一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及有机硅导电胶领域，公开了一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶及其制备方法，导电胶按质量份计，包括如下原料，有机硅基础胶10～30份、扩链剂0.2～1.5份、交联剂1～4份、导电填料70～90份、增粘助剂1～2.5份、抑制剂0.5～3份、铂催化剂0.15～1份，有机硅基础胶为端乙烯基硅油和甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的混合物。本发明专利技术制备的有机硅导电胶具有室温或低温储存时间长，高温下反应速度快；产品具有无溶剂环保，柔韧性好，粘接性能优异等特点。优异等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有机硅导电胶领域，具体涉及一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能是一种绿色环保的能源，是人类替代常规油气能源，实现“双碳”目标的重要发展方向。光伏电池是一种太阳能光电转换的重要装置，而叠瓦组件技术作为目前最高效的光伏电池技术之一备受关注。叠瓦组件技术利用导电胶以更紧密的粘接方式串联电池片，提高电池片面积，能够大幅度提高组件的输出功率。而导电胶的性能直接影响着光伏组件的运行稳定性和使用寿命，所以导电胶是决定叠瓦光伏组件性能最重要的材料之一。
[0003]目前常用的导电胶主要有环氧、丙烯酸和有机硅体系。环氧导电胶的粘接性能良好，但需要较高的固化温度和较长的固化时间，固化后韧性和耐候性均较差；丙烯酸导电胶固化快，粘接性好，但耐热老化和耐紫外性能差，韧性也较差；有机硅导电胶相对来说强度较低，但经过优化后也能满足叠瓦组件的要求，并且具有固化快、耐高低温、耐紫外、耐盐雾等性能。由于光伏组件通常需要在户外使用25年以上，所以有机硅导电胶更适合用于光伏组件。
[0004]但是目前有机硅导电胶存在如下问题：一、有机硅导电胶需要添加溶剂来提升施工性能以及柔韧性差的问题，不符合绿色环保的要求；二、高低温冲击容易开裂或者损坏电池片，影响了其应用和推广。因此，亟需开发一种无溶剂且施工性能及柔韧性好的有机硅导电胶，以保证光伏组件长期稳定运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶及其制备方法，以解决现有技术中有机硅导电胶无法兼顾无溶剂和高柔韧性的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶，按质量份计，包括如下原料，有机硅基础胶10～30份、扩链剂0.2～1.5份、交联剂1～4份、导电填料70～90份、增粘助剂1～2.5份、抑制剂0.5～3份、铂催化剂0.15～1份，有机硅基础胶为端乙烯基硅油和甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的混合物。
[0007]本方案的原理及优点是：实际应用时，针对现有技术中非有机硅导电胶存在的耐老化和韧性差的问题以及有机硅导电胶含溶剂且韧性差的问题，专利技术人对新型的导电胶进行研究和开发。本技术方案中，研发难点主要是补强填料需兼顾无溶剂、高强度和易施工(低粘度)的问题；有机硅基础胶在不补强的情况下强度低，使用传统的白炭黑补强会导致增稠严重，需要加溶剂调整施工性能，与研发初衷不符；使用乙烯基硅树脂补强交联密度高、韧性差。本技术方案的有机硅基础胶中，使用甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷为补强填料，其与硅橡胶相容性好，且补强效果好、对粘度影响较小(几乎不会增稠)，从而保证易施
工。甲基丙烯酰氧基中的乙烯基由于甲基的位阻效应，反应活性比乙烯基硅油中的乙烯基反应活性低，在反应初期不会乙烯基硅油竞争端氢硅油反应位点，而影响扩链反应发生，扩链后乙烯基硅油的分子链更长，固化后的导电胶韧性更好。随着端乙烯基硅油的消耗和温度增加，甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷再与含氢硅油发生交联反应起到补强效果，能够使制备的导电胶具有良好的强度、韧性和施工性能。甲基丙烯酸酯在高温下能够使铂催化剂活性提高，通过抑制剂和含甲基丙烯酸酯结构的聚倍半硅氧烷搭配使用，能够保证导电胶具有良好的贮存稳定性，又能在高温下快速固化，两者协同实现在无溶剂的前提下，保证导电胶的强度、韧性的同时避免增稠。
[0008]优选的，作为一种改进，端乙烯基硅油和甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的质量比为1～4:1。
[0009]本技术方案中，端乙烯基硅油和甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的质量比对导电胶的力学强度和韧性具有重要影响，甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷添加量过高会导致交联密度过高，胶体韧性差，甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷添加量过低会导致补强效果不佳，胶体强度低。
[0010]优选的，作为一种改进，端乙烯基硅油的粘度为300～3000mPa
·
s，端乙烯基硅油的乙烯基含量为0.2
