CN107384277B - 用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，包括组分A和组分B，所述组分A包括如下重量份数的各组分：聚酯多元醇30～45份，聚碳酸酯多元醇3～10份，环氧树脂2～5份，硅烷偶联剂0.2～1.5份，抗水解剂0.2～1份，溶剂50～60份，催化剂0.01～0.10份；所述组分B包括：多异氰酸酯的单体、三聚体中的至少一种；所述组分A与组分B的纯固含比为10：1～20：1。本发明双组份胶黏剂主剂及固化剂分开储存，保质期长；通过聚酯多元醇与多异氰酸酯的交联固化，固化后的胶粘剂薄膜透明、无味、有弹性，胶层具有更好的粘结强度和耐老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及双组分胶黏剂领域，具体地，涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂。
背景技术
太阳能背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。目前广泛使用的太阳能背板具有三层结构(PVDF/PET/PVDF)，外层保护层PVDF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为PET聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，PVDF和PET通过EVA(乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物)粘结。EVA胶在使用过程中，会在紫外线、高温、湿气和氧气的作用下缓慢的发生变化，主要现象有变色、氧化褪色、脱层以及产生乙酸等，这些老化现象的存在，会使太阳电池组件的电性能不断下降,影响太阳能电池背板的性能，缩短组件的寿命。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明介绍了一种双组分的聚氨酯胶黏剂，其通过聚酯多元醇与多异氰酸酯反应，实现固化粘结。本发明的目的是提供一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
第一方面，本发明提供一种双组分胶黏剂，所述包括组分A和组分B，
所述组分A包括如下重量份数的各组分：聚酯多元醇30～45份，聚碳酸酯多元醇3～10份，环氧树脂2～5份，硅烷偶联剂0.2～1.5份，抗水解剂0.2～1份，溶剂50～60份，催化剂0.01～0.10份；
所述组分B包括：多异氰酸酯的单体、三聚体中的至少一种；
所述组分A与组分B的纯固含的质量比比为10：1～20：1。
在上述组分A中，聚碳酸酯与聚酯相比，具有优异的耐候性能。本发明采用较大分子量的聚酯多元醇和较低分子量的聚碳酸酯多元醇进行复配，一方面改善了聚酯耐候性不足的问题，另一方面更宽的分子量分布对胶层的初始粘结强度和固化后粘结强度都是有利的。环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂的配合使用起到了梯度提高耐老化性的作用。硅烷偶联剂主要在前期是消耗体系中的水，阻碍了聚酯的水解，同时使胶层进一步交联，提高强度和耐老化性。环氧树脂和抗水解剂主要在中后期是消耗胶层老化产生的羧基，从而抑制水解的继续进行。
当上述组分A与组分B的纯固含的质量比低于10或高于20意味着组分B(固化剂)过量或不足，这两种情况均会影响胶层的交联固化过程，进而降低强度。
优选地，所述聚酯多元醇为官能度大于2的羟基封端的聚酯多元醇中的一种或几种，Mn为3000～10000；所述聚酯多元醇的反应单体中醇选自新戊二醇、1，6-己二醇、癸二醇中的至少一种，酸选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸中的至少一种。为了提高耐老化性能，需要提高聚酯本身抗水解性。上述原料均是聚酯合成中能够提高聚酯较好耐水解性能的单体。一般而言，酯基密度越小，聚酯的耐水解性越好，癸二酸和己二醇作为长链单体能够降低聚酯的酯基密度。具有芳香环结构的间苯二甲酸和邻苯二甲酸由于苯环的共轭结构也能提高酯基的稳定性。新戊二醇的侧甲基可以阻止水分子对主链上酯基的进攻，进而提高耐水解性能。
优选地，所述聚碳酸酯多元醇为官能度大于2的羟基封端的聚碳酸酯多元醇中的一种或几种，Mn为500～2000(市面上几乎找不到分子量低于500的聚碳酸酯多元醇)。所述聚碳酸酯多元醇是芳香型脂肪型混合聚碳酸酯，其主要成分是双酚a和长链脂肪族二元酸与碳酸二苯酯合成的产物。双酚a型聚碳酸酯多元醇本身具有优异的耐候性，脂肪族二元酸的引入可以适当降低体系的Tg，使该聚碳酸酯多元醇能够应用于胶黏剂体系。
优选地，所述环氧树脂选自环氧值为0.2～0.54的双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂中的至少一种。双酚A或氢化双酚A型环氧树脂比脂肪族缩水甘油醚环氧树脂具有更好的耐热性能。与双酚F型环氧树脂相比，粘度适中，更适用本文的胶黏剂体系。
优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基甲基二乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。硅烷偶联剂一方面可以消耗体系中的水分，阻止胶层中酯基的水解；另一方面与水反应后的硅烷偶联剂能够发生交联，进一步提高胶层的强度。
优选地，所述抗水解剂选自碳化二亚胺类抗水解剂、聚碳化二亚胺类抗水解剂中的至少一种。
优选地，所述溶剂包括醋酸乙酯、丁酮、甲苯中的至少一种。
