CN104861916A - 一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂及其制备方法，涉及聚氨酯胶粘剂制备领域，由主剂和固化剂按(10～16)：1的质量比混合而成，所述主剂由如下原料制备而成：三乙二醇8～15％、羟基特戊酸新戊二醇单酯15％～25％、1,4-环己烷二甲醇10％～23％。对苯二甲酸10～20％、苯酐10～20％、1，12-月桂二酸15～25％，10～60ppm有机锡催化剂、20～100ppm有机胺促进剂和0.5～4％碳化二亚胺抗水解稳定剂，用量按质量百分比计；所述固化剂为HDI三聚体、IPDI三聚体、氢化MDI三聚体中的至少一种。本发明提供的快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂及其制备方法，制备的复合胶粘剂具有固化速度快、耐高热、高湿及抗紫外光的特性。

Description

一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯胶粘剂制备领域，适用于烷基化废酸的循环利用，具体涉及一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂及其制备方法。

背景技术

随着人们对大气污染严重性的认识深入，对替代煤和石油等传统高污染能源的呼声越来越高，最近几年以太阳能为代表的清洁能源开始大量涌现，成为遏制大气污染的重要替代能源之一。太阳能组件主要由钢化玻璃、EVA胶膜、硅电池片和复合背板组成。背板位于太阳能电池组件的背面，对电池片起保护作用，必须具有可靠的绝缘性、密封性、阻水性和耐老化性。太阳能组件背板一般为三层结构，如PVDF/PET/PE，其中PVDF(或ETFE、PVF)等含氟薄膜为外层保护层，具有优良的抗环境侵蚀能力，中间PET薄膜具有良好的绝缘性能，PE薄膜具有良好的粘结性能。太阳能组件复合背板是通过在上述三层薄膜之间使用一种复合胶粘剂粘接而成的。但由于PVDF等含氟薄膜的表面张力很低，使得PVDF薄膜与PET薄膜的复合粘接比较困难，且复合后太阳能组件复合背板要求承受2000～3000小时的“双85”实验，即在85℃和85％湿度下，进行高热高湿的加速老化实验，或者进行PCT(121℃蒸煮50小时)快速老化测试，所以不仅对复合胶粘剂的耐温、耐水解性能的要求较高，而且随着背板生产量的加大对复合胶粘剂的固化速度也提出了更高的要求。目前市场上的太阳能组件背板复合胶粘剂一般需要在50℃进行5～8天固化方能达到使用要求，这种较慢的固化速度已经严重制约了背板制造厂家的生产效率和产能。因此通过配方设计和固化促进剂的使用，在保证聚氨酯复合胶粘剂耐温和耐水解性能的同时，显著提高其固化速度，满足我国太阳能电池组件复合背板的生产要求，具有重要的实际意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂及其制备方法，该复合胶粘剂不仅具有优异的耐高热、耐水解和耐紫外光老化性能，对太阳能组件复合背板制造行业所采用的多种薄膜材料具有优良的粘接强度，满足我国对太阳能组件复合背板产品优异的耐老化性能要求，而且具有较高的固化速度，显著提高背板制造厂家的生产效率和产能。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂，其特征在于：由主剂和固化剂按(10～16)：1的质量比混合而成，所述主剂由如下原料制备而成：三乙二醇8～15％、羟基特戊酸新戊二醇单酯15％～25％、1,4-环己烷二甲醇10％～23％。、对苯二甲酸10～20％、苯酐10～20％、1，12-月桂二酸15～25％，10～60ppm有机锡催化剂、20～100ppm有机胺促进剂和0.5～4％碳化二亚胺抗水解稳定剂，用量按质量百分比计；

