CN110894416A - 一种光伏组件边框用密封阻水胶及其制备方法和施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件边框用密封阻水胶及其制备方法和施工工艺。本发明的一种光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：硅改性聚合物100份、交联剂0.5～5份、补强填料30～160份、增塑剂20～60份、催化剂0.05～5份、触变剂0.5～10份、抗氧剂0～2份、紫外吸收剂0～2份、颜料5～20份。本发明制得的光伏组件边框用密封阻水胶,具有良好的粘结强度，拉伸强度和断裂伸长率高，阻水性能好，特别适合于光伏组件边框的户外快速修补施工。
Description
技术领域
本发明涉及密封阻水胶技术领域，涉及一种光伏组件边框用密封阻水胶及其制备方法和施工工艺。
背景技术
光伏组件，也叫太阳能电池板，通“光伏打效应”而发电，是太阳能发电系统中的核心部分。太阳能光伏组件包括晶硅组件和非晶硅薄膜组件，而晶硅组件因具有LCOE度电成本优势，是目前市场的主流产品，其份额占95％以上。
晶硅组件主要有两种产品类型，一是采用玻璃/封装胶膜/电池/封装胶膜/背板进行封装，并使用金属铝框为框架，通过硅胶进行粘结固定，此封装形式因产品重量轻，安装和运输方便，制造成本低而占据目前市场的主导地位，约占90％以上；另一是采用玻璃/封装胶膜/电池/封装胶膜/玻璃进行封装，而不使用铝边框。
对于采用金属铝框加硅胶形式封装的组件，在行发展早期阶段(2014年前)，因生产自动化水平和普及率较低原因，光伏组件制造商主要采用人工手动作业方式，通过胶枪把硅胶导入铝边框槽内，然后通过装框机进行组装。为了避免溢出的硅胶污染玻璃，减少因硅胶造成玻璃污染的清洁成本，以及降低硅胶的使用成本，组件制造商人为的降低了硅胶使用量，从而导致了太阳能组件正面、边框与玻璃之间无硅胶溢出或缺胶。随着这些太阳能组件在户外的长期使用，雨水逐渐从组件正面，即玻璃与边框之间的缝隙中流入，随着时间的积累，水汽逐渐渗透到组件内部，导致太阳能电池敏感脆弱的银栅线腐蚀，加剧了太阳能组件性能的衰减，另一方面降低了太阳能组件的湿绝缘性能，产生了严重的安全隐患，增加了组件制造商被终端客户索赔，甚至法律起诉的风险。
CN109294475A公开了一种光伏组件边框用阻水胶带及其制备方法和用途，该光伏组件边框用阻水胶带，包括基材层、胶黏剂层、离型材料层，所述胶黏剂层采用胶黏剂光伏组件边框用阻水胶黏剂制备而成，按重量份计，所述光伏组件边框用阻水胶黏剂包括以下组分：母树脂100份、固化剂0.1～10份、抗氧剂1～5份、紫外吸收剂0～5份。该发明的光伏组件边框用阻水胶带，用于光伏组件边框粘接时柔软性好，便于贴合，粘结性好，耐候性高，长期户外使用不脆化、不脱落、不变黄，剥离时无残胶。但是，使用胶带的方式进行组件正面硅胶开裂的修补贴合；存在实际使用时需要特定的工装完成，不便于快速施工；且对于施工时，要求胶带贴合外观平整无气泡，实际贴合存在段差，故施工难度较大。
另外，对于已经出现了开裂的组件进行修补时，施工工艺存在一定的复杂性与特殊性，如下：1、修补产品户外防水且需要耐候性好；2、施工地点分散；3、电池板数量庞大；4、组件产品尺寸大，施工高度达三米多；4、户外作业，地形及气候条件复杂等。针对如上问题，若采用全自动化设备进行修补施工，造价高且运输、拆解困难，若采用全人工进行修补施工，工期长并且施工难度极高。目前，针对这种组件出现的硅胶开裂进水，未有很好的方案出现来解决此问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光伏组件边框用密封阻水胶及其制备方法和施工工艺，制得的光伏组件边框用密封阻水胶,具有良好的粘结强度，拉伸强度和断裂伸长率高，阻水性能好，特别适合于光伏组件边框的户外快速修补施工。
本发明的目的之一在于提供一种光伏组件边框用密封阻水胶，为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：
本发明以硅改性聚合物为原料，加入触变剂可以增加粘度，提高密封阻水胶的剥离力；加入补强填料增加胶体硬度、拉伸强度等性能，加入增塑剂增加材料的可塑性及强度，加入催化剂加快反应速度，加入交联剂可促进胶体固化成型，增加胶体与玻璃边框粘附力。本发明制得的光伏组件边框用密封阻水胶,具有良好的粘结强度，拉伸强度和断裂伸长率高，阻水性能好，特别适合于光伏组件边框的户外快速修补施工。
具体地，光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：
硅改性聚合物100份；
交联剂0.5～5份，例如交联剂的重量份为0.5份、1份、2份、3份、4份、5份；
补强填料30～160份，例如补强填料的重量份为30份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份、110份、120份、130份、140份、150份、160份；
增塑剂20～60份，例如增塑剂的重量份为20份、30份、40份、50份、60份；
