CN102167965B - 一种双组分室温固化硅酮密封胶 - Google Patents
一种双组分室温固化硅酮密封胶 Download PDFInfo
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Abstract
一种双组分室温固化硅酮密封胶,包含A组分和B组分,其中,A组分含有羟基封端的聚二有机基硅氧烷;B组分含有作为交联剂的烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的混合物或烷氧基-酮肟基杂化硅烷;其中A组分和B组分分别处于独立的包装中。本发明密封胶具有适宜的适用期且深层固化速度快。本发明密封胶还具有优异的耐湿热、耐UV老化性能,特别适于用作太阳能行业中的组件封装用胶。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封胶,更具体涉及一种双组分的室温固化硅酮密封胶。
背景技术
室温固化的硅酮密封胶因其优异的耐候性能被广泛使用在诸多领域,比如建筑密封粘结、电子材料灌封、以及汽车机械垫圈和太阳能电池板组件的封装等。单组分硅酮密封胶的固化是由表及里的,固化的快慢不仅取决于交联剂的反应速度,更依赖于空气中水份渗透的速度。通常单组分硅酮密封胶需要3天以上才可以完全固化,这意味着打胶后必须等待很长时间才可以搬动或进入下一个工序。密封胶的固化已经成为生产中提高生产效率的一大瓶颈。比如在太阳能电池组件封装行业,一般打胶后至少需要6-10个小时才可以移动组件,这不仅需要大量的放置空间,更大大降低了整个生产效率。同样的情况在门窗行业、结构胶行业、汽车装配等行业也屡见不鲜。
美国专利No.4,657,967描述了一种单组分室温快速固化组合物,含有羟基封端的聚二有机基硅氧烷和四官能化乙氧基-酮肟硅烷混合物。美国专利No.5,534,588也描述了一种单组分室温固化的硫化型硅酮橡胶组合物,含有羟基封端的聚二有机基硅氧烷、苯基取代的三官能化酮肟硅烷交联剂,以及任选的填充剂、粘结促进剂和增塑剂。该组合物拉伸率较大,模量较小。
为了实现快速固化,双组分硅酮密封胶无疑是一个很好的解决方案。
CN1222576C描述了一种双组分室温固化硅氧烷密封胶,但其固化速度仍然不能令人满意,所制备的样品需要18至24小时才可以固化。CN101631883A也描述了一种双组分室温固化硅氧烷密封胶,其中将羟基封端的二烷基硅氧烷聚合物和硅烷交联剂存在于第一组分中,水存在于第二组分中,一部分催化剂存在于第一组分中,一部分催化剂存在于第二组分中。虽然密封胶在固化3小时后已有足够的强度,但密封胶的表干时间非常短,仅有3-4分钟,密封胶很容易堵住混合设备而且非常不易清洗。此外,由于第一组份和第二组分的粘度差异较大,很难混合均匀。这对混合设备和操作人员都提出了非常苛刻的要求,可操作性差。而且这种工艺对第一组分的储存密封也有很高的要求。
因此,虽然本领域一直需要一种适用期适中而且深层固化快的密封胶,但这种需要在本发明之前仍然没有得到满足。
发明内容
为了克服密封胶领域存在的上述缺点以及其他缺点,本发明一方面提供一种双组分室温固化密封胶,包含A组分和B组分,其中,
A组分含有:
羟基封端的聚二有机基硅氧烷,与硅原子键合的有机基独立地选自单价烃基和单价卤代烃基;以及,
任选的填料;
B组分含有:
作为交联剂的烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的混合物或烷氧基-酮肟基杂化硅烷;
其中,B组分在密封胶中存在的量足以使A组分在和B组分混合后发生交联;
其中,A组分包含微量的水,并且A组分和B组分分别处于独立的包装中。
本发明另一方面提供一种双组分室温固化密封胶,包含A组分和B组分,其中,
A组分含有:
羟基封端的聚二有机基硅氧烷,与硅原子键合的有机基独立地选自单价烃基和单价卤代烃基;以及,
任选的填料;
B组分含有:
作为交联剂的烷氧基硅烷RnSi(OR1)4-n和酮肟基硅烷RnSi(ON=CR2R3)4-n的混合物或烷氧基-酮肟基杂化硅烷Rn-Si(OR1)m(ON=CR2R3)4-n-m,其中,R每次出现时独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、杂芳基和杂环基,上述基团任选被选自烷基、烷氧基、环烷基、卤素、羟基、氨基、氰基和硝基的基团取代;R1、R2和R3每次出现时独立地为烷基,任选被选自烷基、烷氧基、环烷基、卤素、羟基、氨基、氰基和硝基的基团取代;n为0,m为1、2或3;或者n为1,m为1或2;
