CN104602826A - 用于制备多层硅树脂结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制备固化的硅树脂弹性体层的多层硅树脂结构的方法,其中选择可固化硅树脂弹性体的每个组合物以提供所述固化的硅树脂弹性体层的良好的层-层粘附,即所述层不遭受内聚破坏。该多层硅树脂结构可用于例如生产电子设备、涂层、成型模铸物、层压制件等。

Description

用于制备多层硅树脂结构的方法
技术领域
本发明涉及用于制备固化的硅树脂弹性体层的多层硅树脂结构的方法,其中选择每个可固化的硅树脂弹性体层的组成以提供例如所述固化的硅树脂弹性体层的优良的层与层之间的粘附,即所述层并不遭受粘着失败。多层硅树脂结构可被用于例如制备电子设备、涂层、成型模铸物、层压板等。所述多层硅树脂结构在制造诸如压缩嵌入式太阳能电池模块、压缩或嵌入的集成电路的压缩或嵌入的电子设备,电绝缘体,压缩或嵌入的LED,显示器、监视器或屏幕的中间层,印模材料方面尤其有用。
背景技术
在许多方法过程中,例如电子设备、涂层、包装物或成型物的物品必须被制造成多层体,因为这些方法要求首先使用粘着层或支持材料,然后再使用最后的涂层,或者完成最后的物品。这些方法的例子尤其为例如印刷、涂布、封装或其他安装方法。使用硅树脂将太阳能电池封装入光伏模块有可能为例如一步方法,但是随后晶片型半导体必须通过任何其他方式固定。如果使用两步方法,则现有的材料在固化速率、透明度或加成的方法步骤方面有一些缺陷。已观察到如果在第一层使用加成固化的硅橡胶来粘附和固定例如半导体,或者用作涂底层或下一层的支撑物,然后该下一层并不粘附在固化的第一层。对于在两层之间的这种界面的另一个要求是对某些不寻常气候条件的抵抗力和附着许多其他基体的需求。为了在两个基体之间提供多层粘附,要么仅仅第一层应该附着该基体,要么两层都应该附着到基体上。这一方面要求硅树脂层(尤其是两层)附着到几个基体(即玻璃、塑料层例如热塑性或硬度膜、薄板、盒、金属导体或者半导体,例如晶片型硅电池、金属、陶瓷、玻璃还有玻璃纤维强化塑料)上的良好的附着力,另一方面硅树脂层必须有优良的层-层粘,即所述层在包括它们的物品的使用寿命期间必须不能遭受粘附失败。
目前光伏电池通常通过真空层压方法使用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)在大约150℃下进行封装,而非使用硅树脂层来封装。硅树脂封装物由于其绝缘性质和其对极端温度变化和辐射的抵抗力而成为光伏模块(尤其是卫星和航空器)的早期生产的选择材料。在批量生产过程中,当太阳能模块开始为陆上市场而被建造时,像EVA这样的有机封装物代替了硅树脂。近年来,长时间的耐用性和效率提高变得更加重要,使得具有紫外辐射稳定性的硅树脂重新变得更加优选。为了在具有确定厚度的半导体上建造具有确定的前面层和后面层的模块,两层封装方法是必要的。优选的硅树脂弹性体材料是可加成固化的或可紫外光固化的两部分硅树脂组合物。在这类方法中,尤其存在着对于这样一种步骤的需求:其中在玻璃上层和半导体电池之间的第一硅树脂层被固化,并且在第二步中,在固化在第一涂层底层上时密封硅树脂层,以实现半导体和部分金属导线的完全封装。
作为常规经验,当逐步固化时,并非所有能够被氢化硅烷化反应固化的硅树脂弹性体都互相粘附。
EP431979描述了可用乙烯基硅氧烷聚合物层压的加成固化的硅树脂胶的硅树脂成分,其建造了完全有弹性的并且安全的胶层。US 4889576详细说明了在涂敷硅树脂的纺织品之间通过硅橡胶粘合连接以生产大并且无缝的涂敷硅树脂的纺织品。该专利公开了一种由连续的两步加聚反应来构造硅树脂层压制件的方法。US 7572514 B2具体描述了应用硅树脂弹性体作为多层涂层以相对薄的厚度对多种有弹性的基体(例如编织物或非编织物纤维状基体)起保护作用或者增强其机械强度。例子中并没有记载关于包含填料的组合物。尽管第一层中每nm2未反应的残余烯基的表面密度SD的特征显得十分重要,但是确定该参数的方法显得完全不清楚。此外,尽管该专利描述了SiH基团的R比Si-烯基的比率先定为≤1(相当于Si-烯基过量),但是所有例子看上去都不满足这样的特征,令人怀疑该基础发明。此外,在这方面该发明也并没有描述在第二层中不干扰包含填料的层的情况。WO 2011107592涉及包括二氧化硅填料的PV封装物组合物,其在长时间湿热的条件下具有对于玻璃的优良的粘附性能。该说明书并未公开当这些组合物之一已经固化之后,这些硅树脂彼此之间的粘附。EP 1644989描述了使用封装步骤的两步方法,其中首先使用未固化的硅树脂粘合剂将半导体晶片放到玻璃上层上。在第一附着层的固化步骤之后,均匀涂上第二封装物组合物以通过幕帘涂布机的方式来完全封装整个模块。WO 2011151430描述了使用例如液体或糊状物如硅树脂组合物来制造太阳能模块的两步封装方法。在该方法中,将层涂在玻璃底层上,其可在两者都经碾压在半导体板和第二层上之后被固化。包括相同材料的第二层覆盖在半导体上直到半导体的另一面和部分第一层。US 4057439公开了先将两步加成可固化的硅树脂组合物涂敷载体托盘以建造层,然后固化的封装方法。下一步中,半导体板或晶片通过第二硅树脂组合物例如另一个更加透明的两步加成可固化的硅树脂来封装,建立起与第一硅树脂层粘附的具有强的抗分层抗性的更厚的层。US 4322261描述了太阳能PV-封装物系统,其具有选自于不同或相同材料的两种硅树脂组合物,由此这两种硅树脂材料的至少一种为在110-180℃通过过氧化物固化的热可硫化的EVC(Elastomères Vulcanisant àChaud)材料。WO 2012041674公开了制备光可固化硅树脂绝缘体的方法,由此使用常规引物,其在UV敏感性交联催化剂的存在下硬化,所述UV敏感性交联催化剂已经以任何所需的次序(即所述硅树脂引物组合物硬化之前、过程中或之后)添加。
发明内容
相应地,本发明涉及由包括至少两种硅树脂组合物的加成(或光,尤其是紫外光)可固化的硅树脂组合物的体系获得的多层硅树脂结构,由此第二组合物2)被涂敷并固化在第一组合物1)上。更具体地,本发明涉及制备多层硅树脂结构的方法,包括以下步骤:
a)将第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到第一基体的表面,其中所述第一硅树脂组合物1)包括:
1-A)每分子具有至少两个烯基的一种或多种聚硅氧烷;
1-B)一种或多种氧化填料,任选地被一种或多种疏水剂1-C)通过反应疏水化;
1-D)一种或多种金属催化剂;
1-E)每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷;
其中
(i)在组合物1)中的所有SiH基团比组合物1)中的所有烯基的摩尔比为0.25-4;优选为0.25-2.5;更优选为0.25-2.0;
(ii)在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比为从>1至1.4的情况下,
差值:
(组合物1)中所有SiH基团的摩尔量-组合物1)中所有烯基的摩尔量)比
氧化填料1-B)的摩尔量的摩尔比为<0.035;
b)任选地固化在所述第一基体的表面上的所述第一可固化硅树脂组合物1);
c)将第二可固化硅树脂组合物2)涂敷在所述第一硅树脂组合物1)的表面上,其中所述第二可固化硅树脂组合物2)包括:
2-A)每分子具有至少两个烯基的一种或多种聚硅氧烷;
2-B)任选地,一种或多种氧化填料,任选地被一种或多种疏水剂2-C)通过反应疏水化;
2-D)一种或多种金属催化剂;
2-E)每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷;
其中,组合物2)中的所有SiH基团比组合物2)中的所有烯基的摩尔比为从>1至10,优选为1.05-10;
d)固化所述第二可固化硅树脂组合物2),任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化。
具体实施方式
根据本发明的一个实施方案,所述第一可固化硅树脂组合物1)和第二可固化硅树脂组合物2)通过辐射和/或加热来固化,优选两种可固化硅树脂组合物都是热可固化的。
根据本发明的进一步的实施方案,将所述第一可固化硅树脂组合物1)以一定量涂敷到所述第一基体,以提供厚度在100μm至1000μm的干燥膜,或者涂敷所述第一可固化硅树脂组合物1)以提供在第一基体上的超过1mm厚的固化的第一层的壁厚。
根据本发明的进一步的实施方案,涂敷所述第二可固化硅树脂组合物2),或者以一定量涂敷所述第二可固化硅树脂组合物2),以提供厚度为100μm至1000μm的干燥膜或者超过1mm厚的固化的第二层的壁厚。
根据本发明的进一步的实施方案,所述第一可固化硅树脂组合物1)具有1至100Pa.s(25℃-剪切速率D=10s-1)的粘度。
根据本发明的进一步的实施方案,所述第二可固化硅树脂组合物2)具有0.1至200Pa.s(25℃-剪切速率D=10s-1)的粘度。
根据本发明的进一步的实施方案,所述第一可固化硅树脂组合物1)包括基于100重量份组分1-A)计为10-50重量份的组分1-B)。
根据本发明的进一步的实施方案,所述第二可固化硅树脂组合物2)也包括组分2-B),优选以基于100重量份的组分2-A)计为10-50重量份的含量。
根据本发明的进一步的实施方案,所述第一可固化硅树脂组合物1)包括1-E)每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷,其选自于具有超过20个氢烷基硅氧基、优选超过23个氢烷基硅氧基的直链聚(氢烷基)硅氧烷。
根据本发明进一步的实施方案,所述第二可固化硅树脂组合物2)也包括2-E)每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷,其选自于具有超过20个氢烷基硅氧基、优选超过23个氢烷基硅氧基的直链聚(氢烷基)硅氧烷。
根据本发明的进一步的实施方案,所述第一可固化硅树脂组合物1)和/或所述第二可固化硅树脂组合物2)包括下面具体描述的至少一种助粘剂。
下面更详细地描述用于生产可固化硅树脂组合物的组分。
组分1-A)和2-A)
组分1-A)和2-A)(以下简称为组分(A)),即每分子具有至少两个烯基的一种或多种聚硅氧烷,对于硅树脂组合物1)和组合物2)两者或者由此形成的层1)和层2)两者分别可以相同或者不同。优选对于组合物1)和组合物2)两者、或者由此形成的层1)和层2)两者,组分1-A)和2-A)相同。
组分(A)可包括平均具有至少两个烯基的一种或多种聚硅氧烷,其可由下列通式具体描述:
[MaDbTcQdRB e]m          (1)
其中,式(1)中的指数表示已知硅氧单元M、D、T和Q的比率,其可以在聚硅氧烷中分块分布或随机分布。在聚硅氧烷中,每个硅氧烷单元可以相同或者不同,并且
