单组分室温硫化硅橡胶技术简介

单组份室温硫化硅橡胶技术简介1、项目意义当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。

太阳能作为一种可再生的新能源，越来越引起人们的关注。

中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。

中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。

在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。

2008年太阳能电池的产量达到了200万千瓦。

2009年中国太阳能电池/模组制造商的产能较2008年倍增，达到8,000MW，电池产量超过4,000MW。

2009年可谓是太阳能产业在中国高速发展的时期，国家的补贴扶持政策陆续推出。

3月，财政部、住房和城乡建设部印发《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，确定对光电建筑2009年的补助标准为20元/瓦。

7月，财政部、科技部、国家能源局发出《关于实施金太阳示范工程的通知》，提出对光伏并网项目和无电地区离网光伏发电项目分别给予50%及70%的财政补贴。

11月，财政部、科技部、国家能源局下发了《关于做好“金太阳”示范工程实施工作的通知》，要求加快实施“金太阳”示范工程。

随着这些政策的陆续出台，中国光伏产业将进入第二个阶段。

中国科学院党组已正式批准启动实施太阳能行动计划，该计划以2050年前后太阳能作为重要能源为远景目标，并确定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标，太阳能产业在中国市场发展前景广阔。

硅酮密封胶是室温硫化硅橡胶（RTV）的一种，是一种新型的有机硅弹性体。

HT-8258是本公司研究开发的单组份、中性固化、专为光伏组件铝边框和接线盒粘接要求而设计开发的硅酮密封胶。

该产品除了具有普通硅酮密封胶耐候性、耐高低温性、粘结性好的优点外，还具有优异的固化性能和耐黄变性能，阻燃等级达到UL94-HB级。

密封胶在室温下吸收空气中的微量水份，固化成弹性体，形成有效的粘结密封效果。

主要应用于太阳电池组件的铝边框和背面接线盒的专用粘结密封，作用是防止空气中的水和氧气进入太阳电池组件中，防止组件中的硅电池片被氧化，导致硅电池片转换率降低。

本产品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。

单组份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）——羟基封端聚二有机硅烷；交联剂——含可水解基团的多官能硅烷化合物；催化剂——有机锡；填料——白炭黑、碳酸钙等；增塑剂——非反应性二甲基硅油等。

2、单组份RTV硅橡胶的分类单组份RTV硅橡胶的交联剂种类较多，交联剂的化学结构是影响单组份RTV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，单组份RTV硅橡胶通常按此分类。

目前使用最广的是脱酮肟型、脱醇型、脱醋酸型及脱羟胺型产品。

脱醋酸型单组份RTV硅橡胶有刺激性气味，对金属有一定的腐蚀性，但最玻璃材料的粘接性非常好；主要用于建筑密封胶，对玻璃、瓷砖、铝框格等材料的接缝密封。

脱醇型单组份RTV硅橡胶无腐蚀性，脱酮肟型单组份RTV硅橡胶的腐蚀性也小，两者都可用作电子、电器领域的粘接剂或密封胶，同时也是建筑密封胶的主要品种。

脱羟胺型单组份RTV硅橡胶的定伸模量低，主要用作建筑密封胶。

3、单组份RTV硅橡胶的配制3．1基胶及其制备单组份室温硫化硅橡胶的基胶一般为α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，依靠端Si-OH基与交联剂的反应，使胶料变成弹性体。

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷共聚物（嵌段共聚物、无规共聚物或接枝共聚物）也可作为单组份室温硫化硅橡胶的基胶使用。

不同的单组份室温硫化硅橡胶基胶会得到不同性能的单组份室温硫化硅橡胶产品。

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷（R=R1=Me），HO(Me2SiO)n H ，是单组份室温硫化硅橡胶基胶的典型代表，是单组份室温硫化硅橡胶产品中主要使用的基胶。

