-151偶聯(lián)劑，迅速升溫至160-200℃捏合20分鐘，再控溫至120-150℃，加入15重量％的炭黑、15重量％的活性碳酸鈣、10重量％的滑石粉、10重量％的3A分子篩、4.4重量％的碳五加氫石油樹脂、0.3重量％的鄰苯二甲酸二辛酯、0.1重量％的抗氧劑和0.1重量％的紫外穩(wěn)定劑，繼續(xù)捏合10分鐘，在真空度為0.08～0.1MPa、溫度120-150℃下繼續(xù)捏合1～2小時，得到均勻密封膠捏合物，密封膠樣品進行初始搭接剪切強度、濕熱老化120h搭接剪切強度、熱流性、冷流性、180℃烘箱72小時熱失重、85℃水汽透過率、38℃水汽透過率、體積電阻率測試，密封膠樣品制成1mm厚、1cm寬膠條對雙層玻璃進行邊緣密封，再經(jīng)層壓機加熱壓制制成雙玻模擬組件進行濕熱老化、高低溫循環(huán)老化、紫外老化測試，密封膠樣品制作光伏組件進行濕熱老化功率損耗實驗。實施例2將30重量％的IIR、15重量％的EPDM加入到溫度為110℃的捏合機中進行共混捏合10分鐘，冷卻至50-100℃后，加入0.02重量％的AIBN捏合攪拌5分鐘，加入0.1重量％的KH-570偶聯(lián)劑，迅速升溫至160-200℃捏合20分鐘，再控溫至120-150℃，加入15重量％的炭黑、15重量％的活性碳酸鈣、10重量％的滑石粉、10重量％的3A分子篩、4.4重量％的碳五加氫石油樹脂、0.3重量％的鄰苯二甲酸二辛酯、0.1重量％的抗氧劑和0.1重量％的紫外穩(wěn)定劑，繼續(xù)捏合10分鐘，在真空度為0.08～0.1MPa、溫度120-150℃下繼續(xù)捏合1～2小時，得到均勻密封膠捏合物，密封膠樣品進行初始搭接剪切強度、濕熱老化120h搭接剪切強度、熱流性、冷流性、180℃烘箱72小時熱失重、85℃水汽透過率、38℃水汽透過率、體積電阻率測試，密封膠樣品制成1mm厚、1cm寬膠條對雙層玻璃進行邊緣密封，再經(jīng)層壓機加熱壓制制成雙玻模擬組件進行濕熱老化、高低溫循環(huán)老化、紫外老化測試，密封膠樣品制作光伏組件進行濕熱老化功率損耗實驗。實施例3將30重量％的PIB、15重量％的APAO加入到溫度為110℃的捏合機中進行共混捏合10分鐘，冷卻至50-100℃后，加入0.02重量％的DCP捏合攪拌5分鐘，加入0.1重量％的A-171偶聯(lián)劑，迅速升溫至160-200℃捏合20分鐘，再控溫至120-150℃，加入15重量％的炭黑、15重量％的活性碳酸鈣、10重量％的滑石粉、10重量％的3A分子篩、4.4重量％的萜烯樹脂、0.3重量％的聚丁烯、0.1重量％的抗氧劑和0.1重量％的紫外穩(wěn)定劑，繼續(xù)捏合10分鐘，在真空度為0.08～0.1MPa、溫度120-150℃下繼續(xù)捏合1～2小時，得到均勻密封膠捏合物，密封膠樣品進行初始搭接剪切強度、濕熱老化120h搭接剪切強度、熱流性、冷流性、180℃烘箱72小時熱失重、85℃水汽透過率、38℃水汽透過率、體積電阻率測試，密封膠樣品制成1mm厚、1cm寬膠條對雙層玻璃進行邊緣密封，再經(jīng)層壓機加熱壓制制成雙玻模擬組件進行濕熱老化、高低溫循環(huán)老化、紫外老化測試，密封膠樣品制作光伏組件進行濕熱老化功率損耗實驗。實施例4將30重量％的PIB、15重量％的SBS加入到溫度為110℃的捏合機中進行共混捏合10分鐘，冷卻至50-100℃后，加入0.02重量％的ABVN捏合攪拌5分鐘，加入0.1重量％的KH-560偶聯(lián)劑，迅速升溫至160-200℃捏合20分鐘，再控溫至120-150℃，加入15重量％的炭黑、15重量％的活性碳酸鈣、10重量％的滑石粉、10重量％的3A分子篩、4.4重量％的萜烯樹脂、0.3重量％的鄰苯二甲酸二癸酯、0.1重量％的抗氧劑和0.1重量％的紫外穩(wěn)定劑，繼續(xù)捏合10分鐘，在真空度為0.08～0.1MPa、溫度120-150℃下繼續(xù)捏合1～2小時，得到均勻密封膠捏合物，密封膠樣品進行初始搭接剪切強度、濕熱老化120h搭接剪切強度、熱流性、冷流性、180℃烘箱72小時熱失重、85℃水汽透過率、38℃水汽透過率、體積電阻率測試，密封膠樣品制成1mm厚、1cm寬膠條對雙層玻璃進行邊緣密封，再經(jīng)層壓機加熱壓制制成雙玻模擬組件進行濕熱老化、高低溫循環(huán)老化、紫外老化測試，密封膠樣品制作光伏組件進行濕熱老化功率損耗實驗。