催化剂0.05～5份，例如催化剂的重量份为0.05份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；
触变剂0.5～10份，例如触变剂的重量份为0.5份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份；
抗氧剂0～2份，例如抗氧剂的重量份为1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份；
紫外吸收剂0～2份，例如紫外吸收剂的重量份为1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份；
颜料5～20份，例如颜料的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。
所述硅改性聚合物为硅改性聚氨酯预聚体、硅改性聚醚预聚体和有机硅改性丙烯酸共聚物中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为硅改性聚氨酯预聚体、硅改性聚醚预聚体的混合物，硅改性聚氨酯预聚体、有机硅改性丙烯酸共聚物的混合物，硅改性聚醚预聚体和有机硅改性丙烯酸共聚物的混合物，硅改性聚氨酯预聚体、硅改性聚醚预聚体和有机硅改性丙烯酸共聚物的混合物。
所述交联剂为氨基硅氧烷和/或甲基硅氧烷等硅烷。优选地，所述交联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)三甲氧基硅烷、氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基)六甲基二硅烷基胺和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的混合物。
所述补强材料为碳酸钙、二氧化钛、炭黑、玻璃粉、二氧化硅和矾土中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为碳酸钙、二氧化钛的混合物，二氧化钛、炭黑的混合物，玻璃粉、二氧化硅的混合物，二氧化硅和矾土的混合物，碳酸钙、二氧化钛、炭黑的混合物，炭黑、玻璃粉、二氧化硅的混合物，玻璃粉、二氧化硅和矾土的混合物，碳酸钙、二氧化钛、炭黑、玻璃粉的混合物，二氧化钛、炭黑、玻璃粉、二氧化硅的混合物，炭黑、玻璃粉、二氧化硅和矾土的混合物，碳酸钙、二氧化钛、炭黑、玻璃粉、二氧化硅的混合物，二氧化钛、炭黑、玻璃粉、二氧化硅和矾土的混合物，碳酸钙、二氧化钛、炭黑、玻璃粉、二氧化硅和矾土的混合物。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、二苯甲酸二乙二醇酯和氯化石蜡中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物为邻苯二甲酸二辛酯、二苯甲酸二乙二醇酯的混合物，邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡的混合物，二苯甲酸二乙二醇酯和氯化石蜡的混合物，邻苯二甲酸二辛酯、二苯甲酸二乙二醇酯和氯化石蜡的混合物。
所述催化剂为金属类催化剂或叔胺类催化剂；
优选地，所述金属类催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和辛酸铅中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述叔胺类催化剂为三亚乙基二胺和/或1,2,4-三甲基哌嗪。
所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油和聚酰胺蜡中的任意一种或至少两种的混合物。
所述抗氧剂为2,6-二叔丁基甲酚和/或4,4-二叔辛基二苯胺。
优选地，所述紫外吸收剂为苯丙三唑系紫外吸收剂、苯丙三嗪系紫外吸收剂和苯基氯化苯并三唑紫外吸收剂中的任意一种或至少两种的混合物；所述混合物为苯丙三唑系紫外吸收剂、苯丙三嗪系紫外吸收剂的混合物，苯丙三唑系紫外吸收剂、苯基氯化苯并三唑紫外吸收剂的混合物，苯丙三嗪系紫外吸收剂和苯基氯化苯并三唑紫外吸收剂的混合物，苯丙三唑系紫外吸收剂、苯丙三嗪系紫外吸收剂和苯基氯化苯并三唑紫外吸收剂的混合物。
优选地，所述颜料为二氧化钛、色素炭黑和氧化铁中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物为二氧化钛、色素炭黑的混合物，二氧化钛、氧化铁的混合物，色素炭黑和氧化铁的混合物，二氧化钛、色素炭黑和氧化铁的混合物。
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的光伏组件边框用密封阻水胶的制备方法，包括以下步骤：按配比将硅改性聚合物、交联剂、补强填料、增塑剂、催化剂、触变剂、抗氧剂、紫外吸收剂、颜料混合，搅拌均匀得到所述光伏组件边框用密封阻水胶。
本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的光伏组件边框用密封阻水胶的施工工艺，包括以下步骤：
1)将光伏组件边框用密封阻水胶置于胶枪气枪一体枪的胶枪；
