改性丁基橡胶、用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶及其制备方法与流程

本发明属于密封胶，具体是涉及一种改性丁基橡胶、用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶及其制备方法。

背景技术：

1、丁基橡胶规整的分子结构赋予其优异的气密性和非常低的水汽透过率，被广泛应用在轮胎内胎的气密层、中空玻璃的第一道密封、建筑防水卷材、特种防水胶带以及光伏组件等领域。

2、其中，丁基热熔胶是以丁基橡胶和聚异丁烯为基料的单组份、无溶剂、不出雾、不硫化的一种热塑性材料，在光伏组件领域，尤其是对水汽敏感的钙钛矿和异质结电池光伏组件中作为第一道阻水防线边缘密封胶使用。丁基橡胶的分子链中侧甲基的密集排列限制了聚合物分子的热运动，降低了链的柔顺性，产生了微量结晶。这些结构特征使丁基橡胶具有优良的耐候性、耐热性、耐碱性，水气透过率低，气密性好，其空气透过率比天然橡胶小一个数量级。但丁基胶与玻璃界面的粘接效果仍然不理想，老化后粘接力容易下降，紫外、湿热、高低温老化后存在缺胶及脱层现象，水汽阻隔率差等问题，不能保证密封胶带在使用过程中有持久阻隔水汽的效果。

3、并且，在密封胶使用过程中，可能由于施工操作不当或者失误，容易造成密封胶损伤、缺陷或气泡等问题，导致丁基热熔密封胶的力学性能下降，严重时甚至造成密封性能失效，大大降低光伏组件的使用寿命。而且丁基热熔密封胶自身不具备修复损伤的能力，作为边缘密封系统，大大降低了产品合格率。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种粘结效果好的用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶。

2、实现上述目的的技术方案包括如下。

3、本发明的第一个方面，是提供一种改性丁基橡胶，其由卤化丁基橡胶依次和羟基烯酸类化合物、含氢硅烷反应得到；

4、所述羟基烯酸类化合物的结构式为ho(ch2)mch＝chcooh，其中，m选自：2、3、4、5、6、7、8；

5、所述含氢硅烷的结构式为hsi(r1)(or2)2，其中，r1选自：c1～c6烷氧基、c1～c6烷基，r2选自：c1～c6烷基。

6、在其中一些实施例中，所述卤化丁基橡胶为溴化丁基橡胶或/和氯化丁基橡胶。

7、在其中一些实施例中，所述卤化丁基橡胶的生胶门尼粘度ml1+8为27～50，优选为30～40。

8、在其中一些实施例中，所述卤化丁基橡胶中卤素基团的质量含量为1～2.2％。

9、在其中一些实施例中，r1选自：-och3、-och2ch3、-ch3、-ch2ch3，r2为-ch3或-ch2ch3。

10、在其中一些实施例中，所述卤化丁基橡胶中的卤素基团、羟基烯酸类化合物和含氢硅烷的摩尔比为1：0.8～3：0.8～3，优选为1：0.9～1.1：0.9～1.1。

11、本发明的第二个方面，是提供所述改性丁基橡胶的制备方法，包括如下步骤：

12、(1)将所述卤化丁基橡和羟基烯酸类化合物在无机碱的作用下在有机溶剂中反应，得到中间产物；

13、(2)将所述中间产物和所述含氢硅烷在铂催化剂的作用下在有机溶剂中反应，即得所述改性丁基橡胶。

14、在其中一些实施例中，步骤(1)所述有机溶剂为四氢呋喃。

15、在其中一些实施例中，步骤(1)所述无机碱为碳酸钾。

16、在其中一些实施例中，所述卤化丁基橡胶的卤素基团与碳酸钾的摩尔比为1：1～2。

17、在其中一些实施例中，步骤(1)所述反应的温度为15℃～35℃，反应时间为10小时～20小时。

18、在其中一些实施例中，步骤(2)所述铂催化剂为氯铂酸或卡斯特催化剂。

19、在其中一些实施例中，所述含氢硅烷和铂催化剂的质量比为1：0.02％～0.08％。

20、在其中一些实施例中，步骤(2)所述有机溶剂为甲苯。

21、在其中一些实施例中，步骤(2)所述反应包括：在60℃～90℃的温度下反应2小时～8小时，然后升温度到70℃～100℃继续反应3小时～9小时。

22、在其中一些实施例中，步骤(2)所述反应包括：在65℃～75℃的温度下反应3小时～6小时，然后升温度到90℃～100℃继续反应5小时～7小时。

23、在其中一些实施例中，所述改性丁基橡胶的制备方法，包括如下步骤：

24、将所述卤化丁基橡胶溶于四氢呋喃中，再将所述羟基烯酸类化合物和无机碱加入溶液中，15℃～35℃搅拌10小时～20小时，除去固体后再除去四氢呋喃，所得中间产物利用甲苯溶解，加入所述含氢硅烷和铂催化剂，升温到60℃～90℃，反应2小时～8小时，然后升温度到70℃～100℃继续反应3小时～9小时，最后将反应釜内温度升高到110℃～130℃并抽真空脱除溶剂，即得所述改性的丁基橡胶。