其中,B组分在密封胶中存在的量足以使A组分在和B组分混合后发生交联;
其中,A组分包含微量的水,并且A组分和B组分分别处于独立的包装中。
在本发明一个方面,A组分和B组分的重量比为2∶1至20∶1,优选5∶1至14∶1。
在本发明一个方面,B组分中的烷氧基基团和酮肟基基团二者与A组分中羟基基团的摩尔比至少是0.6。
在本发明一个方面,其中在作为交联剂的烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的混合物中烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的重量比1∶10至10∶1,优选为1∶3至3∶1。
在本发明一个方面,R选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、乙烯基、环丙基、环己基、苯基。在本发明另一方面,R1、R2和R3每次出现时独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基。
在本发明一个方面,A组分中含有的羟基封端的聚二有机基硅氧烷的粘度在室温下为1,000-500,000厘泊。
在本发明一个方面,A组分中羟基封端的聚二有机基硅氧烷为羟基封端的聚二甲基硅氧烷,粘度在室温可以为5,000-150,000厘泊。
在本发明另一方面,B组分还含有固化催化剂,可选自有机锡化合物和有机钛化合物,例如但不限于二丁基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡、二辛基二月桂酸锡。
在本发明一个方面,当本发明密封胶的A组分中含有填料时,A组分中的水可以是填料内吸收的水分。
本发明密封胶的A组分和B组分均可含有增塑剂、填料、粘结促进剂、抗氧化剂、或颜料中的一种或多种。
本发明另一个方面提供一种双组分室温固化密封胶,包含A组分和B组分,其中,
A组分含有:
羟基封端的聚二甲基硅氧烷,其粘度在室温下为5,000-150,000厘泊;以及,
填料,该填料中含有微量的水;
B组分含有:
作为交联剂的烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的混合物,所述烷氧基硅烷选自甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、四丙氧基硅烷,所述酮肟基硅烷选自甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、乙基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、甲基三甲基异丁酮肟基硅烷、乙烯基三甲基异丁酮肟基硅烷、乙基三甲基异丁酮肟基硅烷、苯基三甲基异丁酮肟基硅烷、四甲基异丁酮肟基硅烷;其中烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的重量比例为1∶3至3∶1;以及,
催化剂;
A组分和B组分的重量比为2∶1至20∶1;
其中,A组分和B组分分别处于独立的包装中。
在本发明这个方面,A组分和B组分的重量比可以为5∶1至14∶1。B组分中的烷氧基基团和酮肟基基团二者与A组分中羟基基团的摩尔比可以为0.6-8。催化剂可选自但不限于有机锡化合物和有机钛化合物。A组分中的填料选自但不限于碳酸钙粉、白炭黑、硅微粉、碳黑、氧化铝。A组分和/或B组分均可含有增塑剂、填料、粘结促进剂、抗氧化剂、颜料和阻燃剂中的一种或多种。
本发明另一个方面提供一种双组分室温固化密封胶,包含A组分和B组分,其中,
A组分含有:
羟基封端的聚二甲基硅氧烷,其粘度在室温下为5,000-150,000厘泊;以及,
填料,该填料中含有微量的水;
B组分含有:
作为交联剂的烷氧基-酮肟基杂化硅烷,选自RSi(OC2H5)m(MEKO)3-m、RSi(OC2H5)m(MIBKO)3-m、RSi(OC3H7)m(MEKO)3-m、RSi(OC3H7)m(MIBKO)3-m,m为1或2,R每次出现时独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、杂芳基和杂环基,上述基团任选被选自烷基、烷氧基、环烷基、卤素、羟基、氨基、氰基和硝基的基团取代;以及,
