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CN108865044A - 一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法 - Google Patents

一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法 Download PDF

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CN108865044A
CN108865044A CN201810626530.5A CN201810626530A CN108865044A CN 108865044 A CN108865044 A CN 108865044A CN 201810626530 A CN201810626530 A CN 201810626530A CN 108865044 A CN108865044 A CN 108865044A
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CN
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solar photovoltaic
preparation
battery component
sealant
photovoltaic battery
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CN201810626530.5A
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刘菊花
邓博
朱彩娣
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Foshan Teng Carp Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Foshan Teng Carp Amperex Technology Ltd
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Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，属于新能源制备技术领域。本发明中制备的香豆素的荧光量子产率高，从而具有较高的吸光度，稳定性强，使密封胶受紫外照射的影响降低，本发明中蓖麻油聚氨酯预聚体虽然有很高的弹性和较好的耐低温性能，甲基硅橡胶胶粘剂固化后较脆，但是其粘接性能优异、耐热性能优良，使密封胶固化后粘结更加牢固不易脱落，蓖麻油多元醇的羟基与甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯基发生脱水缩合，预聚体中少部分未反应的蓖麻油吸附在聚氨酯胶膜表面被空气氧化，形成无色柔韧的膜，避免胶粘剂中有效成分聚氨酯被氧化变黑，减少风沙侵蚀的影响，使密封胶的外观一直保持良好，具有广阔的应用前景。

Description

一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法
技术领域
本发明公开了一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，属于新能源制备技术领域。
背景技术
太阳能光伏发电产业自20世纪80年代以来持续高速发展，所谓太阳能光伏发电系统是指利用太阳能电池的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。太阳能电池板，也称为“光伏组件”，简称PV组件，是太阳能光伏发电系统中的核心部分之一。它是由预先排列好的一组晶体硅电池，被层压在超薄、透明、高强度玻璃和密封底层之间而构成。若干组光伏组件用密封胶安装固定在框架上组成太阳能电池板，有机硅密封胶是太阳能光伏组件中不可缺少的重要辅助材料，在太阳能光伏组件生产过程中，用于粘结框架与光伏电池板。
太阳能光伏组件密封胶从其使用的环境来说主要用于户外，必须满足适应环境外部的气候条件的使用要求。更具体地讲，太阳能光伏组件直接暴露于外界，光、热和风霜、雨、雪等气象因素对太阳能光伏组件的使用寿命产生影响。容易黄化，抗紫外性能有待提高。
