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摘要：近年来，随着太阳能光伏行业和建筑业的迅猛发展，光伏建筑用密封胶需求逐渐增大，尤其是更具有优越耐候性的硅酮密封胶。本文采用封端107胶、无机填料、偶联剂、交联剂、催化剂（词条“催化剂”由行业大百科提供）等原料制备单组分硅酮密封胶，研究了填料、硅油、交联剂这3种主要原料对密封胶耐候性的影响。
关键字：光伏建筑、硅酮密封胶、耐候性
太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，近年来得到迅速发展。光伏产品在建筑上的运用越来越受到人们的追捧[1]
光伏建筑要经受日晒雨淋等恶劣的气候环境。为了防止空气中的水和氧气进入太阳能（词条“太阳能”由行业大百科提供）光伏电池组件，造成组件中的硅晶片氧化，导致硅电池晶片转化率降低，必须对光伏电池组件的边框间隙、电源接线盒家、光伏玻璃（词条“光伏玻璃”由行业大百科提供）采用粘接密封，以保护太阳能电池光伏组件，延长使用寿命。[2]
室温硫化硅酮密封胶具有卓越的耐紫外线老化和耐高低温老化性能，被广泛应用于光伏组件的密封粘接。[3]单组分脱肟型的硅酮密封胶，因酮肟型交联剂对光伏组件中的汇流条具有腐蚀作用而限制其在光伏组件中的应用。脱醇型胶的低气味性、无毒性等环境友好型特点越来越受到光伏行业的青睐。本文以封端107硅橡胶为基胶，配以填料，助剂，阻燃剂等制备脱醇型硅酮密封胶，考查了填料、助剂、交联剂对脱醇型硅酮胶耐候性能的影响。
1.实验部分
1.1 主要原材料
二甲氧基封端聚二甲基硅氧烷，工业级，橙天新材料有限公司;甲基硅油，工业级，深圳市特别科技有限公司;交联剂(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/)，工业级，荆州市江汉精细化工有限公司;活性纳米钙粉G1/G2 ，工业品，山西新泰恒纳米材料有限公司;活性纳米钙粉G3/G4，工业品，广西华纳新材料股份有限公司;活性纳米钙粉G5，工业品，湖北凯龙化工集团;经KH560处理有机阻燃剂Z1/聚磷酸盐阻燃剂Z2/氢氧化铝（词条“氧化铝”由行业大百科提供）Z3/经KH560表面处理三聚氰胺盐Z4/硼酸锌Z5，工业品，东莞市三威化工;仲胺类硅烷偶联剂，工业级，湖北新蓝天股份有限公司;钛络合物，工业品，广州坚毅化工进出口贸易有限公司。
1.2实验设备
双行星搅拌设备（词条“搅拌设备”由行业大百科提供），佛山金银河机械设备有限公司;高温高湿试验箱，无锡环威科技有限公司;万能电子拉力机，美斯特。
1.3 实验方法
整个生产过程需避免水汽进入到行星搅拌机中，保持干燥环境下工作。
将二甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷，填料，投入到行星搅拌机中，120℃真空条件下搅拌分散脱水（词条“脱水”由行业大百科提供）3h;冷却至50℃以下，加入交联剂、偶联剂、催化剂，混合均匀;在-0.09~-0.1MPa真空度条件下搅拌30-40min;出料，得试验胶。
1.4 性能测试
高温高湿实验：96℃&96%RH处理7天，常温放置24小时测试拉伸。
拉伸强度/断裂伸长率：按GB/T 528《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》的规定试验，采用Ⅱ型哑铃型试验，拉伸速度为(500±50)mm/min。
JG/T 465-2014《建筑光伏夹层玻璃用封边保护剂》
2 结果与讨论
2.1填料对密封胶耐候性的影响
硅橡胶中钙粉是极为常见和主要的补强填料，也是密封胶力学性能的关键，对密封胶的耐老化性能的影响较大[4]。本文分别考察5种钙粉(G1、G2、G3、G4、G5)对密封胶经96℃/96%RH环境下处理7天,取出常温放置24小时后的拉伸强度保持率和伸长率影响。由表1可以看出，不同的钙粉对密封胶的补强效果不同，综合高温水煮老化后的结果来看，钙粉2的拉伸强度保持率达到78%，伸长率达到了370%，性能最为优异。主要原因是由于钙粉2细度小，粒径分布较小，且表面经过了硬脂酸处理，与107胶相容性更好，且能够形成氢键，成分利用了物理吸附和化学氢键的补强作用，更大限度的提高了密封胶的耐候性以及强度等力学性能。
