CN104479619B - 一种胶黏剂组合物及太阳能电池背板 - Google Patents
一种胶黏剂组合物及太阳能电池背板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种胶黏剂组合物及太阳能电池背板,由(甲基)丙烯酸酯多元醇、有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇、异氰酸酯化合物、助剂及溶剂制备,(甲基)丙烯酸酯多元醇的含量为15~30%,有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇的含量为1.5‑6%,异氰酸酯化合物的含量与丙烯酸酯多元醇和相关联,丙烯酸酯多元醇中OH基团与异氰酸酯化合物(B)中NCO基团的比例为1:1~1.5,抗氧剂的含量为0.2~2%,溶剂的含量为60‑80%。本发明的太阳能电池背板,层间粘接力可达到6N/cm以上的水平,具有优异的耐湿热老化性能,耐双八五老化3000h,氟膜和PE相对中间绝缘层无收缩、无分层、无起泡、胶层无显著发粘的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶黏剂组合物及由其制备的太阳能电池背板,属于太阳能电池技术领域。
技术背景
太阳能发电是利用硅元素等半导体的光生伏特效应原理直接把太阳能可见光转变为电能。硅晶片若直接暴露于空气中,要接受高低温及水汽的侵蚀。其光电转化性能易于衰减,失去使用价值。封装是太阳能电池生产中的关键步骤,太阳能电池的封装是将晶体硅片组“上盖下垫”,将硅晶片组包封,上层保护材料玻璃,下层保护材料背板,利用真空层压技术粘合为一体。
太阳能电池背板大多采用“三明治”结构,即三层薄膜结构;各层之间采用胶黏剂进行粘合,胶黏剂在背板中起了关键性的作用,胶黏剂性能的好坏直接影响背板的使用寿命,进而影响太阳能电池组件的使用寿命,太阳能电池背板的中间层为支持体PET,内粘接层一般为EVA或聚烯烃,起到与EVA粘接的作用,外层为耐候层,起到耐受空气中水汽、紫外线照射、耐风沙耐化学品侵蚀的作用,一般为含氟薄膜,比如PVF膜、PVDF膜、ETFE膜等,PVF为聚氟乙烯、PVDF为聚偏氟乙烯,这两种材料含氟量相对偏低,粘接性较好,对胶水的选择性不高,ETFE为乙烯-四氟乙烯均聚物,含氟量高,且为非极性材料,不易粘接,目前常规的太阳能电池背板胶黏剂复合ETFE膜主要存在以下缺点:
一、层间剥离力低:常规的太阳能背板胶黏剂复合ETFE粘接力只有4N/cm,较低的层间粘接力,意味着背板在长期的外界环境侵蚀下,随着粘接力的衰减,背板出现分层周期缩短,概率增大,从而影响背板及组件的使用寿命。
二、耐湿热老化性差:常规的太阳能背板胶黏剂一般为聚酯和聚醚型聚氨酯胶黏剂,胶黏剂主链含有大量的酯键基团,耐水解性差,只能耐双八五1000h,根据双八五老化与户外老化对应关系理论,双八五1000h对应于户外只有10年的实际使用寿命。
太阳能电池背板的内层为EVA或PE等聚烯烃材料,聚烯烃材料临界表面张张力低,结晶度高,且PE非极性,属于难粘材料,一般需经过电晕处理,使膜的表面产生羟基、羰基等表面活性基团,从而实现PE膜与胶黏剂的良好粘接,光伏用PE膜为达到一定的机械强度要求,需采用高分子量PE为原料,制备的太阳能电池背板随着湿热老化时间延长,胶黏剂水解,层间粘接力降低,PE相对聚酯薄膜容易出现收缩的现象,从而影响背板与EVA的粘接性能。
中国专利CN102887988A公开了一种光伏背板胶黏剂及其制备方法,采用两组分,其中,A组分为耐水解聚酯多元醇,B组分为异氰酸酯固化剂,异氰酸酯固化剂中异氰酸酯基团与耐水解聚酯多元醇中羟基基团的比例为0.9~1.3:1,配方中添加一定的抗水解剂及硅烷偶联剂,由于该胶黏剂的主题成分仍然为聚酯,所以整体耐水解性能仍然不佳,且该发明中未提及对难粘的ETFE氟膜能够实现良好粘接。
中国专利CN103074023A公开了一种胶黏剂组合物和在太阳能电池背板上的应用,主体组成为20-80%的主体树脂,0.1-20%的纳米包覆氧化物,0.01-3%的高分子分散剂,辅体为异氰酸酯类固化剂,通过接枝技术与内层粘结膜充分融合,通过缓释技术将耐水解和抗紫外成分均匀释放出来,使粘结层达到抗水解、耐紫外的目的。大量无机填料的加入,对胶黏剂与中间绝缘基材的附着会产生不利影响,且纳米材料的加入也会对胶黏剂的储存稳定性造成不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶黏剂组合物及其制备的太阳能电池背板,所述太阳能电池背板具有较高的层间剥离力及优异的耐湿热老化性能。
