CN105062393B - 一种快速粘接且快速分离的胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种既能快速粘接又能快速分离的胶粘剂，由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，A组分原料组成为：特种环氧树脂40～65份，热塑型酚醛树脂6～19份，稀释剂5～20份，热膨胀剂1～6份，遇水分解助剂1～10份，干燥剂5～20份，触变剂0.5～5份；B组分原料组成为：固化剂40～70份，稀释剂6～12份，脱胶促进剂0.5～5份，遇水分解助剂1～15份，干燥剂15～35份，触变剂0.5～5份。本发明的产品作为太阳能晶托‑玻璃临时粘接胶，具有快速的粘接速度，而且当晶片切割结束后，晶托和玻璃板浸入在热水中即可快速脱胶分离，没有任何有害气体的产生，节能环保，极大地提高了太阳能晶硅切片的生产效率。

Description

一种快速粘接且快速分离的胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种快速粘接且快速分离的胶粘剂及其制备方法，属于化学胶黏剂领域。

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2013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要缩短至4小时以内，在保证强度的前提下固化时间越短越好，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高温烘烤型胶黏剂，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4小时左右。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，而且残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脱胶难和粘接速度慢的严重缺陷，本发明提供了一种快速粘接且快速分离的胶粘剂，其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；更为重要的是脱胶容易，在90℃的热水中浸泡15分钟，就可使切割后的废置玻璃与金属晶托完全分离开来，高效快速，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：一种快速粘接且快速分离的双组分特种环氧树脂胶粘剂，其由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，其中，

所述A组分由以下重量份数的原料组成：特种环氧树脂40～65份，热塑型酚醛树脂6～19份，稀释剂5～20份，热膨胀剂1～6份，遇水分解助剂1～10份，干燥剂5～20份，触变剂0.5～5份；

所述B组分由以下重量份数的原料组成：固化剂40～70份，稀释剂6～12份，脱胶促进剂0.5～5份，遇水分解助剂1～15份，干燥剂15～35份，触变剂0.5～5份。

本发明针对太阳能晶托-玻璃临时粘接胶工艺及性能要求，选用特殊的缩水甘油酯型环氧树脂为主体成分，完全不同于目前通用的双酚A型环氧树脂材料，其固化速度要比双酚A型环氧树脂材料的产品快得多，再配合B组分所采用的改性硫醇快速固化剂，使胶黏剂在1小时之内即可达到规定的强度，可以上机进行切割作业；而且缩水甘油酯型环氧树脂在浸水时，其独特的化学结构和功能可以使胶层快速地脱离。

本发明的脱胶机理是：通过在A组份里添加热膨胀剂，当工件在热水中浸入时，热膨胀剂受热急剧膨胀，在一定程度上破坏了粘接界面，使周围的水顺着破坏的界面渗透到胶层里，迅速与遇水分解剂发生反应，生成膨胀气体，从而进一步加大了粘接界面的破坏。与此同时，当水接触到胶黏剂时，胶层中的钠盐溶解生成金属钠离子，在一定的PH值下，促进了特种环氧树脂的酯基的水解，胶黏剂的粘接强度迅速下降，至此，整个脱胶工序在热水中15分钟之内快速完成。

对比目前采用的传统工艺，工件粘接后必须放置4小时左右才能达到规定的粘接强度，上机进行切割作业。而且切割作业完成后，工件必须在250℃以上持续5小时的高温烘烤，才能使胶层破坏而脱胶。

本发明针对太阳能晶托-玻璃临时粘接胶工艺及性能要求，采用特种树脂和特定的助剂，通过它们之间的协同作用，提高了固化速度，又极大地改善了脱胶性能。同时，对本发明的胶粘剂从固化速度和脱胶性能两个方面进行评价。

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，所述双组分特种环氧树脂胶粘剂中，

所述A组分由以下重量份的原料组成：特种环氧树脂40～65份，热塑型酚醛树脂6～19份，稀释剂7～19份，热膨胀剂1～6份，遇水分解助剂2～10份，干燥剂5～18份，触变剂0.5～4.5份；