實施例5將30重量％的PIB、15重量％的POE加入到溫度為110℃的捏合機中進行共混捏合10分鐘，冷卻至50-100℃后，加入0.02重量％的IPP捏合攪拌5分鐘，加入0.1重量％的KH-792偶聯(lián)劑，迅速升溫至160-200℃捏合20分鐘，再控溫至120-150℃，加入15重量％的炭黑、15重量％的活性碳酸鈣、10重量％的滑石粉、10重量％的3A分子篩、4.4重量％的碳五加氫石油樹脂、0.3重量％的鄰苯二甲酸二癸酯、0.1重量％的抗氧劑和0.1重量％的紫外穩(wěn)定劑，繼續(xù)捏合10分鐘，在真空度為0.08～0.1MPa、溫度120-150℃下繼續(xù)捏合1～2小時，得到均勻密封膠捏合物，密封膠樣品進行初始搭接剪切強度、濕熱老化120h搭接剪切強度、熱流性、冷流性、180℃烘箱72小時熱失重、85℃水汽透過率、38℃水汽透過率、體積電阻率測試，密封膠樣品制成1mm厚、1cm寬膠條對雙層玻璃進行邊緣密封，再經(jīng)層壓機加熱壓制制成雙玻模擬組件進行濕熱老化、高低溫循環(huán)老化、紫外老化測試，密封膠樣品制作光伏組件進行濕熱老化功率損耗實驗。比較例：市售比較例A丁基膠帶和比較例B丁基膠帶。在溫度為85℃，濕度為85％下，老化1000小時后或溫度為121℃，濕度為100％，老化120小時后實施例1-5的光伏組件邊緣密封處及丁基裸條無可辨識的損傷，而樣品裸條比較例A出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象，實施例5出現(xiàn)“銀紋”現(xiàn)象；實施例1-5雙玻模擬組件邊緣密封處無可辨識的損傷，比較例A邊緣密封處出現(xiàn)脫層現(xiàn)象，比較例B邊緣處出現(xiàn)脫層及缺膠現(xiàn)象。在溫度范圍為-40℃～85℃高低溫循環(huán)老化后，實施例1-5和比較例A的雙玻模擬組件邊緣密封處及丁基裸條無可辨識的損傷，比較例B出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。在85℃烘箱中及室溫下放置捏至圓球狀的實施例，72小時后實施例1-5和比較例A樣品熱流性和冷流性都很微小，并無明顯流淌現(xiàn)象，而比較例B熱流性較明顯。在85℃溫度下超過3000小時的紫外照射(照射強度為1.35W/m2，波長為320～420nm)后，實施例1-5和比較例A、B制成的光伏組件邊緣密封處及丁基裸條都無出現(xiàn)可辨識的損傷。對實施例1-5制得的樣品以及比較例A和B的材料進行其它性能檢測，結(jié)果如表1所示。表1a.搭接剪切強度根據(jù)GB/T7124-2008進行測試；b.水汽透過率根據(jù)ASTMF1249進行測試；c.體積電阻率根據(jù)GB/T1410-2006進行測試。由表中數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明制得的密封膠具有持久的粘結(jié)力，在濕熱老化后具有更高的粘接力，而比較例A和B老化后粘接力下降，本發(fā)明制得的密封膠在85℃和38℃下水汽透過率都低于比較例，說明本發(fā)明制得的密封膠具有優(yōu)異的阻水性能，同時實驗數(shù)據(jù)也說明了本發(fā)明制得的密封膠熱穩(wěn)定性、絕緣性良好。在施加1000V電壓下，在將太陽能電池組件放置85℃和85％濕度下達168小時的同時，根據(jù)實施例和比較例制造的太陽能電池組件是否表現(xiàn)出5％或更多的輸出功率的劣化，是否滿足電流泄漏標準，輸出功率的平均劣化值見表2。表2示例輸出功率的劣化實施例1-0.78％實施例2-0.92％實施例3-1.33％實施例4-0.84％實施例5-1.29％比較例A-2.47％比較例B-5.53％根據(jù)所述實施例1-5制成的太陽能電池組件在高溫高濕條件下導(dǎo)致較小的輸出功率的劣化，而比較例A、B的太陽能電池組件在高溫高濕條件下導(dǎo)致較大的輸出功率的劣化，由此可以說明本發(fā)明的熱熔密封膠具有優(yōu)異的耐濕熱老化和高阻水特性。本發(fā)明具有原料易得、工藝簡單，制得到的密封膠具有持久粘接力，耐高溫、高濕、紫外老化，水汽透過率低，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，絕緣性能良好，冷流率小的特點。當前第1頁1 2 3