本发明的目的是这样实现的:
一种胶黏剂组合物,所述胶黏剂组合物包括(甲基)丙烯酸酯多元醇、有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇、异氰酸酯化合物、助剂及溶剂组成,其中,(甲基)丙烯酸酯多元醇的质量百分含量为15%~30%,有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇的质量百分含量为1.5-6%,异氰酸酯化合物的含量与(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇相关联,(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇中的OH基团与异氰酸酯化合物中NCO基团的比例为1: 1~1.5:1, 抗氧剂的质量百分含量为0.2%~2%,溶剂的质量百分含量为60-80%。
上述胶黏剂组合物,所述(甲基)丙烯酸酯多元醇是指通过具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯的加成聚合反应获得并且在侧链中含有酯键的化合物,(甲基)丙烯酸酯多元醇的玻璃化转变温度为-25℃~15℃,数均分子量为8000~25000。
上述胶黏剂组合物,所述异氰酸酯化合物为脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯的单体或多聚体的一种或几种。
上述胶黏剂组合物,所述溶剂为烷烃类、醇类、芳烃类、酮类、酯类、醚类化合物中的一种或几种的混合物。
上述胶黏剂组合物,所述胶黏剂组合物中添加紫外线吸收剂、抗水解稳定剂中的一种或几种。
一种太阳能电池背板,依次设有耐候层、胶黏剂层、中间绝缘层、胶黏剂层和粘合层,其特征在于,所述胶黏剂层为权利要求1~5中任意一种胶黏剂组合物。
上述太阳能电池背板,所述耐候层是ETFE膜、PVDF膜或PVF膜,耐候层的厚度为20μm~40μm;所述粘合层是PE膜或PE/EVA复合膜,粘合层厚度为50μm~120μm;所述中间绝缘层是聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜或聚酰亚胺薄膜,中间绝缘层厚度为175μm ~300μm。
上述太阳能电池背板,所述胶黏剂层的涂胶量在5 g/m2~15g/m2。
本发明的有益效果为:
1.本发明采用(甲基)丙烯酸酯多元醇,主链为C-C骨架,丙烯酸酯的酯键在侧链,即使水解其主链仍然保持完好,所以具有较优异的耐水解特性;有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇分子链中的硅氧键具有耐高温、耐水解特性,硅氧烷基的端基,可与经电晕处理后的聚酯薄膜及氟膜表面的羟基反应水解生成硅羟基,从而产生优异的粘接性能。两种多元醇配合使用,提高胶粘剂层的耐水解特性,并产生优异的粘接性能。
2(甲基)丙烯酸酯多元醇A1和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇A2中的OH基团与异氰酸酯化合物B中NCO基团的比例为1: 1~1.5:1,使胶黏剂层即能满足背板耐候性的要求,又能保持粘接性。
3.抗氧剂的加入,能够阻止发明的胶粘剂层在使用过程的老化降解,溶剂的加入用于调整组合物的粘度,保证混合均一性和便于施工。
4.采用本发明的胶黏剂组合物制备的太阳能电池背板,层间粘接力可达到6N/cm以上的水平,且具有优异的耐湿热老化性能,耐双八五老化3000h,氟膜和PE相对中间绝缘层无收缩、无分层、无起泡、胶层无显著发粘的现象。确保了太阳能电池组件25年的使用寿命。
附图说明:
图1是本发明所述的太阳能电池背板结构示意图。
图中各标号表示为:1.耐候层、2.胶黏剂层、3.中间绝缘层、4.胶黏剂层、5.粘合层。
具体实施方式