催化剂;
A组分和B组分的重量比为2∶1至20∶1;
其中,A组分和B组分分别处于独立的包装中。
在本发明这个方面,A组分和B组分的重量比可以为5∶1至14∶1。B组分中的烷氧基基团和酮肟基基团二者与A组分中羟基基团的摩尔比可以为0.6-8。R选自但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、乙烯基、环丙基、环己基、苯基。催化剂可选自但不限于有机锡化合物和有机钛化合物。A组分中的填料选自但不限于碳酸钙粉、白炭黑、硅微粉、碳黑、氧化铝。A组分和/或B组分均可含有增塑剂、填料、粘结促进剂、抗氧化剂、颜料和阻燃剂中的一种或多种。
本发明的双组分室温固化硅酮密封胶使用烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的混合物或同时含有烷氧基和酮肟基的硅烷为交联剂。因为烷氧基和酮肟基这两种官能团的反应活性和扩散速度不同,从而可以控制和调节密封胶的深层和表面固化特性。同时,由于本发明密封胶的一种组分即A组分中含有少量水分,例如A组分的组成成分诸如填料中通常会含有一定的水分,因此当该组分与另一种组分即B组分混合后,密封胶的内部发生均一的固化,而不像单组分密封胶那样由表及里地固化。本发明密封胶具有合适的适用期,一般在5分钟以上,在三小时内密封胶已有足够的强度,并且和各种基材(例如,铝材、玻璃、PVC、大理石、PPO、含氟薄膜等)有很好的粘结性。本发明密封胶还具有优异的耐湿热、耐UV老化性能,因此特别适于用作太阳能行业中的组件封装用胶。
具体实施方式
本文中所用术语“烷氧基硅烷”指含有与硅原子键合的烷氧基的硅烷,“酮肟基硅烷”指含有与硅原子键合的酮肟基的硅烷,“烷氧基-酮肟基杂合硅烷”指同时含有与硅原子键合的烷氧基和酮肟基的硅烷。
在本发明上下文中,卤素指氟、氯、溴、碘。优选氟和氯。
羟基封端的聚二有机基硅氧烷的结构式为
其中与硅原子键合的有机基独立地选自单价烃基和单价卤代烃基,例如单价烷基和单价卤代烷基。单价烃基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、乙烯基、烯丙基、环丙基、环己基、苯基。单价卤代烃基指卤素取代的上述单价烃基,实例包括但不限于氯代甲基、氟代甲基(包括三氟代甲基)、氯代丙基、氟代丙基(包括三氟代丙基)、氯代苯基、氟代苯基、氯代环己基、氟代环己基。在该上下文中,烃基优选烷基,例如C1-C36烷基,优选C1-C18烷基,更优选C1-C10烷基,甚至更优选C1-C6烷基,最优选C 1-C4烷基。优选的羟基封端的聚二有机基硅氧烷是羟基封端的聚二甲基硅氧烷。
用于本发明中的羟基封端的聚二有机基硅氧烷的粘度在室温下为1,000-500,000厘泊,优选5,000到150,000,更优选8,000到80,000,最优选10,000到50,000,例如粘度在室温下为50,000厘泊的羟基封端的聚二甲基硅氧烷。室温在本发明上下文中指23℃。
A组分中可以含有水分,实际上A组分中可能优选含有微量的水。此处的微量是指填料和/或增塑剂等成分中通常所含有的水分,例如填料中一般会吸收一些水分。当填料中含有足够的水时,不需要在A组分中再额外加入水分。因此,当本发明密封胶的A组分中含有填料时,A组分中的水可以是填料内吸收的水分。也可以单独地向A组分中加入一些水分,例如自然态的水或乳液状态的水。
本文所用的“烷基”是指直链或支链的完全饱和的烃基,可以是C1-C36烷基,优选C1-C18烷基,更优选C1-C10烷基,甚至更优选C1-C6烷基,最优选C1-C4烷基。C1-C36的烷基指碳链中具有1至36个碳原子,以此类推,C1-C18指碳链中具有1至18个碳原子,C2-C10指碳链中具有2至10个碳原子,等等。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、叔戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