a=0-10
b=0-2000
c=0-50
d=0-1
e=0-300
m=1-1000
优选a、b、c、d和m为使得组分(A)在25℃下粘度优选为0.025Pa.s至200Pa.s,更优选为0.2Pa.s至60Pa.s,还更加优选为少于50Pa.s(分别在25℃下剪切速率为D=10s-1测量)。
在此组分(A)的粘度是指单独的组分(A)或组分(A)的混合物的粘度。后一种情况的混合物包括具有超过前述范围的粘度的单个组分(A)随其存在,例如包括Q和/或T单元的树脂质组分(A)。
在式(1)中,指数应该表示基于数均分子量Mn的平均聚合度Pn。
在式(1)中,根据已知的硅树脂的命名,M、D、T和Q对应为:
M=R3SiO1/2,或M*
D=R2SiO2/2,或D*
T=RSiO3/2,或T*
Q=SiO4/2
二价RB,其为上述硅氧基之间的桥连基。
其中每个R可相同或不同,并优选选自具有优选为至多30个碳原子的任选被取代的直链、支链和/或环状烷基(其可任选地具有一个或多个选自于O-、N-、S-和F-原子的杂原子),具有至多30个碳原子的任选地被取代的芳基,具有至多1000个亚烷基氧单元的聚(C2-C4)-亚烷基醚基,基团R没有脂肪不饱和。
基团R优选选自于正、异或叔烷基、烷氧基烷基、C5-C30环烷基或C6-C30芳基、烷基芳基,这些基团可以额外被一个或多个O、N、S或F原子或者具有至多500个亚烷基氧基单元的聚(C2-C4)亚烷基醚取代。
适宜的单价烃基的具体例子包括所述烷基,例如CH3-、CH3CH2-、(CH3)2CH-、C8H17-和C10H21-;以及环脂肪基,例如环己基乙基;芳基,例如苯基、甲苯基、二甲苯基;芳烷基,例如苯甲基和2-苯乙基。优选的单价卤代烃基具有通式CnF2n+1CH2CH2-,其中n具有从1至10的值,例如CF3CH2CH2-、C4F9CH2CH2-、C6F13CH2CH2-、C2F5-O(CF2-CF2-O)1-10CF2-、F[CF(CF3)-CF2-O]1-5-(CF2)0-2-、C3F7-OCF(CF3)-和C3F7-OCF(CF3)-CF2-OCF(CF3)-。
R的更加优选的基团为甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。最优选R为甲基。
硅氧单元M*、D*和T*为具有烯基的硅氧基。因此,通式(1)的聚硅氧烷必须包括这些基团中的至少一种以提供平均为至少两个的烯基。
优选:
M*=R1pR3-pSiO1/2,D*=R1 qR2-qSiO2/2,T*=R1SiO3/2
其中
p=0-3,优选1-3,
q=1-2,并且
其中R如上所限定。
R1选自包括包含C=C的基团(即烯基)的不饱和基团,例如具有优选至多30个碳原子的正、异、叔或环烯基,并任选地包含一个或多个尤其包括O和F的杂原子,例如直链或支链C2-C30烯基、C6-C30-环烯基、C8-C30-烯基芳基、环烯基芳基,尤其是乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、3-丁烯基、5-己烯基、7-辛烯基、亚乙基-冰片基(ethyliden-norbornyl)、苯乙烯基、乙烯基苯乙基、降冰片烯基(norbornenyl)-乙烯基、柠檬烯基,其任选地被一个或多个O或F原子取代,或者包含C≡C基团的基团(炔基),任选地包含一个或多个O或F原子。
所述烯基优选连接到末端硅原子,烯烃官能团(C=C)在高级烯基的烯基末端,因为用来制备该烯基硅氧烷的α、Ω-二烯更加容易利用。
R1尤其优选的基团为乙烯基、5-己烯基、环己烯基、柠檬烯基、苯乙烯基和乙烯基苯乙基。最优选的基团R1为乙烯基。
因此,最优选的每分子具有至少两个烯基的聚硅氧烷为包括甲基和乙烯基作为有机基团的聚硅氧烷。
RB在两个硅氧单元之间形成桥连元素。桥连基团RB包括例如优选具有至多30个碳原子的二价脂肪族或芳香族的正、异、叔或环-亚烷基、具有至多30个碳原子的亚芳基或亚烷基芳基。这些基团可具有尤其是卤素(例如氟、氯或溴)的一个或多个杂原子。RB基团的含量不超过所有硅氧单元的30摩尔%,优选不超过20摩尔%。优选不含RB。适宜的二价烃基RB的尤其优选的例子包括任何亚烷基残基,优选例如-CH2-、-CH2CH2-、-CH2(CH3)CH-、-(CH2)4-、-CH2CH(CH3)CH2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-和-(CH2)18-;环亚烷基,例如环己烯基;亚芳基,例如亚苯基,二甲苯以及烃基的组合,例如苯亚甲基,即-CH2CH2-C6H4-CH2CH2-、-C6H4CH2-。最优选的基团RB为α、Ω-乙烯基,α、Ω-己烯基或1,4-亚苯基。
进一步的例子包括二价卤代烃基RB,例如任何二价烃基RB,其中一个或多个氢原子已被卤素例如氟、氯或溴取代。优选的二价卤代烃残基具有通式-CH2CH2(CF2)1-10CH2CH2-,例如-CH2CH2CF2CF2CH2CH2-或适宜的二价烃醚基和卤代烃醚基的其他例子包括-CH2CH2OCH2CH2-、-C6H4-O-C6H4-、-CH2CH2CF2OCF2CH2CH2-和-CH2CH2OCH2CH2CH2-。
因此,包含R、R1和/或RB基的聚硅氧烷组分(A)特别为:
-烯基-二甲基硅氧末端的聚二甲基硅氧烷,其中任选部分二甲基硅氧基被
烯基甲基硅氧基取代;最优选为烯基-二甲基硅氧末端的聚二甲基硅氧烷
-三甲基硅氧末端的聚二甲基硅氧烷,其包含烯基甲基硅氧基。
在这些聚硅氧烷中,二甲基硅氧基可被二苯基硅氧基取代以形成聚(二甲基-联-二苯基)硅氧烷。
本发明的可固化的硅树脂组合物1)和2)的广泛限定的聚硅氧烷组分(A)可为任何包括两个或多个由氧和/或二价基团RB连接的硅原子的聚硅氧烷化合物,其中所述硅的每个硅原子与0至3个一价有机基团键连,前提是所述聚硅氧烷化合物包括至少两个与硅键连的如上所述的烯基。
在这些具有R和/或R1基的聚硅氧烷组分(A)中的硅氧烷单元对于每个硅原子可以相同或不同。在优选的实施方案中,结构为
R1 pR3-pSiO[R2SiO]m1[R1RSiO]nSiR1 pR3-p          (2)
其中:
P=0-3,优选1,
m1=0-2000,优选10-1000,
n=0-500,优选0-200。
对于本发明的组合物的一个优选的聚硅氧烷组分(A1)为基本直链的聚硅氧烷(A1)。表述“基本直链”包括不超过0.2摩尔%(痕量)的T或Q型的硅氧单元的聚硅氧烷(A1)。这意味着所述聚硅氧烷组分(A)优选为直链的,可流动的流体(A1),尤其是具有通式:
R1 pR3-pSiO(R2SiO)m1SiR3-pRp 1            (1a)
其中R1、R、p和m1如上所限定,
条件是每分子存在至少两个烯基(R1)。
尤其优选的结构包括:
VipMe3-pSiO(Me2SiO)10-2000SiMe3-p Vip      (1b)
PhMeViSiO(Me2SiO)10-2000SiPhMeVi          (1c),
在烯基硅氧烷(A)的组中,可选择加入下面描述的第二或第三硅氧烷作为组分(A2)和/或(A3)。组分(A2)和(A3)(其为所谓的富乙烯基聚合物)的目的为改进机械性能和交联密度。
聚合物(A2)选自于由包括式(1d)至(1i)的聚合物(即具有额外的烯基侧链基团的直链聚硅氧烷,其中T-和Q-基团的浓度低于0.2摩尔%)组成的组,或者选自T-和Q-基团浓度高于前面的聚合物(A1)或(A2)类型的聚硅氧烷。
聚合物(A2)由下式表示:
R1 pR3-p(R2SiO)b1(R1R SiO)b1xSiR3-pRp 1         (1d),
Me3SiO(Me2SiO)b1(MeR1SiO)b1xSiMe3         (1e),
R1Me2SiO(Me2SiO)b1(Me R1SiO)b1xSiMe2R1       (1f),
其中
b1=>0-2000
b1x=0-500
b1+b1x=>10–100
R1、R、p如上所限定,
R1=优选乙烯基、己烯基、环己烯基、柠檬烯基、苯乙烯基、乙烯基苯乙基。
R的优选基团为甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。
b1x的优选的值为少于0.5*b1,优选0.0001*b1至0.25*b1,更优选0.0015*b1至0.2*b1。
(A2)的其他优选的结构为
VipMe3-pSiO(Me2SiO)10-2000(MeViSiO)1-1000SiMe3-p Vip        (1g),
Me3SiO(Me2SiO)10-2000(MeViSiO)1-1000SiMe3               (1h),
PhMeViSiO(Me2SiO)10-2000(MePhSiO)1-1000SiPhMeVi         (1i),和
其中Me=甲基,Vi=乙烯基,Ph=苯基,并且p=0至3,优选p=1。
用作烯基聚硅氧烷(A)的第三组分包括直链聚合物(A3),其优选选自于式(4a)的这些,其中聚硅氧烷(A3)包括烯基,并且具有超过0.2摩尔%的T=RSiO3/2或者Q=SiO4/2单元。
[M0.4-4D0-1000T0-50Q0-1]1-1000         (4a)
其中
M=R3SiO1/2,或者M*
D=R2SiO2/2,或者D*
T=RSiO3/2,或者T*
Q=SiO4/2
其中M*、D*和T*如上所限定,具有不饱和基团R1。该M*、D*和T*单元的含量基于所有硅氧单元计优选为0.001至20摩尔%,更优选0.01至15摩尔%,最优选0.1至10摩尔%。
下标的范围限定了根据数均分子量Mn的可能的平均聚合度Pn的范围。该指标涉及后面限定的适宜的粘度,并尤其描述无需任何溶剂来调节粘度的聚合物。
优选的支链聚硅氧烷(A2)和(A3)通常具有较高浓度的不饱和基团R1。支链聚合物(A3)描述于例如US 5109095中。支链富乙烯基聚合物(A3)优选具有D:T>10:1的比值,优选>33:1,和/或分别为(M:Q)=0.6-4:1,例如[M0.7M*0.05Q]10-500(1j)。
所有这些聚合物可通过制备三硅氧烷末端的聚二硅氧烷的任何常规方法来制备。例如,合适比例的适宜的可水解硅烷(例如乙烯基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷、四氯硅烷、甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷,或其相应的烷氧基硅烷)可一起水解并缩合。其他反应途径可通过1,3-二乙烯基四有机二硅氧烷、例如对称的二乙烯基二甲基二苯基硅氧烷或者二乙烯基四甲基硅氧烷的平衡反应来替代进行,其在酸性或碱性催化剂的存在下提供聚二硅氧烷的末端基,其可用适宜的聚二硅氧烷如八甲基环四硅氧烷来平衡。