本发明的(甲基)丙烯酸酯多元醇A1是指通过具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯的加成聚合反应获得并且在侧链中含有酯键的化合物。丙烯酸酯多元醇可为具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯的均聚物或者具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯与“其它可聚合单体”的共聚物,具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯的实例包括(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、甘油单(甲基)丙烯酸酯;其它可聚合单体指除了具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯以外的具有烯键式双键的自由基可聚合的单体,实例包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯,(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、苯乙烯、乙烯基甲苯等。
本发明的(甲基)丙烯酸酯多元醇A1制备方法为:选择部分上述含羟基基团的(甲基)丙烯酸酯单体混合,加入引发剂,如偶氮二异丁腈,在70℃~90℃的条件下,由引发剂引发加成聚合反应,反应1~4h获得。
常规的聚氨酯胶黏剂分聚酯型和聚醚型两种,聚醚型聚氨酯水解稳定性好,有较强的柔韧性,但初粘性较聚酯型差;聚酯型聚氨酯粘接较好,但由于主链含有大量酯键基团,高温高湿条件下易水解;本发明采用丙烯酸酯树脂改性聚氨酯,主链为C-C骨架,丙烯酸酯的酯键在侧链,即使水解其主链仍然保持完好,所以具有较优异的耐水解特性。
本发明的(甲基)丙烯酸酯多元醇A1的玻璃化转变温度为-25℃~15℃,玻璃化转变温度太高,胶黏剂的润湿性变差,相对基材的粘合性有降低的趋势,玻璃化转变温度太低,胶层固化后太软,相对基材的粘合性及耐湿热老化性都有可能降低。
本发明的(甲基)丙烯酸酯多元醇A1的数均分子量为8000~25000,分子量太小,交联反应速度慢,初粘性差,粘接强度低,分子量太大,胶层固化后太硬,脆性增大,复合剥离强度亦会降低。
本发明的胶黏剂组合物中还加入质量百分含量1.5-6%的有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇A2。如二甲基二乙氧基硅烷与(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯反应得到的有机硅改性(甲基)丙烯酸酯树脂,甲基三乙酰氧基硅烷与(甲基)丙烯酸羟乙酯反应得到的有机硅改性(甲基)丙烯酸酯树脂,γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷与(甲基)丙烯酸羟乙酯反应得到的有机硅改性(甲基)丙烯酸酯树脂等。有机硅改性丙烯酸树脂分子链中的硅氧键具有耐高温、耐水解特性,硅氧烷基的端基,可与经电晕处理后的聚酯薄膜及氟膜表面的羟基反应水解生成硅羟基,从而产生优异的粘接性能。
本发明的有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇A2制备方法为:将硅烷与丙烯酸酯混合,加入链转移剂和引发剂,在70℃~90℃的条件下,反应1~4h获得。
本发明的异氰酸酯化合物B包含甲苯二异氰酸酯TDI、4,4’二异氰酸酯二苯甲烷MDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI 、1,5-萘二异氰酸酯NDI、二环己基甲烷- 4, 4’-二异氰酸酯HMDI的一种或几种混合物,优选六亚甲基二异氰酸酯HDI的三聚体、二聚体,二环己基甲烷- 4, 4’-二异氰酸酯HMDI的三聚体、二聚体或其混合物。
本发明的异氰酸酯化合物B的含量与丙烯酸酯多元醇A相关联,丙烯酸酯多元醇A中OH基团与异氰酸酯化合物B中NCO基团的比例为1: 1~1.5:1,OH基团:NCO基团比值太大,固化后胶层交联密度不足,耐湿热性能无法保证。OH基团:NCO基团比值太小,固化后胶层交联密度太大,交联点过于密集,交联点间有无足够的链段长度,胶层硬度太大,粘合性下降。
