CN104017531A - 一种耐水解光伏背板胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐水解光伏背板胶黏剂及其制备方法，属于材料技术领域，本发明的胶黏剂包括A和B两个组分，所述A组分包括自合成的新型聚酯多元醇及相应添加剂，所述B组分为异氰酸酯类固化剂，所述B组分中的异氰酸根与A组分中的羟基的摩尔量之比为1~1.4:1。与现有技术相比，本发明合成了一种新型的聚酯多元醇，与异氰酸酯固化剂反应可得到耐水解性聚氨酯胶黏剂，在保留良好的力学性能的前提下，有效的解决了使用传统聚酯多元醇制得的聚氨酯胶粘剂的易水解问题，同时在胶黏剂中加入了一定配比的自行调配的光稳定剂，有效的提高了聚氨酯胶黏剂用于光伏背板中的耐水解、耐老化性能。

Description

一种耐水解光伏背板胶黏剂及其制备方法

 

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种耐水解光伏背板胶黏剂及其制备方法。

背景技术

 光伏背板多采用复合结构，用胶黏剂将PVDF、PEVA等材料黏贴在PET上形成三层膜结构。光伏背板位于组件背面的最外层，在户外环境下保护太阳能电池组件不受水汽的侵蚀，阻隔氧气防止氧化、具有良好的绝缘性和耐老化性能、耐腐蚀性能，从而满足25年以上的使用寿命。然而目前背板易出现分层，气泡等不良现象从而影响组件的使用寿命，主要原因是胶黏剂处于室外，受潮湿气候影响，聚氨酯发生水解，从而影响其粘接性能。

  聚氨酯胶黏剂具有良好的机械性能、耐磨性、粘结性、抗冲击性等，而被广泛的用于光伏背板生产中。聚氨酯一般是由多元醇与异氰酸酯类固化剂反应制得，多元醇主要分为聚酯多元醇和聚醚多元醇。聚酯类的聚氨酯力学性能较好，但不耐水解，聚醚类的聚氨酯具有很好的耐水解性，但力学性能相对较差。这主要是因为聚酯类的聚氨酯中含有酯键，酯键的极性、内聚能较大，使聚氨酯胶黏剂具有较强的粘结性、耐高温性、耐油性，但是酯键易水解，使得聚酯类聚氨酯的耐水解性较差；而聚醚类聚氨酯中的醚键不易水解，故有较好的耐水解性，但醚键的极性不如酯键，所以其粘接性、耐高温性不如聚酯类聚氨酯。对于光伏背板用胶黏剂，既要求其具有良好的粘结性、耐高温性，又要求其具有良好的耐水解性，因此研制出一款具有优异综合性能、适用于光伏背板用的聚氨酯胶黏剂受到人们越来越多的重视。

   鉴于此，本发明人就此进行研究，开发出一种具有优异性能的适用于光伏背板的聚氨酯胶黏剂，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型多元醇，改善聚酯类的聚氨酯的耐水解性，制得一种具有优异综合性能的双组份耐水解光伏背板胶黏剂。

本发明所采用的技术方案如下：

一种耐水解光伏背板胶黏剂，包括A组分和B组分，所述A组分包括自合成的新型聚酯多元醇及相应添加剂，所述B组分为异氰酸酯类固化剂，所述B组分中的异氰酸根与A组分中的羟基的摩尔量之比为1~1.4:1。

作为优化：所述新型聚酯多元醇由二元醇与二元酸或（和）芳香族二元羧酸反应制得。

作为优化：所述二元醇选自乙二醇、1,3-丙二醇、环己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、对1,4-环己烷二甲醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一种或至少两种的混合物；所述二元酸选自乙二酸、丙二酸、己二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或至少两种的混合物。

作为优化：所述二元醇与酸的摩尔比为1.0~1.9:1。

作为优化：所述添加剂包括催化剂、扩链剂、光稳定剂。

作为优化：所述催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁锡、三亚乙基二胺中的一种或两种，所述催化剂的用量为所述A组分质量的0.01%~0.10%；所述扩链剂选自新戊二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、异佛尔酮二胺、乙二胺中的一种或两种。

