隨著鈣鈦礦電池的快速發(fā)展，單純POE膠膜+硅膠或者POE+EVA的封裝結構已經不能滿足鈣鈦礦本身對于穩(wěn)定性和使用壽命的要求，而丁基密封膠 (Butyl sealant) 作為優(yōu)良的隔水隔氣的絕緣材料是目前最有前景的封裝材料。
丁基膠是以丁基橡膠(IIR)為原材，加入聚異丁烯(PIB)等改性物質制成的單組分膠粘劑，具備低水汽透過率、高粘結性、電氣絕緣三大性能，在晶硅組件/薄膜組件水汽透過率為0.15~0.7g · (m2 ·d)-1，有效幫助組件抵擋水汽，同時適合與玻璃粘結，因此丁基膠適用于高水汽敏感的鈣鈦礦、HJT電池。丁基橡膠 ( IIR) 是?種合成橡膠，由異丁烯和少量丙烯共聚而成。它具有良好的氣密性和耐化學性能，是?種彈性很好的橡膠，因此被廣泛用于制造各種密封件和橡膠制品。我國是鹵化丁基橡膠的大消費國，每年消耗量超過10萬噸，但國內生產相對滯后，國產鹵化丁基橡膠主要應用于下游低端領域，高端產品幾乎完全依賴進口。近年來，在國家政策的支持和企業(yè)積極探索推動下，我國鹵化丁基橡膠的生產技術取得了突破性進展，行業(yè)產能穩(wěn)步增長，進口比例逐年下降。
1、丁基膠主要特點：
（1）氣密性和水密性：丁基橡膠的空氣透過率僅為天然橡膠的1/7，丁苯橡膠的1/5；而對蒸汽透過率為天然橡膠的1/200，丁苯橡膠的1/140。丁基膠通過和組件基板的粘結形成可靠密封，此時水汽分子被分子篩鎖，無法自由移動穿透密封膠，有效延緩了水汽從基板中間侵入組件的時間。（2）熱穩(wěn)定性：丁基橡膠在高溫下具有較好的穩(wěn)定性，可在100℃或稍低溫度下長期使用，脫硫的丁基橡膠的使用溫度可達150℃到200℃。（3） 耐臭氧和耐天候老化性：丁基橡膠對臭氧和自然環(huán)境中的老化因素具有良好的耐性，能夠長時間保持性能穩(wěn)定。（4）化學穩(wěn)定性：丁基橡膠對化學藥品的耐腐蝕性較強，具有較好的化學穩(wěn)定性。（5）吸震性能：由于丁基橡膠分子結構中缺少雙鍵和側鏈甲基的分布密度大，使其具備良好的吸震能力。（6）電絕緣性能：丁基膠由絕緣聚合物組成，原材料丁基橡膠為高電阻率的非極性材料，分子主鏈上有密集的側甲基分布和較少的雙鍵，是高壓電絕緣橡膠制品的理想材料，制成的丁基膠具備高體積電阻率，可應用于1500伏組件。根據(jù)IEC61730標準要求，電氣絕緣距離 (DTI) 最小為3.5mm，相對起痕指數(shù) (RTI) 在105°C 以上，使用丁基膠后通過調整電池片擺放位置，能夠滿足DTI要求。（7）粘結性能較佳：組件通過EVA和背板及玻璃層壓后，需要用丁基膠封邊，因此丁基膠應具備足夠的粘接強度，以滿足太陽電池組件承受機械載荷的要求，丁基膠 粘結玻璃后可充分發(fā)揮各部件的全部強度。（1）用處：光伏領域丁基膠主要應用于光伏組件封裝，丁基密封膠與常規(guī)封裝材料如EVA、POE膠膜等都具有良好的兼容性，作為封裝輔助材料與膠膜配合使用。采用丁基膠封邊后組件的抗PID性能得到顯著提升，有效延緩組件在戶外高溫高濕環(huán)境下的水汽侵蝕，適用于高水汽敏感度的HJT、鈣鈦礦電池等，也可用于薄膜光伏組件 (CIGS/CdTe/GaAs/a-Si)、柔性組件等。此外，丁基膠可涂抹在光伏屋頂上以達到防水性能，應用于光伏建筑?體化領域。HJT的TCO膜層與傳統(tǒng)封裝膠膜粘粘力較弱且對水汽敏感 ，鈣鈦礦吸收層不穩(wěn)定、水汽侵入易造成電池降解，因此這類新型電池材料對水汽敏感性更高，需要更好的防潮保護，否則水汽將會對組件輸出功率、使用壽命產生不利影響。傳統(tǒng)EVA膠膜遇到水汽會產生醋酸，醋酸會腐蝕電池焊帶，使組件失效，電線短路，因此封裝穩(wěn)定性要求的提高帶來POE膠膜、丁基膠材料的增量需求。（2）用法：采用丁基膠的封裝方案有兩種形式，1) 丁基膠與膠膜層壓形成整體封裝結構；2) 外邊緣使用丁基膠帶輔助密封方式。第?種方案丁基膠用量較少，涂層僅有1mm厚，成本低于使用丁基膠帶；但丁基膠固化需要更高的溫度，目前技術尚未突破 ，因此目前使用丁基膠帶在組件邊緣纏繞為主流方式，但是熱熔型丁基膠由于產線適配性較好，適合大規(guī)模量產，有望取代膠帶而成為主流封裝形式。