本发明的溶剂为烷烃类、醇类、芳烃类、酮类、酯类、醚类化合物中的一种或几种的混合物。例如正辛烷、正庚烷、 乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、正丁酮、乙醇、正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯等。
本发明的组合物还添加紫外线吸收剂、抗水解稳定剂中的一种或几种。
本发明的抗氧剂为受阻酚类化合物或受阻胺类化合物。
本发明的紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯丙三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类或受阻胺类中的一种或者至少两种的混合物。
本发明的抗氧剂为受阻酚类化合物或受阻胺类化合物中一种或两种的混合,例如IRGANOX1010、IRGANOX1076、IRGANOX1135、IRGANOX1520、TINUVIN770等。
本发明的紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯丙三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类或受阻胺类中的一种或者至少两种的混合物。例如2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)—5—氯化苯并三唑、2—羟基—4—正辛氧基二苯甲酮等。
本发明的抗水解稳定剂为硅烷偶联剂、碳化二亚胺类及其衍生物或环氧树脂中的一种或几种。例如单体碳化二亚胺Stabaxol I(德国莱茵)水解稳定剂、聚碳化二亚胺Stabaxol P200 水解稳定剂(德国莱茵)、硅烷偶联剂KH-570、丁二醇双缩水甘油醚、四溴双酚A 双缩水甘油醚等。
本发明的太阳能电池背板依次由耐候层1、胶黏剂层2、中间绝缘层3、胶黏剂层4、粘合层5涂布复合而成。胶黏剂层由上述的胶黏剂组合物在一定温度下交联固化而成。
本发明的耐候层包含但不限于ETFE膜、PVDF膜、PVF膜,厚度为20μm~40μm,本发明的粘合层包括但不限于PE膜、PE/EVA复合膜,厚度为50μm~120μm,本发明的中间绝缘层包括但不限于聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚酰亚胺薄膜等,厚度为175μm~300μm。
本发明的胶黏剂层的涂胶量在5 g/m2~15 g/m2,两层胶黏剂层的涂胶量可以相同亦可不同。固化温度40℃~60℃,固化时间72h ~168h。
以下实施例用于进一步说明本发明,但本发明的范围并不受以下实施例的限制。
实施例1:
本发明的胶黏剂组合物,包含由10g甲基丙烯酸甲酯、70g丙烯酸乙酯、10g甲基丙烯酸丁酯和10g甲基丙烯酸-2-羟乙酯在70℃的温度下反应,偶氮二异丁腈引发剂的量为1.6g,月桂硫醇含量为0. 3g,反应时间为2h获得的(甲基)丙烯酸酯多元醇,分子量为9000,Tg为-10℃,称取24g;14g二甲基二乙氧基硅烷、80g丙烯酸乙酯与6g丙烯酸-4-羟丁酯在80℃的温度反应下,月桂硫醇含量为0. 4g,过氧化苯甲酰引发剂的量为1.3g,反应时间为2.5h得到有机硅改性(甲基)丙烯酸酯树脂,分子量为12000 ,Tg为-5℃,称取1.6g;由BASFCorp制造的IRGANOX1010(商品名)四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯,含量为0.3g,异氰酸酯化合物B为拜耳公司制造的N3390(商品名)六亚甲基二异氰酸酯(HDI),本实施例中(甲基)丙烯酸酯多元醇A1和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇A2中的OH基团与HDI中NCO基团的比例1:1.1,HDI的质量为3.5g,将上述物质溶于溶剂乙酸乙酯中,乙酸乙酯的含量为70.6g,制备胶黏剂组合物备用。
采用上述胶黏剂组合物复合而成的太阳能电池背板,如图1所示,依次由耐候层1、胶黏剂层2、中间绝缘层3、胶黏剂层4、粘合层5涂布复合,60℃温度下固化72h制成。