所述固化剂为HD I三聚体、I PD I三聚体、氢化MD I三聚体中的至少一种。

一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括：

(1)主剂合成

将三乙二醇、羟基特戊酸新戊二醇单酯、1,4-环己烷二甲醇投入到酯化反应釜内，充氮气保护，加热溶解混合后再投入对苯二甲酸、苯酐、1，12-月桂二酸，逐步使酯化反应釜升温至220℃，酯化反应釜蒸馏出水时开始酯化反应，酯化反应出水量若达到理论出水量则酯化反应完成；取样测产物的羟值和酸值，若测得产物的羟值在设计范围内，同时酸值≤25mgKOH/g，加入钛酸酯催化剂，同时抽真空进行缩聚反应，真空度为-0.09～-0.l Mpa，抽真空时间为4～8小时，每2小时取样测产物的羟值和酸值；缩聚反应后生成聚酯多元醇，当测得聚酯多元醇的羟值在设计范围，同时酸值≤2mgKOH/g后，降温到110℃，再向聚酯多元醇中加入乙酸乙酯，最后再向聚酯多元醇溶液中添加催化剂、促进剂和抗水解稳定剂，搅拌均匀作为主剂。

(2)复合胶粘剂制备

将上述制得的主剂与固化剂按比例混合，即得到太阳能组件背板用快速固化复合胶粘剂。

本发明的有益效果是：

本发明通过简单的酯化合成方法，采用疏水性强的二元醇和长碳链二元酸，合成出耐温性、耐水解性好的聚酯多元醇，并通过向聚酯多元醇中添加抗水解稳定剂和催化剂、促进剂作为主剂，进一步提高了主剂的固化反应速度和抗水解性。将制得的主剂与固化剂混合后制得的复合胶粘剂具有合适的玻璃化温度(Tg)，可复合含氟薄膜材料制造太阳能组件背板，并且可使复合后的太阳能背板具有较好的耐紫外光、耐水解及耐老化性能。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种快速固化的太阳能电池组件背板复合胶粘剂及其制备方法，制备的复合胶粘剂具有固化速度快、耐高热、高湿及抗紫外光的特性，该方法包括以下步骤：

主剂制备：

将三乙二醇、羟基特戊酸新戊二醇单酯、1,4-环己烷二甲醇投入到酯化反应釜内，充氮气保护，加热溶解混合后再投入对苯二甲酸、苯酐、1，12-月桂二酸，逐步使酯化反应釜升温至220℃，酯化反应釜蒸馏出水时开始酯化反应，酯化反应出水量若达到理论出水量则酯化反应完成；取样测产物的羟值和酸值，若测得产物的羟值在10～20mgKOH/g范围内，同时酸值≤25mgKOH/g，加入钛酸酯催化剂，同时抽真空进行缩聚反应，真空度为-0.09～-0.l Mpa，抽真空时间为4～8小时，每间隔2小时取样测产物的羟值和酸值。缩聚反应后生成聚酯多元醇，当测得聚酯多元醇的羟值在10～20mgKOH/g范围，同时酸值≤2mgKOH/g后，降温到110℃，再向聚酯多元醇中加入乙酸乙酯，制成固体含量为60％的乙酸乙酯溶液，之后再向聚酯多元醇溶液中添加10～60ppm有机锡催化剂、20～100ppm有机胺促进剂和0.5～4％碳化二亚胺抗水解稳定剂，作为主剂。

复合胶粘剂制备：

将上述制得的主剂与脂肪族多异氰酸酯固化剂按一定质量配比混合，可按主剂：固化剂＝10～16：1的质量比混合，即得到太阳能组件背板用复合胶粘剂。其中，固化剂可采用：HD I三聚体、I PD I三聚体、氢化MD I三聚体中的一种或它们的混合物。

上述方法中，制备主剂的酯化步骤中所用各原料用量按质量百分比为：三乙二醇8～15％、羟基特戊酸新戊二醇单酯15％～25％、1,4-环己烷二甲醇10％～23％。、对苯二甲酸10～20％、苯酐10～20％、1，12-月桂二酸15～25％。