根据JG/T 465《建筑光伏夹层玻璃（词条“玻璃”由行业大百科提供）用封边保护剂》标准，要求密封胶具有HB等级阻燃性能。阻燃填料的添加造成密封胶力学性能降低[5]。一方面阻燃填料的粒径一般是微米级的，补强效果较差;另一方面部分阻燃剂与封端107的相容性较差，固化过程形成许多细小颗粒，导致产品的伸长率降低。如图1所示，Z2伸长率不到200%主要是相容性差导致的。
图1 阻燃剂对密封胶耐候性能影响
由图1分析可得，不同阻燃剂对产品的强度保持率影响较小，而对产品的伸长率影响较大。对比经96℃/96%RH条件处理7天后，KH560表面改性的有机阻燃剂具有最大伸长率373%，拉伸强度保持率达到62%。
3.2 硅油对密封胶耐候性的影响
增塑剂种类[6]和含量对硅酮密封胶耐老化性能有较大的影响。段林丽[7]的研究发现二甲基硅油增塑剂对密封胶的耐紫外氙灯老化后的拉伸强度和伸长率无明显变化。本文研究了不同硅油含量对密封胶经高温高湿(96℃/96%RH)环境下处理7天后拉伸强度保持率、伸长率。由图2可见，硅油含量对老化后密封胶伸长率基本无影响。主要是因为高温高湿老化处理过程中，水汽小分子缓慢深入密封胶，起到了增塑的效果。硅油含量的改变对密封胶拉伸强度保持率影响较大，硅油含量的最佳加入量为6%。
图2 硅油对密封胶耐候性能的影响
3.3 交联助剂的影响
交联剂直接影响了硅酮密封胶的固化性能，本文验选用几种不同固化速率的交联剂，对比交联剂对密封胶耐高温高湿老化性能的影响。
图3 交联剂种类对密封胶耐候性能的影响
由图3 可见，丙烯基三乙氧基硅烷交联剂具有最大的拉伸强度保持率和拉伸伸长率。交联剂的侧链基团越大丙基>乙烯基>甲基，越有利于水汽小分子的进出，拉伸强度保持率增大，断裂伸长率增大。
3.4光伏建筑用硅酮密封胶的综合性能
根据上述实验结果，采用优化配方制得光伏建筑用硅酮密封胶，其综合性能见表2.本文制备的脱醇型硅酮密封胶性能满足了JG/T 465-2014《建筑光伏夹层玻璃用封边保护剂》的要求，具有耐紫外线照射、热循环、湿-热、湿-冻的优异耐候性，经紫外线辐照1200小时、热循环1000小时、湿-热、湿-冻后拉伸强度仍具有70%以上的保持率，同时拉断伸长率达到200%以上。此外，该密封胶具有较低的水蒸气透过率和绝缘性能，阻燃等级HB。
表2 光伏建筑用密封胶性能表
4、结论
通过探讨3种主要原料对硅酮醇型密封胶耐高温高湿老化性能的影响，发现填料的粒径河相容性是对密封胶的耐高温高湿老化性能有极大影响，而经硬脂酸表面处理且小粒径的钙粉能极大的提高密封胶耐高温高湿性能;二甲基硅油增塑剂的最佳加入量为6%;大侧链基团的交联剂耐高温高湿的老化性能好，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。
参考文献
[1]张冠琦，曾容.光伏建筑用硅酮密封胶[J]建筑接缝密封与防水,2010,14:8-12
[2]孙明辉，刘海涛.光伏组件用脱醇型RTV-1硅酮密封胶的制备及性能影响因素研究[J]粘接,2017,11:40-43.
[3]黄文润. 液体硅橡胶[M]四川科学技术出版社，2009.
[4]颜干才，杜年军不同种类碳酸钙对硅酮密封胶密度及防水性能的影响[J].中国建筑防水,2018(10):10-13.
[5]艾国金，马文石.氢氧化铝（词条“铝”由行业大百科提供）对脱醇型RTV-1硅橡胶性能的影响[J].有机硅材料，2007,21(6):313-317.
[6]段林丽.增塑剂对硅酮密封胶耐老化性能影响的研究[J]中国建筑防水,2016,05:5-9
[7]邝淼，曾容，朱应和，蒋金博.二甲基硅油对硅酮建筑密封胶性能的影响[J]中国建筑防水, 2018,17:16-19
作者单位：广州集泰化工股份有限公司