在优选的实施方案中,聚合物组分(A)为式(1a)和/或式(1d)和/或式(1j)的聚合物的混合物,其中混合物的平均乙烯基含量优选为低于混合物(A)中所有硅氧单元的2摩尔%,其中聚合物(A1)以比(A2)或(A3)更高的含量存在。通过GPC测量相对于聚苯乙烯标准值测量的、基于数均分子量Mn的聚合物(A)的硅氧烷单元(M、D、T、Q)的平均聚合度Pn优选在Pn>10至2000的范围,更优选在40至1000的范围。这些聚合物或者这些聚合物的混合物的粘度例如为在0.025至200Pa.s的范围,更优选为0.2至60Pa.s,还更加优选小于50Pa.s(每个在25℃下以剪切速率D=10s-1测量)。
如果需要更高的硅树脂组合物粘度,聚合物(A)具有在25℃下剪切速率D=10s-1时超过15Pa.s的粘度。
组分(A)的烯基含量在此可通过例如H1NMR的方式确定,请参见A.L.Smith(ed.):The Analytical Chemistry of Silicones,J.Wiley&Sons 1991Vol.112pp.356et seq.,Chemical Analysis ed.,J.D.Winefordner。
组分1-E和2-E)
组分1-E)和2-E)(下面简称为组分(E)),即每分子具有至少两个SiH基团的一种或多种聚有机氢硅氧烷,对于硅树脂组合物1)和组合物2)两者,或者对于由此形成的层1)和层2)两者可以分别相同或者不同。优选对于硅树脂组合物1)和组合物2)两者,或者由此形成的层1)和层2)两者,组分1-E)和组分2-E)两者是相同的。
组分(E)优选为具有至少七个Si原子的至少一种聚有机氢硅氧烷,其中优选SiH基团比所有Si原子的摩尔比为超过0.55,优选大于或等于0.6,更加优选大于或等于0.7,尤其优选0.7至0.95。
包含SiH单元的适宜的聚有机氢硅氧烷(B)可以由通式(3)来从形式上描述:
[M1 a2D1 b2T1 c2Qd2RB e2]m2          (3)
其中硅氧单元
M1=M,如上所限定,或者M**,
D1=D,如上所限定,或者D**,
T1=T,如上所限定,或者T**,
Q如上所限定,
RB如上所限定,
M**=HR2SiO1/2,D**=HRSiO2/2,T**=HSiO3/2,
a2=0.01-10,优选=2-5,最优选=2
b2=0-1000,优选=10-500
c2=0-50,优选=0
d2=0-1,优选=0or 1,最优选=0
e2=0-3,优选=0
m2=1-1000,优选=1-500,最优选=1。
优选根据通式(3)的聚有机氢硅氧烷(B)具有至少七个Si原子,并且SiH基团(硅氧基包括SiH基团)比聚有机氢硅氧烷(E)中所有Si原子的摩尔比超过0.55。优选组分(E)选自只有甲基或苯基作为有机残基的聚有机氢硅氧烷。
优选聚有机氢硅氧烷(E)具有至少10个、优选至少15个、更优选至少20个、还更加优选至少25个并最优选至少30个硅原子。
硅氧单元可在聚合物链中分块分布或随机分布。
前述指标表示基于数均分子量Mn的平均聚合度Pn
存在于分子中的M-、D-、T-、和Q-单元的范围可覆盖几乎所有表示流体、可流动聚合物、液体和固体树脂的值。优选使用液态直链、环状或支链的硅氧烷。这些硅氧烷任选可额外地包含由合成残留的痕量的C1-C6-烷氧基或Si-羟基。
在本发明的组合物中的组分(E)的优选结构为式(2a)至(2d)的硅氧烷。
Ha1(R)3-a1Si[RHSiO]x[R2SiO]y[RR1SiO]zSi(R)3-a1Ha1           (2a)
更具体地,
HR2SiO(R2SiO)y(RR1SiO)z(RHSiO)xSiR2H           (2b)
HMe2SiO(Me2SiO)y(RR1SiO)z(MeHSiO)xSiMe2H         (2c)
Me3SiO(MeHSiO)xSiMe3                 (2d)
其中R和R1如上所限定,R优选为甲基和/或苯基,R1优选为乙烯基,并且指标a1为0-1,优选为0,并且
x=2–1000,优选=2-500,
y=0–650,优选=0-100,
z=0-65,优选=0
优选7≤x+y+z<1000,更优选10≤x+y+z<650。
优选在式(2a)至(2d)的每个式子中SiH基团比所有Si原子的摩尔比为超过0.55。
此外,下式的树脂质聚有机氢硅氧烷€是可能的:
{[T1][R10O1/2]n2}m2                (2e)
{[SiO4/2}][R10O1/2]n2[M1]0,01-10[T1]0-50[D1]0-1000}m2         (2f)
其中
T1、M1、D1如上所限定,
n2=0-3
m2如上所限定
R10为氢,C1-C25-烷基,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正、异和叔丁基,芳基,烯基,例如丙烯基,
条件是所述聚硅氧烷每分子具有至少两个SiH基团,
其中,在式(2e)-(2f)的每个式子中SiH基团比所有Si原子的摩尔比优选超过0.55,并且硅原子的总数优选为至少7。
化合物(2f)的一个优选实施方案通过可由式子[(Me2HSiO0.5)kSiO4/2]1,5-1000描述的单聚或多聚化合物的例子提供,其中指标k为0.3-4。该液态或树脂质分子可包含相对于硅原子为至多10摩尔%的高浓度的SiOH-和/或(C1-C6)-烷氧基-Si基团。
本发明的组合物中组分(E)的优选的适宜化合物的具体例子包括
Me3SiO-(MeHSiO)5-650-SiMe3
(MeHSiO)7
其中优选在每个式子中SiH基团比所有硅原子的摩尔比为超过0.55,并且硅原子的总数至少为7。
组分(E)可用作一种聚硅氧烷聚合物或其混合物的单一组分。
如果需要固化速率的增加,优选使用具有HMe2SiO0.5-单元或者属MeHSiO-聚合物的一些有机聚硅氧烷(E),以调节固化速率至更短时间。
如果有必要更进一步提高固化速率,可以通过例如增加SiH比Si-烯基的摩尔比或者增加催化剂(D)的量的方式来实现。
组分(E)具有在25℃ 下优选为2-1000 mPa.s(剪切速率D=10 s-1)的粘度。
优选交联剂(B)应每分子具有至少超过3、更优选超过15、还更优选超过20并最优选超过25个SiH基团。
根据本发明的一个尤其优选的方法,第一可固化硅树脂组合物1)和2)包括1-E)和2-E)每分子具有至少两个SiH基团的一种或多种聚硅氧烷,其选自于具有超过20个氢烷基硅氧基、优选超过23个氢烷基硅氧基的直链聚(氢烷基)硅氧烷。
根据本发明,在第一可固化硅树脂组合物1)中:
(i)在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比为0.25-4;优选为0.5-3.0;更优选为0.8-2.2;更优选为从>1至1.4;
(ii)在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比为从>1至1.4的情况下,
差值:
(组合物1)中的所有SiH基团的摩尔量-组合物1)中的所有烯基的摩尔量)
氧化填料1-B)的摩尔量的摩尔比为<0.035,优选为<0.034,更优选为<0.033。
相应地,在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比的范围为从0.25至1的范围中(即烯基过量或者烯基等量摩尔数),对于氧化填料(B)的量不存在限制。在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比的范围为从>1至4的范围中(即SiH过量),根据定义(ii)需要特定量的氧化填料。
此外,组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比应不超过4;优选应该不超过3.0;更优选应不超过2.2;更优选其为<1.5。
SiH/Si烯基摩尔比和氧化填料的量的调整是实现第一硅树脂层和第二硅树脂层之间优良粘性所必需的,尤其是为提供高效率和高度耐用的电子设备例如包括根据本发明的层结构的光伏模块所必需的。
对于第二层组合物2),组合物2)中所有SiH基团比组合物2)中所有烯基的摩尔比为>1至10,优选为1.05-10,更优选为1.1-8,还更优选为1.2-7。相应地,在第二可固化硅树脂组合物2)中必须存在过量摩尔数的SiH基团。这也是为了提供对第一可固化硅树脂组合物1)的良好粘性,尤其是为了提供高效率和高度耐用的电子设备,例如包含根据本发明的层结构的光伏模块。
组分1-D和2-D)
组分1-D)和2-D)(下面简称为组分(D)),即1-D)一种或多种金属催化剂,对于硅树脂组合物1)和组合物2)两者,或者由此形成的层1)和层2)两者分别可以是相同或者不同的。优选对于硅树脂组合物1)和组合物2)两者,或者由此形成的层1)和层2)两者,组分1-D)和组分2-D)两者是相同的。
金属催化剂(D)催化组分(A),每分子具有至少两个烯基的一种或多种聚硅氧烷;和组分(E),每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷之间的氢化硅烷化反应。催化剂组分(D)优选选自具有催化氢化硅烷化能力的有机金属化合物、盐或金属,其中金属优选选自Ni、Ir、Rh、Ru、Os、Pd和Pt。这些化合物在例如US 3159601、US 3159662、US 3419593、US 3715334、US 3775452和US 3814730中被教导。金属或者有机金属化合物可以为任何具有催化活性的金属或者有机金属化合物,并优选为含有铂系金属的催化活性组分。催化剂(D)尤其包括带有σ-和π-键的碳配体以及具有S、N或P原子的配体、前述金属的金属胶体或盐的络合物。催化剂可存在于载体上,例如承载该金属、或者该金属的化合物或复合物的硅胶或粉末状炭。
优选的铂络合化合物的例子包括任何形式的铂(0)、(II)或(IV)化合物。优选的络合物包括Pt-(0)-烯基络合物,例如烯基、环烯基,烯基硅氧烷,例如乙烯基硅氧烷化合物,因为其在聚硅氧烷组合物中具有有利的可分散性。尤其有用的铂络合物为带有脂肪不饱和有机硅化合物的Pt(0)-络合物,例如1,3-二乙烯基四甲基-二硅氧烷(乙烯基-M2或者卡斯特(Karstedt)催化剂)(如在US 3419593所公开的,其通过引用结合到本文中),环己烯-Pt-、环辛二烯-Pt和四乙烯基-四甲基-四环硅氧烷(乙烯基-D4)-Pt络合化合物。Pt0-烯烃络合物通过例如在1,3-二乙烯基-四甲基二硅氧烷(MVi 2)的存在下通过四氯铂酸或者其他铂氯化物通过例如在碱性化合物(例如碱金属碳酸盐或氢氧化物)的存在下由醇还原的方式来制备。在本发明的组合物中使用的包含铂的催化剂组分的量并不狭隘地限制,只要存在足够的量在所需温度下在所需时间内加速(A)和(E)之间的氢化硅烷化。所述催化剂组合物的必要量将基于具体催化剂、其他抑制性化合物的量,以及SiH比Si-烯基的比,并且可由本领域技术人员适当调节,出于费用原因而保持此量尽可能地低。优选加入对于每百万重量份的有机硅组分(A)和(E)为超过一重量份的铂,以保障在其他未限定的抑制性痕量物质的存在下也固化。对于本发明的硅树脂组合物,将要涂敷的含铂催化剂组分的量优选足以提供按重量计每份聚硅氧烷组分(A)和(E)的总重量为1-200ppm、优选2-100ppm、尤其优选4-60ppm的铂。