2)采用胶枪气枪一体枪的气枪对是太阳能组件的施胶处进行吹拭除杂；
3)对除杂后的太阳能组件的施胶处进行施胶。
步骤3)中，所述施胶的施胶量为所述施胶的施胶量为5～15g/片，例如每片组件的施胶量为5g、6g、7g、8g、9g、10g、11g、12g、13g、14g、15g，大大节省了胶的用量。每片涂胶用时为30～50s，施工快速高效。
进一步地，采用的设备和工艺特设计半自动化与人工结合的方式，既兼顾了效率又兼顾了机动性等特点。
首先，采用可移动式半自动点胶设备，可方便拆解与异地组装，方便在各种地形行驶。
其次，手持点胶阀与气枪一体化设计，手柄采用伸缩杆设计，施胶前气枪吹拭施胶处杂物，如：泥沙、枝叶，同时保证产品远离人员一侧施胶方便，并且兼顾了点胶精度。
再次，胶水包装特别设计采用大针管包装，保证了效率无需经常换胶，并且保证了搬运周转方便。
另外，采用可升降可移动工作台，方便作业，可方便控制工作台的前后移动，保证了施工效率。
采用本发明的光伏组件边框用密封阻水胶，用于光伏组件边框的修补时，避免了贴合面之间存在的段位差，不易产生气泡，便于快速修补施工。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的光伏组件边框用密封阻水胶，具有良好的粘结强度，拉伸强度和断裂伸长率高，阻水性能好，具体地，180°剥离力为4.2-10.2KN/m，拉伸强度为1.1-3.2MPa，断裂伸长率为320-641％，硬度(邵氏A)为31-55度，双85测试1000H后剥离力为3.7-8.1MPa，双85测试1000H后湿绝缘性好，无水汽透过。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
本实施例的一种光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：
本实施例的光伏组件边框用密封阻水胶的制备方法，包括如下步骤：
按如上配比将硅改性聚合物、交联剂、补强填料、增塑剂、催化剂、触变剂、抗氧剂、紫外吸收剂、颜料混合，搅拌均匀得到光伏组件边框用密封阻水胶。
实施例2
本实施例的一种光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：
本实施例的光伏组件边框用密封阻水胶的制备方法，包括如下步骤：
按如上配比将硅改性聚合物、交联剂、补强填料、增塑剂、催化剂、触变剂、抗氧剂、紫外吸收剂、颜料混合，搅拌均匀得到光伏组件边框用密封阻水胶。
实施例3
本实施例的一种光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：
本实施例的光伏组件边框用密封阻水胶的制备方法，包括如下步骤：
按如上配比将硅改性聚合物、交联剂、补强填料、增塑剂、催化剂、触变剂、颜料混合，搅拌均匀得到光伏组件边框用密封阻水胶。
实施例4
本实施例的一种光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：
本实施例的光伏组件边框用密封阻水胶的制备方法，包括如下步骤：
按如上配比将硅改性聚合物、交联剂、补强填料、增塑剂、催化剂、触变剂、抗氧剂、紫外吸收剂、颜料混合，搅拌均匀得到光伏组件边框用密封阻水胶。
实施例5
本实施例的一种光伏组件边框用密封阻水胶，按重量份计，包含以下组分：
本实施例的光伏组件边框用密封阻水胶的制备方法，包括如下步骤：
按如上配比将硅改性聚合物、交联剂、补强填料、增塑剂、催化剂、触变剂、抗氧剂、紫外吸收剂、颜料混合，搅拌均匀得到光伏组件边框用密封阻水胶。
实施例6
本实施例与实施例1的区别之处在于，触变剂替换为聚酰胺蜡，其他的组分及制备方法均与实施例1的相同。
实施例7
本实施例与实施例1的区别之处在于，催化剂替换为叔胺类催化剂，其他的组分及制备方法均与实施例1的相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，将硅改性聚氨酯预聚体替换为有机硅改性丙烯酸，其他的组分及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，没有添加触变剂，其他的组分及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，触变剂的用量为0.1份，减少的触变剂的量平均增加至其它组分中，以保证总量不变，制备方法与实施例1相同。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于，触变剂的用量为20份，增加的触变剂的量平均从其它组分中扣除，以保证总量不变，制备方法与实施例1相同。
对比例5
本对比例与实施例1的区别之处在于，交联剂的用量为0.1份，减少的交联剂的量平均增加至其它组分中，以保证总量不变，制备方法与实施例1相同。
对比例6
本对比例与实施例1的区别之处在于，交联剂的用量为10份，减少的交联剂的量平均增加至其它组分中，以保证总量不变，制备方法与实施例1相同。
将实施例1-7制得的光伏组件边框用密封阻水胶和对比例1-6制得的阻水胶进行性能测试，实验结果如表1所示。