本文所用的“烯基”是指在直链或支链烃链中包含一个或多个双键的烃基,可以是C2-C36烯基,优选C2-C18烯基,更优选C2-C10烯基,甚至更优选C2-C6烯基,最优选C2-C4烯基。烯基的实例包括但不限于乙烯基(CH2=CH-)、烯丙基(CH3CH=CH2-)、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基以及己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基和癸烯基。
本文所用的“环烷基”是指完全饱和的烃环,可以是C3-C8的环烷基,优选C3-C7的环烷基。环烷基基团的实例包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基以及环庚基。
本文所用的“芳基”是指具有完全离域的π电子体系的碳环或两个或多个稠合的环,可具有6-14个碳原子。芳基基团的实例包括但不限于苯和诸如甲苯、二甲苯等取代的苯。
本文所用的“杂芳基”是指含有一个或多个选自氮、氧和硫的杂原子并且具有完全离域的π电子体系的环或者两个或多个稠合的环,优选5元或6元环。杂芳基基团的实例包括但不限于呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡咯啉基、吡咯烷基、唑基、噻唑基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑烷基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑烷基、异唑基、异噻唑基、三唑基、噻二唑基、吡喃基、吡啶基、哌啶基、吗啉基、硫代吗啉基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、哌嗪基、三嗪基。
本文所用的“杂环基”是指在环体系中具有一个或多个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的环或者两个或多个稠合的环,优选5元或6元环。该环还可以包含一个或多个双键,条件是它们在环中不形成完全离域的π电子体系。本文优选的杂环基团包括但不限于四氢呋喃基。
本发明的基团描述为“任选取代的”时,所述基团可以是未取代的或者是被一个或多个取代基取代的,所述一个或多个取代基可独立地选自烷基、烷氧基、环烷基、卤素、羟基、氨基、氰基、硝基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、酰基、巯基。
在一个优选实施方式中,B组分中的烷氧基硅烷选自甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷;酮肟基硅氧烷选自甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三甲基异丁酮肟基硅烷、乙烯基三甲基异丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、苯基三甲基异丁酮肟基硅烷、苯基三丙酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、四甲基异丁酮肟基硅烷。丁酮肟基即甲基乙基酮肟基,缩写为MEKO。甲基异丁酮肟基即甲基异丁基酮肟基,缩写为MIBKO。
在另一个优选实施方式中,B组分中的烷氧基-酮肟基杂化硅烷选自甲基甲氧基二丁酮肟基硅烷、乙烯基甲氧基二丁酮肟基硅烷、甲基甲氧基二丙酮肟基硅烷、甲基甲氧基二甲基异丁酮肟基硅烷、甲基乙氧基二丁酮肟基硅烷、乙烯基乙氧基二丁酮肟基硅烷、甲基乙氧基二丙酮肟基硅烷、甲基乙氧基二甲基异丁酮肟基硅烷、甲基二乙氧基丁酮肟基硅烷、乙烯基二乙氧基丁酮肟基硅烷、甲基二乙氧基丙酮肟基硅烷、甲基二乙氧基甲基异丁酮肟基硅烷、苯基甲氧基二丁酮肟基硅烷、苯基甲氧基二丙酮肟基硅烷、苯基甲氧基二甲基异丁酮肟基硅烷、苯基乙氧基二丁酮肟基硅烷、苯基乙氧基二丙酮肟基硅烷、苯基乙氧基二甲基异丁酮肟基硅烷、苯基二乙氧基丁酮肟基硅烷、苯基二乙氧基丙酮肟基硅烷、苯基二乙氧基甲基异丁酮肟基硅烷。
在本发明一个优选实施方式中,A组分中羟基封端的聚二有机基硅氧烷为羟基封端的聚二甲基硅氧烷,粘度在室温下为5,000到150,000厘泊。
B组分在密封胶中存在的量足以使A组分在和B组分混合后发生交联。例如,B组分中的烷氧基基团和酮肟基基团二者与A组分中羟基基团的摩尔比可以至少是0.6,例如在0.6-8范围内,优选0.8-4,更优选1-2.5。A组分和B组分的重量比可以为2∶1至20∶1,优选5∶1至14∶1。本领域技术人员应该能够通过常规的实验确定B组分的合适含量。