优选所述量为基于(A)和(E)的总重量,按重量计为至少4ppm。
氢化硅烷化催化剂还可选自于能够被光活化的催化剂。
这些可被光活化的催化剂优选包括选自于由Pt、Pd、Rh、Co、Ni、Ir或Ru组成的组的至少一种金属。能够被光活化的催化剂优选为铂化合物。能够被光活化的催化剂优选选自有机金属化合物、即包括含碳配体,或其盐。在优选的实施方案中,光活化催化剂(D)具有金属碳键,包括σ键和π键。优选能够被光活化的催化剂(D)为具有至少一个金属碳σ键的有机金属络合化合物,更优选具有优选一个或多个σ-键连的烷基和/或芳基、优选烷基的铂络合化合物。σ-键连配体尤其包括σ-键连的有机基团,优选σ-键连的C1-C6-烷基,更优选σ-键连的甲基、σ-键连的芳基、如苯基,Si和O取代的σ-键连的烷基或芳基、如三有机硅烷基,σ-键连的甲硅烷基、如三烷基甲硅烷基。最优选的光可活化催化剂包括η5-(任选地取代的)-环戊二烯基铂络合化合物,其具有σ键配体,优选σ键连的烷基配体。进一步的能够被光活化的催化剂包括(η-二烯基)-(σ-芳基)-铂络合物(例如见US4530879)。能够被光活化的催化剂可单独使用,或者在载体上使用。可光活化的催化剂的例子包括η-二烯基-σ-芳基-铂络合物,例如在US 4530879、EP 122008、EP 146307(相应于US 4510094以及其中引用的现有技术文献),或者US2003/0199603,以及活性可以通过例如使用偶氮二羧酸酯的方式控制的铂化合物(如在US 4640939中公开)或二酮。进一步的例子为具有选自二酮、如苯甲酰丙酮或者乙炔二羧酸酯的配体的铂化合物,以及埋入可光降解的有机树脂的铂催化剂。其他铂催化剂以举例的方式在US 3715334或者US 3419593、EP 1672031A1以及Lewis,Colborn,Grade,Bryant,Sumpter,and Scott in Organometallics,1995,14,2202-2213中提到,这些都通过引用并入本文。能够被光活化的催化剂也可以通过使用Pt0-烯烃络合物并向其中加入合适的可光活化的配体来在将要成形的硅树脂组合物中原位形成。要用在本发明的方法中的最优选的能被光活化的催化剂为(η5-环戊二烯基)-三甲基-铂、(η5-环戊二烯基)-三苯基-铂络合物,尤其是(η5-甲基-环戊-二烯基)-三甲基-铂。能够被光活化的催化剂的量优选为基于组分(A)和(E)的重量为1-500ppm,优选该量处于与为如上所述的可热活化的氢化硅烷化催化剂所限定的相同的较低范围内。
组分1-B)和2-B)-组分1-C和2-C)
组分1-B)和2-B)和组分1-C和2-C)(下面简称为组分(B)和(C)),即(B)一种或多种氧化填料和(C)一种或多种疏水剂,对于硅树脂组合物1)和组合物2)两者,或者对于由此形成的层1)和层2)两者可以分别相同或者不同。优选对于硅树脂组合物1)和组合物2)两者,或者由此形成的层1)和层2)两者,组分(B)和任选的组分(C)是相同的。但是应该注意,氧化填料(B)在硅树脂组合物1)或层1)中是必要化合物,但在硅树脂组合物2)或层2)中它是任选的组分。然而,优选硅树脂组合物1)和2)两者,或者层1)和层2)两者都包含组分(B)。
氧化填料(B)优选包括一种或多种尤其是疏水强化填料(如果被适当地修饰表面)。强化氧化填料(B)优选通过50m2/g或更高的BET比表面积来表征。总体上,如果可固化聚硅氧烷组合物被辐射固化,这些填料应为透明的并允许高的光透射度。
填料通过举例的方式包括所有细小颗粒(即颗粒小于100μm的颗粒)氧化填料,优选它们由这些颗粒组成。尤其优选的氧化填料为二氧化硅,优选那些已知为强化二氧化硅的二氧化硅,其可以生产对辐射具有足够的透明度的弹性体。优选能改善交联后固化层的性质的强化二氧化硅,尤其是增强强度的二氧化硅。例如BET表面积为50-400m2/g的气相二氧化硅或沉淀二氧化硅。优选这些填料为表面疏水化的。优选其以基于100重量份组分(A)计为1-100重量份、优选5-70重量份、更优选10-50重量份的量使用。这些含量适用于硅树脂组合物1)和2)两者以及其各自的层,但考虑组分(B)为硅树脂组合物2)中的任选组分。具体来说,BET表面积为大于50m2/g、优选大于80m2/g、更优选大于100m2/g、还更优选大于150m2/g、更加优选大于200m2/g的氧化填料可以生产具有改善性能的固化硅树脂层。优选的二氧化硅例如为具有超过200m2/g的BET表面积的200、300、N20或T30、MS7或HS5。随着BET表面积的提高,包含这些材料的硅树脂混合物的透明度也升高。已知作为沉淀二氧化硅或湿二氧化硅的材料的商标名的例子为VN3或来自Evonik(以前为Degussa)的FK 160,或者来自Nippon Silica K.K.的等。BET表面积为至少150m2/g的二氧化硅填料尤其适合于被光活化。
可使用适宜的疏水剂或疏水化剂(C)对氧化填料(B)进行疏水处理。填料的表面处理优选使用硅烷或硅氧烷的疏水作用。例如其可通过添加硅氮烷例、如六甲基二硅氮烷和/或1,3-二乙烯基四甲基二硅氮烷并加水来原位进行,并且优选“原位”疏水作用。也可以用其他已知的填料处理剂、例如聚有机硅氧烷二醇(其链长为2-50并且具有不饱和有机基团)来进行,目的是为交联反应提供活性位点。同样适合用作通过与一种或多种疏水剂(C)反应来疏水化的氧化填料(B)为用多种硅烷、例如Aerosil R 972、R 974、R976或R 812或者例如HDK2000或H30预疏水化的的市售二氧化硅。已知作为疏水化的沉淀二氧化硅或湿二氧化硅的材料的商标名的例子为例如来自Evonik(以前为Degussa)的Sipernat D10或D15。非固化的硅橡胶混合物的流变性质(即技术加工性质)可被填料的类型的数量、其含量以及疏水作用的性质的选择影响。
如上所述,在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比为从>1至4的情况下,根据本发明,组合物中氧化填料(B)的量有必要满足这一条件:
差值:(组合物1)中所有SiH基团的摩尔量-组合物1)中所有烯基的摩尔量)
氧化填料1-B)的摩尔量的摩尔比为<0.035。在此范围以上操作会导致两硅树脂层之间粘着不足。
进一步的常规辅助添加剂
在制备多层(优选两层)硅树脂结构的方法中使用的可固化聚硅氧烷组合物1)和2)也可包含常规辅助添加剂,只要不影响本发明的目标方案,即尤其是在两硅树脂层之间良好的粘性。
这样的辅助或常规添加剂例如可包括:
其他填料类型(不同于前述氧化填料(B),例如天然矿物填料,如碳酸盐、氮化物,色素,如有机染料或色素或无机色素,炭黑,抗热气的稳定剂,油和溶剂,加工助剂,下模剂,湿润剂,色素,用于增加导热或导电的功能性填料,用来增加体积的所谓增量剂的低表面积或惰性填料,溶剂,用来补强的天然或合成纤维,用来起泡的发泡剂,抗微生物剂,抗真菌剂或用来提高抗霉性能的添加剂。其他辅助或常规添加剂还包括例如增塑剂,或释放油,或者疏水油,如25℃下粘度为优选0.001-10Pa.s的聚二甲基硅氧烷油。额外的脱模或流动改进剂也可以使用,例如脂肪酸衍生物或脂肪醇衍生物、氟代烷基表面活性剂。在此有利地使用的化合物为快速分开并移动到表面的那些化合物。可通过例如使用已知的热空气稳定剂如Fe、Mn、Ti、Ce或La化合物以及其有机盐、优选其有机络合物来提高暴露于热空气之后的稳定性。
辅助添加剂还可包括用于控制交联反应的所谓抑制剂。然而总体上并不优选存在这些抑制剂。然而,如果意在增大将要成形的硅树脂组合物的存储期,例如在光活化之后不透明的填料要被混合的情况下,使用这样的抑制剂可适用于降低固化速率。有利的抑制剂的例子通常包括金属催化剂(D)的配体,尤其是烯基硅氧烷如乙烯基-硅氧烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷或者四乙烯基-四甲基-四环硅氧烷,炔醇如乙炔基环己醇、3-甲基丁炔醇或二甲基马来酸酯、膦、亚磷酸酯和其组合。尤其优选烯基硅氧烷结合炔醇或膦或亚磷酸酯。
在可固化聚硅氧烷组合物1)和2)中的常规的辅助添加剂进一步包括助粘剂,例如选自于:
(1):至少一种有机硅氧烷,其包括至少一种烷氧基甲硅烷基,
(2):至少一种有机硅烷,其包括至少一种烷氧基甲硅烷基,
(3):至少一种芳香有机化合物,其具有至少两个芳香部分和至少一个在氢化硅烷化中有活性的基团。
助粘剂(1)优选为包括选自于由下列各项组成的组中的至少一种单元的聚硅氧烷:
RHSiO2/2以及
R5(R)SiO2/2
其中R如上所限定,并可相同或者不同,R5选自于由具有至多14个碳原子的不饱和脂族基、具有至多14个碳原子的包括环氧基的脂族基、包含氰尿酸酯的基团以及包含异氰尿酸酯的基团组成的组,并进一步包括下式的至少一个单元:
O2/2(R)Si-R4-SiRd(OR3)3-d
其中,
R如上所限定,并可相同或不同,
R3选自H(氢)和具有1-6个碳原子的烷基,并可相同或不同,
R4为任选地被具有至多15个碳原子的烃基取代的双官能团,其可包括一个或多个选自O、N和S原子的杂原子,并且通过Si-C键与硅原子连接,并且d为0-2。
组分(1)的例子包括式(a-d)的化合物:
R11为R或R5,其中R、R3、R4和R5如上所限定,并可相同或不同,
s1=0-6,优选1
t1=0-6,优选1或2
s1+t1=2–6,优选2或3
前提是化合物中存在至少一个基团-(OSi(R)H)-或者-(OSi(R)(R11)-,优选下式的化合物:
其中R、R3、R4和R11为如上所限定的以及其环位置异构体,下式的化合物:
以及其环位置异构体,通式的化合物。
此外,下式的化合物:
其中:
R、R3、R4、R5如上所限定,
s=0–10,优选=0-5
t=0–50,优选=2-30
u=1-10,优选=1
s+t+u=≤70,
前提是在化合物中存在至少一个基团-(OSi(R)H)-或-(OSi(R)(R5)-。这些化合物可包括一定含量的Q或T支链基团,代替D单元。
R5例如选自于:
组分(2)优选选自于下式的化合物:
X-(CR6 2)e-Y-(CH2)eSiRd(OR3)3-d
其中,
X选自于由卤素、假卤素、具有至多14个碳原子的不饱和脂族基、具有至多14个碳原子的含环氧基的脂族基、含氰尿酸酯的基团以及含异氰尿酸酯的基团组成的组,