在本实施例中,耐候层为ETFE氟膜,厚度25μm,中间绝缘层为聚酯薄膜,厚度250μm,粘合层为PE膜,厚度60μm,胶黏剂层2的厚度为10μm,胶黏剂层4的厚度为5μm。
实施例2
本发明的胶黏剂组合物,包含由5g甲基丙烯酸甲酯、80g丙烯酸异丁酯、5g甲基丙烯酸环己酯、5g甲基丙烯酸缩水甘油酯及5g甲基丙烯酸-2-羟乙酯在75℃的温度反应下,月桂硫醇含量为0.34g,偶氮二异丁腈引发剂的量为1.8g,反应时间为1.5h获得的(甲基)丙烯酸酯多元醇,分子量为8000,Tg为-2℃,称取17.6g;16g甲基乙酰氧基硅烷、80g丙烯酸乙酯与4g丙烯酸-4-羟丁酯在90℃的反应温度,月桂硫醇的量为0.4g,过硫酸铵引发剂的量为1.0g,反应时间为4h得到的有机硅改性甲基丙烯酸酯树脂,分子量为25000,Tg为8℃,称取1.5g;由BASF Corp制造的IRGANOX1076(商品名)3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸正十八烷醇酯,含量为0.5g,紫外线吸收剂2—羟基—4—正辛氧基二苯甲酮的含量为0.4g,异氰酸酯化合物B为甲苯二异氰酸酯(TDI),本实施例中(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇中的OH基团与甲苯二异氰酸酯TDI中NCO基团的比例1:1.3,TDI的质量为1.6g,将上述物质溶于溶剂乙酸丁酯中,乙酸丁酯的含量为78.4g,制备胶黏剂组合物备用。
采用上述胶黏剂组合物复合而成的太阳能电池背板,如图1所示,依次由耐候层1、胶黏剂层2、中间绝缘层3、胶黏剂层4、粘合层5涂布复合,40℃温度下固化168h制成。
在本实施例中,耐候层为PVDF氟膜,厚度20μm,中间绝缘层为聚酯薄膜,厚度188μm,粘合层为PE膜,厚度120μm,胶黏剂层2的厚度为5μm,胶黏剂层4的厚度为15μm。
实施例3
本发明的胶黏剂组合物,包含由5g甲基丙烯酸甲酯、70g丙烯酸乙酯、12g甲基丙烯酸环己酯及3g甲基丙烯酸-2-羟乙酯在80℃的反应温度,月桂硫醇含量为0.4g,过硫酸钾引发剂1.4g,反应时间为2.5h获得的(甲基)丙烯酸酯多元醇,分子量10000,Tg为-5℃,称取质量23.6g;由20g乙烯基三烷氧基硅烷、70g丙烯酸异丁酯与10g丙烯酸-3-羟丙酯在85℃的反应温度,月桂硫醇含量为0.35g,偶氮二异丁腈引发剂的量为1.3g,反应时间为3h获得的丙烯酸酯多元醇反应得到的有机硅改性甲基丙烯酸酯树脂,分子量15000,Tg为3℃,称取质量2.5g;由BASF Corp制造的IRGANOX1076(商品名)3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸正十八烷醇酯,含量为0.18g,由BASF Corp制造的TINUVIN770(商品名)双(2,2,6,6-四甲基-4哌啶基)癸二酸酯,含量为1.2g,单体碳化二亚胺Stabaxol I的含量为0.6g,异氰酸酯化合物B为甲苯二异氰酸酯(TDI),本实施例中(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇中的OH基团与甲苯二异氰酸酯TDI中NCO基团的比例1:1.3,TDI的质量为1.6g,将上述物质溶于乙酸丁酯溶剂中,乙酸丁酯含量为70.32g,制备胶黏剂组合物备用。
采用上述胶黏剂组合物复合而成的太阳能电池背板,如图1所示,依次由耐候层1、胶黏剂层2、中间绝缘层3、胶黏剂层4、粘合层5涂布复合,50℃温度下固化96h制成。
在本实施例中,耐候层为ETFE氟膜,厚度20μm,中间绝缘层为聚酰亚胺薄膜,厚度280μm,粘合层为PE膜,厚度40μm,胶黏剂层2的厚度为15μm,胶黏剂层4的厚度为5μm。
实施例4