作为优化：所述光稳定剂选自水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯、4-[[（甲基苯基胺）亚甲基]胺]苯甲酸乙酸、2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’，4,4’-四羟基二苯甲酮、2-（2’-羟基-3’，5’-二叔丁基）苯并三唑、（2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑、2-（2H-苯并三唑-2-基）-4-叔丁基-6-仲丁基苯酚中的一种或至少两种的混合物，所述光稳定剂的用量为所述A组分质量的0.1%~1.0%。

作为优化：所述B组分异氰酸酯固化剂选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、三甲基1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或至少两种的混合物。

作为优化：所述A组分含有溶剂，所述溶剂为乙酸乙酯、丁酮、异丙醇中的一种，所述溶剂的用量对于A组分加入溶剂使得固含量为30%-80%。

一种耐水解光伏背板胶黏剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将一定量的二元醇、二元酸及添加剂加入到反应体系中，在一定的反应条件下制得新型聚酯多元醇；

（2）将合成的聚酯多元醇、催化剂、扩链剂、光稳定剂、溶剂按比例混合，得到A组分；

（3）将B组分加入到A组分中，匀速搅拌使其混合均匀，即得到双组份耐水解光伏背板胶黏剂。

有益效果：本专利除通过合成新型聚酯多元醇来改善聚酯类聚氨酯胶黏剂的耐水解性，还对光稳定剂进行调配，使胶黏剂具有良好的耐紫外老化能力。所述光稳定剂选自水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯、4-[[（甲基苯基胺）亚甲基]胺]苯甲酸乙酸、2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’，4,4’-四羟基二苯甲酮、2-（2’-羟基-3’，5’-二叔丁基）苯并三唑、（2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑、2-（2H-苯并三唑-2-基）-4-叔丁基-6-仲丁基苯酚中的一种或至少两种的混合物，所述光稳定剂的用量为所述A组分质量的0.1%~1.0%。

  以上所述异氰酸酯固化剂优选于甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、三甲基1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或至少两种的混合物。

具体实施方式

   为更好地说明本发明，理解本发明的技术方案，以下结合具体实施例来说明本发明所涉及的方法和工艺，下列实施例仅用于说明本发明的操作过程及配方，并不限定本发明的保护范围。

  实施例1：

将新戊二醇、己二酸按照摩尔比1.3:1加入反应体系中，再加入醇、酸总质量的0.03%的辛酸亚锡，通入氮气，缓慢升温至150℃反应1.5h，接着升温至180℃反应1.5h，然后继续升温至195℃反应1h，再升温至210℃反应1h，然后换抽真空装置，分别在0.02Mpa下反应20min，0.04Mpa下反应20min，0.06Mpa下反应20min，然后在高真空条件下继续反应，取适量样品测其酸值，当酸值小于5mgKOH/g时测羟基值，当羟基值为30mgKOH/g时停止反应，冷却、干燥得到新型聚酯多元醇。

将新型聚酯多元醇、二月桂酸二丁锡、异佛尔酮二胺、2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯和2-（2’-羟基-3’，5’-二叔丁基）苯并三唑的混合物按照质量比100：0.05：0.1：0.2加入到反应装置中与一定量的丁酮混合，制得固含量为45%的混合溶液A组分。

  将甲苯二异氰酸酯与新型聚酯多元醇按照n(-NCO):n(-OH)=1.1:1进行混合，搅拌均匀即得到性能优异的光伏背板胶黏剂。

   实施例2：

将2-甲基-1,3-丙二醇、丙二酸、对苯二甲酸按照醇酸摩尔比1.1:1加入反应体系中，再加入醇、酸总质量的0.02%的二月桂酸二丁锡，通入氮气，缓慢升温至170℃反应2h，接着升温至180℃反应1.5h，然后继续升温至200℃反应1.5h，再升温至220℃反应1h，然后换抽真空装置，分别在0.03Mpa下反应20min，0.06Mpa下反应20min，0.09Mpa下反应20min，然后在高真空条件下继续反应，取适量样品测其酸值，当酸值小于3mgKOH/g时测羟基值，当羟基值为40mgKOH/g时停止反应，冷却、干燥得到新型聚酯多元醇。