A组分中可含有密封胶领域常用的一种或多种增塑剂,主要用于改善产品的粘稠度和可操作性。增塑剂包括但不限于烷基(例如甲基)封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基环硅氧烷、有机增塑剂等。室温下的粘度为10到50,000厘泊,优选为100到5,000厘泊。
A组分中可含有密封胶领域常用的一种或多种填料,包括但不限于碳酸钙粉、白炭黑、硅微粉、碳黑、氧化铝等。
根据需要,A组分中还可含有粘结促进剂,包括但不限于,γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷。也可含有抗氧化剂、颜料、阻燃剂等密封胶领域常用的一种或多种其他添加剂。
根据所需要的固化速度,可在B组分中包含或不包含室温固化密封胶领域常用的催化剂,包括但不限于有机锡化合物和有机钛化合物。本领域已知多种固化催化剂,例如有机锡羧酸盐,包括但不限于二丁基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡、二辛基二月桂酸锡等,优选二丁基二月桂酸锡;有机钛酸酯,包括但不限于钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、三硬酯酸钛酸异丙酯、2-乙基己氧基钛酸酯、多烷氧基钛酸酯络合物、1,3-丙二氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛络合物。当烷氧基硅烷、酮肟基硅烷或烷氧基-酮肟基杂化硅烷为三官能化硅烷即这些硅烷中的至少一种的n为1时,尤其优选使用催化剂。密封胶中催化剂的量可以根据需要的固化速度进行调整,一般以重量计占B组分总重量的0.1-5%。
本发明密封胶中的两种组分分别处于独立的包装中,直至使用,也就是说,在使用之前这两种组分不接触。B组分的包装应该是不透水的从而使B组分处于无水环境中。使用时将两种组分混合制成混合物,这种混合物能够在室温较快速地固化,具有适宜的适用期、表干时间和深层固化时间。表干时间指密封胶从暴露于环境至表面不沾手之间的时间。本发明密封胶的适用期即操作时间可介于5-30分钟,优选8-25分钟,更优选10-20分钟,例如5、8、10、12、或15分钟。本发明密封胶的表干时间可介于9-40分钟,优选10-35分钟,更优选12-20分钟,例如9、10、12、14、16、18或20分钟。本发明密封胶在室温涂覆后3小时经测试硬度可达Shore A 14-19,24小时后可达到与7天后完全相同的硬度,3小时固化深度可达8mm。
B组分中也可含有密封胶领域常用的一种或多种添加剂,例如增塑剂、填料、粘结促进剂、抗氧化剂、颜料、阻燃剂等,可与A组分中所含的相应组分相同或不同。
本文(包括权利要求和说明书)中描述的所有特征可以按任意的方式组合,而不管对这些特征的描述是否处于同一段落或同一上下文中,但此类特征互相排斥的组合方式除外。
实施例
参考以下实施例能够更好地理解本发明,但本发明并不限于此。除非另有说明,实施例中所有份数均为重量份,使用的原料均为市售材料,例如可购自道康宁、赢创、迈图、卡博特、苏威等。
实施例1:
双组分室温固化密封胶A组分的制备
羟基封端的聚二甲基硅氧烷(107胶,20,000厘泊)45重量份,甲基封端的聚二甲基硅油(201硅油,粘度为1000厘泊;10重量份;填料:碳酸钙粉45重量份,在混合机中混合均匀,包装待用。
双组分室温固化密封胶B组分的制备
在隔水条件下,先混合甲基封端的聚二甲基硅油(201硅油)57重量份,表面处理过的白炭黑7重量份,抽真空,脱水混合;冷却到室温后加入甲基三乙氧基硅烷和甲基三丁酮肟基硅烷1∶1(重量比)的混合物25重量份,抽真空,混合;最后加入硅烷粘结促进剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(AMEO)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)10重量份和催化剂二丁基二月桂酸锡(DBTDL)1重量份。混合均匀,包装待用。
实施例2
保持实施例1中其它组分不变,仅B组分中的交联剂更换为四乙氧基硅烷和甲基三丁酮肟基硅烷1∶1(重量比)的混合物。
