CN103642400A - 一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法，由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，其中，所述A组分由以下重量份的原料组成：丙烯酸酯单体50～80份、热膨胀剂8～30份、促进剂2～10份、触变剂2～10份；所述B组分由以下重量份的原料组成：丙烯酸酯单体50～80份、脱胶因子5～25份、引发剂2～10份、阻聚剂0.01～0.5份、触变剂2～10份。本发明提供的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶具有快速的粘接速度，而且脱胶容易，节能环保，没有任何有害气体产生，给晶托-玻璃粘结胶的性能带来极大的改善。

Description

一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法，属于太阳能晶硅切片领域。

背景技术

近年来，在新能源新材料国家政策的刺激下，光伏产业发展迅猛，据报道，截止2012年，太阳能电池的装机容量已达1000MW以上。光伏产业太阳能电池的生产工艺流程一般为：铸锭→切方→切片→组件→组装。据有关方面报道，晶托-玻璃临时粘结胶应用于光伏产业，随着光伏产业的迅速发展，有非常巨大的市场应用空间。

目前在晶硅切片的生产领域，晶托-玻璃的临时粘接有严格的工艺要求。一方面，为了保证正常的生产节奏，粘接至固化再至上机切割总时间不长于4小时。这就要求晶托-玻璃临时粘接胶要有快速固化的特点；另一方面，晶棒切割完成后，要在最短的时间内将废置的玻璃板与金属晶托完全脱离开来，以满足整个生产工艺的高速节骤，这就要求，所粘接的晶托-玻璃临时粘接胶要求能很容易被脱离开来。

目前晶托-玻璃的临时粘接普遍采用双组分环氧树脂胶黏剂，由于技术的局限性，远不能满足晶硅切片环节的工艺要求。一方面，表现为粘接速度慢，达到切割工艺所要求的强度需要3小时以上。另一方面，其采用烘箱高温烘烤脱胶工艺，必须长时间高温烘烤才能将胶脱离开来。烘烤温度高达250℃以上，脱胶时间需要5小时以上。不仅耗能严重，而且胶分解产生的气体毒性极大，严重污染环境和危害人体的健康。

发明内容

为了解决现有技术中晶托-玻璃临时粘接胶存在的粘接速度慢和脱胶难的严重缺陷，本发明提供了一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法，此粘接胶为双组分丙烯酸酯胶粘剂，具有快速的粘接速度，1小时之内即可达到工艺所要求的粘接强度；而且脱胶容易，在90℃的热水中浸泡20分钟，就可使切割后的废置玻璃与金属晶托完全分离开来，节能环保，没有任何有害气体的产生，给晶托-玻璃粘结胶的性能带来极大的改善。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶，由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，

其中，所述A组分由以下重量份的原料组成：丙烯酸酯单体50～80份、热膨胀剂8～30份、促进剂2～10份、触变剂2～10份；

所述B组分由以下重量份的原料组成：丙烯酸酯单体50～80份、脱胶因子5～25份、引发剂2～10份、阻聚剂0.01～0.5份、触变剂2～10份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸(MAA)、二甲基丙烯酸缩乙二醇酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的两种或两种以上的混合物；

采用上述进一步方案的有益效果是选用丙烯酸酯单体为主体成分，不同于传统的环氧树脂材料，使本发明制备的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶固化速度要比选用环氧树脂材料的产品快得多；

进一步，所述触变剂为亲水型气相硅，如德国赢创公司市售的A300或A380。

进一步，所述热膨胀剂为高分子热膨胀微胶囊，它是一种核壳结构，外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物，内核为烷烃类气体组成的球状塑料颗粒。直径一般为10～45微米，加热后体积可迅速膨胀增大到自身的几十倍，以此提高本发明的丙烯酸酯胶粘剂固化物的脱胶性能，从而达到辅助脱胶的效果。同时，它还在本发明丙烯酸酯胶粘剂的配方中起到增韧抗冲击的功能，优选为广州市伊高化工有限公司的MP-12型号，起始脱胶温度为80℃，或选用日本松本公司MICROPEARL F-36D型号，起始脱胶温度为75℃。

进一步，所述脱胶因子为产气发泡剂，通过它们之间的不同配合，使之在80～90℃的温度范围内产出气体，破坏掉胶的粘接层，从而使晶托与玻璃分离，以此提高本发明的丙烯酸酯胶粘剂固化物的脱胶性能，具体为偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈中的一种或几种的混合物。