    将新型聚酯多元醇、二月桂酸二丁锡、1,4-丁二醇、4-[[（甲基苯基胺）亚甲基]胺]苯甲酸乙酸按照质量比100：0.03：0.05：0.3加入到反应装置中与一定量的乙酸乙酯混合，制得固含量为40%的混合溶液A组分。

    将三甲基1,6-六亚甲基二异氰酸酯与新型聚酯多元醇按照n(-NCO):n(-OH)=1.05:1进行混合，搅拌均匀即得到性能优异的光伏背板胶黏剂。

    实施例3：

将对1,4-环己烷二甲醇、己二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸按照醇酸摩尔比1.6:1加入反应体系中，再加入醇、酸总质量的0.05%的三亚乙基二胺，通入氮气，缓慢升温至165℃反应2h，接着升温至185℃反应2h，然后继续升温至210℃反应2h，然后换抽真空装置，分别在0.02Mpa下反应20min，0.05Mpa下反应20min，0.08Mpa下反应20min，然后在高真空条件下继续反应，取适量样品测其酸值，当酸值小于2mgKOH/g时测羟基值，当羟基值为50mgKOH/g时停止反应，冷却、干燥得到新型聚酯多元醇。

将新型聚酯多元醇、三亚乙基二胺、乙二胺、4-[[（甲基苯基胺）亚甲基]胺]苯甲酸乙酸和水杨酸对叔丁基苯酯的混合物按照质量比100：0.08：0.02：0.5加入到反应装置中与一定量的乙酸乙酯混合，制得固含量为60%的混合溶液A组分。

将二苯基甲烷二异氰酸酯与新型聚酯多元醇按照n(-NCO):n(-OH)=1.2:1进行混合，搅拌均匀即得到性能优异的光伏背板胶黏剂。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

 申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：包括A组分和B组分，所述A组分包括自合成的新型聚酯多元醇及相应添加剂，所述B组分为异氰酸酯类固化剂，所述B组分中的异氰酸根与A组分中的羟基的摩尔量之比为1~1.4:1。

2.如权利要求1所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述新型聚酯多元醇由二元醇与二元酸或（和）芳香族二元羧酸反应制得。

3.如权利要求2所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述二元醇选自乙二醇、1,3-丙二醇、环己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、对1,4-环己烷二甲醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一种或至少两种的混合物；所述二元酸选自乙二酸、丙二酸、己二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或至少两种的混合物。

4.如权利要求2所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述二元醇与酸的摩尔比为1.0~1.9:1。

5.如权利要求1所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述添加剂包括催化剂、扩链剂、光稳定剂。

6.如权利要求5所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁锡、三亚乙基二胺中的一种或两种，所述催化剂的用量为所述A组分质量的0.01%~0.10%；所述扩链剂选自新戊二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、异佛尔酮二胺、乙二胺中的一种或两种。

7.如权利要求5所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述光稳定剂选自水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯、4-[[（甲基苯基胺）亚甲基]胺]苯甲酸乙酸、2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’，4,4’-四羟基二苯甲酮、2-（2’-羟基-3’，5’-二叔丁基）苯并三唑、（2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑、2-（2H-苯并三唑-2-基）-4-叔丁基-6-仲丁基苯酚中的一种或至少两种的混合物，所述光稳定剂的用量为所述A组分质量的0.1%~1.0%。

8.如权利要求1所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述B组分异氰酸酯固化剂选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、三甲基1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或至少两种的混合物。

9.如权利要求1所述的耐水解光伏背板胶黏剂，其特征在于：所述A组分含有溶剂，所述溶剂为乙酸乙酯、丁酮、异丙醇中的一种，所述溶剂的用量对于A组分加入溶剂使得固含量为30%-80%。

10.一种耐水解光伏背板胶黏剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）将一定量的二元醇、二元酸及添加剂加入到反应体系中，在一定的反应条件下制得新型聚酯多元醇；

（2）将合成的聚酯多元醇、催化剂、扩链剂、光稳定剂、溶剂按比例混合，得到A组分；

（3）将B组分加入到A组分中，匀速搅拌使其混合均匀，即得到双组份耐水解光伏背板胶黏剂。