密封胶组合物、密封胶及密封胶膜

摘要

本发明提供了一种密封胶组合物、密封胶及密封胶膜。该密封胶组合物，包括丙酸乙酯改性的聚异丁烯。本发明一实施方式的密封胶组合物，其中的丙酸乙酯改性的聚异丁烯可作为抗氧剂，不仅能够提高所制产品的热稳定性和耐老化性能，同时还可提高产品对背材的粘接强度和剥离强度，起到了协同效应。

说明书

技术领域

本发明涉及密封胶，具体为一种可用于柔性薄膜光伏组件的密封胶、密封胶组合物及密封胶膜。

背景技术

薄膜电池是将一层薄膜制备成太阳能电池，其用硅量极少，更容易降低成本；同时它也是一种高效能源产品，容易与建筑、汽车、服饰等完美结合。

目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池。这些薄膜电池在安装时，先使用粘结密封胶膜将柔性薄膜电池组件与使用部位粘结，再将组件四周固定即可。目前，市售的胶膜存在诸多问题，如易开裂、易老化、与背材脱粘、剪切强度不够，光伏组件滑移等。

发明内容

为解决上述现有技术中的至少一种缺陷，本发明提供了一种密封胶组合物，包括丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

根据本发明一实施方式，所述丙酸乙酯改性的聚异丁烯通过如下方式制得：

将聚异丁烯氧化为环氧化聚异丁烯；以及

将所述环氧化聚异丁烯与丙酸乙酯反应，制得所述丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

根据本发明一实施方式，所述丙酸乙酯改性的聚异丁烯的粘均分子量为500～5000。

根据本发明一实施方式，所述组合物包括丁基橡胶、聚异丁烯、软化剂及填料中的一种或多种。

根据本发明一实施方式，所述组合物包括5～30质量份所述丁基橡胶、40～80质量份所述聚异丁烯、5～20质量份所述丙酸乙酯改性的聚异丁烯、0.5～3质量份所述软化剂及50～100质量份所述填料。

根据本发明一实施方式，所述丁基橡胶的粘均分子量为50000～1000000，和/或，所述聚异丁烯的粘均分子量为5000～1000000。

根据本发明一实施方式，所述软化剂选自芳烃油、石蜡油、环烷油、凡士林、硬脂酸、氧化聚乙烯、石油树脂等中的一种或多种；和/或，所述填料选自高岭土、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、碳黑中的一种或多种。

本发明一实施方式提供了一种密封胶，包括上述任一项的密封胶组合物。

本发明一实施方式提供了一种密封胶膜，包括上述密封胶。

根据本发明一实施方式，所述密封胶膜包括第一离型膜、密封胶层及第二离型膜；其中，所述密封胶层设置于所述第一离型膜上；所述第二离型膜设置于所述密封胶层上。

本发明一实施方式的密封胶组合物，其中的丙酸乙酯改性的聚异丁烯可作为抗氧剂，不仅能够提高所制产品的热稳定性和耐老化性能，同时还可提高产品对背材的粘接强度和剥离强度，起到了协同效应。

附图说明

图1为本发明一实施方式的密封胶膜的结构示意图；

图2为本发明实施例2的密封胶膜被破坏后的形态示意图；

图3为本发明对比例2的密封胶膜被破坏后的形态示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的描述在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明一实施方式提供了一种密封胶组合物，包括丙酸乙酯改性的聚异丁烯。该丙酸乙酯改性的聚异丁烯可作为抗氧剂，不仅能够提高所制产品的热稳定性和耐老化性能，同时还可提高产品对背材的粘接强度和剥离强度，起到了协同效应。

于本发明一实施方式中，丙酸乙酯改性的聚异丁烯可通过如下方式制得：将聚异丁烯氧化为环氧化聚异丁烯，再将环氧化聚异丁烯与丙酸乙酯反应，制得丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

本发明对聚异丁烯的氧化方法没有限定，例如可以是在丙酸的作用下，聚异丁烯被氧化为环氧化聚异丁烯。其中，聚异丁烯与丙酸的质量比可以为(50～60):(15～30)。

于本发明一实施方式中，在60～90℃，例如75℃下，聚异丁烯被氧化为环氧化聚异丁烯。

于本发明一实施方式中，在120～170℃，例如150℃下，环氧化聚异丁烯与丙酸乙酯反应，生成丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