与其它类型的密封胶相比，普通硅酮密封胶由于太阳能光伏电池组件主要用于户外相对恶劣的环境，其使用环境特殊，加之行业对组件的使用要求，因此，用于太阳能光伏电池组件的硅酮密封胶，其性能要求与普通的硅酮胶有所不同，需要具有更好的耐紫外线照射性能。否则，容易产生黄变，不仅影响外观，而且导致光伏组件性能下降。此外，太阳能光伏组件在组装过程中涉及到的需粘接材料种类较多，因此密封胶需要具有广泛的粘接性，而粘接性的好坏直接影响到光伏组件的密封性。因此，发明一种耐气候、抗黄变、抗氧化、粘接性好的太阳能光伏电池组件密封胶对新能源制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前太阳能光伏电池组件密封胶的工作条件光照强度高，容易黄化，抗紫外性能有待提高，并且在风沙恶劣天气的侵蚀条件下，密封胶粘结不牢，易脱落的缺陷，提供了一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取16～20g3-氨基酚、10～12g乙酰乙酸乙酯、17～20g氯化锌和70～80mL无水乙醇，置于带有搅拌器和冷凝回流管的三口烧瓶中，在氮气保护下加热升温，启动搅拌器以400～450r/min的转速保温搅拌，冷凝回流反应，自然冷却至室温得到反应液；
（2）向上述反应液中加入60～80mL盐酸，搅拌混合10～15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用蒸馏水洗涤固体产物3～4次后，置于烘箱中，加热升温干燥，得到干燥产物，将干燥产物用70～75mL异丙醇再进行重结晶，得到晶体产物；
（3）取上述8～10g晶体产物、10～12g2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和40～50mL盐酸置于带有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下，再向三口烧瓶中加入10～15g丙烯酰氯，启动搅拌器，搅拌混合，自然冷却至室温后，出料，抽滤去除滤液后置于烘箱中，加热升温，干燥得到阳离子化香豆素；
（4）向带有搅拌器和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入200～230mL蓖麻油多元醇，真空加热，脱水，冷却至室温，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌，加热升温后，用恒压滴液漏斗向三口烧瓶中加入80～90mL甲苯二异氰酸酯，并保温反应，出料冷却至室温，得到蓖麻油聚氨酯预聚体；
（5）将聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体混合，置于高速分散机中，高速分散得预混乳化液；
（6）按重量份数计，将70～80份预混乳化液、20～30份阳离子化香豆素、30～35份甲基硅橡胶、5～7份三-（二甲胺基甲基）苯酚置于搅拌机中，搅拌分散，得到预分散混合物，将预分散混合物置于真空脱泡机中，真空脱泡得到太阳能光伏电池组件密封胶。
步骤（1）所述的三口烧瓶在氮气保护下加热升温为70～80℃，冷凝回流反应时间为14～16h。
步骤（2）所述的盐酸的质量分数为10%，干燥温度为60～70℃，干燥时间为8～9h。
步骤（3）所述的搅拌转速为200～250r/min，搅拌混合时间为4～5h，烘箱中干燥温度为80～90℃，干燥时间为6～7h。
步骤（4）所述的真空加热为110～120℃，脱水时间为30～35min，启动搅拌后加热升温为70～80℃，恒压滴液漏斗滴加速率为3～5mL/min，保温反应时间为2～3h。
步骤（5）所述的聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液的质量分数为40%，聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体混合体积比为1︰3，高速分散转速为3000～3500r/min，高速分散时间为10～13min。
步骤（6）所述的搅拌机转速为300～350r/min，搅拌分散时间为2～3h，真空脱泡时间为40～45min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以3-氨基酚、乙酰乙酸乙酯为原料在氯化锌的催化活化作用下加热升温反应得到反应液，经过过滤、洗涤、干燥得到晶体产物，将晶体产物与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和丙烯酰氯继续反应得到阳离子化香豆素，本发明中制备的香豆素的荧光量子产率高，从而具有较高的吸光度，稳定性强，它与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵反应后会引入季铵基团，季氨基团的正电性会降低分子的电子云密度，提高香豆素的紫外线吸收率，使密封胶受紫外照射的影响降低，另外香豆素具有较强的抗氧化性能，并能够对固化交联起到促进作用，交联度的增加使密封胶的老化降解能力下降，从而改善密封胶易黄化的缺陷；