包裝中使用的聚合物材料通常具有優(yōu)異的絕緣性、熱塑性和?定的機械強度。致密的包裝層能有效隔離空氣中的水和氧，并能以低成本實現(xiàn)大面積包裝。常見的包裝材料包括聚異丁烯、聚乙烯、聚烯烴彈性體 (POE) 、熱塑性聚氨酯、乙烯醋酸乙烯酯 (EVA) 和環(huán)化全氟聚合物。丁基膠由丁基橡膠經過特殊工藝加工制成。首先通過溶液法或淤漿法將異丁烯和少量異戊二烯合成為丁基橡膠，再通過特殊工藝制成丁基膠。丁基膠生產工藝較為簡單，需要將原料聚異丁烯、丁基橡膠在110°C-130°C的捏合機中攪拌均勻，依次添加填料、抗老化劑、軟化劑，抽真空攪拌后出料得到成品。生產工藝先后經過硅烷偶聯(lián)劑接枝改性、熔融共混改性、填充改性，以提升丁基膠的性能、 降低成本。丁基膠配方主要包含5-6個成分，其中丁基橡膠占比12%，聚異丁烯占比20%，補強劑5%，填料52%，石油樹脂7%，其他助劑4%。丁基密封膠配方差異對組件性能有較大影響，配方較難把握。PIB材料具有穩(wěn)定的化學性能和優(yōu)異的密封性能，分子量從幾?萬到數(shù)百萬不等，該類材料在很多要求苛刻的密封環(huán)境中得到廣泛應用。但材料的不同配方設計性能差別很大，自身濕氣透過率也會有很大差別。截至2022年底，我國丁基橡膠的總有效產能達到36.5萬噸/年 (燕山石化和臺塑寧波的兩套裝置共計14萬噸/年產能，由于技術相對落后、產品市場認可度低的原因長期停產，如果這兩套裝置正常運行，總產能可達到50.5萬噸/年) 。其中34.5萬噸/年產能可用于生產鹵化丁基橡膠。浙江信匯新材料是國內最大的丁基橡膠生產企業(yè)，其丁基橡膠產能占全國總產能的40%左右。2018-2022年 ，我國丁基橡膠產量以15%的復合年均增長率保持快速增長，2022年總產量達到27.8萬噸。未來短期內，在沒有新裝置建成投產的情況下，預計我國丁基橡膠的產量將基本保持穩(wěn)定。我國的丁基橡膠需求量較大，2018-2022年我國丁基橡膠表觀消費量的年均復合增長率高達5.6%，2022年表觀消費量達49.14萬噸。
2018-2020年我國丁基橡膠下游需求逐年遞增，但國內丁基橡膠產量增速不及市場需求增速，因此進口量?直保持較高水平。2022年俄烏沖突導致俄羅斯丁基橡膠的出口受到歐美限制，低價產品轉而流入我國市場。2022年我國丁基橡膠進口總量高達29.27萬噸，為近5年高值，相較于2021年增長34.38%。出口方面，我國丁基橡膠出口規(guī)模在過去5年快速增長，2022年出口總量達到 7.93萬噸，同比增長110.34%，達到歷史新高。造成出口量增長的因素有兩方面 ：?方面，我國丁基橡膠的產能利用率提高，新增產能釋放，再加上俄羅斯低價貨源的流入，國內市場競爭愈加激烈，出口成為廠家緩解出貨壓力的主要途徑之?；另?方面，人民幣的貶值使得國產丁基橡膠企業(yè)在國際市場上具有了更高的價格競爭優(yōu)勢，促進國產丁基橡膠的出口。目前全球處于大寡頭壟斷市場，世界生產能力排名前?企業(yè)產能合計216.7萬噸/ 年，其中前三名為埃克森美孚/沙特阿美/西布爾，產能分別占比 33.4%/20.2%/11.3%。目前丁基橡膠產能相對集中于歐美地區(qū)，區(qū)域發(fā)展不平 衡。伴隨國內光伏級丁基膠需求起量，丁基橡膠國內產能占比有望提升。綜上所述，我國丁基橡膠的市場需求仍有增長空間。雖然我國丁基橡膠的總產能已經達到?定規(guī)模，但總有效產能有限，目前國內產量還不能完全滿足國內需求，每年仍需要大量進口。近年伴隨風電光伏等新型應用場景的擴展，丁基橡膠研發(fā)不斷深入，專利申請數(shù)量顯著提升。根據(jù)CNKI中國專利數(shù)據(jù)庫，截至2023年2月10日，國內共有丁基橡膠領域的申請專利3165件，2015年以來年申請量穩(wěn)定在200件以上，2022年達235件，專利主要圍繞制備?藝和應?領域拓展?向。未來幾年專利數(shù)量仍保持井噴增長，國內企業(yè)自主研發(fā)能力不斷增強，丁基橡膠國產化進程加速。國產丁基橡膠?前存在?產成本較?的問題，在國內市場競爭中成本端不具備優(yōu)勢。我國企業(yè)應當通過提?研發(fā)投?，升級產線?藝，進?改良產品質量、降低?產成本，從而提?產品競爭?和產能利?率。同時應當積極開發(fā)國際市場，適度擴?產品出?，從?在激烈的市場競爭中不斷增強企業(yè)競爭?。想要了解更多環(huán)保膠黏劑行業(yè)的發(fā)展前景，請關注研泰化學官網(wǎng)欄目《膠粘劑行業(yè)資訊》該文章來源互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權請聯(lián)必刪