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷通常被简称为107胶。

107胶摩尔质量的大小直接影响带弹性体的性能。

一般选取为（1-10）×104g/mol 。

107胶的摩尔质量增加，由此制得的单组份室温硫化硅橡胶的物理力学性能提高/但摩尔质量过高。

粘稠性差或不易流动，不适于作单组份室温硫化硅橡胶的基胶。

摩尔质量太低，虽流动性好，加工容易，交联速度快，但固化后的弹性体强度很差。

使用摩尔质量大和摩尔质量小的107混合胶作基胶。

可以保证混合胶的流动性，同时固化后的弹性体强度大为提高。

107胶通常采用有机环硅氧烷的开环聚合反应来制备。

反应可采用酸性催化剂（如硫酸、盐酸、磷酸、路易斯酸等），也可采用碱性催化剂（如KOH、Me4NOH等）。

但采用酸性催化剂时，反应结束后的除酸过程比较麻烦，而且酸不易除尽，致使硫化胶的稳定性较差。

工业上较为实用的是采用D4 或DMC为原料，以KOH为催化剂使环硅氧烷开环聚合。

待聚合体系变粘稠、聚硅氧烷的摩尔质量达105以上时，再逐渐向反应物中滴加蒸馏水，进行降解反应。

反应结束后，将催化剂中和，脱除低沸物，即得107胶。

通过控制加水量和温度可以调节降解反应速度，可制得所需摩尔质量的107胶。

聚合和降解是平衡化学反应过程，所得产物中有约12%-18%环硅氧烷，反应结束后需将低沸物减压除去。

除KOH、LiOH、Me4NOH、Bu4POH等亦可作为催化剂使用。

107胶的粘度与摩尔质量的关系如图所示，并可由经验式求出：η=2.8×10-9M2.63式中η为本体粘度，mPa·s；M为摩尔质量，g/mol。

单组份RTV硅橡胶的配制主要依使用的交联剂种类及性能要求设计配方及配制工艺。

根据单组份RTV硅橡胶是借助于空气中的水分硫化及作为密封胶、胶粘剂使用的特点，在配方及配制工艺上，除考虑硫化后的各种性能外，还要考虑硫化前的使用工艺要求及胶料在包装容器中的贮存稳定性。

作为胶粘剂，应具有适当的的流动性，使其不至于因粘度过低而从粘接部位流失，或因粘度高而不易涂敷施工；作为密封胶，应具有触变性，使其在施工中及硫化前不至于从密封部位流淌下垂，同时又易于从容器中挤出或用泵输送。

在密封的包装容器中，不会因长期存放而发生胶料结构化，或硫化速度及硫化后的性能改变等。

单组份RTV硅橡胶作为胶粘剂使用时，硫化后的性能要求主要是对所接触基材的粘接性良好、无腐蚀，同时具有良好的物理机械性能、电性能和阻燃性。

几年来，在电子、电气行业中使用的单组份单组份RTV硅橡胶特别重视控制低分子有机硅氧烷含量，以避免高温密闭系统中使用的微型电机、继电器、开关等发生接点短路或转动界面的磨耗；主要措施是严格除掉基胶中的D3-D20，甚至D3-D40 。