Y选自于由单键和选自-COO-、-O-、-S-、-CONH-、-HN-CO-NH-的杂原子基组成的组,
R6选自氢,并且R如上所限定,
e为0、1、2、3、4、5、6、7或8,并且可相同或不同,
R如上所限定,并可相同或不同,
R3如上所限定,并可相同或不同,
d为0、1或2。
组分(2)的优选的例子包括:
其中,R和d如上所限定。
组分(2)除了作为助粘剂起作用之外,还可额外地作为填料(B)的原位表面处理剂。优选使用组分(2)的硅烷的混合物,以以较低成本得到可接受的粘附性能。
组分(3)优选选自于下式的化合物:
其中,
R为0或1,
R7可以为相同或不同的基团,其选自由氢原子、氢氧基、卤素原子、烷基、烯基、烷氧基、烯氧基、烯基羰基氧基和芳基组成的组,以及
式-Ef-Si(OR)3-dRd的组,其中R相同或不同,并如上所限定,d如上所限定,
式-O-Si(R)2R1的组,其中R和R1如上所限定,
式-Ef-Si(R)2H的组,其中R如上所限定,
其中,E为具有至多8个碳原子和选自-O-、-NH-、C=O和-C(=O)O-的0-3个杂原子基团的二价有机基团,并且
f为0或1,
并且Z选自于以下基团:
其中,R8选自于氢原子、卤素原子,或取代或未取代的烷基、芳基、烯基和炔基的组中,并且
g为至少2的正数,
其中选自R7和R8的至少一个基团在氢化硅烷化中有活性。
优选的组分(3)包括:
其中,Zr、R7、R3、R和d均为如上所限定。
用于本发明的方法的可固化硅树脂组合物1)和2)可通过使用合适的混合方法(例如抹刀、滚筒式碾压机、机械搅拌器、三辊机、弓刀混合机、粉料调水混合机、行星式搅拌机、螺旋杆、溶解器、蝴蝶式混合器、压力混合器或真空混合器)来均匀混合组分(A)至(E)来制备。
混合组分(A)至(E)的顺序并不重要,但是若需要,优选某些组分能够混合形成可以存储的两个或多个包,然后在打算用它之前在最终步骤中立即混合。
优选混合催化剂组分(D)和一部分组分(A)、(B)(任选地用一种或多种疏水剂(C)通过反应疏水化)和任选的一种或多种辅助剂(例如助粘剂),以提供第一包。分开地,将组分(A)、(E)、(B)(任选地用一种或多种疏水剂(C)通过反应疏水化)和任选的一种或多种辅助剂混合,以提供第二包。可以储存这两个包,然后在使用前均匀混合。其他组合也是可能的,但重要的是,不要在使用前将(A)、(E)和催化剂组分(D)组合起来,以避免开始氢化硅烷化反应。
用于制备多层硅树脂结构的方法的可固化聚硅氧烷组合物1)和2)优选包括:
100重量份的组分(A),
0.1-200重量份的组分(E),优选0.5-50重量份,
基于金属的含量并基于组分(A)和(E)的总量计的0.5-1000ppm、优选1-100ppm的组分(D),
任选的0-5、优选0.01-5、更优选0.1-3重量份的助粘剂,
在可固化聚硅氧烷组合物1)的情况下,0-50重量份、优选0-40重量份的组分(2-B),以及
在可固化聚硅氧烷组合物2)的情况下,1-60重量份、优选5-55重量份、更优选10-50重量份的组分(1-B);
以及任选地,0-15重量份、优选0-6重量份的其他辅助剂。
本发明的可固化聚硅氧烷组合物1)和2)可通过任何适宜的方式涂敷在相关基体的表面,例如通过滚压、平铺、喷洒、碾压等,并在适宜的温度下固化。所需的固化温度和时间将尤其取决于具体选择的催化剂和任选地抑制剂体系。
优选热可固化聚硅氧烷组合物1)和2)在50-120℃,在1-60分钟、优选5-50分钟、更优选10-40分钟的时间内固化。
用可光活化可固化聚硅氧烷组合物1)和2,使用可光活化的催化剂或抑制剂,通过光的辐射来引发固化,尤其是发射峰值在300和500nm之间的紫外光。优选在室温下(25℃)进行辐射固化。根据本发明,光固化可光活化的可固化聚硅氧烷组合物并随后加热该组合物以完全热固化也是可能的。
根据本发明,对于第一和第二可固化硅树脂组合物1)和2)使用不同类型也是可能的。即,例如第一可固化硅树脂组合物1)可通过热来固化,而第二硅树脂组合物2)可通过辐射来固化,反之亦然。或者这两种组合物都同样地通过辐射来固化,或者同样地通过热来固化,后一种实施方式是优选的。
根据本发明,也有可能涂敷第一可固化硅树脂组合物1),以及涂敷(无需固化第一层,例如分别在短暂蒸发或干燥后)第二可固化硅树脂组合物2),然后最终同时固化这两层(湿-湿混合涂敷)。此程序还包括这样一种实施方案:其中,在涂敷第二次之前第一层仅仅部分固化。在此湿-湿涂敷过程中,也优选两层都由热可固化硅树脂组合物制成。
基本上,由第一可固化硅树脂组合物1)制得的第一层可涂敷在所述第一基体上,以提供任何所需的厚度。然而,原则上,可以区分两种情况。
在第一种情况下,将第一层涂敷到第一基体上作为相对薄的底涂料层或粘着层。对于该底涂料,例如将所述第一可固化硅树脂组合物1)以一定量涂敷到所述第一基体上,以提供100-1000μm厚的干燥膜。在涂敷第二可固化硅树脂组合物2)之前,可以(优选热)固化该层。或者,将第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到没有固化的(例如仅干燥或蒸发的)第一可固化硅树脂组合物1)上,再将两层都同时(优选热)固化(湿-湿固化)。在此情况下,一种优选的基体为玻璃纤维强化环氧树脂,通过使用多层硅树脂结构制得的特定物品为电绝缘体。
在该第一种情况下,由第二可固化硅树脂组合物2)制得的第二层可以以任何所需的厚度提供。例如,以一定量涂敷第二可固化硅树脂组合物2),以提供厚度为100-1000μm(1mm)或超过1mm的干燥膜。但是,优选涂敷第二可固化硅树脂组合物2),以提供超过1mm、例如超过2mm、超过3mm、超过5mm或甚至超过10mm(1cm)的固化的第二层的壁厚。在此以及在本申请全文中,壁厚是指被固化的层的三维的最小值。
在第二种情况下,第一层涂敷在第一基体上作为相对厚的层。对于该层,所述第一可固化硅树脂组合物1)例如以一定量涂敷到所述第一基体上,以提供超过1mm、例如超过2mm、超过3mm、超过5mm或甚至超过10mm的干燥膜的厚度。在涂敷第二可固化硅树脂组合物2)之前,该模可以被(优选热或光)固化,优选低于100℃、更优选低于90℃(光固化优选在低于50℃下完成)。或者,将第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到未经固化(例如仅干燥或蒸发)的第一可固化硅树脂组合物1)上,然后将两层都同时(优选热)固化(湿-湿固化),优选在低于100℃(例如在60-90℃热固化),或者在较低温度,例如低于50℃通过光活化来固化。
在该第二种情况下,由第二可固化硅树脂组合物2)制得的第二层也可以以任何所需的厚度提供。例如,以一定量涂敷第二可固化硅树脂组合物2),以提供厚度为100-1000μm(1mm)或超过1mm、超过2mm、超过3mm、超过5mm或甚至超过10mm(1cm)的干燥膜厚度。
在本发明的优选的实施方案中,将第一可固化硅树脂组合物1)涂敷在第一基体上,然后可将第一可固化硅树脂组合物1)固化或不固化,例如仅仅干燥或蒸发。随后,将一种或多种电子元件施用在所述固化的或未固化的第一可固化硅树脂组合物1)的表面上。随后,由此涂敷第二可固化硅树脂组合物2)来覆盖所述一种或多种电子元件以及覆盖所述第一可固化硅树脂组合物1)的至少一部分或者全部表面,导致该一种或多种电子元件的完全封装。然后将第二硅树脂组合物和如果没有固化的第一硅树脂组合物在优选低于100℃(例如60-90℃)下热固化,或者在例如低于50℃的较低温度下通过光来活化。
在本发明的另一种优选的实施方式中,将第二可固化硅树脂组合物2)在涂敷到所述第一硅树脂组合物1)的表面之前涂敷到第二基体上,并且将涂敷在第二基体上的所述第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到所述第一硅树脂组合物1)的表面,随后固化所述第二可固化硅树脂组合物2)(任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起),得到具有通过在所述两个基体之间固化的第一和固化的第二硅树脂组合物1)和2)来连接的两个基体的多层结构。
根据本发明的方法,所述第一硅树脂组合物1)和所述第二可固化硅树脂组合物2)可以具有相同或不同的组合物。从使涂敷简单这一点上出发,优选硅树脂组合物对于两层是相同的。但是,在优选的实施方案中,第二层组合物具有比第一层组合物更高的SiH/Si-烯基摩尔比。
可在其上涂敷第一硅树脂组合物1)的合适的第一基体尤其包括半导体材料,例如硅树脂晶片,塑料、金属、陶瓷和玻璃。在尤其优选的实施方案中,第一基体选自于玻璃和玻璃纤维强化塑料,例如玻璃纤维强化环氧树脂。这也适用于第二基体,如果多层结构类型如下:
生产第一基体/第一硅树脂层/第二硅树脂层/第二基体。
根据本发明,多层硅树脂结构优选用于生产电子设备、尤其在太阳能电池模块上的涂层、任何类型的成型模铸物、层压制件、印模材料。在本发明的尤其优选的实施方案中,多层硅树脂结构选自被封装或被包埋的电子设备,其最优选选自由被封装或被包埋的太阳能电池模块,被封装或被包埋的集成电路,电绝缘体,被封装或被包埋的LED,显示屏、监视器或屏幕的中间层组成的组。
在另一方面,本发明涉及将第一可固化硅树脂组合物1)和第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到所述第一可固化硅树脂组合物1)上(每个都如上所限定),以包覆或封装电子元件,尤其是用于生产太阳能电池模块和电绝缘体的应用。
在另一方面,本发明涉及通过如上所定义的方法得到的多层硅树脂结构。根据本发明的尤其优选的多层硅树脂结构分别是太阳能电池模块或光伏设备,或者电绝缘体。根据本发明的常规的太阳能电池模块可由前玻璃覆盖物、半导体电池(晶片或薄膜)、导线、基体或背面层以及可部分或完全封装半导体电池的封装物(例如由根据本发明的多层硅树脂结构形成的封装物)组成。此外,根据本发明的太阳能电池模块可包括支持框架,优选由金属例如铝制得。在本发明的优选的实施方案中,固化的硅树脂封装物与玻璃覆盖物一起形成包括半导体电池的封闭空间。此实施方案可包括将半导体电池完全包埋在与玻璃覆盖物接触的固化的硅树脂封装物,或者包括包括半导体电池的固化的硅树脂封装物和玻璃覆盖物形成中间空间。在进一步的优选的实施方案中,由固化的硅树脂封装物和玻璃覆盖物形成的中间空间并不包括除了半导体电池和导线之外的任何其他材料。在进一步的优选的实施方案中,本发明的太阳能电池模块具有外部背面层,其优选具有高的玻璃转化温度(例如超过120℃)。背面层基体为刚硬的或坚硬的背面层,以对模块的后面提供保护。已提出了非常多种类的材料用于该基体,其并不一定需要对光是透明的。它们包括例如玻璃、有机氟聚合物如乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚氟乙烯(Tedlar)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)本身或其包覆基于硅和氧的材料(SiOx)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PVF(聚氟乙烯)、多层材料例如PVF-PET-PVF或者EVA共聚物,尽管其因为较低的抗降解性而较不优选。前述外部背面层优选与形成根据本发明的多层硅树脂结构的固化的硅树脂封装物接触。如前所述,固化的硅树脂封装物同时提供对于太阳能电池模块的玻璃覆盖物和背面层的优异并持久的粘性,尤其是氟代热塑性层作为背面层,并且同时具有对相互之间的优异的粘性,形成根据本发明的刚硬的多层硅树脂结构。在太阳能电池模块的优选的实施方案中,可固化的聚硅氧烷组合物1)与玻璃接触。