进一步，所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰中的一种或两种的混合物；

进一步，所述阻聚剂为对苯醌、对苯二酚、264抗氧剂中的一种或几种的混合物。

本发明的有益效果是：

本发明制备的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶，通过在A组份里添加热膨胀剂，在B组份里添加脱胶因子，以此提高丙烯酸酯胶粘剂固化物的脱胶性能，具有快速的粘接速度，1小时之内即可达到工艺所要求的粘接强度；而且脱胶容易，在90℃的热水中浸泡20分钟，就可使切割后的废置玻璃与金属晶托完全分离开来，节能环保，没有任何有害气体的产生。

本发明还提供了一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的制备方法，包括：

A组分的制备：将丙烯酸酯单体50～80重量份、热膨胀剂8～30重量份、促进剂2～10重量份、触变剂2～10重量份加入搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在搅拌机自转速度为500～800转/分钟，公转速度为5～8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，出料，即得所述A组分；

B组分的制备：将丙烯酸酯单体50～80重量份、脱胶因子5～25重量份、引发剂2～10份、阻聚剂0.01～0.5重量份、触变剂2～10份加入搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在搅拌机自转速度为500～800转/分钟，公转速度为5～8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，出料，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分和B组分按重量比1：1混合均匀，即可进行粘接，温度控制在23～25℃，固化1～2小时，即可上机进行晶片切割。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

准确称取如下重量份的A组分：甲基丙烯酸甲酯（MMA）52.5份，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)22.5份，甲基丙烯酸(MAA)4.0份，松本公司市售的热膨胀微球F-36D计25.0份，四甲基硫脲8.0份，气相硅A300计4.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.1MPa，于自转速度为800转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下重量份的B组分：甲基丙烯酸甲酯（MMA）42.0份，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)18.0份，甲基丙烯酸(MAA)6.0份，二甲基丙烯酸缩乙二醇酯15.0份，偶氮二异丁腈25.0份，异丙苯过氧化氢8.0份，对苯二酚0.1份，气相硅A300计4.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.09MPa，于自转速度为500转/分钟，公转速度为7转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分，包装放置待用。

实施例2

准确称取如下重量份的A组分：甲基丙烯酸甲酯（MMA）32.0份，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)10.0份，二甲基丙烯酸缩乙二醇酯31.0份，伊高公司市售的热膨胀微球MP-12计10.0份，二异丙基对甲苯胺8.0份，气相硅A300计2.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.09MPa，于自转速度为500转/分钟，公转速度为7转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下重量份的B组分：甲基丙烯酸甲酯（MMA）30.0份，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)15.0份，甲基丙烯酸异冰片酯20.0份，偶氮二甲酰胺10.0份，过氧化苯甲酰6.0份，对苯醌0.01份，气相硅A380计2.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.08MPa，于自转速度为700转/分钟，公转速度为6转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分，包装放置待用。

实施例3

准确称取如下重量份的A组分：甲基丙烯酸甲酯（MMA）30.0份，甲基丙烯酸(MAA)15.0份，甲基丙烯酸异冰片酯10.0份，伊高公司市售的热膨胀微球MP-12计20.0份，N,N-二甲基苯胺6.0份，气相硅A380计9.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.08MPa，于自转速度为700转/分钟，公转速度为6转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下重量份的B组分：甲基丙烯酸甲酯（MMA）45.0份，二甲基丙烯酸缩乙二醇酯10.0份，甲基丙烯酸(MAA)25.0份，偶氮二甲酸二异丙酯15.0份，异丙苯过氧化氢2.0份，264抗氧剂0.3份，气相硅A300计10.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.1MPa，于自转速度为600转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分，包装放置待用。

实施例4

准确称取如下重量份的A组分：甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)15.0份，甲基丙烯酸(MAA)15.0份，二甲基丙烯酸缩乙二醇酯15.0份，甲基丙烯酸异冰片酯20.0份，松本公司市售的热膨胀微球F-36D计15.0份，四甲基硫脲4.0份，气相硅A380计6.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.1MPa，于自转速度为600转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下重量份的B组分：甲基丙烯酸甲酯（MMA）30.0份，甲基丙烯酸(MAA)15.0份，甲基丙烯酸异冰片酯10.0份，偶氮二异丁腈10.0份，过氧化苯甲酰10.0份，对苯二酚0.05份，气相硅A380计6.0份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.1MPa，于自转速度为800转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分，包装放置待用。