（2）本发明中蓖麻油聚氨酯预聚体虽然有很高的弹性和较好的耐低温性能，甲基硅橡胶胶粘剂固化后较脆，但是其粘接性能优异、耐热性能优良，蓖麻油聚氨酯和甲基硅橡胶进行网络互穿，制备得具有IPN结构的胶粘剂，IPN的互穿结构中以蓖麻油聚氨酯为连续相，甲基硅橡胶为分散相，硅橡胶有开放式的微孔结构，真空脱泡后的密封胶表面张力很小，容易浸润基材表面的沙尘，吸入密封胶内部的分散相的微孔结构中，使得基材表面得到清洁，互穿网络结构结合更紧密，使密封胶固化后粘结更加牢固不易脱落，蓖麻油多元醇的羟基与甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯基发生脱水缩合，形成交联体系，得到预聚体，过量甲苯二异氰酸与水反应放出二氧化碳，异氰酸酯的消耗量大大增加，使密封胶的毒性得到降低，预聚体中少部分未反应的蓖麻油吸附在聚氨酯胶膜表面被空气氧化，形成无色柔韧的膜，避免胶粘剂中有效成分聚氨酯被氧化变黑，减少风沙侵蚀的影响，使密封胶的外观一直保持良好，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
取16～20g3-氨基酚、10～12g乙酰乙酸乙酯、17～20g氯化锌和70～80mL无水乙醇，置于带有搅拌器和冷凝回流管的三口烧瓶中，在氮气保护下加热升温至70～80℃，启动搅拌器以400～450r/min的转速保温搅拌，冷凝回流反应14～16h，自然冷却至室温得到反应液；向上述反应液中加入60～80mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合10～15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用蒸馏水洗涤固体产物3～4次后，置于烘箱中，加热升温至60～70℃，干燥8～9h，得到干燥产物，将干燥产物用70～75mL异丙醇再进行重结晶，得到晶体产物；取上述8～10g晶体产物、10～12g2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和40～50mL质量分数为20%的盐酸置于带有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下，再向三口烧瓶中加入10～15g丙烯酰氯，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌混合4～5h，自然冷却至室温后，出料，抽滤去除滤液后置于烘箱中，加热升温至80～90℃，干燥6～7h，得到阳离子化香豆素；向带有搅拌器和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入200～230mL蓖麻油多元醇，真空加热至110～120℃，脱水30～35min，冷却至室温，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌，加热升温至70～80℃后，用恒压滴液漏斗以3～5mL/min的滴加速率，向三口烧瓶中加入80～90mL甲苯二异氰酸酯，并保温反应2～3h，出料冷却至室温，得到蓖麻油聚氨酯预聚体；将质量分数为40%的聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体按体积比为1︰3混合，置于高速分散机中以3000～3500r/min的转速，高速分散10～13min，得预混乳化液；按重量份数计，将70～80份预混乳化液、20～30份阳离子化香豆素、30～35份甲基硅橡胶、5～7份三-（二甲胺基甲基）苯酚置于搅拌机中，以300～350r/min的转速分散2～3h，得到预分散混合物，将预分散混合物置于真空脱泡机中，真空脱泡40～45min，得到太阳能光伏电池组件密封胶。
取16g3-氨基酚、10g乙酰乙酸乙酯、17g氯化锌和70mL无水乙醇，置于带有搅拌器和冷凝回流管的三口烧瓶中，在氮气保护下加热升温至70℃，启动搅拌器以400r/min的转速保温搅拌，冷凝回流反应14h，自然冷却至室温得到反应液；向上述反应液中加入60mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合10min，过滤去除滤液，得到固体产物，用蒸馏水洗涤固体产物3次后，置于烘箱中，加热升温至60℃，干燥8h，得到干燥产物，将干燥产物用70mL异丙醇再进行重结晶，得到晶体产物；取上述8g晶体产物、10g2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和40mL质量分数为20%的盐酸置于带有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下，再向三口烧瓶中加入10g丙烯酰氯，启动搅拌器，以200r/min的转速搅拌混合4h，自然冷却至室温后，出料，抽滤去除滤液后置于烘箱中，加热升温至80℃，干燥6h，得到阳离子化香豆素；向带有搅拌器和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入200mL蓖麻油多元醇，真空加热至110℃，脱水30min，冷却至室温，启动搅拌器，以200r/min的转速搅拌，加热升温至70℃后，用恒压滴液漏斗以3mL/min的滴加速率，向三口烧瓶中加入80mL甲苯二异氰酸酯，并保温反应2h，出料冷却至室温，得到蓖麻油聚氨酯预聚体；将质量分数为40%的聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体按体积比为1︰3混合，置于高速分散机中以3000r/min的转速，高速分散10min，得预混乳化液；按重量份数计，将70份预混乳化液、20份阳离子化香豆素、30份甲基硅橡胶、5份三-（二甲胺基甲基）苯酚置于搅拌机中，以300r/min的转速分散2h，得到预分散混合物，将预分散混合物置于真空脱泡机中，真空脱泡40min，得到太阳能光伏电池组件密封胶。