所述B组分由以下重量份的原料组成：固化剂40～65份，稀释剂6～12份，脱胶促进剂0.5～4.5份，遇水分解助剂2～15份，干燥剂15～30份，触变剂1～5份。

进一步，组分A中所述特种环氧树脂为缩水甘油酯型环氧树脂。

更进一步的，所述缩水甘油酯型环氧树脂为四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯(711环氧树脂)、邻苯二甲酸环氧丙酯(731环氧树脂)、对羟基苯甲酸二缩水甘油醚酯(PHQEP环氧树脂)中的一种或几种的混合。

采用上述进一步方案的有益效果是，缩水甘油酯型环氧树脂的固化速度远远高于通用双酚A型环氧树脂，其特定的化学结构又可以快速脱胶。

进一步的，组分A中所述热塑型酚醛树脂为未改性的线性酚醛树脂、腰果酚改性的线性酚醛树脂中的至少一种。

更进一步的，组分A中所述热塑型酚醛树脂为圣莱科特化工(上海)有限公司SP-6700、SFP-118中的一种或两种的混合。

采用上述进一步方案的有益效果是，能够提高胶黏剂的初粘力和最终粘接强度。

进一步的，组分A及组分B中所述的稀释剂为壬基酚、苯甲醇中的一种或两种的混合。

采用上述进一步方案的有益效果是，既能降低体系粘度，又能促进胶黏体系的固化速度。

进一步的，组分A中所述热膨胀剂为高分子热膨胀微胶囊。该高分子热膨胀微胶囊是一种核壳结构，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10-45微米，加热后体积可迅速膨胀增大到自身的几十倍，从而达到辅助脱胶的效果。

更进一步的，组分A所述热膨胀剂为阿克苏诺贝尔公司的Expancel微球031DU40或Expancel微球031F40中的一种或两种的混合。

进一步的，组分A及组分B中所述的遇水分解助剂为硼氢化钾、硼氢化钠、电石粉中的一种或几种的混合。

采用上述进一步方案的有益效果是，当接触水后，迅速分解生成膨胀气体，有助于脱胶。

进一步的，组分A及组分B中所述的干燥剂为生石灰粉、硅胶粉中的一种或两种的混合。

采用上述进一步方案的有益效果是，消除胶黏剂A组分和B组分中的微量水分，保证体系稳定。

进一步的，组分B中所述的固化剂为预催化聚硫醇类型固化剂。

更进一步的，组分B中所述的固化剂为深圳佳迪达公司的改性聚硫醇JH-3380S、JH-3381中的一种或两种的混合。

采用上述进一步方案的有益效果是，改性聚硫醇类型固化剂可以实现快速固化。

进一步的，组分B中所述的脱胶促进剂为碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种的混合。

进一步的，组分A及组分B中所述的触变剂为亲水型气相硅。

更进一步的，组分A及组分B中所述的触变剂为德国赢创公司A300或A380中的一种或两种的混合。

本发明第二方面公开了前述快速粘接且快速分离的胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

1)A组分的制备：将特种环氧树脂40～65份，热塑型酚醛树脂6～19份，稀释剂5～20份，热膨胀剂1～6份，遇水分解助剂1～10份，干燥剂5～20份，触变剂0.5～5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为500～1000转/分钟，公转速度为5～15转/分钟的条件下，机械搅拌3～5小时，出料，即得所述A组分；

2)B组分的制备：将固化剂40～70份，稀释剂6～12份，脱胶促进剂0.5～5份，遇水分解助剂1～15份，干燥剂15～35份，触变剂0.5～5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为500～1000转/分钟，公转速度为5～15转/分钟的条件下，机械搅拌3～5小时，出料，即得所述B组分。

进一步，步骤1)中，A组分的制备为：将特种环氧树脂40～65份，热塑型酚醛树脂6～19份，稀释剂7～19份，热膨胀剂1～6份，遇水分解助剂2～10份，干燥剂5～18份，触变剂0.5～4.5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为500～1000转/分钟，公转速度为5～15转/分钟的条件下，机械搅拌3～5小时，出料，即得所述A组分；

