一種有機硅灌封膠制備方法及其應用技術

本發明專利技術屬于電子聚合物材料領域，公開一種有機硅灌封膠制備方法及其應用。該灌封膠是將環氧基二烷氧基硅氧烷、二烷氧基硅氧烷、一元硅醇、硅二醇類化合物混合，加入催化劑，于50-100℃反應2-6小時，經過濾除低沸物后得到環氧基硅氧烷聚合物；將環氧基硅氧烷聚合物、陽離子光引發劑、補強白炭黑混合均勻后得到。該灌封膠可在紫外燈下固化。本發明專利技術將環氧基團引入有機硅基膠中，利用環氧基團的陽離子聚合反應，通過高效的綠色環保紫外交聯技術使材料成型固化，避免了鉑金屬催化劑易中毒和污染環境等問題，同時提高有機硅灌封膠的粘結性和介電性能。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術屬于電子聚合物材料領域，公開一種有機硅灌封膠制備方法及其應用。該灌封膠是將環氧基二烷氧基硅氧烷、二烷氧基硅氧烷、一元硅醇、硅二醇類化合物混合，加入催化劑，于50-100℃反應2-6小時，經過濾除低沸物后得到環氧基硅氧烷聚合物；將環氧基硅氧烷聚合物、陽離子光引發劑、補強白炭黑混合均勻后得到。該灌封膠可在紫外燈下固化。本專利技術將環氧基團引入有機硅基膠中，利用環氧基團的陽離子聚合反應，通過高效的綠色環保紫外交聯技術使材料成型固化，避免了鉑金屬催化劑易中毒和污染環境等問題，同時提高有機硅灌封膠的粘結性和介電性能。【專利說明】一種有機硅灌封膠制備方法及其應用
本專利技術屬于電子聚合物材料領域，涉及一種有機硅灌封膠制備方法及其應用與應 用。
技術介紹
有機硅橡膠具有非常優異的耐溫特性、耐候性、耐紫外輻射、介電性能、生理惰性、 低表面張力和低表面能，非常適合于起密封及保護作用的封裝材料。其主要的應用領域是 太陽能光伏組件框架和背板接線盒的粘接密封部位，以及接線盒灌封，為光伏產品在戶外 環境下的應用提供有效保護和熱控制。目前美國、日本、德國在硅橡膠原料的制備技術、催 化劑選擇和提高制品性能等諸多工藝方面取得了許多的進展，并且有不少產品問世，但國 內在這方面研究相對薄弱。 目前，市場上光伏組件灌封膠包括縮合型和硅氫加成型。縮合型灌封膠為濕氣固 化，濕度可以提高固化速度，具有粘接性能較好、成本低、催化劑不會中毒等優勢，但存在 固化時有小分子產生、固化速度較慢、強度相對較差和收縮率較大等問題。例如，道康寧 PV-7321縮合型灌封膠，粘結性能優異、價格低且不存在催化劑中毒等問題，但須室溫固化 72h，邵氏硬度（Shore A)為31，固化收縮率也較大。加成型灌封膠的固化機理為硅氫加 成，加熱可以提高固化速度，具有固化速度相對較快、無小分子產生、收縮率小和強度好等 優勢，但須使用易中毒的鉬催化劑、粘接性能一般，成本較高。例如，道康寧PV-7010加成型 灌封膠，室溫固化90-100分鐘或加熱固化數分鐘（50°C下10-15分鐘或75°C下2-5min)即 可，肖氏硬度（Shore 00)為60 ;PV-7030R加成型灌封膠，室溫固化3. 25小時或加熱固化數 分鐘（50°C下18. 5分鐘或75°C下4. 3分鐘）即可，肖氏硬度（Shore 00)為67。這兩種也 都存在著須使用重金屬鉬催化劑，一方面價格昂貴，成本高；另一方面反應活性較高，易與 含硫、氮、磷、鹵素等化合物發生反應中毒而失效，影響催化活性，通常要特殊合成及改性鉬 催化劑提高其穩定性及與有機硅的相容性。 近年來，許多研究學者致力于其它有機硅封裝體系的研發，希望通過環保快速的 紫外固化方式取代現有的硅氫加成體系，主要集中在UV引發雙鍵的交聯方式和UV引發"巰 基-烯基"的點擊化學加成反應，兩種均為自由基聚合機制。 例如，中國專利CN101747860制備出一種紫外固化單組份有機硅封裝膠，以丙烯 酸酯聚硅烷為基體，加入光敏劑，在紫外照射快速固化，極大提高了封裝效率，但存在著雙 鍵紫外交聯反應活性低的問題，難以高效固化，進而影響有機硅封裝膠的力學性能。美國 Ruby Chakraborty研究組制備出甲基丙烯酸官能化的聚娃氧燒，UV下在自由基光引發劑的 作用下進行固化，對材料的粘彈性質和氧氣透過率進行了評價，也存在難以高效固化和力 學性能較差的問題。美國專利US7521015B2采用丙烯酸氨酯或甲基丙烯酸氨酯和多硫醇進 行"巰基-烯基"點擊化學紫外固化技術，制備出具有高折光指數及高透光率的灌封光學材 料，折光指數在1. 45-1. 75之間，透光率在85% -90%之間，但該光學材料不含有機硅，耐熱 性較差；US6669873同樣采用類似方式所得的灌封膠也同樣存在耐熱性能較差的問題。韓 國Byeong-Soo Bae小組將"巰基-烯基"點擊化學固化技術引入有機硅封裝體系中，提高 了固化效率，但固化只能發生有機娃材料的表面，未被紫外光照的有機娃材料內部難發生 交聯，交聯度低造成材料透光率不高及力學性能較差。