取18g3-氨基酚、11g乙酰乙酸乙酯、18g氯化锌和75mL无水乙醇，置于带有搅拌器和冷凝回流管的三口烧瓶中，在氮气保护下加热升温至75℃，启动搅拌器以420r/min的转速保温搅拌，冷凝回流反应15h，自然冷却至室温得到反应液；向上述反应液中加入70mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合12min，过滤去除滤液，得到固体产物，用蒸馏水洗涤固体产物3次后，置于烘箱中，加热升温至65℃，干燥8.5h，得到干燥产物，将干燥产物用72mL异丙醇再进行重结晶，得到晶体产物；取上述9g晶体产物、11g2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和45mL质量分数为20%的盐酸置于带有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下，再向三口烧瓶中加入12g丙烯酰氯，启动搅拌器，以220r/min的转速搅拌混合4.5h，自然冷却至室温后，出料，抽滤去除滤液后置于烘箱中，加热升温至85℃，干燥6.5h，得到阳离子化香豆素；向带有搅拌器和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入215mL蓖麻油多元醇，真空加热至115℃，脱水32min，冷却至室温，启动搅拌器，以220r/min的转速搅拌，加热升温至75℃后，用恒压滴液漏斗以4mL/min的滴加速率，向三口烧瓶中加入85mL甲苯二异氰酸酯，并保温反应2.5h，出料冷却至室温，得到蓖麻油聚氨酯预聚体；将质量分数为40%的聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体按体积比为1︰3混合，置于高速分散机中以3200r/min的转速，高速分散12min，得预混乳化液；按重量份数计，将75份预混乳化液、25份阳离子化香豆素、32份甲基硅橡胶、6份三-（二甲胺基甲基）苯酚置于搅拌机中，以320r/min的转速分散2.5h，得到预分散混合物，将预分散混合物置于真空脱泡机中，真空脱泡42min，得到太阳能光伏电池组件密封胶。
取20g3-氨基酚、12g乙酰乙酸乙酯、20g氯化锌和80mL无水乙醇，置于带有搅拌器和冷凝回流管的三口烧瓶中，在氮气保护下加热升温至80℃，启动搅拌器以450r/min的转速保温搅拌，冷凝回流反应16h，自然冷却至室温得到反应液；向上述反应液中加入80mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用蒸馏水洗涤固体产物4次后，置于烘箱中，加热升温至70℃，干燥9h，得到干燥产物，将干燥产物用75mL异丙醇再进行重结晶，得到晶体产物；取上述10g晶体产物、12g2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和50mL质量分数为20%的盐酸置于带有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下，再向三口烧瓶中加入15g丙烯酰氯，启动搅拌器，以250r/min的转速搅拌混合5h，自然冷却至室温后，出料，抽滤去除滤液后置于烘箱中，加热升温至90℃，干燥7h，得到阳离子化香豆素；向带有搅拌器和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入230mL蓖麻油多元醇，真空加热至120℃，脱水35min，冷却至室温，启动搅拌器，以250r/min的转速搅拌，加热升温至80℃后，用恒压滴液漏斗以5mL/min的滴加速率，向三口烧瓶中加入90mL甲苯二异氰酸酯，并保温反应3h，出料冷却至室温，得到蓖麻油聚氨酯预聚体；将质量分数为40%的聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体按体积比为1︰3混合，置于高速分散机中以3500r/min的转速，高速分散13min，得预混乳化液；按重量份数计，将80份预混乳化液、30份阳离子化香豆素、35份甲基硅橡胶、7份三-（二甲胺基甲基）苯酚置于搅拌机中，以350r/min的转速分散3h，得到预分散混合物，将预分散混合物置于真空脱泡机中，真空脱泡45min，得到太阳能光伏电池组件密封胶。
对比例以上海某公司生产的太阳能光伏电池组件密封胶作为对比例 对本发明制得的太阳能光伏电池组件密封胶和对比例中的太阳能光伏电池组件密封胶进行性能检测，检测结果如表1所示：
测试方法：
拉伸强度测试采用拉伸强度测试机进行检测；
断裂伸长率测试按GBT13477标准进行检测；