其中，180°剥离力的测试方法参照GB 2792-1998进行检测，拉伸强度的测试方法参照GB/T 7124-1986标准进行检测，断裂伸长率的测试方法参照GB/T 1040-1992标准进行检测，硬度的测试方法参照GB/T 2411-1980标准进行检测，双85测试1000H后湿绝缘的测试方法参照IEC61625标准进行检测。
表1
由表1可以看出，实施例6中，触变剂替换为聚酰胺蜡后，制得的密封阻水胶的粘度低，形状保持性能不好。
实施例7将催化剂替换为叔胺类催化剂后，制得的密封阻水胶的反应速度慢，固化时间长，影响效率。
对比例1将硅改性聚氨酯预聚体替换为有机硅改性丙烯酸，制得的密封阻水胶的双85老化1000h后湿绝缘性不好。
对比例2没有添加触变剂，制得的密封阻水胶的强度不够，胶体形状保持性差。
对比例3触变剂的用量太低，制得的密封阻水胶施工后胶体易发生垂流，胶体形状保持性能较差。
对比例4触变剂的用量太多，制得的密封阻水胶的性能体系粘度太大，不易施工。
对比例5交联剂的用量太多，制得的密封阻水胶的胶体太硬、变脆，无法施工。
对比例6交联剂的用量太少，制得的密封阻水胶的胶体未能固化，无法施工。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏组件边框用密封阻水胶，其特征在于，按重量份计，包含以下组分：
2.根据权利要求1所述的光伏组件边框用密封阻水胶，其特征在于，所述硅改性聚合物为硅改性聚氨酯预聚体、硅改性聚醚预聚体和有机硅改性丙烯酸共聚物中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述交联剂为氨基硅氧烷和/或甲基硅氧烷；
优选地，所述交联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)三甲氧基硅烷、氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基)六甲基二硅烷基胺和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的光伏组件边框用密封阻水胶，其特征在于，所述补强材料为碳酸钙、二氧化钛、炭黑、玻璃粉、二氧化硅和矾土中的任意一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3之一所述的光伏组件边框用密封阻水胶，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、二苯甲酸二乙二醇酯和氯化石蜡中的任意一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1-4之一所述的光伏组件边框用密封阻水胶，其特征在于，所述催化剂为金属类催化剂或叔胺类催化剂；
优选地，所述金属类催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和辛酸铅中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述叔胺类催化剂为三亚乙基二胺和/或1,2,4-三甲基哌嗪。
6.根据权利要求1-5之一所述的光伏组件边框用密封阻水胶，其特征在于，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油和聚酰胺蜡中的任意一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1-6之一所述的光伏组件边框用密封阻水胶，其特征在于，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基甲酚和/或4,4-二叔辛基二苯胺；
优选地，所述紫外吸收剂为苯丙三唑系紫外吸收剂、苯丙三嗪系紫外吸收剂和苯基氯化苯并三唑紫外吸收剂中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述颜料为二氧化钛、色素炭黑和氧化铁中的任意一种或至少两种的混合物。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的光伏组件边框用密封阻水胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比将硅改性聚合物、交联剂、补强填料、增塑剂、催化剂、触变剂、抗氧剂、紫外吸收剂、颜料混合，搅拌均匀得到所述光伏组件边框用密封阻水胶。
9.一种如权利要求1-7任一项所述的光伏组件边框用密封阻水胶的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将光伏组件边框用密封阻水胶置于胶枪气枪一体枪的胶枪；
2)采用胶枪气枪一体枪的气枪对是太阳能组件的施胶处进行吹拭除杂；
3)对除杂后的太阳能组件的施胶处进行施胶。
10.根据权利要求9所述的施工工艺，其特征在于，步骤3)中，所述施胶的施胶量为5～15g/片。
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