实施例3
保持实施例1中其它组分不变,仅B组分中的交联剂更换为甲基三乙氧基硅烷和甲基三丁酮肟基硅烷2∶3(重量比)的混合物。
实施例4
保持实施例1中其它组分不变,仅将B组分中的交联剂更换为CH3Si(OC2H5)2(MEKO)1和CH3Si(OC2H5)1(MEKO)2的混合物,其中-OC2H5和MEKO的摩尔比为1.5∶1.5。MEKO代表甲基三丁酮肟基。
实施例5
保持实施例1中其它组分不变,仅将B组分中的交联剂更换为CH3Si(OCH3)2(MEKO)1和CH3Si(OCH3)1(MEKO)2的混合物,其中-OCH3和MEKO的摩尔比为1.5∶1.5。
实施例6
保持实施例1中其它组分不变,仅B组分中的交联剂更换为甲基三乙氧基硅烷和苯基三丁酮肟基硅烷1∶1(重量比)的混合物。
实施例7老化测试
分别将实施例1中的A组分和B组分放入70℃的烘箱中老化10天,取出后待用。
比较例1
保持实施例1中其它组分不变,仅仅将B组分中的交联剂更换为甲基三丁酮肟基硅烷。
比较例2
保持实施例1中其它组分不变,仅仅将B组分中的交联剂更换为甲基三乙氧基硅烷。
比较例3(现有单组分快速固化室温硫化硅酮密封胶配方,常规技术)
在无水条件下,将羟基封端的聚二甲基硅氧烷(107胶)45重量份,填料:碳酸钙35%,白炭黑4%;硅烷交联剂甲基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷的混合物5重量份,偶联剂AMEO,1重量份;催化剂:DBTDL0.1重量份,增塑剂惰性二甲基硅油10重量份,混合均匀,包入胶筒中待用。
性能测试
分别取实施例1中的A组分40克和各实施例及比较例中的B组分8克,在Speedmixer设备中混合1分钟。用于各项密封胶性能测试。
比较例3中的样品直接用来进行密封胶性能测试。
所有样品在混合或测试前,均在23℃、50%相对湿度的环境中放置24小时以上。另外,所有样品的固化也是在23℃、50%相对湿度的环境中进行的。
根据下列方法进行测试相关性能。
深层固化:
将密封胶注入厚度为8毫米的PE圆形模具中,放置于23C,50%相对湿度的条件下,3小时后将样品取出,分别测量胶的固化深度(测试胶已形成弹性体的深度)和硬度(ASTM D2240)。并和固化24小时和7天后的硬度加以比较。
表干时间:
采用GB 13477的测试方法,测试密封胶的表干时间。
操作时间:
将密封胶混合后,插入一根小棒或一根压舌板,每隔1分钟抽一次棒,直到没有连续的胶出现(即胶被拉断),并记录该时间,即为胶的操作时间,也可称作适用期。超过该时间胶即无法使用。
密封胶粘结性能测试:
按照ASTM D1002标准的要求,测试密封胶在含氟薄膜、TPT薄膜(该材料主要用于太阳能背板基材)上的剪切(Lap Shear)性能。
密封胶湿热老化性能测试:
将固化好的8毫米胶样放入85℃,85%相对湿度的恒温恒湿老化箱中,测试老化1000小时后密封胶硬度的变化。
密封胶的固化性能测试结果总结于表1。
表1:密封剂固化性能比较
从表1中可以发现,本发明密封胶的操作时间均在5分钟以上,一般介于8-15分钟,可以满足常规使用的双组分打胶设备的需求。而且密封胶在3小时已经可以有一定的硬度,固化深度也达到8毫米。
实施例7说明,实施例1所示密封胶在70℃高温老化10天后(这一条件,常用于室温硫化密封胶的加速老化,其大约相当于室温条件下放置1年),仍然具有优异的表面和深层固化性能。
比较例1所示密封胶,尽管3小时也可以固化6毫米并且硬度可测,但其操作时间和表干时间过短,仅有3分钟和6分钟,这给施工和使用带来了很多不便。而且密封胶的第二个组分,在储存过程中发现有严重分层现象。
比较例2所示密封胶表面固化时间过长,3小时仅固化了很小一部分,不能满足高速生产的要求。
比较例3所示样品尽管表面固化时间尚可接受,大约29分钟,但其3小时固化深度非常有限,约为1毫米,即便是24小时后的样品固化程度也比较低,样品硬度仅为7ShoreA,不能满足快速固化的要求。
从以上数据可以看出,实施例1-7使用本发明所示技术制备的密封胶具有明显快的固化性能,而且具有足够的操作时间,满足设备和用户操作的要求,与比较例的单组分和双组分密封胶相比具有明显的优势。
实施例8
为了说明本发明在太阳能行业的特殊应用,我们选取实施例1,对其和基材的粘结性以及耐湿热老化性能做了进一步的考察。结果分别示于下表2和表3。
