CN106189981A - 一种金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶及其制备方法，组分及各组分的质量份数为：聚酯树脂100份，甲基硅树脂10~50份，增塑剂1~9份，热稳定剂1~9份，补充剂1~9份。通过聚酯与甲基硅树脂的聚合反应，提高胶黏剂的交联密度，形成互穿网络，保证了优异的粘接效果；同时发挥各组元的性能优势，实现其最优配置，提高了热熔胶的耐热性能、耐冷热循环、耐酸碱及盐雾腐蚀等综合性能，满足了金属复合及光伏组件封装应用需求。制备的热熔胶的软化点达到173℃，粘接强度达到16.0MPa，同时达到装饰性好、性价比高的要求，具有良好的应用前景。

Description

一种金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚酯热熔胶黏剂，属于金属复合及光伏组件封装领域，特别是涉及一种用于金属复合板与光伏组件背板与边框密封的聚酯热熔胶及其制备方法。

背景技术

金属复合板可充分发挥各组元的性能优势，在保持甚至提高其使用性能的同时，节约资源并降低成本。通过新的改良工艺技术制备出的新型复合板，具备良好的装饰性、性价比、平整度，并以其强度高、耐磨损、耐腐蚀等综合性能满足了现代工业对材料多方面的性能要求。金属复合板具有传统单材不可比拟的优势，在航空航天、石油、电力、机械、军工、汽车及建筑装饰材料等又较广泛的应用，市场前景良好。

传统的金属复合方法有轧制复合、烧结复合、爆炸焊接等，其普遍存在工艺复杂、生产效率较低、设备成本高以及安全问题等局限性，胶膜复合法是近年来出现的新型复合法之一，并能克服传统工艺方法的不足。其利用热熔胶将两金属板结合，实现金属材料与高分子胶黏剂的有机结合，使材料的性能优势得以最大限度发挥。热复合工艺操作简单、成本低，并且此法制备的双金属复合板质地轻巧、板型平整、强度高、使用寿命长，也完全保留了各金属板材的装饰效果。胶膜复合法存在的最大问题是金属材料与高分子材料的相容性问题，金属间并没有形成冶金结合，难以保证其粘结强度。此外，热熔胶性能的局限性直接影响了复合板的使用环境和工作温度。

热熔胶在太阳能发电行业也有广泛应用。太阳能发电因无污染、无噪声、环保美观等诸多优点而备受关注，应用于太阳能发电的光伏组件的产业链也随之在近几年蓬勃发展起来，有关光伏领域的研究也逐渐成为一大热点。这其中，高性能光伏组件用胶的研制与开发是一个重要方面，其应用主要是光伏组件的密封、绝缘与粘接。由于太阳能光伏组件的使用环境的特殊性，对热熔胶的综合性能提出了更高要求。除了本身要对光伏组件具有良好的粘接力外，还应在紫外线照射和恶劣条件下仍保持良好的耐候性、耐热性、耐腐蚀性，并具有较好的抗机械冲击、防震能力。聚酯热熔胶是线性饱和聚酯材料，缺少交联中心，导致其耐酸碱性能较差，单从酸醇原料及其配比方面控制，难以改善其耐酸碱腐蚀的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对聚酯热熔胶应用于金属复合及光伏组件封装时存在的热稳定性、耐腐蚀性及粘接强度不足的情况，提供一种金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶及其制备方法，聚酯热熔胶组合物粘接力强、工艺简单，并具有良好耐高温和耐腐蚀性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶，组分及各组分的质量份数为：聚酯树脂100份，甲基硅树脂 10~50份，增塑剂 1~9份，热稳定剂 1~9份，补充剂 1~9份。

优选为：聚酯树脂100份，甲基硅树脂20份，增塑剂 9份，热稳定剂 9份，补充剂 1份。

所述的聚酯热熔胶为基体树脂，是线性饱和聚酯，其对于金属和塑料均具有良好的润湿性和粘接性。

所述的甲基硅树脂具有良好耐候性、耐温性、电绝缘性以及耐腐蚀性，其与聚酯具有良好的混溶性，并有效弥补聚酯耐酸碱及盐雾性能差、成本高等问题，并降低体系整体的熔融粘度。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，可改善热熔胶对基体的浸润性，改善胶膜脆性并提高其柔韧性，对粘接强度也有所提高。

所述的热稳定剂为二月桂酸丁基锡，能提高甲基硅树脂的热稳定性能，引发高聚物的交联反应，从而有效提高体系的玻璃化温度及熔点。

所述的补充剂为二甲基硅油，其分子链结构及官能团与甲基硅树脂相类似，可以起到良好的补偿作用。

所述金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶的制备方法，将聚酯树脂、甲基硅树脂、增塑剂、热稳定剂和补充剂按照配比混合均匀后加热，温度控制在180~200℃，待胶体熔融后即可。