‑
0.5wt％。
[0011]本技术方案中，第二个研发难点是要保证导电胶的韧性。目前为了保证导电胶的高韧性，通常会添加大量的导电填料，导致导电胶粘度增大，无法满足施工性能。本技术方案发现端乙烯基硅油的粘度会对胶体的粘度有影响，而乙烯基含量会对交联密度产生影响，乙烯基含量过低会导致交联密度低，胶体强度低，乙烯基含量过高会导致交联密度过高，胶体韧性变差。通过对其粘度的优化，在保证高韧性的同时，能够使制备而成的导电胶满足施工性能要求。
[0012]优选的，作为一种改进，甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的结构式如式(I)或式(II)，
[0013][0014]其中，k为2～20的整数，R为n为2～12的整数。
[0015]本技术方案中，相较于传统的乙烯基MQ树脂或者乙烯基聚倍半硅氧烷，甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷中的乙烯基反应活性更低，在硫化反应初期时，甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷不会与端乙烯基硅油竞争端氢硅油反应点位，实现对端乙烯基硅油的扩链，而是随着端乙烯基硅油的消耗和温度增加，甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷再与含氢硅油发生交联反应起到补强效果。并且聚倍半硅氧烷较硅树脂分子量更小，不会增加体系稠度。一般来说式(I)和式(II)产物很难分离，一般得到的都是两者的混合物。
[0016]优选的，作为一种改进，扩链剂为端氢硅油，端氢硅油的含氢质量分数为0.08
‑
0.15％，粘度5
‑
15mPa
·
s，结构式如式(III)，
[0017][0018]其中，m为5～18的整数。
[0019]本技术方案中，端氢硅油的粘度太低时，在高温硫化过程中，端氢硅油容易挥发，影响扩链效果；端氢硅油粘度过高时，分子自由度会降低，影响扩链反应速率。
[0020]优选的，作为一种改进，交联剂为侧链含氢硅油，侧链含氢硅油的含氢质量分数为0.3
‑
1.2％，粘度30
‑
500mPa
·
s，结构式如式(IV)，
[0021][0022]其中，R1为甲基、乙基或苯基，p和q为正整数，20≤p+q≤100，2.5≤p:q≤0.5。
[0023]本技术方案中，含氢硅油的粘度太低，分子量过小，会导致交联后硅橡胶分子链的自由度过高，会导致交联反应后胶体强度下降；含氢硅油粘度太高，分子量过大，会导致交联后硅橡胶分子链的自由度过低，胶体变脆，韧性降低，外，通过研究发现，p+q值越大，侧链含氢硅油的分子量越大，粘度则越大，p:q值越大，则侧链含氢硅油的含氢质量分数越低，上述的p、q的取值区间为经过试验验证的合理区间。
[0024]优选的，作为一种改进，导电填料为银粉、镀银铜粉、镀银镍粉或者镀银石墨，且导电填料的粒径0.2～10μm；抑制剂为炔醇或者硅烷化炔醇。
[0025]本技术方案中，银粉、镀银铜粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶，其特征在于：按质量份计，包括如下原料，有机硅基础胶10～30份、扩链剂0.2～1.5份、交联剂1～4份、导电填料70～90份、增粘助剂1～2.5份、抑制剂0.5～3份、铂催化剂0.15～1份，有机硅基础胶为端乙烯基硅油和甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的混合物。2.根据权利要求1所述的一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶，其特征在于：所述端乙烯基硅油和甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的质量比为1～4:1。3.根据权利要求2所述的一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶，其特征在于：所述端乙烯基硅油的粘度为300～3000mPa
·
s，端乙烯基硅油的乙烯基含量为0.2
‑
0.5wt％。4.根据权利要求3所述的一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶，其特征在于：所述甲基丙烯酰氧基聚倍半硅氧烷的结构式如式(I)或式(II)，其中，k为2～20的整数，R为n为2～12的整数。5.根据权利要求4所述的一种光伏叠瓦组件用无溶剂高韧性有机硅导电胶，其特征在于：所述扩链剂为端氢硅油，端氢硅油的含氢质量分数为0.08
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0.15％，粘度5
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15mPa
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s，结构式如式(III)，其中，m为5～18的整数。6.根据权利要求5所述的一种光伏叠瓦组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有治，陈相全，陈东，祝雷，张明，黄强，庞雪，
申请(专利权)人：成都硅宝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：