在太阳能组件封装行业中,由于背板膜为含氟薄膜,难于粘结。在此被选择做为实验基材,加以评估。
表2:实施例1的粘结性和现有单组分技术比较例3的比较:
表3:密封胶耐老化性能比较
表2和表3的数据说明,根据本发明的密封胶样品和现有市售太阳能胶(比较例3)相比,在3小时就可以和含氟基材有足够的粘结强度,而且在60天(大约1400小时)湿热老化后,性能保持率高,具有优异的耐湿热老化性能。这些特点都可以满足太阳能组件封装用胶的特殊要求。由此不难推断,本发明提供的密封胶可以用于太阳能组件行业,并体现出高效、稳定、长使用寿命的特点。
本发明上述实施方式的描述仅出于阐释和说明的目的,并非以任何方式限制本发明。很明显,本领域技术人员根据本发明上下文的教导可进行很多改动和变化。这些改动和变化均落在权利要求所限定的本发明精神和范围内。
Claims (15)
1.一种双组分室温固化密封胶,包含A组分和B组分,其中,
A组分含有:
羟基封端的聚二有机基硅氧烷,与硅原子键合的有机基独立地选自单价烃基和单价卤代烃基;以及,
任选的填料;
B组分含有:
作为交联剂的烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的混合物或烷氧基-酮肟基杂化硅烷;
其中,B组分在密封胶中存在的量足以使A组分在和B组分混合后发生交联;
其中,A组分包含微量的水,并且A组分和B组分分别处于独立的包装中,其中在作为交联剂的烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的混合物中烷氧基硅烷和酮肟基硅烷的重量比为1∶3至3∶1,
其中B组分含有作为交联剂的烷氧基硅烷RnSi(OR1)4-n和酮肟基硅烷RnSi(ON=CR2R3)4-n的混合物或烷氧基-酮肟基杂化硅烷Rn-Si(OR1)m(ON=CR2R3)4-n-m,其中,R每次出现时独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、杂芳基和杂环基,上述基团任选被选自烷基、烷氧基、环烷基、卤素、羟基、氨基、氰基和硝基的基团取代;R1、R2和R3每次出现时独立地为烷基,任选被选自烷基、烷氧基、环烷基、卤素、羟基、氨基、氰基和硝基的基团取代;n为0,m为1、2或3;或者n为1,m为1或2,
其中B组分中的烷氧基基团和酮肟基基团二者与A组分中羟基基团的摩尔比至少是0.6。
2.权利要求1的密封胶,其中A组分和B组分的重量比为2∶1至20∶1。
3.权利要求2的密封胶,其中A组分和B组分的重量比为5∶1至14∶1。
4.权利要求1的密封胶,其中羟基封端的聚二有机基硅氧烷的粘度在室温下为1,000-500,000厘泊。
5.权利要求1的密封胶,其中R选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、乙烯基、环丙基、环己基、苯基。
6.权利要求1的密封胶,其中R1、R2和R3每次出现时独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基。
7.权利要求1的密封胶,其中A组分中羟基封端的聚二有机基硅氧烷为羟基封端的聚二甲基硅氧烷。
8.权利要求7的密封胶,其中羟基封端的聚二甲基硅氧烷的粘度在室温为5,000-150,000厘泊。
9.权利要求1的密封胶,其中B组分还含有固化催化剂。
10.权利要求9的密封胶,其中所述催化剂选自有机锡化合物和有机钛化合物。
11.权利要求10的密封胶,其中所述有机锡化合物选自二丁基二月桂酸锡、二丁基二醋酸锡、二辛基二月桂酸锡;所述有机钛化合物选自钛酸四正丁酯、钛酸四异丙酯、三硬酯酸钛酸异丙酯、2-乙基己氧基钛酸酯、多烷氧基钛酸酯络合物、1,3-丙二氧基双(乙酰乙酸乙酯)钛络合物。
12.权利要求1的密封胶,其中A组分含有填料并且A组分中的水是填料内吸收的水分。
13.权利要求12的密封胶,其中A组分中的填料选自碳酸钙粉、白炭黑、硅微粉、碳黑、氧化铝。
14.权利要求1的密封胶,其中B组分还含有填料。
15.权利要求1的密封胶,其中A组分和/或B组分还含有增塑剂、粘结促进剂、抗氧化剂、颜料和阻燃剂中的一种或多种。
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