随着钙钛矿电池的快速发展，单纯POE胶膜+硅胶或者POE+EVA的封装结构已经不能满足钙钛矿本身对于稳定性和使用寿命的要求，而丁基密封胶 (Butyl sealant) 作为优良的隔水隔气的绝缘材料是目前最有前景的封装材料。
丁基胶是以丁基橡胶(IIR)为原材，加入聚异丁烯(PIB)等改性物质制成的单组分胶粘剂，具备低水汽透过率、高粘结性、电气绝缘三大性能，在晶硅组件/薄膜组件水汽透过率为0.15~0.7g · (m2 ·d)-1，有效帮助组件抵挡水汽，同时适合与玻璃粘结，因此丁基胶适用于高水汽敏感的钙钛矿、HJT电池。丁基橡胶 ( IIR) 是⼀种合成橡胶，由异丁烯和少量丙烯共聚而成。它具有良好的气密性和耐化学性能，是⼀种弹性很好的橡胶，因此被广泛用于制造各种密封件和橡胶制品。我国是卤化丁基橡胶的大消费国，每年消耗量超过10万吨，但国内生产相对滞后，国产卤化丁基橡胶主要应用于下游低端领域，高端产品几乎完全依赖进口。近年来，在国家政策的支持和企业积极探索推动下，我国卤化丁基橡胶的生产技术取得了突破性进展，行业产能稳步增长，进口比例逐年下降。
1、丁基胶主要特点：
（1）气密性和水密性：丁基橡胶的空气透过率仅为天然橡胶的1/7，丁苯橡胶的1/5；而对蒸汽透过率为天然橡胶的1/200，丁苯橡胶的1/140。丁基胶通过和组件基板的粘结形成可靠密封，此时水汽分子被分子筛锁，无法自由移动穿透密封胶，有效延缓了水汽从基板中间侵入组件的时间。（2）热稳定性：丁基橡胶在高温下具有较好的稳定性，可在100℃或稍低温度下长期使用，脱硫的丁基橡胶的使用温度可达150℃到200℃。（3） 耐臭氧和耐天候老化性：丁基橡胶对臭氧和自然环境中的老化因素具有良好的耐性，能够长时间保持性能稳定。（4）化学稳定性：丁基橡胶对化学药品的耐腐蚀性较强，具有较好的化学稳定性。（5）吸震性能：由于丁基橡胶分子结构中缺少双键和侧链甲基的分布密度大，使其具备良好的吸震能力。（6）电绝缘性能：丁基胶由绝缘聚合物组成，原材料丁基橡胶为高电阻率的非极性材料，分子主链上有密集的侧甲基分布和较少的双键，是高压电绝缘橡胶制品的理想材料，制成的丁基胶具备高体积电阻率，可应用于1500伏组件。根据IEC61730标准要求，电气绝缘距离 (DTI) 最小为3.5mm，相对起痕指数 (RTI) 在105°C 以上，使用丁基胶后通过调整电池片摆放位置，能够满足DTI要求。（7）粘结性能较佳：组件通过EVA和背板及玻璃层压后，需要用丁基胶封边，因此丁基胶应具备足够的粘接强度，以满足太阳电池组件承受机械载荷的要求，丁基胶 粘结玻璃后可充分发挥各部件的全部强度。（1）用处：光伏领域丁基胶主要应用于光伏组件封装，丁基密封胶与常规封装材料如EVA、POE胶膜等都具有良好的兼容性，作为封装辅助材料与胶膜配合使用。采用丁基胶封边后组件的抗PID性能得到显著提升，有效延缓组件在户外高温高湿环境下的水汽侵蚀，适用于高水汽敏感度的HJT、钙钛矿电池等，也可用于薄膜光伏组件 (CIGS/CdTe/GaAs/a-Si)、柔性组件等。此外，丁基胶可涂抹在光伏屋顶上以达到防水性能，应用于光伏建筑⼀体化领域。HJT的TCO膜层与传统封装胶膜粘粘力较弱且对水汽敏感 ，钙钛矿吸收层不稳定、水汽侵入易造成电池降解，因此这类新型电池材料对水汽敏感性更高，需要更好的防潮保护，否则水汽将会对组件输出功率、使用寿命产生不利影响。传统EVA胶膜遇到水汽会产生醋酸，醋酸会腐蚀电池焊带，使组件失效，电线短路，因此封装稳定性要求的提高带来POE胶膜、丁基胶材料的增量需求。（2）用法：采用丁基胶的封装方案有两种形式，1) 丁基胶与胶膜层压形成整体封装结构；2) 外边缘使用丁基胶带辅助密封方式。第⼀种方案丁基胶用量较少，涂层仅有1mm厚，成本低于使用丁基胶带；但丁基胶固化需要更高的温度，目前技术尚未突破 ，因此目前使用丁基胶带在组件边缘缠绕为主流方式，但是热熔型丁基胶由于产线适配性较好，适合大规模量产，有望取代胶带而成为主流封装形式。