本发明的胶黏剂组合物,包含由10g甲基丙烯酸甲酯、74g甘油单(甲基)丙烯酸酯、12g甲基丙烯酸环己酯及4g丙烯酸-2-羟丙酯在85℃的反应温度,月桂硫醇含量为0.45g,过氧化二苯甲酰引发剂的量为1.0g,反应时间为3h获得的(甲基)丙烯酸酯多元醇,分子量20000, Tg为8℃,称取质量为29.8g;由12g乙烯基三烷氧基硅烷、80g丙烯酸丁酯与8g丙烯酸-3-羟丙酯在75℃的反应温度,月桂硫醇含量为0.4g,为偶氮二异丁腈引发剂的量为1.4g,反应时间为4h,得到有机硅改性甲基丙烯酸酯树脂,分子量10000,Tg为-3℃,称取该物质4g;由BASF Corp制造的IRGANOX1010(商品名)四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯,含量为0.305g,聚碳化二亚胺Stabaxol P200的含量0.82g, 由BASF Corp制造的TINUVIN770(商品名)双(2,2,6,6-四甲基-4哌啶基)癸二酸酯,含量为1.05g,异氰酸酯化合物B为甲苯二异氰酸酯(TDI),本实施例中(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇中的OH基团与TDI中NCO基团的比例1:1.5,TDI的质量为3.03g,将上述物质溶于溶剂乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯中,乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯的含量为61.0g,制备胶黏剂组合物备用。
采用上述胶黏剂组合物复合而成的太阳能电池背板,如图1所示,依次由耐候层1、胶黏剂层2、中间绝缘层3、胶黏剂层4、粘合层5涂布复合,55℃温度下固化96h制成。
在本实施例中,耐候层为PVF氟膜,厚度40μm,中间绝缘层为聚酯薄膜,厚度250μm,粘合层为PE膜,厚度40μm,胶黏剂层2的厚度为10μm,胶黏剂层4的厚度为10μm。
实施例5
本发明的胶黏剂组合物,包含由12g甲基丙烯酸甲酯、80g丙烯酸乙酯、6g甲基丙烯酸丁酯和2g丙烯酸-2-羟乙酯在90℃的反应温度,月桂硫醇含量为0.5g,过氧化二苯甲酰引发剂的量为0.8g,反应时间为3.8h获得的(甲基)丙烯酸酯多元醇 ,分子量25000,Tg为10℃,称取25.8g;由18g乙烯基三烷氧基硅烷、75g丙烯酸丙酯与7g丙烯酸-4-羟丁酯在70℃的反应温度,月桂硫醇含量为0.4g,过硫酸钾引发剂的量为1.6g,反应时间为3h,得到的有机硅改性甲基丙烯酸酯树脂分子量9000,Tg为-8℃,称取5.5g;由BASF Corp制造的IRGANOX1330(商品名)1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔-丁基-4-羟苄基)苯,含量为0.283g,2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)—5—氯化苯并三唑的含量0.3g,碳化二亚胺Stabaxol P200的含量0.3g,由BASF Corp制造的TINUVIN765(商品名)癸二酸双(1,2,2,6,6-,五甲基-4哌啶),含量为0.6g,异氰酸酯化合物B为二环己基甲烷- 4, 4’-二异氰酸酯(HMDI),本实施例中(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇中的OH基团与HMDI中NCO基团的比例1:1.4,HMDI的质量1.7g。将上述物质溶于乙酸乙酯和乙二醇甲醚醋酸酯的混合液中,溶剂含量为64.62g制备胶黏剂组合物备用。
采用上述胶黏剂组合物复合而成的太阳能电池背板,如图1所示,依次由耐候层1、胶黏剂层2、中间绝缘层3、胶黏剂层4、粘合层5涂布复合,45℃温度下固化144h制成。
在本实施例中,耐候层为PVF氟膜,厚度30μm,中间绝缘层为聚酯薄膜,厚度250μm,粘合层为PE膜,厚度60μm,胶黏剂层2的厚度为8μm,胶黏剂层4的厚度为6μm。
对比例
采用Henkel公司生产的商品名为2696的聚酯多元醇与Bayer公司生产的商品名为N3390的六亚甲基二异氰酸酯HDI进行混合溶于一定量的乙酸乙酯中配置成固含量为25%的胶黏剂组合物。
采用上述胶黏剂组合物复合而成的太阳能电池背板,如图1所示,依次由耐候层1、胶黏剂层2-1、中间绝缘层3、胶黏剂层2-2、粘合层4涂布复合,50℃温度下固化128h制成。
在本对比例中,耐候层为ETFE氟膜,厚度25μm,中间绝缘层为聚酯薄膜,厚度250μm,粘合层为PE膜,厚度60μm,胶黏剂层2-1的厚度为14μm,胶黏剂层2-2的厚度为12μm。