在下面的段落中,术语“太阳能电池”包括半导体电池加上其内部链接器或电引线,也可以指多个半导体电池的连接阵列。
用于制备光伏设备或太阳能电池模块的尤其优选的方法选自于下述方法(A)至(C):
方法(A)包括如下步骤:
(a)提供基体,
(b)将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到基体的表面上,
(c)将至少一个太阳能电池提供到所述第一可固化硅树脂组合物1)的表面上,
(d)任选地固化所述第一可固化硅树脂组合物1),
(e)将所述第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到由第一可固化硅树脂组合物1)形成的层的表面上以及太阳能电池的表面上,
(f)任选地将背面板(例如前述背面层基体(例如玻璃或塑料))放到在步骤(e)中得到的结构的表面上,
(g)固化所述第二可固化硅树脂组合物2)并任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化。
这些步骤优选以(a)、(b)、(c)……和(g)的顺序进行,但也可以不按这个顺序进行。根据所述方法(A),首先提供基体,其优选为透明玻璃基体,例如前玻璃覆盖物。然后,涂敷第一可固化硅树脂组合物1)。在所述第一可固化硅树脂组合物1)上提供太阳能电池、如半导体电池(晶片或薄膜)。然后任选地固化第一硅树脂组合物1)。(但是也可能先固化第一硅树脂组合物1),然后将太阳能电池施用或安装在固化的第一硅树脂组合物1)上)。获得包括基体、太阳能电池和第一硅树脂层1)的层压制件。该层压制件可以是太阳能电池已经通过第一硅树脂组合物完全被封装,或者太阳能电池仅仅部分被封装或被包埋在第一硅树脂组合物中。在任一情况下,太阳能电池最终将通过第一硅树脂组合物固定在基体上。在该层压制件上,将第二可固化硅树脂组合物2)优选以流动或逐滴的方式涂敷到由第一可固化硅树脂组合物1)形成的层的表面上,以及涂敷到太阳能电池的表面上,如果它们没有完全被第一硅树脂组合物1)覆盖。然后任选地将背面板(例如前述背面层基体)放到涂敷第二硅树脂层之后获得的结构的表面,优选在其整个表面上。最后,固化所述第二可固化硅树脂组合物2),任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化,以得到具有前基体,优选前玻璃覆盖物,被其上具有所述第二硅树脂层并且优选其上具有背面板或背面层材料例如前述背面层基体(例如玻璃或塑料)的所述第一硅树脂层包埋或封装的太阳能电池的层压制件结构。
方法(B)包括以下步骤:
(a)提供基体,
(b)将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到基体的表面,
(c)将至少一个太阳能电池提供到所述第一可固化硅树脂组合物1)的表面上,
(d)任选地固化所述第一可固化硅树脂组合物1),
(e)将所述第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到第二基体、优选背面板或背面层材料(例如前述背面层基体(例如玻璃或塑料))的表面上,
(f)将具有第二可固化硅树脂组合物2)的层的所述背面板放到第一可固化硅树脂组合物1)的层的表面,以使得可固化硅树脂组合物的第一和第二层彼此接触,
(g)固化所述第二可固化硅树脂组合物2),并任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化。
同样地,这些步骤优选以(a)、(b)、(c)……和(g)的顺序进行,但也可以不按这个顺序进行。根据所述方法(B),首先提供基体,其优选为透明玻璃基体,例如前玻璃覆盖物。然后,涂敷第一可固化硅树脂组合物1)。在所述第一可固化硅树脂组合物1)上提供太阳能电池、如半导体电池(晶片或薄膜)。然后任选地固化第一硅树脂组合物。(但是也可能先固化第一硅树脂组合物1),然后将太阳能电池施用或安装在固化的第一硅树脂组合物1)上)。由此获得包括基体、太阳能电池和第一硅树脂层的层压制件。该层压制件可以是太阳能电池已经通过第一硅树脂组合物完全被封装,或者太阳能电池仅仅部分被封装或被包埋在第一硅树脂组合物中。在任意情况下,太阳能电池最终通过第一硅树脂组合物固定在基体上。然后,通过将第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到背面板(例如前述背面层基体(例如玻璃或塑料))上形成第二层压制件。然后将该第二层压制件放到第一层压制件的第一硅树脂层的表面。最后固化所述第二可固化硅树脂组合物2),并任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化,以由此将第一层压制件粘附到第二层压制件上。同样地,获得具有前基体、优选前玻璃覆盖物、被其上具有所述第二硅树脂层并且优选其上具有背面板或背面层材料例如前述背面层基体(例如玻璃或塑料)的所述第一硅树脂层包埋或封装的太阳能电池的多层结构。
方法(C)包括以下步骤:
(a)提供太阳能电池,其优选以框架、模具或者在工件支撑物上的形式,并且其优选通过导线连接,
(b)将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到太阳能电池上,
(c)在所述第一可固化硅树脂组合物1)的层的表面上提供基体,
(d)固化所述第一可固化硅树脂组合物1),
(e)将第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到第一可固化硅树脂组合物1)的层的表面上,
(f)任选地将背面板(例如前述背面层基体(例如玻璃或塑料))放到所述第二可固化硅树脂组合物2)的层上,
(g)固化所述第二可固化硅树脂组合物2)。
同样地,这些步骤优选以(a)、(b)、(c)……和(g)的顺序进行,但也可以不按这个顺序进行。在此实施方案中,首先提供一个、优选多个太阳能电池,例如以框架、模具的形式。太阳能电池优选通过导线连接。然后将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到太阳能电池上。由此,太阳能电池被完全封装,或者太阳能电池仅被部分封装或包埋在第一硅树脂组合物中。下一步中,优选在连续步骤中,将基体、优选透明玻璃覆盖物放到其中包埋或封装有太阳能电池的第一可固化硅树脂组合物1)的表面。优选透明玻璃覆盖物的施用优选通过将玻璃板连续弯曲到所述第一可固化硅树脂组合物1)的层的表面上来实施。然后将可固化硅树脂组合物1)固化,由此将玻璃板粘附在固化的硅树脂层1)上。然后优选将得到的包括玻璃覆盖物和其中包埋或封装有太阳能电池的固化的第一硅树脂层的层压制件倒置。然后优选将第二可固化硅树脂组合物2)连续涂敷到第一硅树脂组合物1)的固化层的表面上。随后任选地将背面板(例如上述背面基体(例如玻璃或塑料))涂敷(优选滚压)到第二可固化硅树脂层上。最后固化第二硅树脂层,由此形成包括透明基体的层压制件结构,在其上面形成根据本发明的多层硅树脂结构,其包括被封装的太阳能电池,并任选地具有背面层(例如上述背面基体(例如玻璃或塑料))。
下面简单总结根据本发明的最优选的制备光伏设备的方法。
方法一:
1)将第一可固化硅树脂组合物1)以特定的厚度覆盖玻璃基体。
2)然后将多个内部连接的太阳能电池放到该湿的第一硅树脂层1)的顶部上。
3)可任选地固化硅树脂层1)。
4)在该第一结构(太阳能电池和第一硅树脂层1))的顶部,优选以图案、大液滴或均匀厚度涂敷第二可固化硅树脂组合物2)。
5)然后以第二硅树脂层2)构造均匀厚度的层的方式在其顶部放置背面板。
6)再将第二层固化,任选地与第一硅树脂层一起固化。
方法二:
1)将第一可固化硅树脂组合物1)以特定的厚度覆盖玻璃基体。
2)然后将多个内部连接的太阳能电池放到该湿的第一硅树脂层1)的顶部上。
3)可任选地固化硅树脂层1)。
4)以特定的厚度,以与第二可固化硅树脂组合物2)相同的方式覆盖背面板。
5)将两种结构相结合,然后固化,任选地与第一硅树脂组合物1)一起固化。
方法三:
1)以模具或内部连接于工件支撑物上的方式提供太阳能电池。
2)将第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到电池上。
3)然后将玻璃基体弯曲在硅树脂层1)上,以实现均匀厚度。
4)固化第一硅树脂层。
5)将得到的结构弹掷到玻璃侧。
6)将第二硅树脂组合物2)涂敷到具有第一硅树脂层1)和太阳能电池的结构上。
7)将背面板滚压在第二硅树脂组合物2)上,以实现均匀的厚度。
8)然后固化第二硅树脂组合物2)。
在根据本发明的制备光伏设备的尤其优选的方法中,在将太阳能电池安装到固化的第一硅树脂层的表面上之前固化第一硅树脂层1),然后涂敷第二硅树脂层。
根据本发明的方法制备的尤其优选的太阳能电池或光伏设备具有前玻璃覆盖物(第一基体)和第二背面基体,其也可以由玻璃制得。在该实施方案中,考虑到光伏设备的重量,玻璃基体的厚度应相对小。
制备根据本发明的多层硅树脂结构、尤其是制备包括根据本发明的多层硅树脂结构的太阳能模块的方法可以连续或间歇(批次)地进行,优选连续进行。
以下实施例更加具体地阐述本发明。
实施例
硅树脂层压制件粘性的测试步骤
步骤:将聚四氟乙烯(Teflon)覆盖的模具用2mm厚的硅树脂封装物填充作为第一层。然后,将其放到已经预热到80℃的烤炉放置30分钟。将样本在室温条件下储存至少12个小时,然后将第二硅树脂封装物层以2mm厚的框架放在第一层的顶部。将模具再次放置在80℃预热的烤炉中30分钟。室温下放置一周后,将样品从模具中移出,并人工测试粘性的或内聚性的层压质监粘附。如果样品显示出内聚破坏(当试图分开层时层几乎被毁掉),那么层-层之间的粘性很强,该组合物适于在两步固化工艺、尤其制备在太阳能电池模块中提供粘性。弱的粘性通过样品粘附破坏(当试图分开层的时候,层基本上保持完整)显示。这样的组合物不适用于尤其是制备通过两步固化过程制得的太阳能电池模块的应用。
基础化合物填料批次:
如下生产填料批次:将在25℃下具有10Pa.s的粘度的22.5kg乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷放在行星式搅拌器中,并与2.8kg六甲基二硅氮烷和0.9kg水一起搅拌。缓缓加入12.0kg气相二氧化硅(其BET表面积为300m2/g)并混合,直到得到硬的混合物。将该混合物搅拌并加热,回流30分钟。将挥发物蒸馏掉,然后抽真空30分钟。用7.8kg的上述聚二甲基-硅氧烷来稀释混合物。当使用得到的填料批次来制备下述封装物时,以具有28.3wt%的二氧化硅和71.7wt%的粘度为25℃下10Pa.s的乙烯基末端的聚合物计算。
实施例1
第一层
组分A:充分搅拌16g基础化合物填料批次、33.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型(Karstedt)铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌16g基础化合物填料批次、33.61g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.39g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:同第一层。
组分B:同第一层。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一周后,将层压制件从框架和模具中取出。人工测试粘性。样品显示出均匀的内聚破坏,即当试图分开它们时发生完全损毁。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例2
第一层
组分A:充分搅拌16g基础化合物填料批次、33.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌16g基础化合物填料批次、33.40g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.6g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.64g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.36g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一周后,将层压制件从框架和模具中取出。人工测试粘性。样品显示出均匀的内聚破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例3
第一层
组分A:充分搅拌23g基础化合物填料批次、26.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌23g基础化合物填料批次、26.43g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.57g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌23g基础化合物填料批次、26.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌23g基础化合物填料批次、25.87g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和1.13g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一周后,将层压制件从框架和模具中取出。人工测试粘性。样品显示出均匀的内聚破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例4
第一层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.64g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.36g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、18.92g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和1.08g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一周后,将层压制件从框架和模具中取出。人工测试粘性。样品显示出均匀的内聚破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例5(对比例)
第一层
组分A:充分搅拌16g基础化合物填料批次、33.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌16g基础化合物填料批次、32.82g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和1.18g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌16g基础化合物填料批次、33.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌16g基础化合物填料批次、32.82g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和1.18g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一周后,将层压制件从框架和模具中取出。人工测试粘性。样品仅显示出粘附破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例6(对比例)
第一层
组分A:充分搅拌23g基础化合物填料批次、26.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌23g基础化合物填料批次、25.87g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和1.13g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌23g基础化合物填料批次、26.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌23g基础化合物填料批次、26.43g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.57g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一周后,将层压制件从框架和模具中取出。人工测试粘性。样品仅显示出粘附破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例7(对比例)
第一层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、18.92g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和1.08g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.64g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.36g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一周后,将层压制件从框架和模具中取出。人工测试粘性。样品仅显示出粘附破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例8
第一层
组分A:充分搅拌23g基础化合物填料批次、26.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌23g基础化合物填料批次、24.55g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)和0.75g 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1g的下式含SiH的助粘剂:
(3.78mmol SiH/g)和0.7g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将丝网放在液态硅树脂中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、16.67g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.75g 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1g含SiH的助粘剂(3.78mmol SiH/g——同上)和1.58g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将一片丝网放在液态硅树脂中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一天后,将层压制件从框架和模具中取出。通过剥离粘附来测试粘附性,显示出内聚破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例9(对比例)
第一层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、16.67g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.75g 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1g含SiH的助粘剂(3.78mmol SiH/g——同上)和1.58g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将丝网放在液态硅树脂中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌30g基础化合物填料批次、19.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌30g基础化合物填料批次、17.89g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.75g 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1g含SiH的助粘剂(3.78mmol SiH/g——同上)和0.36g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将丝网放在液态硅树脂中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一天后,将层压制件从框架和模具中取出。通过剥离粘附来测试粘附性,显示出粘附破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