单组份RTV硅橡胶作为密封胶使用时，主要考虑完全硫化后的模量大小、对接触基材的粘接性、动态耐久性、表面耐候性、对基材的腐蚀性、对周边的污染性等因素。

其中模量是表征密封胶移动能力的参数，用密封胶的定伸应力来度量；它是密封胶的品级标志，也是配方设计中首先要考虑的问题。

单组份RTV硅橡胶在配制过程中，必须严格控制各种成分的含水量，并在干燥环境中进行。

在工业生产中使用的主要设备有捏合机、高速搅拌器、行星式搅拌器、三辊研磨机、混炼挤出机及包装机等。

可以采用间歇法生产，但在大规模生产中多采用连续法。

间歇法生产的主要设备是行星式搅拌器或碟型分散机。

连续法生产的主要设备是双螺杆混炼挤出机或静态混合器。

单组份RTV硅橡胶的包装普遍采用金属软管或塑料封筒，各种包装都配有调节挤出量的塑料咀；为适应建筑工程的施工需要，也有塑料复合膜制的肠型软包装形式。

塑料封筒尾部的顶料活塞除尺寸精度要求严格外，还应在周边涂布一层密封滑膏。

3.2配合剂与配方3.2.1 配合剂（1）填料单组份室温硫化硅橡胶常用的填料有白炭黑、碳酸钙、硅藻土、石英粉、云母粉、二氧化钛、高岭土等。

沉淀法白炭黑配制的胶料流动性好，是主要的补强填料。

若以补强、提高介电性能和触变性能（所谓触变性就是固化前的混合胶料在外力作用下易于变形流动，一旦外力消失又能停止形变和流动的性能）为目的，则选用气相法白炭黑效果最好。

重质碳酸钙是增量填料；轻质碳酸钙是常用的半补强填料，但补强效果差；活性碳酸钙(又称胶体碳酸钙，由轻质碳酸钙经脂肪酸处理而成)具有补强作用；而纳米碳酸钙能有效地提高室温硫化硅橡胶的力学性能。

与高温硫化硅橡胶一样，使用白炭黑时，要对其按Si-OH基处理，以防胶料混合和存放过程中结构化。

不同填料对产品的流动性、机械性能有很大的影响。

（2）交联剂单组份室温硫化硅橡胶的交联剂是含可水解性基团的多官能性硅烷化合物，通式为R4-n Si-Y n，其中n=3或n=4；R为烷基；Y为可水解性基团。

不同型号的单组份室温硫化硅橡胶的交联剂是不同的。

下面分别予以介绍。

①脱羧酸型脱羧酸型单组份室温硫化硅橡胶交联剂的通式可写为R4-n Si-（OCOR1）n，n=3或n=4.最典型和最常用的是MeSi（OAc），所以脱羧酸型又直接成为脱乙酸型。

MeSi（OAc）3可由甲基三3氯硅烷（MeSiCl3）与乙酸酐反应制取，也可由甲基三氯硅烷与无水乙酸在精馏塔中连续酰化得到：MeSiCl3+Ac2O→MeSi（OAc）3+AcClMeSiCl3+AcOH→MeSi（OAc）3+HCl若采用吡啶为酸吸收剂，在通常条件下就能进行。

②脱肟型脱肟型单组份室温硫化硅橡胶的交联剂为多官能性肟基硅烷，其通式为：R4-n Si（ON=CR1R2）n，n=3或n=4；R,R1,R2均为有机基团，可相同，也可不同。

最常用的是甲基三丙酮肟基硅烷，它是由MeSiCl3与丙酮肟反应而制得的：MeSiCl3+MeC=NOH→MeSi(ON=CMe2)3+3HCl 在反应中，常采用Ph-N作为酸吸收剂。

③脱醇型脱醇型单组份室温硫化硅橡胶的交联剂为三官能烷氧基硅烷，通式为RSi（OR1）3。

最常用的是MeSi（OMe）3、MeSi （OEt）3。

它们是由MeSiCl3与相应的醇反应制备：MeSiCl3+3MeOH→MeSi（OMe）3+3HClMeSiCl3+3EtOH→MeSi（OEt）3+3HCl④脱胺型脱胺型单组份室温硫化硅橡胶的交联剂为多官能胺基硅烷，通式为RSi（NHR1）3，最常用的是甲基三环己胺基硅烷（MeSi （NHC6H11）3）。

它由MeSiCl3与环己胺反应制取：MeSiCl3+6H2NC6H11→MeSi（NHC6H11）3+3C6H11NH2·HCl↓⑤脱酰胺型脱酰胺型单组份室温硫化硅橡胶的交联剂为多官能性酰胺基硅烷，通式为RSi(NR1COR2)3。