25、本发明的第三个方面，是提供一种用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶，其制备原料中包含本发明所述的改性丁基橡胶。

26、在其中一些实施例中，以重量份计，所述用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶由包含以下组分的原料制备而成：

27、

28、

29、在其中一些实施例中，以重量份计，所述用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶由包含以下组分的原料制备而成：

30、

31、在其中一些实施例中，以重量份计，所述用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶由包含以下组分的原料制备而成：

32、

33、

34、在其中一些实施例中，所述聚异丁烯由低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯中的两种或三种组成；所述的低分子量聚异丁烯的粘均分子量为400～30000，所述的中分子量聚异丁烯的粘均分子量为30000～100000；所述的高分子量聚异丁烯的粘均分子量为100000～2000000。

35、在其中一些实施例中，所述聚异丁烯由中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯组成；所述的中分子量聚异丁烯的粘均分子量为60000～95000；所述的高分子量聚异丁烯的粘均分子量为200000～500000。

36、在其中一些实施例中，所述聚异丁烯由质量比为1：0.5-1.5的中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯组成。

37、在其中一些实施例中，所述金属盐为铁盐和/或锌盐。

38、在其中一些实施例中，所述金属盐为氯化锌和/或氯化铁。

39、在其中一些实施例中，所述增塑剂为聚丁烯、邻苯二甲酸酯、己二酸二辛酯和己二酸二异辛酯中的一种或多种的组合。

40、在其中一些实施例中，所述增粘树脂选自c5石油树脂、c9石油树脂、萜烯树脂、苯乙烯接枝萜烯树脂、多萜树脂、天然树脂和松香树脂中的一种或多种的组合。

41、在其中一些实施例中，所述吸水剂选自氧化钙、分子筛、硫酸钙、无水氯化钙、无水硫酸镁、活性氧化铝中的一种或多种的组合。

42、在其中一些实施例中，所述无机填料选自云母粉、硅微粉、高岭土、碳酸钙、滑石粉、高岭土、陶土和硅藻土中的一种或多种的组合。

43、在其中一些实施例中，所述补强剂选自炭黑和气相法白炭黑的一种或两种的组合。

44、在其中一些实施例中，所述抗氧化剂选自四[2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2-甲基-4,6-二壬基苯酚、2,6-二叔丁基-α-甲氧对甲酚、2,4,6-三叔丁基苯酚和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物中的一种或多种的组合。

45、在其中一些实施例中，所述光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂中的一种或多种的组合。

46、在其中一些实施例中，所述光稳定剂选自2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑和/或2-[2-羟基-5-叔辛苯基)苯并三唑。

47、本发明的第四个方面，是提供一种用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

48、在110℃～160℃下，依次向捏合机中加入所述改性丁基橡胶、聚异丁烯、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂，真空保护下共混20分钟～130分钟；再依次加入所述无机填料、补强剂、吸水剂、光稳定剂和金属盐，真空保护下混合60分钟～180分钟，即得所述用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶。

49、在其中一些实施例中，所述用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

50、在140℃～160℃下，依次向捏合机中加入所述改性丁基橡胶、聚异丁烯、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂，真空保护下共混20分钟～40分钟；再依次加入所述无机填料、补强剂、吸水剂、光稳定剂和金属盐，真空保护下混合100分钟～150分钟，即得所述用于光伏组件的自修复型丁基热熔胶。

51、本发明具有以下有益效果：

52、本发明通过对卤化丁基橡胶用羟基烯酸类化合物和含氢硅烷进行改性，得到具有硅氧烷基和羧基的改性丁基橡胶，将该改性丁基橡胶与聚异丁烯、金属盐等组分通过适当的配方制备成了具有自修复性能的反应型丁基热熔胶。在该丁基热熔胶体系中，硅氧烷基一方面用于丁基热熔胶体系在施胶后发生脱醇反应形成第一层化学交联网络，另一方面可提高丁基热熔胶与玻璃的粘接性，羧基则与金属盐通过配位作用形成第二层交联网络，增强材料力学性能的同时还赋予丁基热熔胶良好的自修复性。在各组分的协同配合下，本发明的丁基热熔胶与玻璃界面具有很好的粘结性，强度高，力学性能好，水汽阻隔率高，并且具有优异的自修复性能，能够用于光伏组件领域。并且，体系中的静电相互作用在较高温度下会发生可逆解离，并不会影响丁基热熔胶的加工和施工性能。