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摘要：近年來，隨著太陽能光伏行業和建筑業的迅猛發展，光伏建筑用密封膠需求逐漸增大，尤其是更具有優越耐候性的硅酮密封膠。本文采用封端107膠、無機填料、偶聯劑、交聯劑、催化劑（詞條“催化劑”由行業大百科提供）等原料制備單組分硅酮密封膠，研究了填料、硅油、交聯劑這3種主要原料對密封膠耐候性的影響。
關鍵字：光伏建筑、硅酮密封膠、耐候性
太陽能光伏發電作為一種可持續的能源替代方式，近年來得到迅速發展。光伏產品在建筑上的運用越來越受到人們的追捧[1]
光伏建筑要經受日曬雨淋等惡劣的氣候環境。為了防止空氣中的水和氧氣進入太陽能（詞條“太陽能”由行業大百科提供）光伏電池組件，造成組件中的硅晶片氧化，導致硅電池晶片轉化率降低，必須對光伏電池組件的邊框間隙、電源接線盒家、光伏玻璃（詞條“光伏玻璃”由行業大百科提供）采用粘接密封，以保護太陽能電池光伏組件，延長使用壽命。[2]
室溫硫化硅酮密封膠具有卓越的耐紫外線老化和耐高低溫老化性能，被廣泛應用于光伏組件的密封粘接。[3]單組分脫肟型的硅酮密封膠，因酮肟型交聯劑對光伏組件中的匯流條具有腐蝕作用而限制其在光伏組件中的應用。脫醇型膠的低氣味性、無毒性等環境友好型特點越來越受到光伏行業的青睞。本文以封端107硅橡膠為基膠，配以填料，助劑，阻燃劑等制備脫醇型硅酮密封膠，考查了填料、助劑、交聯劑對脫醇型硅酮膠耐候性能的影響。
1.實驗部分
1.1 主要原材料
二甲氧基封端聚二甲基硅氧烷，工業級，橙天新材料有限公司;甲基硅油，工業級，深圳市特別科技有限公司;交聯劑(甲基三甲氧基硅烷J1/甲基三乙氧基硅烷J2/乙烯基三甲氧硅烷J3/丙基三乙氧基硅烷J4/)，工業級，荊州市江漢精細化工有限公司;活性納米鈣粉G1/G2 ，工業品，山西新泰恒納米材料有限公司;活性納米鈣粉G3/G4，工業品，廣西華納新材料股份有限公司;活性納米鈣粉G5，工業品，湖北凱龍化工集團;經KH560處理有機阻燃劑Z1/聚磷酸鹽阻燃劑Z2/氫氧化鋁（詞條“氧化鋁”由行業大百科提供）Z3/經KH560表面處理三聚氰胺鹽Z4/硼酸鋅Z5，工業品，東莞市三威化工;仲胺類硅烷偶聯劑，工業級，湖北新藍天股份有限公司;鈦絡合物，工業品，廣州堅毅化工進出口貿易有限公司。
1.2實驗設備
雙行星攪拌設備（詞條“攪拌設備”由行業大百科提供），佛山金銀河機械設備有限公司;高溫高濕試驗箱，無錫環威科技有限公司;萬能電子拉力機，美斯特。
1.3 實驗方法
整個生產過程需避免水汽進入到行星攪拌機中，保持干燥環境下工作。
將二甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷，填料，投入到行星攪拌機中，120℃真空條件下攪拌分散脫水（詞條“脫水”由行業大百科提供）3h;冷卻至50℃以下，加入交聯劑、偶聯劑、催化劑，混合均勻;在-0.09~-0.1MPa真空度條件下攪拌30-40min;出料，得試驗膠。
1.4 性能測試
高溫高濕實驗：96℃&96%RH處理7天，常溫放置24小時測試拉伸。
拉伸強度/斷裂伸長率：按GB/T 528《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》的規定試驗，采用Ⅱ型啞鈴型試驗，拉伸速度為(500±50)mm/min。
JG/T 465-2014《建筑光伏夾層玻璃用封邊保護劑》
2 結果與討論
2.1填料對密封膠耐候性的影響
硅橡膠中鈣粉是極為常見和主要的補強填料，也是密封膠力學性能的關鍵，對密封膠的耐老化性能的影響較大[4]。本文分別考察5種鈣粉(G1、G2、G3、G4、G5)對密封膠經96℃/96%RH環境下處理7天,取出常溫放置24小時后的拉伸強度保持率和伸長率影響。由表1可以看出，不同的鈣粉對密封膠的補強效果不同，綜合高溫水煮老化后的結果來看，鈣粉2的拉伸強度保持率達到78%，伸長率達到了370%，性能最為優異。主要原因是由于鈣粉2細度小，粒徑分布較小，且表面經過了硬脂酸處理，與107膠相容性更好，且能夠形成氫鍵，成分利用了物理吸附和化學氫鍵的補強作用，更大限度的提高了密封膠的耐候性以及強度等力學性能。