B组分的制备为：将固化剂40～65份，稀释剂6～12份，脱胶促进剂0.5～4.5份，遇水分解助剂2～15份，干燥剂15～30份，触变剂1～5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为500～1000转/分钟，公转速度为5～15转/分钟的条件下，机械搅拌3～5小时，出料，即得所述B组分。

本发明还公开了前述胶粘剂的使用方法。

使用时，将所述A组分、B组分按重量百分比为1：1的配比混合均匀，即可进行粘接，温度控制在23～25℃，固化1小时，即可进行晶硅加工的下一步工序。

本发明的有益效果是：本发明快速粘接且快速分离的胶粘剂，采用特种树脂和特定的助剂，通过它们之间的协同作用，既提高了固化速度，又极大地改善了脱胶性能。

具体实施方式

以下通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

准确称取如下各种原料：将711环氧树脂55份，酚醛树脂SP-6700计12份，壬基酚12份，热膨胀剂031F40计4份，硼氢化钾6份，生石灰粉13份，气相硅A300计3份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.09MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为800转/分钟，公转速度为10转/分钟的条件下，机械搅拌4小时，出料，即得到本发明粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下各种原料：将改性聚硫醇固化剂JH-3380S计55份，壬基酚8份，碳酸钠3份，电石粉8份，生石灰粉25份，气相硅A300计3份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为1000转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌5小时，出料，即得到本发明粘接胶的B组分，包装放置待用；

实施例2

准确称取如下各种原料：将PHQEP环氧树脂40份，酚醛树脂SFP-118计19份，苯甲醇19份，热膨胀剂031DU40计1份，电石粉10份，硅胶粉5份，气相硅A380计0.5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为1000转/分钟，公转速度为15转/分钟的条件下，机械搅拌5小时，出料，即得到本发明粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下各种原料：将改性聚硫醇固化剂JH-3380S计40份，苯甲醇10份，氢氧化钠0.5份，硼氢化钾15份，生石灰粉15份，气相硅A380计5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为500转/分钟，公转速度为5转/分钟的条件下，机械搅拌3小时，出料，即得到本发明粘接胶的B组分，包装放置待用；

实施例3

准确称取如下各种原料：将731环氧树脂65份，酚醛树脂SFP-118计6份，苯甲醇7份，热膨胀剂031DU40计5份，硼氢化钠2份，生石灰粉18份，气相硅A300计4.5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为600转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下，机械搅拌3.5小时，出料，即得到本发明粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下各种原料：将改性聚硫醇固化剂JH-3381计65份，壬基酚6份，碳酸钠4.5份，硼氢化钠2份，硅胶粉30份，气相硅A300计1份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.09MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为900转/分钟，公转速度为12转/分钟的条件下，机械搅拌4.5小时，出料，即得到本发明粘接胶的B组分，包装放置待用；

实施例4

准确称取如下各种原料：将711环氧树脂30份，731环氧树脂20份，酚醛树脂SFP-118计16份，壬基酚10份，热膨胀剂031DU40计3份，031F40计3份，电石粉8份，生石灰粉15份，气相硅A300计2份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.09MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为1000转/分钟，公转速度为13转/分钟的条件下，机械搅拌3.0小时，出料，即得到本发明粘接胶的A组分，包装放置待用；

准确称取如下各种原料：将改性聚硫醇固化剂JH-3380S计48份，苯甲醇12份，碳酸钠2.5份，电石粉3份，硼氢化钠3份，生石灰粉20份，气相硅A380计2.5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为1000转/分钟，公转速度为9转/分钟的条件下，机械搅拌2小时，出料，即得到本发明粘接胶的B组分，包装放置待用；

以上实施例1至实施例4，工艺使用时，将所述A组分、B组分按重量百分比为1：1的配比混合均匀，即可进行粘接，温度控制在23～25℃，固化1小时，即可上机进行晶片切割。

实施例5胶粘剂效果及对比试验

1.对照胶粘剂的制备

当前晶硅切割行业内普遍使用的传统胶粘剂，配方如下：

准确称取A组分各原料如下：双酚A型环氧树脂E51计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，得到传统胶粘剂的A组分，包装放置待用；