于本发明一实施方式中，环氧化聚异丁烯与丙酸乙酯的质量比可以为6:(1～2)。

于本发明一实施方式中，丙酸乙酯改性的聚异丁烯的制备过程可以为：

(1)将聚异丁烯、石油醚、丙酸加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，最后在60～90℃下恒温反应4～6小时。反应结束后，用热水洗涤至洗液呈中性。取有机相减压蒸馏，除去石油醚、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为环氧化聚异丁烯。

(2)将环氧化聚异丁烯、丙酸乙酯、二甲苯等加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，在120～170℃下恒温反应，到达理论出水量时停止反应。取有机相减压蒸馏，除去二甲苯、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

于本发明一实施方式中，丙酸乙酯改性的聚异丁烯的粘均分子量为500～5000，例如1000、2000、3000、4000等。

于本发明一实施方式中，密封胶组合物包括丁基橡胶、丙酸乙酯改性的聚异丁烯、聚异丁烯、软化剂及填料。

于本发明一实施方式中，密封胶组合物包括5～30质量份丁基橡胶、40～80质量份聚异丁烯、5～20质量份丙酸乙酯改性的聚异丁烯、0.5～3质量份软化剂及50～100质量份填料。例如密封胶组合物可以是包括20质量份丁基橡胶、50质量份聚异丁烯、15质量份丙酸乙酯改性的聚异丁烯、1.5质量份软化剂及70质量份填料。

于本发明一实施方式中，丁基橡胶的粘均分子量可以为50000～1000000，例如75000、100000、500000、750000等。具体地，丁基橡胶可以为Exxon公司的Butyl 268、Bayer公司的301，或者北京燕山石油化工公司的IIR1751等。

于本发明一实施方式中，聚异丁烯的粘均分子量可以为5000～1000000，例如10000、50000、100000、500000等。

于本发明一实施方式中，聚异丁烯可以为BASF公司的Oppanol B50、B80、B100，BASF公司的Oppanol B10N、B12N、B15N，或者杭州顺达新材料股份有限公司的SDG-8350、8650、8950等。BASF公司的Glissopal 1000、1300、2300，或者韩国大林公司的PB1300、PB1400、PB2300等。

于本发明一实施方式中，软化剂可以是芳烃油、石蜡油、环烷油、凡士林、硬脂酸、石油树脂等。

于本发明一实施方式中，填料可以是高岭土、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、碳黑等。

于本发明一实施方式中，组合物的各组分混合后，通过捏合，例如捏合机的捏合，制得密封胶。

本发明一实施方式提供了一种密封胶膜，包括柔性离型膜1、密封胶层2及刚性离型膜3。其中，密封胶层2由上述的密封胶组合物制得，包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，柔性离型膜1和刚性离型膜3分别设置于密封胶层2的第一表面和第二表面上。

本发明一实施方式的密封胶膜中，密封胶层的厚度可以为0.5～3mm，剪切强度可以为0.10～0.30MPa。

本发明一实施方式的密封胶膜中，柔性离型膜可以为双面涂硅PE离型膜，刚性离型膜可以为双面涂硅PET离型膜。

本发明一实施方式的密封胶膜中，柔性离型膜、刚性离型膜的厚度均可以为20～100μm。

本发明一实施方式的密封胶膜，应用于柔性薄膜光伏组件，能够有效阻隔水汽对光伏组件的侵蚀；且胶层在高温下不易流淌，低温下粘附效果好，耐气候老化性能好，可延长光伏组件的使用寿命，降低维修成本。

本发明一实施方式的密封胶膜，可卷绕于卷轴上，节省空间且便于运输。

本发明一实施方式的密封胶膜，生产自动化程度高、产品稳定性好。且施工简便，不受组件涂层及材质限制，对于不同的背板材料，例如PE、PET、TPT、EPDM、金属等，均能实现良好粘接。

本发明一实施方式的密封胶膜可通过如下方法制得：

步骤A：将丁基橡胶、软化剂投入开炼机中塑练10～30分钟，成卷备用。

步骤B：先将捏合机加热到80～150℃，将步骤A所成的丁基橡胶卷、聚异丁烯、丙酸乙酯改性的聚异丁烯、填料投入捏合机中，捏合10～20分钟，然后在真空度0.09～0.095MPa下捏合60～120分钟后，制得密封胶。

