一种光固化聚异丁烯密封胶及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料领域，涉及一种密封胶，尤其涉及一种光固化聚异丁烯密封胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着新型电池技术的不断涌现和迭代，包括薄膜电池、异质结、钙钛矿、叠层技术等，电池的种类和应用领域不断扩大、发电效率持续攀升，同时电池制备和组件成本亦在不断降低当中。新型电池更多应用了tco导电玻璃和镀膜技术，在带来上述增益的同时，材料的稳定性和对水汽的敏感性亦是对生产和封装技术的考验。在光伏组件中，边缘密封胶能够为晶硅及异质结组件提供更高水平的防潮保护，有助于减少与水汽相关的功率衰减，并在更长的使用周期内实现更大的功率输出。

2、传统的乙烯醋酸乙烯酯(eva)封装胶膜会产生醋酸，如果长时间暴露在水汽环境中，醋酸的腐蚀性会降低组件的功率；基于这样一个缺点，它让制造商开始寻找替代品，热塑性聚烯烃(tpo)就是这样一种替代产品，与eva胶膜相比，它具有更强的防潮能力；聚乙烯醇缩丁醛(pvb)封装胶膜是eva胶膜的另一种选择，尽管与eva相比，tpo和pvb都可以一定程度上减缓水汽侵入，并且不会产生酸性环境，但银浆联接的部分仍然会因水汽发生腐蚀。采用特殊聚异丁烯密封胶，能够有效改善上述材料的缺陷，隔绝水汽和其他气体对组件材料的侵蚀，延长光伏组件的使用寿命。

3、近年来，作为汽车或家庭用的新能源系统，燃料电池受到广泛注意。其中，固体高分子型燃料电池由于运转温度较低(80℃前后)并且发电效率高，因此被期待用于汽车用动力源、家庭用发电装置、移动电话等电子设备用小型电源、应急电源等用途中。燃料电池用密封胶需具备低透湿率以防止水蒸气泄漏，并且需具备耐酸，耐湿和耐热性，而要满足上述性能要求，必须将密封胶压缩20％以上才能起到良好的密封作用，在长期应力作用下，密封胶需要具备较低的压缩永久变形才能保持气体的密封。

4、在目前的密封胶应用中，硅橡胶具有优异的热稳定性和耐低温性，同时具有良好的电绝缘性、橡胶弹性、低压缩永久变形及耐酸性和耐冷却液性。但硅橡胶的阻气性较差，在追求更高密封效果的情况下就远远不够了。光固化聚异丁烯优异的弹性和压缩永久变形特性，对各种气体阻隔性好，成为新能源领域的最佳选择方案。

5、在电子声学产品应用中，阻隔密封也同样得到应用，例如在微型扬声器装置中，气体吸收材料(活性炭或者沸石等)能够通过对气体的吸收或者释放，使谐振空间明显虚拟增大，改善扬声器的声音产生，实现突出的声学效果。但在实际应用中，装置中的高压力蒸汽会透过密封胶水，向外渗透，或者外界气体通过胶水向扬声器腔体渗透等等原因导致声学效果降低，使用寿命下降。在扬声器密封过程中，涂一层光固化密封胶，能有效降低气体的渗透，保证扬声器长期工作时音质效果不变。

6、聚异丁烯具有高伸长性、高拉伸强度、高氢气阻隔性、耐酸性和耐冷却液等特性，水汽、氢气的透过率是传统加成型有机硅的1/100。因此，开发具有优异阻隔性能的聚异丁烯密封胶具有重要的工业价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种光固化聚异丁烯密封胶，进一步提高密封胶的阻隔性，并且实现快速固化，高效密封。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供了一种光固化聚异丁烯密封胶，其制备原料按质量份数计包括：50～80份聚异丁烯树脂、5～30份光固化单体、0.5～5份光引发剂、1～10吸附材料、1～10份片状填料、0.5～5份其他添加剂。

4、进一步地，所述光固化聚异丁烯密封胶的制备原料按质量份数计包括：70份聚异丁烯树脂、15-30份光固化单体、1-2份光引发剂、3-5份吸附材料、3-5份片状填料、2-5份其他添加剂。

5、更进一步地，所述光固化聚异丁烯密封胶的制备原料按质量份数计包括：70份聚异丁烯树脂、20份光固化单体、2份光引发剂、3份吸附材料、3份片状填料、2份其他添加剂。