包装中使用的聚合物材料通常具有优异的绝缘性、热塑性和⼀定的机械强度。致密的包装层能有效隔离空气中的水和氧，并能以低成本实现大面积包装。常见的包装材料包括聚异丁烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体 (POE) 、热塑性聚氨酯、乙烯醋酸乙烯酯 (EVA) 和环化全氟聚合物。丁基胶由丁基橡胶经过特殊工艺加工制成。首先通过溶液法或淤浆法将异丁烯和少量异戊二烯合成为丁基橡胶，再通过特殊工艺制成丁基胶。丁基胶生产工艺较为简单，需要将原料聚异丁烯、丁基橡胶在110°C-130°C的捏合机中搅拌均匀，依次添加填料、抗老化剂、软化剂，抽真空搅拌后出料得到成品。生产工艺先后经过硅烷偶联剂接枝改性、熔融共混改性、填充改性，以提升丁基胶的性能、 降低成本。丁基胶配方主要包含5-6个成分，其中丁基橡胶占比12%，聚异丁烯占比20%，补强剂5%，填料52%，石油树脂7%，其他助剂4%。丁基密封胶配方差异对组件性能有较大影响，配方较难把握。PIB材料具有稳定的化学性能和优异的密封性能，分子量从几⼗万到数百万不等，该类材料在很多要求苛刻的密封环境中得到广泛应用。但材料的不同配方设计性能差别很大，自身湿气透过率也会有很大差别。截至2022年底，我国丁基橡胶的总有效产能达到36.5万吨/年 (燕山石化和台塑宁波的两套装置共计14万吨/年产能，由于技术相对落后、产品市场认可度低的原因长期停产，如果这两套装置正常运行，总产能可达到50.5万吨/年) 。其中34.5万吨/年产能可用于生产卤化丁基橡胶。浙江信汇新材料是国内最大的丁基橡胶生产企业，其丁基橡胶产能占全国总产能的40%左右。2018-2022年 ，我国丁基橡胶产量以15%的复合年均增长率保持快速增长，2022年总产量达到27.8万吨。未来短期内，在没有新装置建成投产的情况下，预计我国丁基橡胶的产量将基本保持稳定。我国的丁基橡胶需求量较大，2018-2022年我国丁基橡胶表观消费量的年均复合增长率高达5.6%，2022年表观消费量达49.14万吨。
2018-2020年我国丁基橡胶下游需求逐年递增，但国内丁基橡胶产量增速不及市场需求增速，因此进口量⼀直保持较高水平。2022年俄乌冲突导致俄罗斯丁基橡胶的出口受到欧美限制，低价产品转而流入我国市场。2022年我国丁基橡胶进口总量高达29.27万吨，为近5年高值，相较于2021年增长34.38%。出口方面，我国丁基橡胶出口规模在过去5年快速增长，2022年出口总量达到 7.93万吨，同比增长110.34%，达到历史新高。造成出口量增长的因素有两方面 ：⼀方面，我国丁基橡胶的产能利用率提高，新增产能释放，再加上俄罗斯低价货源的流入，国内市场竞争愈加激烈，出口成为厂家缓解出货压力的主要途径之⼀；另⼀方面，人民币的贬值使得国产丁基橡胶企业在国际市场上具有了更高的价格竞争优势，促进国产丁基橡胶的出口。目前全球处于大寡头垄断市场，世界生产能力排名前⼗企业产能合计216.7万吨/ 年，其中前三名为埃克森美孚/沙特阿美/西布尔，产能分别占比 33.4%/20.2%/11.3%。目前丁基橡胶产能相对集中于欧美地区，区域发展不平 衡。伴随国内光伏级丁基胶需求起量，丁基橡胶国内产能占比有望提升。综上所述，我国丁基橡胶的市场需求仍有增长空间。虽然我国丁基橡胶的总产能已经达到⼀定规模，但总有效产能有限，目前国内产量还不能完全满足国内需求，每年仍需要大量进口。近年伴随风电光伏等新型应用场景的扩展，丁基橡胶研发不断深入，专利申请数量显著提升。根据CNKI中国专利数据库，截至2023年2月10日，国内共有丁基橡胶领域的申请专利3165件，2015年以来年申请量稳定在200件以上，2022年达235件，专利主要围绕制备⼯艺和应⽤领域拓展⽅向。未来几年专利数量仍保持井喷增长，国内企业自主研发能力不断增强，丁基橡胶国产化进程加速。国产丁基橡胶⽬前存在⽣产成本较⾼的问题，在国内市场竞争中成本端不具备优势。我国企业应当通过提⾼研发投⼊，升级产线⼯艺，进⽽改良产品质量、降低⽣产成本，从而提⾼产品竞争⼒和产能利⽤率。同时应当积极开发国际市场，适度扩⼤产品出⼝，从⽽在激烈的市场竞争中不断增强企业竞争⼒。想要了解更多环保胶黏剂行业的发展前景，请关注研泰化学官网栏目《胶粘剂行业资讯》