步骤C：在胶膜成型设备上，将柔性离型膜、密封胶和刚性离型膜依次叠放，压制，即得可用于柔性薄膜光伏组件的密封胶膜。

以下，结合具体实施例对本发明的一实施方式的密封胶、密封胶膜及其制备方法做进一步说明。

实施例1

丙酸乙酯改性的聚异丁烯的制备

将50质量份聚异丁烯(PB2300)、25质量份石油醚、15质量份丙酸加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，最后在75℃下恒温反应5h。反应结束后，用热水洗涤至洗液呈中性。取有机相减压蒸馏，除去石油醚、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为环氧化聚异丁烯。

将30质量份环氧化聚异丁烯、6质量份丙酸乙酯、10质量份二甲苯等加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，在150℃下恒温反应，到达理论出水量时停止反应。取有机相减压蒸馏，除去二甲苯、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

密封胶的制备

本实施例中的密封胶以下列组分为原料制得：

丁基类橡胶：Butyl 26810质量份

聚异丁烯：B5010质量份

B10N 30质量份

上述制得的丙酸乙酯改性的聚异丁烯： 5质量份

软化剂：硬脂酸 1质量份

氧化聚乙烯 1质量份

填料：碳酸钙 30质量份

气相二氧化硅 10质量份

碳黑 10质量份

(1)将丁基橡胶、软化剂投入开炼机中塑练10分钟，成卷备用。

(2)先将捏合机加热到120℃，将步骤(1)所成的丁基橡胶卷及聚异丁烯、丙酸乙酯改性的聚异丁烯、填料投入捏合机中，捏合20分钟，然后在真空度0.09～0.095MPa下捏合100分钟后，制得密封胶。

密封胶膜的制备

将上述制备的密封胶输送至胶膜生产线，通过平狭缝口模挤出，挤出温度为60℃，高密度聚乙烯膜和PET离型膜分别通过上、下卷辊输送，挤出速度与输送速度一致，经终端压辊压制，得到密封胶膜。其中高密度聚乙烯膜(柔性离型膜)的厚度为50μm，密封胶层的厚度为1mm，PET离型膜(刚性离型膜)的厚度为100μm。

实施例2

丙酸乙酯改性的聚异丁烯的制备

将60质量份聚异丁烯(PB2300)、20质量份石油醚、30质量份丙酸加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，最后在60℃下恒温反应6h。反应结束后，用热水洗涤至洗液呈中性。取有机相减压蒸馏，除去石油醚、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为环氧化聚异丁烯。

将30质量份环氧化聚异丁烯、10质量份丙酸乙酯、10质量份二甲苯等加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，在170℃下恒温反应，到达理论出水量时停止反应。取有机相减压蒸馏，除去二甲苯、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

密封胶的制备

本实施例中的密封胶的制备步骤与实施例1相同，不同之处主要在于所用原料的种类及用量。

丁基类橡胶：IIR1751 5质量份

聚异丁烯：B50 10质量份

B10N50质量份

PB230020质量份

上述制得的丙酸乙酯改性的聚异丁烯：20质量份

软化剂：硬脂酸0.5质量份

填料：碳酸钙50质量份

沉淀二氧化硅20质量份

碳黑10质量份

密封胶膜的制备

本实施例中密封胶膜的制备与实施例1相同。

实施例3

丙酸乙酯改性的聚异丁烯的制备

将55质量份聚异丁烯(PB1300)、20质量份石油醚、15质量份丙酸加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，最后在90℃下恒温反应4h。反应结束后，用热水洗涤至洗液呈中性。取有机相减压蒸馏，除去石油醚、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为环氧化聚异丁烯。

将30质量份环氧化聚异丁烯、10质量份丙酸乙酯、20质量份二甲苯等加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，在120℃下恒温反应，到达理论出水量时停止反应。取有机相减压蒸馏，除去二甲苯、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

密封胶的制备

本实施例中的密封胶的制备步骤与实施例1相同，不同之处主要在于所用原料的种类及用量。

丁基类橡胶：Bayer301 30质量份

聚异丁烯：B15N 30质量份

PB1400 20质量份

上述制得的丙酸乙酯改性的聚异丁烯： 10质量份

软化剂：液体石蜡 3质量份

填料：碳酸钙 40质量份

滑石粉 40质量份

碳黑 20质量份

密封胶膜的制备

本实施例中密封胶膜的制备与实施例1相同。

实施例4

丙酸乙酯改性的聚异丁烯的制备

将50质量份聚异丁烯(PB1300)、20质量份石油醚、15质量份丙酸加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，最后在80℃下恒温反应5h。反应结束后，用热水洗涤至洗液呈中性。取有机相减压蒸馏，除去石油醚、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为环氧化聚异丁烯。