6、在本发明的一些实施方式中，所述聚异丁烯树脂包含端丙烯酸酯聚异丁烯，其分子链末端含有丙烯酸双键，可以实现紫外和可见光固化，大大提高生产效率。

7、进一步地，所述端丙烯酸酯聚异丁烯采用异丁烯在-70℃的低温下进行活性阳离子聚合制备而得，优选日本钟化公司(kaneka)的ep400v系列树脂。

8、进一步地，所述聚异丁烯树脂还可以包含端基含有乙烯基双键的低分子量高活性聚异丁烯或端基无双键的低分子量、中分子量聚异丁烯，例如巴斯夫10sfn、高活性聚异丁烯2400等；这两类聚异丁烯主要起到增塑、调节粘度和硬度的作用，其用量不超过聚异丁烯树脂总量的15％。

9、在本发明的一些实施方式中，所述光固化单体选自丙烯酸异冰片酯(iboa)、丙烯酸-2-乙基己酯(eha)、双环戊二烯丙烯酸酯(dcpa)、丙烯酸异辛酯(ioa)、异任基丙烯酸酯(inaa)、月桂酸丙烯酸酯(la)、异癸基丙烯酸酯(isoda)、4-叔丁基环己基丙烯酸酯(tbcha)、异冰片基甲基丙烯酸酯(iboma)中的一种或多种。

10、在本发明的一些实施方式中，所述光引发剂选自tpo、819、184、1173、itx、907、bp等中的一种或多种。

11、在本发明的一些实施方式中，所述吸附材料选自分子筛、活性炭、硅藻土、介孔二氧化硅、金属有机骨架(mofs)中的一种或多种；优选分子筛；更优选地，所述分子筛为3a、4a或5a分子筛，粒径为0.1～20微米。

12、在本发明的一些实施方式中，所述片状填料选自氮化硼、氟金云母、石墨、蒙脱土中的一种或多种；优选氮化硼；更优选地，所述片状填料的粒径为0.1～50微米。

13、在本发明的一些实施方式中，所述其他添加剂选自偶联剂、触变剂、抗氧剂、除水剂中的一种或多种。

14、本发明的光固化聚异丁烯分子链主链都是聚异丁烯的非极性链段，密封性优异，使用的光固化单体含有非极性长碳链或者环状结构，对水汽或者其他气体也具有优异的密封性。添加的片状填料，平面面积大，气体分子不能透过，必须绕过片状材料，延长了迁移路径，从而提高了密封胶的有效使用寿命，如附图1所示。添加活性分子筛等吸附材料(粒径0.1-20微米)，能够有效吸附各种小分子气体，例如水分子、氢气、氧气、二氧化碳等，也很好的阻隔了气体的进一步渗透，显著提高了气体阻隔效果。

15、另一方面，本发明提供了上述光固化聚异丁烯密封胶的制备方法，包括如下步骤：

16、(1)将片状填料进行表面处理，提高与基体树脂的相容性；

17、(2)将吸附材料进行活化处理；

18、(3)将聚异丁烯树脂、光固化单体、光引发剂、其他添加剂进行脱水干燥处理；

19、(4)将上述原料按照一定比例混合，得到光固化聚异丁烯密封胶。

20、上述光固化聚异丁烯密封胶在使用时可在280nm-450nm的紫外/可见光范围内进行光固化。

21、在本发明的一些实施方式中，所述表面处理包括偶联剂包覆处理，例如采用硅烷偶联剂与片状填料直接混合，或者先将硅烷偶联剂溶解在溶剂中，水解后再与片状填料混合。

22、在本发明的一些实施方式中，所述活化处理包括高温下(400～500℃)将吸附材料烘烤数小时，将吸附材料中吸附的水分子或者其他小分子进行解吸附，得到活化的吸附材料，重新具有吸附功能。

23、再一方面，本发明提供了上述光固化聚异丁烯密封胶在光伏电池、燃料电池或电子声学产品中的应用。

24、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

25、本发明制备的光固化聚异丁烯密封胶，在聚异丁烯分子链末端引入丙烯酸双键，可以实现紫外和可见光区固化，大大提高了生产效率；加入片状填料和吸附材料，进一步提高了气体阻隔性。本发明制备的光固化聚异丁烯密封胶与现有密封胶相比具有更加优异的阻隔性，并且能够实现快速固化，高效密封。