以上实施例1～4，工艺使用时，将所述A组分、B组分按重量比1：1混合均匀，即可进行粘接，温度控制在23～25℃，固化1～2小时，即可上机进行晶片切割。

对比实施例1

当前行业内普遍使用传统的环氧树脂胶粘剂，配方如下：

准确称取如下重量份的A组分：双酚A型环氧树脂60份，增韧剂丁晴橡胶CTBN计10份，重质碳酸钙10份，轻质碳酸钙10份，A300气相二氧化硅5份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.1MPa，于自转速度为800转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到环氧树脂胶粘剂的A组分，包装放置待用；

准确称取如下重量份的B组分：聚硫醇固化剂70份，N-氨乙基哌嗪8份，重质碳酸钙22份，将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至-0.1MPa，于自转速度为800转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，混合均匀，得到环氧树脂胶粘剂的B组分，包装放置待用。

工艺使用时，将上述环氧树脂胶黏剂的A组分、B组分按重量比1：1混合均匀，即可进行粘接，温度控制在23～25℃，固化4～6小时，方可上机进行晶片切割。

将实施例1～4制得的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶与对比实施例1按胶粘剂试验标准进行固化速度和脱胶速度的测试，数据结果如表1所示。本申请所述的固化速度由30分钟、1小时、4小时固化的铝-铝钢片的剪切强度进行表征；脱胶速度由两块玻璃板完全分离的时间数值进行表征。

固化速度测试方法的步骤为：

（1）将实施例1至4中得到的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合，称取混胶3～5g；将对比实施例1得到的环氧树脂胶粘剂的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合，称取混胶3～5g；

（2）制样，按国标GB-T7124-2008，制备铝-铝剪切试样，标准室温条件下固化；按预定条件固化不同的时间，即时测试剪切强度，以此来评价固化速度。

脱胶速度测试方法的步骤为：

（1）将实施例1至4中得到的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合，称取混胶30g；将对比实施例1得到的环氧树脂胶粘剂的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合，称取混胶30g；

（2）将混合后的胶样分别涂在100mm×100mm×2mm的正方形玻璃板上，用另一块相同的玻璃板盖上，压实，于标准室温条件下固化16小时；

（3）将不同的试样放入90℃的热水中，用肉眼观察到两块玻璃板完全分开的现象，用秒表记录自浸入水中至玻璃板完全分开的时间。

测试结果如下表1所示：

表1固化速度和脱胶速度测试结果

从表1中数据可得如下结论：本发明制备的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶具有快速的粘接速度，半小时至1小时之内即可达到工艺所要求的粘接强度（≥11MPa）；而且脱胶容易，通过在A组份里添加热膨胀剂，在B组份里添加脱胶因子，使之在90℃的热水中浸泡20分钟左右，就可使切割后的废置玻璃与金属晶托完全分离开来，节能环保，没有任何有害气体的产生，这是当前工艺所采用的环氧树脂胶黏剂所无法比拟的。本发明将给晶托-玻璃粘结胶的性能带来极大的改善，非常适合运用于大规模快节奏晶硅切片的生产，会产生巨大的经济效益和社会效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶，其特征在于，由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，

其中，所述A组分由以下重量份的原料组成：丙烯酸酯单体50～80份、热膨胀剂8～30份、促进剂2～10份、触变剂2～10份；

所述B组分由以下重量份的原料组成：丙烯酸酯单体50～80份、脱胶因子5～25份、引发剂2～10份、阻聚剂0.01～0.5份、触变剂2～10份。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸缩乙二醇酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的两种或两种以上的混合物；

所述触变剂为亲水型气相硅。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶，其特征在于，所述热膨胀剂为高分子热膨胀微胶囊；

所述促进剂为二异丙基对甲苯胺、四甲基硫脲、N,N-二甲基苯胺中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶，其特征在于，所述脱胶因子为偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈中的一种或几种的混合物；

所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰中的一种或两种的混合物；

所述阻聚剂为对苯醌、对苯二酚、264抗氧剂中的一种或几种的混合物。

5.一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的制备方法，其特征在于，包括：

A组分的制备：将丙烯酸酯单体50～80重量份、热膨胀剂8～30重量份、促进剂2～10重量份、触变剂2～10重量份加入搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在搅拌机自转速度为500～800转/分钟，公转速度为5～8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，出料，即得所述A组分；

B组分的制备：将丙烯酸酯单体50～80重量份、脱胶因子5～25重量份、引发剂2～10份、阻聚剂0.01～0.5重量份、触变剂2～10份加入搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在搅拌机自转速度为500～800转/分钟，公转速度为5～8转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，出料，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分和B组分按重量比1：1混合均匀，即得。