将30质量份环氧化聚异丁烯、10质量份丙酸乙酯、15质量份二甲苯等加入搅拌釜，在搅拌条件缓慢升温，在140℃下恒温反应，到达理论出水量时停止反应。取有机相减压蒸馏，除去二甲苯、水等杂质，得到澄清、透明、黏稠的液体，即为丙酸乙酯改性的聚异丁烯。

密封胶的制备

本实施例中的密封胶的制备步骤与实施例1相同，不同之处主要在于所用原料的种类及用量。

丁基类橡胶：Butyl26815质量份

聚异丁烯：B80 10质量份

SDG8650 50质量份

上述制得的丙酸乙酯改性的聚异丁烯：15质量份

软化剂： 氧化聚乙烯 3质量份

填料： 碳酸钙 60质量份

气相二氧化硅 10质量份

高岭土 20质量份

密封胶膜的制备

本实施例中密封胶膜的制备与实施例1相同。

对比例1

对比例1中的密封胶、密封胶膜的制备步骤与实施例1相同，不同之处主要在于密封胶通过以下原料制得。

丁基类橡胶：BIIR 10质量份

聚异丁烯：B5010质量份

B10N 30质量份

PB1300 10质量份

软化剂：硬脂酸 1质量份

氧化聚乙烯 1质量份

填料：碳酸钙 30质量份

气相二氧化硅 10质量份

碳黑 10质量份

对比例2

以现有的ADCO光伏薄膜电池密封胶膜(型号：PVA600BT)作为对比例2。

粘接性测验

分别将本申请实施例4及对比例2的密封胶膜进行初粘性测试，具体参见图2、3。从测试结果来看，按照实施例4制备的密封胶膜，初粘性更好，没有出现脱粘现象。

性能检测

根据表1中所列的检测项目及指标，对实施例1～4及对比例的密封胶膜的性能及聚异丁烯的改性进行检测，具体结果参见表2、3、4。

其中，通过碘值和环氧值的变化，可以表征聚异丁烯中双键的变化及环氧键的形成和消逝。按照GB/T 5532-2008规定的方法测定碘值，按照GB/T1677-2008规定的方法测定环氧值。

表1检测项目及指标

编号项目技术指标试验方法1碘值(gI/100g)-GB/T 55322环氧值，％-GB/T 16771剥离强度(23℃，厚度1mm)，N/cm≥5.0GB/T 27922剥离强度(90℃，厚度1mm)，N/cm≥2GB/T 71243剪切强度(23℃，厚度1mm)，MPa≥0.20GB/T 71244剪切强度变化率(紫外老化168h)，％≤20JC/T 9145剪切强度变化率(双85湿热老化168h)，％≤20JC/T 9146体积电阻率，Ω·m≥1×10¹⁴GB/T 1410

表2碘值

表3环氧值

表4胶膜性能检测结果

从表2、3、4的性能检测结果及图2、3可以看出：

(1)从碘值及环氧值的变化来看，丙酸乙酯对聚异丁烯确实有改性作用，并且分子量越低，改性效果越明显。

(2)本发明实施例的含有丙酸乙酯改性的聚异丁烯的密封胶膜，相较于对比例，胶膜的剥离强度和剪切强度显著提高，在实际应用中，胶膜抗滑移能力提高，光伏组件不易错位；

(3)本发明实施例的密封胶膜，加入丙酸乙酯改性的聚异丁烯作为抗氧剂后，胶膜在紫外老化和湿热老化后的剪切强度变化率，显著降低，在实际应用中，胶膜耐气候老化性能提高，光伏组件的使用寿命延长，维修成本降低；

(4)本发明实施例的包含丙酸乙酯改性聚异丁烯的密封胶膜，相较于对比例的未包含丙酸乙酯改性聚异丁烯的密封胶膜，胶膜的破坏形式从单面脱粘变为内聚破坏。即，本发明实施例的胶膜不易与基材脱粘，更能满足用户需求；

(5)本发明实施例的胶膜的体积电阻率很高，属于绝缘体，对光伏组件的光电转化效应，无任何影响。

除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。