所述的聚酯热熔胶在金属复合及光伏组件封装中的应用。

在金属复合中，将聚酯热熔胶涂覆于处理好的金属板上进行热压固化处理。

本发明将羟基封端的甲基硅树脂加入到聚酯热熔胶中，在有机锡催化作用下进行聚合反应，提高胶黏剂的交联密度，形成互穿网络，保证了优异的粘接效果；同时发挥各组元的性能优势，实现其最优配置，提高了热熔胶的耐热性能、耐冷热循环、耐酸碱及盐雾腐蚀等综合性能。满足了金属复合及光伏组件封装应用需求。

所述的聚酯热熔胶可用于金属复合与光伏组件封装，从工艺上可以根据适用场合的不同将其制成胶粒或者胶膜。在金属复合的应用方面，一般是将其制备成胶膜覆于处理好的金属板上进行热压处理；在光伏组件的应用方面，可用于光伏组件背板与铝合金边框的密封。

有益效果：

针对聚酯热熔胶的特点，从金属板复合与光伏组件封装两个方面的应用出发，优选具有优良耐腐蚀特性的甲基硅树脂及其它多种添加剂对聚酯进行改性，甲基硅树脂不仅可改善聚酯的熔融粘度，同时其加入可以提高热熔胶体系整体的耐候性以及耐腐蚀性，还可与聚酯发生较好的互容，内部产生交联网络，改变了聚酯热熔胶的链状结构，从而使其综合性能得到提高。通过各物质的协同作用，实现了聚酯热熔胶的高效改性。在不降低甚至提高聚酯本身优异的粘接强度及润湿性的前提下，提高了其耐热性能、耐冷热循环、耐酸碱及盐雾腐蚀等综合性能。制备的热熔胶的软化点达到173℃，粘接强度达到16.0MPa，同时达到了装饰性好、性价比高的要求。既降低了成本，又发挥了各组元的性能优势，实现了其最优配置，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是金属板尺寸及其搭接结构图；

图2是不同甲基硅树脂含量的改性聚酯热熔胶的荷载-位移曲线图(a)及其局部放大图(b)；

图3是甲基硅树脂含量对改性聚酯热熔胶硬度曲线图；

图4是聚酯及改性热熔胶吸水率曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。以下实施例均以质量百分比计，实施例中聚酯树脂为主要粘接材料（上海理日化工新材料有限公司购置获得），甲基硅树脂为主要改性剂（济南硅科新材料有限公司购置获得），邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂，二月桂酸丁基锡为热稳定剂，二甲基硅油为补充剂。

本发明采用单搭接的拉伸剪切的方法对金属复合板进行粘接强度测试，试样尺寸及搭接长度依照GB8124的标准。金属复合板采用304不锈钢板和镀锌钢板，其具体尺寸及搭接方法如图1所示。其中304不锈钢板尺寸为100mm×25mm×2mm，镀锌钢板尺寸为100mm×25mm×0.6mm，热熔胶的涂覆面积为12.5mm×25mm。拉伸剪切试验在RGM-4050型微机控制电子万能试验机上进行。

实施例1

将10份、20份、30份、40份、50份甲基硅树脂分别加入到100份聚酯树脂中，加入顺序不分先后，于坩埚中混合均匀后进行加热，温度控制在180~200℃，胶体熔融得热熔胶产品。随着甲基硅树脂含量的不断增加，体系熔融粘度降低；加入甲基硅树脂使得金属复合板的破坏形式由金属破坏变为胶接破坏，其粘接强度也有所下降（见图2）。如图2所示，纯聚酯复合金属板发生剪切破坏时最大荷载为5276.8N，将此值除以涂覆面积即可得粘接强度，即其粘接强度为16.9MPa；而当甲基硅树脂含量为50份时，其粘接强度仅为3.0MPa。同时可观察到，甲基硅树脂含量为10份和纯聚酯热熔胶两组的拉伸剪切强度明显高于其它组，并且均出现了一定的延伸率，其中纯聚酯的延伸率更大，这说明聚酯热熔胶具有良好的柔韧性和抗拉强度，而甲基硅树脂的加入降低了聚酯树脂的这一特性，故需添加其他改性剂来改善此性能。由图2（b）所示，当甲基硅树脂含量为10份、20份、30份时，其拉伸剪切强度较优，因此，本发明优选此三组中最接近平均水平的一组，即甲基硅树脂添加量为20份时，对其添加其他种类改性剂以期获得最优的综合性能。