剪切强度测试：将实例1～3中的密封胶与铝合金边框粘结，按GB/T 14683-2003标准进行检测；
黄边指数测试：将实例1～3中的密封胶与铝合金边框粘结，放置于10万lx光照强度下，测得黄边指数及表面变化情况；
黄变指数测试方法按黄变级数ΔYi的说法测试，按黄变指数分为：
0级：无变色，ΔYi≤1.5；
1级：很轻微变色，1.6＜ΔYi≤3.0；
2级：轻微变色，3.1＜ΔYi≤6.0；
3级：明显变色，6.1＜ΔYi≤9.0；
4级：较大变色，9.1＜ΔYi≤12.0；
5级：严重变色，12.0＜ΔYi；
表面变化情况测试按GB/T7762-2003 臭氧老化试验方法进行试验，用5倍放大镜观察表面；
紫外线屏蔽率测试采用抗紫外线测试仪进行检测。
表1密封胶性能测定结果
根据上述中数据可知本发明的太阳能光伏电池组件密封胶拉伸强度和断裂伸长率高，剪切强度高，粘结性好，在风沙侵蚀的恶劣天气下不易脱落，10万lx光照强度下黄变指数低，紫外线屏蔽率高，抗紫外线好，具有广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取16～20g3-氨基酚、10～12g乙酰乙酸乙酯、17～20g氯化锌和70～80mL无水乙醇，置于带有搅拌器和冷凝回流管的三口烧瓶中，在氮气保护下加热升温，启动搅拌器以400～450r/min的转速保温搅拌，冷凝回流反应，自然冷却至室温得到反应液；
（2）向上述反应液中加入60～80mL盐酸，搅拌混合10～15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用蒸馏水洗涤固体产物3～4次后，置于烘箱中，加热升温干燥，得到干燥产物，将干燥产物用70～75mL异丙醇再进行重结晶，得到晶体产物；
（3）取上述8～10g晶体产物、10～12g2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和40～50mL盐酸置于带有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下，再向三口烧瓶中加入10～15g丙烯酰氯，启动搅拌器，搅拌混合，自然冷却至室温后，出料，抽滤去除滤液后置于烘箱中，加热升温，干燥得到阳离子化香豆素；
（4）向带有搅拌器和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入200～230mL蓖麻油多元醇，真空加热，脱水，冷却至室温，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌，加热升温后，用恒压滴液漏斗向三口烧瓶中加入80～90mL甲苯二异氰酸酯，并保温反应，出料冷却至室温，得到蓖麻油聚氨酯预聚体；
（5）将聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体混合，置于高速分散机中，高速分散得预混乳化液；
（6）按重量份数计，将70～80份预混乳化液、20～30份阳离子化香豆素、30～35份甲基硅橡胶、5～7份三-（二甲胺基甲基）苯酚置于搅拌机中，搅拌分散，得到预分散混合物，将预分散混合物置于真空脱泡机中，真空脱泡得到太阳能光伏电池组件密封胶。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的三口烧瓶在氮气保护下加热升温为70～80℃，冷凝回流反应时间为14～16h。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的盐酸的质量分数为10%，干燥温度为60～70℃，干燥时间为8～9h。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的搅拌转速为200～250r/min，搅拌混合时间为4～5h，烘箱中干燥温度为80～90℃，干燥时间为6～7h。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的真空加热为110～120℃，脱水时间为30～35min，启动搅拌后加热升温为70～80℃，恒压滴液漏斗滴加速率为3～5mL/min，保温反应时间为2～3h。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液的质量分数为40%，聚酰胺多胺环氧氯丙烷乳液与蓖麻油聚氨酯预聚体混合体积比为1︰3，高速分散转速为3000～3500r/min，高速分散时间为10～13min。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏电池组件密封胶的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的搅拌机转速为300～350r/min，搅拌分散时间为2～3h，真空脱泡时间为40～45min。
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