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【刘工总结】光伏组件封装材料总结之—光伏组件用有机硅胶
日期:2014-12-04   [复制链接]
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三、成分

单组分室温硫化(RTV)硅橡胶是将所有成分混合包装在一个密封容器 ( 软管或封筒)内 的一类有机硅产品。使用时从密封容器中挤出,接触空气中的湿气后交联成弹性体。单组分RTV硅橡胶一般由以下成分构成:

·反应性基础聚合物 (俗称基胶)——羟基封端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 -CH2CH2CF3;

·交联剂—— 含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 ( p一二酮酯)、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——非反应性二甲基硅油、MDT硅油、链烷烃混合物等;

·其他——触变剂、增粘剂、水分清除剂、防霉剂 、耐热性添加剂、阻燃剂等。

3.1、基胶

所谓基胶是指反应性基础聚合物,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是直接与硅原子相连的化合物,习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。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原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来;

(2) C-H无极性,使分子间相互作用力十分微弱;

(3) Si-O键长较长,Si-O-Si键键角大;

(4) Si-O键是具有50%离子键特征的共价键(共价键具有方向性,离子键无方向性)。

以上结构使得硅胶具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质。

3.2、交联剂

交联剂的作用是与硅胶基料发生交联反应,产生三维立体结构,吸附于被粘物体上。

硅橡胶的交联剂种类较多,交联剂的化学结构是影响硅橡胶性能的主要因素之一;交联剂不同,交联过程中释放出的副产物则不同,单组分RTV硅橡胶通常按此分类。

交联剂的用量硅橡胶的性能有很大的影响。随交联剂用量的增加,硅橡胶的拉伸强度升高;当交联剂用量为增大时,拉伸强度会逐渐达到最大值;之后又出现下滑趋势。

因此,加入交联剂后,交联剂与硅橡胶大分子链发生交联反应,交联剂作为大分子链的交联点,交联剂增加时会使硅橡胶分子链的交联点密度提高,从而使硅橡胶分子形成较好的三维网状结构,具有好的拉伸强度。但交联剂用量太多时,会使得硅橡胶分子链与交联剂的联结点密度增大,分子链受限,使得硅橡胶的柔顺性下降,表现为硅橡胶的弹性下降。此时受外力作用时,由于硅橡胶内部应力分布不均,会出现应力集中,拉伸时易出现破坏,从而导致硅橡胶的拉伸强度下降。

3.3、催化剂

实际应用中为加快交联反应,通常都需加入催化剂。脱醇型R T V - 1 硅橡胶的硫化是从表面逐渐往深处进行的,催化剂的用量对硅橡胶的表干时间有一定影响。


随着催化剂用量增加,脱醇型RTV-1硅橡胶的表干时间明显加快。当催化剂用量小于20 滴时,表干时间非常长;但大于25滴时,又会立即固化。因此,催化剂用量控制在2 0~2 3 滴为宜。

3.4、补强剂

硅橡胶直接与交联剂交联形成的弹性体力学性能较差,不能用于建筑密封,因此需要加入补强填料以提高密封胶的力学性能。

随着白炭黑添加量的增加,硅橡胶的拉伸强度不断提高,当达到最大值后拉伸强度减小。白炭黑的分子链与硅橡胶大分子链相似且能与硅橡胶大分子链间形成氢键,因而可以吸附硅橡胶大分子链,形成物理吸附点。随着白炭黑添加量的增加,白炭黑与硅橡胶分子链 的吸附点随之而增加,吸附作用也增强,硅橡胶的机械强度随之增强。白炭黑含量过多时,则会在硅橡胶中部分聚集,聚集的白炭黑与硅橡胶的吸附作用降低,使得增强效果下降,脆性增加,受到外力作用时,硅橡胶的拉伸强度呈现下滑趋势。

另外,补强剂中常用的两种材料为白炭黑与碳酸钙,二者在硅橡胶中的增强机理不同。白炭黑的分子结构与硅橡胶大分子的主链结构类似,其表面上含有大量的S i-OH基团能,与硅橡胶分子链中的S i-O键形成氢键,白炭黑作为物理交联点,从而达到增强目的。而活性碳酸钙则是经硬脂酸处理过的轻质碳酸钙,活性碳酸钙在硅橡胶中分散后,其微粒表面的硬脂酸长链分子相互缠绕,形成疏松的粒子表面网络结构,从而对硅橡胶起补强作用。

因此白炭黑的增强效果要比碳酸钙好。

3.5、增塑剂 凡添加到聚合物体系中能使聚合物体系的塑性(塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性)增加的物质都可以叫做增塑剂。

增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子之间的次价健,即范德华力,从而增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物分子链的结晶性,即增加了聚合物的塑性,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、曲挠性和柔韧性提高。
 
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来源:阳光工匠光伏网作者:刘殿宝
 
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