从本实施例的制备方法中可以看出，通过简单的酯化合成方法，引入疏水性强的二元醇和长碳链二元酸，合成出耐温性、耐水解性好的聚酯多元醇，并通过向聚酯多元醇中添加催化剂、促进剂和抗水解稳定剂作为主剂，进一步提高了主剂的固化反应速度和固化后胶粘剂的抗水解性。将制得的主剂与固化剂混合后制得的复合胶粘剂具有合适的玻璃化温度(Tg)，可复合含氟薄膜材料制造太阳能组件背板，并且可使复合后的太阳能背板具有较好的耐紫外光、耐水解及耐老化性能。

实施例1

制备主剂：

将11公斤三乙二醇、19公斤羟基特戊酸新戊二醇单酯、20.5公斤1,4-环己烷二甲醇投入到酯化反应釜内，充氮气保护，加热到120℃溶解混合，再投入12公斤对苯二甲酸、19公斤苯酐、18.5公斤1，12-月桂二酸，逐步使酯化反应釜升温至220℃，酯化反应釜蒸馏出水时开始酯化反应，酯化反应出水量达到理论出水量则酯化反应完成；取样测产物的羟值为13.2mgKOH/g，酸值为19.5mgKOH/g，加入20克钛酸四异丙基酯催化剂，保持酯化反应釜温度为220～230℃同时抽真空进行缩聚反应，在-0.06Mpa的真空度下保持1小时；再抽真空至-0.08Mpa，保持1小时，继续抽真空至-0.095～-0.1Mpa，保持4小时；取样测聚酯多元醇的羟值为13.6mgKOH/g及酸值为1.3mgKOH/g。将酯化釜降温到110℃，再向聚酯多元醇中加入54.6kg的乙酸乙酯，最后再向聚酯多元醇溶液中加入1.4克二月桂酸二丁基锡、2.8克双吗啉基乙基醚促进剂和1.5kg的抗水解稳定剂碳化二亚胺STABAXOLⅠ，搅拌均匀即制得主剂。

制备复合胶粘剂：

将上述制得的主剂与固化剂(HDI三聚体)按质量配比为15：1混合，即得到太阳能组件背板用复合胶粘剂。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种快速固化的太阳能组件背板复合胶粘剂，其特征在于：由主剂和固化剂按(10～16)：1的质量比混合而成，所述主剂由如下原料制备而成：三乙二醇8～15％、羟基特戊酸新戊二醇单酯15％～25％、1,4-环己烷二甲醇10％～23％。、对苯二甲酸10～20％、苯酐10～20％、1，12-月桂二酸15～25％，10～60ppm有机锡催化剂、20～100ppm有机胺促进剂和0.5～4％碳化二亚胺抗水解稳定剂，用量按质量百分比计；

所述固化剂为HDI三聚体、IPDI三聚体、氢化MDI三聚体中的至少一种。

2.一种权利要求1所述复合胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括：

(1)主剂合成

将三乙二醇、羟基特戊酸新戊二醇单酯、1,4-环己烷二甲醇投入到酯化反应釜内，充氮气保护，加热溶解混合后再投入对苯二甲酸、苯酐、1，12-月桂二酸，逐步使酯化反应釜升温至220℃，酯化反应釜蒸馏出水时开始酯化反应，酯化反应出水量若达到理论出水量则酯化反应完成；取样测产物的羟值和酸值，若测得产物的羟值在设计范围内，同时酸值≤25mgKOH/g，加入钛酸酯催化剂，同时抽真空进行缩聚反应，真空度为-0.09～-0.l Mpa，抽真空时间为4～8小时，每2小时取样测产物的羟值和酸值；缩聚反应后生成聚酯多元醇，当测得聚酯多元醇的羟值在设计范围，同时酸值≤2mgKOH/g后，降温到110℃，再向聚酯多元醇中加入乙酸乙酯，最后再向聚酯多元醇溶液中添加催化剂、促进剂和抗水解稳定剂，搅拌均匀作为主剂。

(2)复合胶粘剂制备

将上述制得的主剂与固化剂按比例混合，即得到太阳能组件背板用快速固化复合胶粘剂。