【刘工总结】光伏组件封装材料总结之—光伏组件用有机硅胶
3. 配料
单组份室温硫化(RTV)硅橡胶是一种将所有组分混合并包装在密封容器(管或管)中的有机硅产品。 使用时从密封容器中挤出,与空气中的水分接触后交联成弹性体。 单组份RTV硅橡胶一般由以下组分组成:
·反应性基础聚合物(俗称胶基)——端羟基聚二甲基有机硅氧烷,其结构式为:
式中,R通常为-CH3,特殊品种为或-;
·交联剂——含有可水解基团的多官能硅烷化合物;
·催化剂——二有机锡二羧酸盐、二有机锡二(对二酮酯)、钛酸酯及其螯合物等;
·补强剂(填料)——白炭黑、碳酸钙、硅藻土等;
·增塑剂——非反应型二甲基硅油、MDT硅油、石蜡混合物等;
·其他——触变剂、增粘剂、除湿剂、防霉剂、耐热添加剂、阻燃剂等。
3.1. 底胶
所谓基胶是指反应性基体聚合物,是有机硅胶最基本的成分。 是指含有Si-C键且至少有一个有机基团直接与硅原子相连的化合物。 通常是指那些能透过氧气的化合物。 将有机基团与硅原子连接的化合物如 、硫和氮也被视为有机硅化合物。 其中以硅氧键(-Si-O-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷应用最为广泛。 有机硅材料具有独特的结构:
(1) Si原子上足够的甲基屏蔽了高能聚硅氧烷主链;
(2) CH是非极性的,使得分子间相互作用很弱;
(3) Si-O键长长,Si-O-Si键角大;
(4)Si-O键是具有50%离子键特性的共价键(共价键有方向性,离子键没有方向性)。
上述结构使硅胶具有低表面张力、小粘温系数、高压缩性、高透气性等基本性能。
3.2. 交联剂
交联剂的作用是与有机硅基材交联,产生三维结构,吸附在被粘物上。
硅橡胶的交联剂有多种类型。 交联剂的化学结构是影响硅橡胶性能的主要因素之一。 不同的交联剂在交联过程中释放的副产物不同。 单组份RTV硅橡胶 通常按此分类。
交联剂的用量对硅橡胶的性能影响很大。 随着交联剂用量的增加,硅橡胶的拉伸强度增加; 当交联剂用量增加时,拉伸强度会逐渐达到最大值; 那么就会有下降的趋势。
因此,加入交联剂后,交联剂与硅橡胶大分子链之间发生交联反应。 交联剂作为大分子链的交联点。 当交联剂增加时,硅橡胶分子链的交联点密度会增加。 改善,使硅橡胶分子形成更好的三维网络结构并具有良好的拉伸强度。 但交联剂用量过多时,硅橡胶分子链与交联剂的连接点密度增大,分子链受到限制,导致柔韧性下降硅橡胶的性能下降,表现为硅橡胶的弹性下降。 此时施加外力时,由于硅橡胶内部应力分布不均匀,会出现应力集中,拉伸时容易发生破坏,导致硅橡胶的拉伸强度下降。
3.3. 催化剂
在实际应用中为了加速交联反应,通常需要添加催化剂。 脱醇型RTV-1硅橡胶由表面向深度逐渐硫化。 催化剂的用量对硅橡胶的表面干燥时间有一定的影响。
随着催化剂用量的增加,脱醇RTV-1硅橡胶的表面干燥时间明显加快。 当催化剂用量小于20滴时,表干时间很长; 但当超过25滴时,它会立即凝固。 因此,催化剂用量应控制在2 0 至2 3 滴。
3.4. 补强剂
硅橡胶与交联剂直接交联形成的弹性体机械性能较差,不能用于建筑密封。 因此,需要添加增强填料来提高密封胶的机械性能。
随着二氧化硅添加量的增加,硅橡胶的拉伸强度不断增加,当达到最大值时,拉伸强度下降。 白炭黑的分子链与硅橡胶大分子链相似,能与硅橡胶大分子链形成氢键,因此能吸附硅橡胶大分子链,形成物理吸附点。 随着二氧化硅添加量的增加,二氧化硅与硅橡胶分子链之间的吸附点增加,吸附效果也增强,硅橡胶的机械强度增加。 当二氧化硅含量过高时,会在硅橡胶中部分聚集。 聚集二氧化硅与硅橡胶之间的吸附作用降低,导致补强效果下降,脆性增加。 当受到外力时,硅橡胶的拉伸强度下降。 趋势。
另外,补强剂常用的两种材料是二氧化硅和碳酸钙,它们在硅橡胶中的补强机理不同。 白炭黑的分子结构与硅橡胶大分子的主链结构相似。 其表面含有大量的Si-OH基团能量,与硅橡胶分子链中的SiO键形成氢键。 二氧化硅作为物理交联点来达到增强的目的。 活性碳酸钙是用硬脂酸处理过的轻质碳酸钙。 活性碳酸钙分散在硅橡胶中后,颗粒表面的长链硬脂酸分子相互缠结,形成疏松的颗粒表面网络结构。 增强硅橡胶。
因此,白炭黑的补强效果优于碳酸钙。
3.5. 增塑剂凡是添加到聚合物体系中,能够增加聚合物体系塑性(塑性是在给定载荷下引起材料永久变形的材料性能)的物质都可以称为增塑剂。
增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的二次键,即范德华力,从而增加聚合物分子链的活动性,降低聚合物分子链的结晶度,即增加聚合物的可塑性。聚合物。 ,表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降,而伸长率、柔韧性和柔韧性增加。