准确称取B组分各原料如下：聚硫醇固化剂capcure3800计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，得到传统胶粘剂的B组分，包装放置待用。

工艺使用时，将上述传统胶黏剂的A组分、B组分按重量百分比为1：1的配比混合均匀，即可进行粘接，温度控制在23～25℃，固化4小时，方可上机进行晶片切割。

2.检测方法

将上述实施例1～4制得的粘接胶与对比实施例，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。本专利所述的固化速度由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各实施例中得到的粘接胶的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合，称取混胶5-10g；将对比实施例1得到的传统胶粘剂的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合，称取混胶5-10g；

(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：

a.将实施例1至4各实施例中得到的粘接胶的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；

b.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；

c.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。

3.检测效果

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：本发明的粘接胶具有快速的粘接速度，固化至1小时即可达到工艺所要求的粘接强度(≥11MPa)；而且脱胶容易，在90℃的热水中浸泡15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，高效快捷，节能环保，没有任何有害气体的产生。相比目前使用的传统胶黏剂，固化4小时才达到工艺所要求的粘接强度(≥11MPa)，而且其在热水中不能脱胶，必须在250℃的高温烘炉中，烘烤5小时以上才能脱胶，不仅严重耗能，还会分解产生大量的有毒有害气体。

本发明的胶黏剂技术将给晶托-玻璃粘结胶的性能带来极大的改善，非常适合应用于大规模快节奏晶硅切片的生产，未来如能量产成功，将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 (8)

1.一种快速粘接且快速分离的胶粘剂，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：特种环氧树脂40～65份，热塑型酚醛树脂6～19份，稀释剂5～20份，热膨胀剂1～6份，遇水分解助剂1～10份，干燥剂5～20份，触变剂0.5～5份；

所述B组分由以下重量份的原料组成：固化剂40～70份，稀释剂6～12份，脱胶促进剂0.5～5份，遇水分解助剂1～15份，干燥剂15～35份，触变剂0.5～5份；

所述特种环氧树脂为缩水甘油酯型环氧树脂；

所述固化剂为改性聚硫醇类型固化剂；

所述脱胶促进剂为碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种的混合。

2.根据权利要求1所述的快速粘接且快速分离的胶粘剂，其特征在于，所述热塑型酚醛树脂为未改性的线性酚醛树脂、腰果酚改性的线性酚醛树脂中的一种或两种的混合。

3.根据权利要求1所述的快速粘接且快速分离的胶粘剂，其特征在于，所述稀释剂为壬基酚、苯甲醇中的一种或两种的混合。

4.根据权利要求1所述的快速粘接且快速分离的胶粘剂，其特征在于，所述热膨胀剂为Expancel微球中的031DU40。

5.根据权利要求1所述的快速粘接且快速分离的胶粘剂，其特征在于，所述遇水分解助剂为硼氢化钾、硼氢化钠、电石粉中的一种或几种的混合。

6.根据权利要求1所述的快速粘接且快速分离的胶粘剂，其特征在于，所述干燥剂为生石灰粉、硅胶粉中的一种或两种的混合。

7.根据权利要求1所述的快速粘接且快速分离的胶粘剂，其特征在于，所述触变剂为亲水型气相硅。

8.权利要求1-7任一权利要求所述胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

1)A组分的制备：将特种环氧树脂40～65份，热塑型酚醛树脂6～19份，稀释剂5～20份，热膨胀剂1～6份，遇水分解助剂1～10份，干燥剂5～20份，触变剂0.5～5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为500～1000转/分钟，公转速度为5～15转/分钟的条件下，机械搅拌3～5小时，出料，即得所述A组分；

2)B组分的制备：将固化剂40～70份，稀释剂6～12份，脱胶促进剂0.5～5份，遇水分解助剂1～15份，干燥剂15～35份，触变剂0.5～5份加入双行星动力混合搅拌机内混合，抽真空至-0.1～-0.08MPa，在所述双行星动力混合搅拌机自转速度为500～1000转/分钟，公转速度为5～15转/分钟的条件下，机械搅拌3～5小时，出料，即得所述B组分。