优选地，所述催化剂选自二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、异辛酸锌、羧酸铋、异辛酸铋、柠檬酸铋、辛酸钾中的至少一种。
优选地，所述组分B包括二苯基甲烷二异氰酸酯及其三聚体、甲苯二异氰酸酯及其三聚体、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及其三聚体、六亚甲基二异氰酸酯及其三聚体中的至少一种。上述组分B作为固化剂，作用是使胶层交联固化。
第二方面，本发明提供一种上述双组分胶黏剂的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
S1、将聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂、催化剂、溶剂按比例搅拌均匀，得组分A；
S2、组分A用溶剂(乙酸乙酯或丁酮)稀释至质量百分数为20％～30％，与组分B按照纯固含比10：1～20：1混合均匀后涂布，在80度～120度环境下烘干30s-1min后复合；在20度～60度条件下熟化2～4天。
第三方面，本发明提供一种上述双组分胶黏剂用于太阳能背板多层膜粘结的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)双组份胶黏剂主剂及固化剂分开储存，保质期长。
(2)可以通过调节不同的组分A和组分B的比率来调节开放时间，满足不同的生产需要。
(3)组分A中各组分协同作用；通过聚酯多元醇与多异氰酸酯的交联固化，固化后的胶粘剂薄膜透明、无味、有弹性，胶层具有更好的粘结强度和耐老化性能。
(4)粘度低于传统EVA胶，可以使用更高的机速涂布。
(5)本发明采用较大分子量的聚酯多元醇和较低分子量的聚碳酸酯多元醇进行复配，一方面改善了聚酯耐候性不足的问题，另一方面更宽的分子量分布对胶层的初始粘结强度和固化后粘结强度都是有利的。环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂的配合使用起到了梯度提高耐老化性的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量见下表所示：
所述双组分胶黏剂的使用方法包括以下步骤：
(1)将聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂、催化剂、溶剂按上表组分在常温下搅拌1h，得组分A。
(2)将组分A用乙酸乙酯或丁酮稀释到20％固含，与组分B按纯固含比15：1混合，涂布后在85度环境下烘干1min后进行复合。
(3)将复合好后的材料在50度的环境下熟化3天。
实施例2
本实施例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量见下表所示：
所述双组分胶黏剂的使用方法包括以下步骤：
(1)将聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂、催化剂、溶剂按上表组分在常温下搅拌1h，得组分A。
(2)将组分A用乙酸乙酯或丁酮稀释到20％固含，与组分B按纯固含比15：1混合，涂布后在85度环境下烘干1min后进行复合。
(3)将复合好后的材料在50度的环境下熟化3天。
实施例3
本实施例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量见下表所示：
所述双组分胶黏剂的使用方法包括以下步骤：
(1)将聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂、催化剂、溶剂按上表组分在常温下搅拌1h，得组分A。
(2)将组分A用乙酸乙酯或丁酮稀释到25％固含，与组分B按纯固含比10：1混合，涂布后在100度环境下烘干45min后进行复合。
(3)将复合好后的材料在60度的环境下熟化2天。
实施例4
本实施例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量见下表所示：
(1)将聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂、催化剂、溶剂按上表组分在常温下搅拌1h，得组分A。
(2)将组分A用乙酸乙酯或丁酮稀释到30％固含，与组分B按纯固含比20：1混合，涂布后在120度环境下烘干30s后进行复合。
(3)将复合好后的材料在20度的环境下熟化4天。
对比例1
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：组分A中聚酯多元醇为40份，聚碳酸酯多元醇为0份。
对比例2
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：组分A中聚酯多元醇为0份，聚碳酸酯多元醇为40份。
对比例3
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：组分A中聚酯多元醇为35份，环氧树脂为0份。
对比例4
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：组分A中聚酯多元醇为30.25份，硅烷偶联剂为0份。
对比例5
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：组分A中聚酯多元醇为35.25份，环氧树脂为0份，硅烷偶联剂为0份。
对比例6
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：所述聚酯多元醇的Mn为12000。
对比例7
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：所述聚酯多元醇的Mn为2000。