对上述实施例1-5所述的太阳能电池背板及对比例分别进行性能测试,见表1
表1
从表1可以看出,应用实施例1-5所制备的太阳能电池背板初始层间剥离力高,≥6N/cm,耐双八五3000h老化后仍然保持一定的层间粘接力,且氟膜和PE相对中间绝缘层无收缩、无分层、无起泡、胶层无显著发粘,表观良好。
本发明中各测定项目按照以下方法进行:
丙烯酸酯多元醇组成的测定:采用红外光谱、核磁共振波谱及质谱测试分析,测定装置为瑞士Bruker公司生产的AVANCE-400MHz超导核磁共振仪,溶剂为氯仿。美国ThermoFisher Scientific公司生产的is10红外光谱仪,红外光源为Ever-Glo,光谱范围为4000cm-1-350 cm-1。
数据分子量Mn的测定:采用GPC凝胶渗透色谱进行分析,使用的装置为TOSOH HLC-8220的示差折光检测器,在40℃下进行测定。将数均分子量换算为标准苯乙烯的换算值。
玻璃化转变温度Tg的测定:通过差示扫描量热计进行测定,采用的仪器为德国耐驰公司生产的STA449 F3 同步热分析仪。
OH值的测定:采用《HG/T 2709-1995聚酯多元醇中羟值的测定》通过化学计量方法测定。
NCO值的测定:采用《GB 12009.4-89异氰酸酯中异氰酸根的含量测定方法》进行测定。
层间剥离力的测定:采用《GB/T 2790-1995 胶粘剂 180°剥离强度试验方法 挠性材料对刚性材料》进行测试。
Claims (7)
1.一种胶黏剂组合物,其特征在于,所述胶黏剂组合物由(甲基)丙烯酸酯多元醇、有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇、异氰酸酯化合物、助剂组成,其中,(甲基)丙烯酸酯多元醇的质量百分含量为15%-30%,有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇的质量百分含量为1.5-6%,异氰酸酯化合物的含量与(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇相关联,(甲基)丙烯酸酯多元醇和有机硅改性(甲基)丙烯酸酯多元醇中的OH基团与异氰酸酯化合物中NCO基团的比例为1:1-1.5:1,所述助剂包括抗氧剂及溶剂,抗氧剂的质量百分含量为0.2%-2%,溶剂的质量百分含量为60-80%;
所述(甲基)丙烯酸酯多元醇是指通过具有羟基基团的(甲基)丙烯酸酯的加成聚合反应获得并且在侧链中含有酯键的化合物,(甲基)丙烯酸酯多元醇的玻璃化转变温度为-25℃~15℃,数均分子量为8000~25000。
2.根据权利要求1所述的胶黏剂组合物,其特征在于,所述异氰酸酯化合物为脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯的单体或多聚体的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的胶黏剂组合物,其特征在于,所述溶剂为烷烃类、醇类、芳烃类、酮类、酯类、醚类化合物中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的胶黏剂组合物,其特征在于,所述助剂中添加紫外线吸收剂、抗水解稳定剂中的一种或几种。
5.一种太阳能电池背板,依次设有耐候层、胶黏剂层、中间绝缘层、胶黏剂层和粘合层,其特征在于,所述胶黏剂层为权利要求1~4中任意一种胶黏剂组合物。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池背板,其特征在于:所述耐候层是ETFE膜、PVDF膜或PVF膜,耐候层的厚度为20μm~40μm;所述粘合层是PE膜或PE/EVA复合膜,粘合层厚度为50μm~120μm;所述中间绝缘层是聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜或聚酰亚胺薄膜,中间绝缘层厚度为175μm~300μm。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池背板,其特征在于:所述胶黏剂层的涂胶量在5g/m2-15g/m2。
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