技術實現思路
在保證較高性能的前提下，為了克服現有硅氫加成灌封體系使用易中毒的鉬催化 劑、污染環境和成本較高的缺點，同時改善粘結性和介電性能，本專利技術的首要目的在于提供 一種不使用鉬催化劑、能快速紫外固化、成本低、粘結性電絕緣性和介電性能優異的有機硅 光伏組件灌封膠的制備方法。 本專利技術的另一目的在于提供上述方法制備的高性能快速有機硅灌封膠。該灌封膠 是利用硅醇縮合反應合成出環氧基硅氧烷單體和硅醇類化合物的共聚物，將環氧基團引入 到硅氧烷聚合物側鏈上，利用環氧基團的陽離子聚合反應通過紫外交聯技術使材料成型固 化，達到避免使用鉬金屬催化劑、改善粘結性和介電性能以及實現環保快速紫外固化的目 標。 本專利技術的再一目的在于提供上述有機硅灌封膠的應用。 為達到上述目的，本專利技術的一個技術方案提供了一種有機硅灌封膠的制備方法， 包含以下步驟：（1)將環氧基二烷氧基硅氧烷、二烷氧基硅氧烷、一元硅醇、硅二醇類化合 物混合，加入催化劑，升溫至50-100°C進行縮合反應2-6小時，冷卻后過濾，減壓蒸除低沸 物，得到環氧基硅氧烷聚合物；（2)將步驟（1)所得環氧基硅氧烷聚合物與陽離子光引發 齊U、補強白炭黑混合，避光保存，得到有機硅灌封膠。 在一些實施方式中，步驟（1)中所述環氧基二烷氧基硅氧烷、二烷氧基硅氧烷、一 元硅醇、硅二醇類和催化劑重量比為10-40:100-200:1. 0-8. 0:115-285:0. 01-0. 05。同時， 本專利技術步驟（1)所述催化劑為無機堿。同時，本專利技術步驟（1)所述冷卻溫度為20-60°C。 在一些實施方式中，無機堿選自氫氧化鈉、氫氧化鋇、氫氧化鉀或氫氧化鈣。 在一些實施方式中，步驟（1)中：所述環氧基二烷氧基硅氧烷為3丙基二甲氧基硅烷；所述二烷氧基硅氧烷選自二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基 硅烷、二苯基二甲氧基硅烷或甲基環己基二甲氧基硅烷；所述一元硅醇選自三甲基硅醇或 三苯基硅醇；所述硅二醇選自二乙基硅二醇、二丙基硅二醇、二苯基硅二醇、1，4-雙（二甲 基羥基硅基）或4, 4' -雙（二甲基羥基硅基）二苯醚。 在一些實施方式中，步驟（2)中所述環氧基硅氧烷聚合物、陽離子光引發劑、補強 白炭黑的重量比為100:0. 01-0. 05:20-40。 在一些實施方式中，步驟（2)中所述陽離子光引發劑為二芳基碘鎗鹽類或三芳基 硫鎗鹽類光引發劑；所述補強白炭黑為疏水氣相白炭黑。 在一些實施方式中，步驟（2)中：所述陽離子光引發劑選自二苯基碘鎗六氟磷 酸鹽、4, 4'-二甲苯基碘鎗六氟磷酸鹽、4-(苯硫基）苯基二苯基硫鎗六氟磷酸鹽或（硫 化-二-4, 1-仲苯基）-雙（二苯基锍）-雙-六氟銻酸鹽；所述補強白炭黑為德國瓦克公 司的疏水氣相白炭黑，型號為H15。 本專利技術的另一個技術方案提供了一種采用本專利技術所述的有機硅灌封膠制備方法 得到的有機硅灌封膠。 本專利技術的另一個技術方案提供了一種有機娃灌封膠方法在作為電子灌封膠中的 應用。 通過步驟（1)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種有機硅灌封膠的制備方法，其特征在于包含以下步驟：(1)將環氧基二烷氧基硅氧烷、二烷氧基硅氧烷、一元硅醇、硅二醇類化合物混合，加入催化劑，升溫至50?100℃進行縮合反應2?6小時，冷卻后過濾，減壓蒸除低沸物，得到環氧基硅氧烷聚合物；(2)將步驟(1)所得環氧基硅氧烷聚合物與陽離子光引發劑、補強白炭黑混合，避光保存，得到有機硅灌封膠。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：李義濤，劉新爍，李偉，黃明富，安媛媛，張兵兵，游孟夢，許才盛，
申請(專利權)人：東莞市長安東陽光鋁業研發有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44