对比例8
本对比例涉及一种用于太阳能背板多层膜粘结的双组分胶黏剂，具体组分含量与实施例2基本一致，不同之处在于：所述聚碳酸酯多元醇的Mn为3000。
上述对比例1-8中双组分胶黏剂的使用方法与实施例1一致。
对实施例1-4、对比例1-8制备的双组分胶黏剂进行耐老化性能的测试，耐老化性能是通过胶层粘结强度的降低情况体现的。老化测试条件是在121度、100％湿度、2个单位大气压下,放置48h、72h后测粘结强度的变化情况。老化后粘结强度>4N即为合格。测试结果如下表：
表1
根据上表中数据，比较实施例2与对比例1可知，聚碳酸酯的加入能够提高初始强度和老化强度。较高分子量的聚酯和较低分子量的聚碳酸酯配合使用，使胶层固化后形成一个梯度的交联网络，这对提高胶层分子链间的内聚能和对提高胶层与基材间的界面能有很大帮助，进而提高初始强度和老化后强度。
比较实施例2与对比例2可知，单纯使用聚碳酸酯而不使用聚酯时，虽然老化后的强度的变化幅度不大，但初始强度很低。由于完全使用低分子量的聚碳酸酯会使胶层交联密度过高，胶层过硬，使得胶层基材界面之间几乎失去强度。
比较实施例2与对比例3可知，环氧树脂的加入虽然降低了部分初始强度，但能够显著提高老化后强度；环氧树脂在初期并没有完全固化，对初始强度有轻微降低。在老化过程中，环氧树脂开环与胶层水解产生的羧基反应，实现再交联，从而提高胶层的耐老化性能。
比较实施例2与对比例4可知，硅烷偶联剂的加入对初始强度影响不大，能够部分提高老化后强度。硅烷偶联剂能够消耗体系中的水分，同时与水反应后还能发生交联，可以在一定程度上提高胶层的耐老化性能。
比较实施例2与对比例5可知，环氧和硅烷偶联剂的加入能够共同提高老化后强度，二者协同使用能够赋予胶层更好的耐老化性能。
比较实施例2与对比例6可知，当聚酯多元醇的Mn分子量高于10000时，会导致胶层与基材的润湿性变差，影响胶层和基材的复合牢度。比较实施例2与对比例7可知，当聚酯多元醇的Mn分子量低于3000时，会导致胶层分子链间内聚能不足，直接反应就是胶层和基材的初始粘结强度显著降低。比较实施例2与对比例8可知，当聚碳酸酯多元醇的Mn分子量高于2000时，会导致胶层的初始强度降低，同时由于加入过高分子量的聚碳酸酯降低了胶层本身合适的交联密度，进而影响了胶层的老化强度。
其中，由于聚酯多元醇POl-3302本身的颜色为微黄色，所以在表1中实施例1和实施例4的外观呈微黄透明。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种双组分胶黏剂，包括组分A和组分B，其特征在于，
所述组分A包括如下重量份数的各组分：聚酯多元醇30～45份，聚碳酸酯多元醇3～10份，环氧树脂2～5份，硅烷偶联剂0.2～1.5份，抗水解剂0.2～1份，溶剂50～60份，催化剂0.01～0.10份；
所述组分B包括：多异氰酸酯的单体、三聚体中的至少一种；
所述组分A与组分B的纯固含的质量比为10：1～20：1；
所述聚酯多元醇为羟基封端的聚酯多元醇中的一种或几种，Mn为3000～10000；所述聚酯多元醇的反应单体中醇选自新戊二醇、1，6-己二醇、癸二醇中的至少一种，酸选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸中的至少一种；所述聚碳酸酯多元醇为官能度大于2的羟基封端的聚碳酸酯多元醇中的一种或几种，Mn为500～2000，所述聚碳酸酯多元醇是芳香型脂肪型混合聚碳酸酯，其主要成分是双酚a和长链脂肪族二元酸与碳酸二苯酯合成的产物。
2.根据权利要求1所述的双组分胶黏剂，其特征在于，所述环氧树脂选自环氧值为0.2～0.54的双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的双组分胶黏剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基甲基二乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的双组分胶黏剂，其特征在于，所述抗水解剂选自碳化二亚胺类抗水解剂、聚碳化二亚胺类抗水解剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的双组分胶黏剂，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、异辛酸锌、羧酸铋、异辛酸铋、柠檬酸铋、辛酸钾中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的双组分胶黏剂，其特征在于，所述组分B包括二苯基甲烷二异氰酸酯及其三聚体、甲苯二异氰酸酯及其三聚体、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及其三聚体、六亚甲基二异氰酸酯及其三聚体中的至少一种。
7.一种根据权利要求1所述的双组分胶黏剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
S1、将聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、环氧树脂、硅烷偶联剂、抗水解剂、催化剂、溶剂按比例搅拌均匀，得组分A；
S2、组分A用溶剂稀释至质量百分数为20％～30％，与组分B按照纯固含比10：1～20：1混合均匀后涂布，在80度～120度环境下烘干30s-1min后复合；在20度～60度条件下熟化2～4天。
8.一种根据权利要求1所述的双组分胶黏剂用于太阳能背板多层膜粘结的应用。
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