此外，聚酯热熔胶中加入不同含量的甲基硅树脂后，其邵氏硬度和吸水率发生明显变化。首先，随甲基硅树脂含量的增加，硬度值逐渐减小，其值由纯聚酯的69.5HD下降至67.0HD（见图3）；同时，甲基硅树脂的加入使得聚酯的吸水率有明显下降趋势，表现为60h后其吸水率接近饱和，且吸水率也随甲基硅树脂含量的增加而减小（见图4），表明甲基硅树脂中疏水单体的引入阻碍了水分子的扩散，减缓了聚酯的溶胀速度，一定程度上提高了聚酯的耐水性。

实施例2

将20份甲基硅树脂、9份邻苯二甲酸二丁酯、9份二月桂酸丁基锡、1份二甲基硅油搅拌加入到100份聚酯树脂中，加入顺序不分先后，于坩埚中混合均匀后进行加热，温度控制在180~200℃，胶体熔融得热熔胶产品。

将产品涂覆于金属板标记面，并施加压力，1min后用压片机将试样加压固化，压力控制在10MPa左右。试样压制后需放入鼓风干燥箱中静置24h，温度设置为25℃。胶层完全固化后可对其进行性能测试。

所得的产品软化点为173℃，粘接强度为16.0MPa。其室温下经40%NaOH浸渍40h、10%醋酸浸渍40h、2%氨基磺酸浸渍24h以及浓度为5%盐雾试验24h后粘接强度分别为5.2MPa、8.6MPa、13.2MPa和4.9MPa，将几组数值相加得到其粘接性能综合评分为31.9MPa；对比纯聚酯经同种腐蚀介质处理后其粘接强度分别为0MPa、2.6MPa、0MPa和4.7MPa，综合评分7.3MPa，其中0MPa表示纯聚酯复合金属板经腐蚀介质处理后，发生了胶接层的破坏，致使两金属板发生剥离。对比可见，产品的耐腐蚀性能相较于纯聚酯均有不同程度的提高。

实施例3

将20份甲基硅树脂、5份邻苯二甲酸二丁酯、9份二月桂酸丁基锡、1份二甲基硅油搅拌加入到100份的聚酯树脂中。所得的产品软化点为164℃，粘接强度为14.8MPa。其室温下经40%NaOH浸渍40h、10%醋酸浸渍40h、2%氨基磺酸浸渍24h以及浓度为5%盐雾试验24h后粘接强度分别为2.5MPa、2.4MPa、12.0MPa和5.9MPa，综合评分22.8MPa。

实施例4

将20份甲基硅树脂、9份邻苯二甲酸二丁酯、1份二月桂酸丁基锡、5份二甲基硅油搅拌加入到100份聚酯热熔胶中。所得的产品软化点为168℃，粘接强度为13.9MPa。其室温下经40%NaOH浸渍40h、10%醋酸浸渍40h、2%氨基磺酸浸渍24h以及浓度为5%盐雾试验24h后粘接强度分别为2.2MPa、2.8MPa、3.4MPa和5.2MPa，综合评分13.6MPa。

实施例5

将实施例2中的聚酯热熔胶用于光伏组件封装，即光伏组件背板与铝合金边框的密封，其在85℃×1h与-25℃×1h的高低温循环条件下循环10次，以及在温度85℃，湿度85%的“双八五”湿热老化性能试验中连续测试1000h两种试验条件下，均未出现胶接层的剥离现象，说明聚酯对铝基框架材料具备优良的亲和力和粘接力。

Claims (8)

1.一种金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶，其特征在于，组分及各组分的质量份数为：聚酯树脂 100份，甲基硅树脂 10~50份，增塑剂 1~9份，热稳定剂 1~9份，补充剂 1~9份。

2.根据权利要求1所述的金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶，其特征在于，组分及各组分的质量份数为：聚酯树脂 100份，甲基硅树脂20份，增塑剂 9份，热稳定剂 9份，补充剂 1份。

3.根据权利要求1或2所述的金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

4.根据权利要求1或2所述的金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶，其特征在于，所述的热稳定剂为二月桂酸丁基锡。

5.根据权利要求1或2所述的金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶，其特征在于，所述的补偿剂为二甲基硅油。

6.权利要求1所述金属复合及光伏组件封装用聚酯热熔胶的制备方法，其特征在于，将聚脂酯树脂、甲基硅树脂、增塑剂、热稳定剂和补充剂按照配比混合均匀后加热，温度控制在180~200℃，待胶体熔融后即可。

7.权利要求1或2所述的聚酯热熔胶在金属复合及光伏组件封装中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，在金属复合中，将聚酯热熔胶涂覆于处理好的金属板上进行热压固化处理。