实施例10(对比例)
第一层
组分A:充分搅拌49.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌47.47g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.75g 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1g含SiH的助粘剂(3.78mmol SiH/g——同上)和0.78g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并填充入2cm*5cm*2mm的模具。将丝网放在液态硅树脂中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。
第二层
组分A:充分搅拌49.88g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.12g具有1%的铂的卡斯特型铂溶液和41.3μl乙炔基环己醇。
组分B:充分搅拌46.45g乙烯基末端的直链聚二甲基硅氧烷(其粘度为25℃下10Pa.s)、0.75g 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1g含SiH的助粘剂(3.78mmol SiH/g——同上)和1.8g交联剂(M2DH 26)。
将组分A和组分B以1:1的比例混合,并在第一层的顶部填充入2cm*5cm*2mm框架中。将丝网放在液态硅树脂中。将该层在烤炉中在80℃下固化30分钟。一天后,将层压制件从框架和模具中取出。通过剥离粘附来测试粘附性,显示出粘附破坏。
下表总结了两层的组合物的有关参数:
1):以mmol/100g计的差值(组合物中所有SiH基团的摩尔量-组合物中所有烯基的摩尔量)。
2):SiH过量的摩尔数/二氧化硅的摩尔数的比。
下表比较了实施例8、9和10的剥离粘附力(peel adhesion force)。剥离强度通过测试方法ASTM C 794-06来测试。
表1:剥离粘附力

Claims (15)

1.用于制备多层硅树脂结构的方法,包括以下步骤:
a)将第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到第一基体的表面,其中所述第一硅树脂组合物1)包括:
1-A)每分子具有至少两个烯基的一种或多种聚硅氧烷;
1-B)一种或多种氧化填料,任选地被一种或多种疏水剂1-C)通过来反应疏水化;
1-D)一种或多种金属催化剂;
1-E)每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷;
其中
(i)在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比为0.25-4;
(ii)在组合物1)中所有SiH基团比组合物1)中所有烯基的摩尔比为从>1至4的情况下,
差值:
(组合物1)中所有SiH基团的摩尔量-组合物1)中所有烯基的摩尔量)比
氧化填料1-B)的摩尔量的摩尔比为<0.035;
b)任选地固化在所述第一基体的表面上的所述第一可固化硅树脂组合物1);
c)在所述第一硅树脂组合物1)的表面涂敷第二可固化硅树脂组合物2),其中所述第二可固化硅树脂组合物2)包括:
2-A)每分子具有至少两个烯基的一种或多种聚硅氧烷;
2-B)任选地,一种或多种氧化填料,任选地被一种或多种疏水剂2-C)通过反应疏水化;
2-D)一种或多种金属催化剂;
2-E)每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷;
其中,组合物2)中所有SiH基团比组合物2)中所有烯基的摩尔比为从>1至10;
d)固化所述第二可固化硅树脂组合物2),任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一可固化硅树脂组合物1)和第二可固化硅树脂组合物2)通过辐射和/或加热固化。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,将所述第一可固化硅树脂组合物1)以提供厚度为100-1000μm的干燥膜的量涂敷在所述第一基体上。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法,其中,涂敷所述第二可固化硅树脂组合物2),以提供超过1mm的固化的第二层的壁厚。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法,其中,所述第一可固化硅树脂组合物1)的粘度为1-100Pa.s(25℃-剪切速率D=10s-1),并且其中所述第二可固化硅树脂组合物2)的粘度为0.1-200Pa.s(25℃-剪切速率D=10s-1)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法,其中,所述第一可固化硅树脂组合物1)包括以每100重量份的组分1-A)计,10-50重量份的组分1-B)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法,其中,所述第一可固化硅树脂组合物1)包括1-E)每分子具有至少两个SiH基的一种或多种聚硅氧烷,其选自于具有超过20个氢烷基硅氧基、优选超过23个氢烷基硅氧基的直链聚(氢烷基)硅氧烷的组。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷在第一基体上之后,将一种或多种电子元件施用在所述第一可固化硅树脂组合物1)的表面上,随后涂敷所述第二可固化硅树脂组合物2),由此覆盖所述一种或多种电子元件和所述第一可固化硅树脂组合物1)。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法,其中,将所述第二可固化硅树脂组合物2)在涂敷至所述第一硅树脂组合物1)的表面之前涂敷到第二基体上,并且将覆盖在第二基体上的所述第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到所述第一硅树脂组合物1)的表面,并随后固化所述第二可固化硅树脂组合物2),任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起进行固化,得到在所述两个基体之间通过固化的第一和固化的第二硅树脂组合物1)和2)连接的两个基体的多层结构。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法,其中,所述第一硅树脂组合物1)和所述第二可固化硅树脂组合物2)具有相同或不同的组合物。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法,其中,将所述第一硅树脂组合物1)固化,随后将所述第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到所述固化的第一硅树脂组合物1)上。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的方法,其中,所述第一基体选自于半导体;塑料、金属、陶瓷和玻璃。
13.根据权利要求1-12中任意一项所述的方法,其中,将所述多层硅树脂结构用于生产电子设备、优选被封装或被包埋的电子设备,优选选自由被封装或被包埋的太阳能电池模块,被封装或被包埋的集成电路,电绝缘体,被封装或被包埋的LED以及显示屏、监视器或屏幕的中间层,涂层,成型模铸物,层压制件,印模材料组成的组。
14.用于制备光伏设备的根据权利要求1-13中任意一项所述的方法,所述方法选自于:
(A)包括如下步骤的方法:
(a)提供基体,
(b)将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到基体的表面,
(c)将至少一个太阳能电池提供到所述第一可固化硅树脂组合物1)上,
(d)任选地固化所述第一可固化硅树脂组合物1),
(e)将所述第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到由第一可固化硅树脂组合物1)形成的层的表面上,如果太阳能电池的表面没有被完全覆盖则还涂敷到其上,
(f)任选地将背面基体放到在步骤(e)得到的结构的表面,
(g)固化所述第二可固化硅树脂组合物2),其任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化;或者
(B)包括如下步骤的方法:
(a)提供基体,
(b)将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到基体的表面,
(c)将至少一个太阳能电池提供到所述第一可固化硅树脂组合物1)上,
(d)任选地固化所述第一可固化硅树脂组合物1),
(e)将所述第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到背面基体的表面上;
(f)将具有第二可固化硅树脂组合物2)的层的所述背面基体放到第一可固化硅树脂组合物1)的层的表面,以使得可固化硅树脂组合物的第一层和第二层彼此接触,
(g)固化所述第二可固化硅树脂组合物2),其任选地与所述第一可固化硅树脂组合物1)一起固化;或者
(C)包括如下步骤的方法:
(a)提供太阳能电池,
(b)将所述第一可固化硅树脂组合物1)涂敷到太阳能电池上,
(c)在所述第一可固化硅树脂组合物1)的层的表面上提供基体,
(d)固化所述第一可固化硅树脂组合物1),
(e)将第二可固化硅树脂组合物2)涂敷到第一可固化硅树脂组合物1)的层的表面上,
(f)任选地将背面基体放到所述第二可固化硅树脂组合物2)的层上,
(g)固化所述第二可固化硅树脂组合物2)。
15.由根据权利要求1-14中任意一项所述的方法获得的多层硅树脂结构。
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