根據JG/T 465《建筑光伏夾層玻璃（詞條“玻璃”由行業大百科提供）用封邊保護劑》標準，要求密封膠具有HB等級阻燃性能。阻燃填料的添加造成密封膠力學性能降低[5]。一方面阻燃填料的粒徑一般是微米級的，補強效果較差;另一方面部分阻燃劑與封端107的相容性較差，固化過程形成許多細小顆粒，導致產品的伸長率降低。如圖1所示，Z2伸長率不到200%主要是相容性差導致的。
圖1 阻燃劑對密封膠耐候性能影響
由圖1分析可得，不同阻燃劑對產品的強度保持率影響較小，而對產品的伸長率影響較大。對比經96℃/96%RH條件處理7天后，KH560表面改性的有機阻燃劑具有最大伸長率373%，拉伸強度保持率達到62%。
3.2 硅油對密封膠耐候性的影響
增塑劑種類[6]和含量對硅酮密封膠耐老化性能有較大的影響。段林麗[7]的研究發現二甲基硅油增塑劑對密封膠的耐紫外氙燈老化后的拉伸強度和伸長率無明顯變化。本文研究了不同硅油含量對密封膠經高溫高濕(96℃/96%RH)環境下處理7天后拉伸強度保持率、伸長率。由圖2可見，硅油含量對老化后密封膠伸長率基本無影響。主要是因為高溫高濕老化處理過程中，水汽小分子緩慢深入密封膠，起到了增塑的效果。硅油含量的改變對密封膠拉伸強度保持率影響較大，硅油含量的最佳加入量為6%。
圖2 硅油對密封膠耐候性能的影響
3.3 交聯助劑的影響
交聯劑直接影響了硅酮密封膠的固化性能，本文驗選用幾種不同固化速率的交聯劑，對比交聯劑對密封膠耐高溫高濕老化性能的影響。
圖3 交聯劑種類對密封膠耐候性能的影響
由圖3 可見，丙烯基三乙氧基硅烷交聯劑具有最大的拉伸強度保持率和拉伸伸長率。交聯劑的側鏈基團越大丙基>乙烯基>甲基，越有利于水汽小分子的進出，拉伸強度保持率增大，斷裂伸長率增大。
3.4光伏建筑用硅酮密封膠的綜合性能
根據上述實驗結果，采用優化配方制得光伏建筑用硅酮密封膠，其綜合性能見表2.本文制備的脫醇型硅酮密封膠性能滿足了JG/T 465-2014《建筑光伏夾層玻璃用封邊保護劑》的要求，具有耐紫外線照射、熱循環、濕-熱、濕-凍的優異耐候性，經紫外線輻照1200小時、熱循環1000小時、濕-熱、濕-凍后拉伸強度仍具有70%以上的保持率，同時拉斷伸長率達到200%以上。此外，該密封膠具有較低的水蒸氣透過率和絕緣性能，阻燃等級HB。
表2 光伏建筑用密封膠性能表
4、結論
通過探討3種主要原料對硅酮醇型密封膠耐高溫高濕老化性能的影響，發現填料的粒徑河相容性是對密封膠的耐高溫高濕老化性能有極大影響，而經硬脂酸表面處理且小粒徑的鈣粉能極大的提高密封膠耐高溫高濕性能;二甲基硅油增塑劑的最佳加入量為6%;大側鏈基團的交聯劑耐高溫高濕的老化性能好，丙基三乙氧基基硅烷>乙烯基三乙氧基硅烷>甲基三乙氧基硅烷/甲基三甲氧基硅烷。
參考文獻
[1]張冠琦，曾容.光伏建筑用硅酮密封膠[J]建筑接縫密封與防水,2010,14:8-12
[2]孫明輝，劉海濤.光伏組件用脫醇型RTV-1硅酮密封膠的制備及性能影響因素研究[J]粘接,2017,11:40-43.
[3]黃文潤. 液體硅橡膠[M]四川科學技術出版社，2009.
[4]顏干才，杜年軍不同種類碳酸鈣對硅酮密封膠密度及防水性能的影響[J].中國建筑防水,2018(10):10-13.
[5]艾國金，馬文石.氫氧化鋁（詞條“鋁”由行業大百科提供）對脫醇型RTV-1硅橡膠性能的影響[J].有機硅材料，2007,21(6):313-317.
[6]段林麗.增塑劑對硅酮密封膠耐老化性能影響的研究[J]中國建筑防水,2016,05:5-9
[7]鄺淼，曾容，朱應和，蔣金博.二甲基硅油對硅酮建筑密封膠性能的影響[J]中國建筑防水, 2018,17:16-19
作者單位：廣州集泰化工股份有限公司
