CN109096975A - 一种导电性热熔胶粘合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电性热熔胶粘合剂，其为主要包括以下成分的混合组成物：(A)粉末状热熔胶树脂，含量为10‑65wt％；(B)溶剂及可溶于所述溶剂的热可塑性树脂，其中热可塑性树脂含量为1‑40wt％，溶剂含量为1‑30wt％；(C)导电性充填剂，含量为30‑85wt％。本发明提供的一种导电性热熔胶粘合剂，适合于点胶或者是丝网印刷、可以在常温作业下使用、粘度适合，可保证粘合时良好的工作效率和高产能，同时具有可再加工性，可修复性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电性热熔胶粘合剂，具体是一种在室温下可以通过涂覆形成图形的导电性热熔胶粘合剂。该粘合剂的特点是在加热粘合后，可根据需求进行再加工，即在剥离之后可以再次粘合，并且在室温下可使用。
背景技术
在太阳能电池领域连接电池时，如果使用以往的焊锡材料导电性焊带制作组件，电池间的空隙会造成发电面积的损失，这个问题引起了大家的关注，为了能够减少发电损失，有人提出了一种直接粘合电池的方法来提高组件的发电效率。
不过，使用直接粘合电池的方法时，很容易发生电池的破损、电池位置的粘合错位等问题。因此需要“再加工”，将已粘合在一起的电池进行分离，之后再次使其粘合起来。
但是，现有技术中的导电性粘合剂主要是采用热固性不可逆的粘合方式，即通过环氧树脂、氰基丙烯酸树脂、苯酚树脂、聚氨酯树脂、硅树脂等加热固化反应、游离基固化反应、缩合反应、UV固化反应等，详见US专利文献9447308B2、9428680B2、US专利公布公报20090186219A1、US专利文献6534581B1、5227093、5075038，其中均有提及该类粘合剂组成或粘合工艺。
然而由于这些专利文献涉及的粘合剂是通过不可逆的固化反应而粘合起来的，其最致命的问题是不可再加工，因此不能满足直接粘合电池的方法需要“再加工”的要求。
为了使粘合剂具有可再加工性，有人提出了使用一种叫做热熔胶树脂的热可塑性树脂的粘合方法，该粘合方法利用的是热熔胶树脂在Tg以上时软化的特性。这些树脂通过加热到Tg以上，会软化液化，在粘合面上扩散流动，冷却后，在Tg以下时会固化，从而可以将电池粘合起来。
热熔胶粘合剂除了具有良好的热稳定性、耐湿性、软化性、对各种物质都具有良好的粘合性等优点外，还可以通过和导电性充填剂混合使其具有导电性，该种导电性热熔胶粘合剂在很多用途方面都发挥着潜在的作用。相关专利文献例如：2002-155261A，WO 00/075255，WO 91/06961。
但是，已有的这些热熔胶粘合剂组成物在使用时需要提前加热，使其在Tg以上的温度下液化，否则，不加热的话，就无法使用。
另外，这些树脂还具有以下缺陷：即使在Tg以上使其软化了，但是粘合剂的粘度很高，因此在用于太阳能电池粘合时，做成组件的生产效率并不高，无法满足大规模生产需求。
综上，现有的热熔胶粘合剂需要加热使用，且粘合剂粘度较高，导致之后的加工性能不好，影响其在太阳能电池粘合上的大规模生产使用。
发明内容
本发明提供一种导电性热熔胶粘合剂，其是一种可在常温下使用、粘度较低的粘合剂，能够满足太阳能电池粘合行业对高生产效率的要求。
本发明的技术方案如下：
一种导电性热熔胶粘合剂，为主要包括以下成分的混合组成物：
(A)粉末状的热熔胶树脂，含量为10-65wt％；
(B)溶剂及可溶于所述溶剂的热可塑性树脂，其中热可塑性树脂含量为1-40wt％，溶剂含量为1-30wt％；
(C)导电性充填剂，含量为30-85wt％。
优选地，所述热熔胶树脂的Tg为80-250℃，更优的为100-200℃。
优选地，可溶于所述溶剂的所述热可塑性树脂的Tg为40℃-250，更优的为100-200℃。
在本发明中优选，所述导电性充填剂至少在其外表面含有银、金、铜、白金、钯、镍、锡、铝或以上金属的合金的至少一种。所述导电性充填剂可以是单一结构和成分的粉体，比如球形银粉，也可以是一种复合结构的粉体，比如银包玻璃粉。在所述导电性充填剂为复合结构的粉体的情况下，所述导电性充填剂的中心部分为能够支撑由上述金属构成的表面、且对组成物的电性能方面无不良影响的所有导电性或是绝缘性物质的一种，例如，包括但不限于为玻璃、玻璃珠、云母、陶瓷、塑料珠、塑料球等。
所述导电性充填剂是球状、片状、环片状、凝聚体针状无定型状或它们的混合构成的。
本发明的导电性热熔胶粘合剂是通过热熔胶树脂和热可塑性树脂的Tg温度来流动的。
本发明的该粘合剂主要用于太阳能电池之间的粘合。
本发明还提供一种导电性热熔胶粘合剂，为主要包括以下成分的混合组成物：(A)热熔胶树脂(B)可溶于溶剂的热可塑性树脂(C)导电性充填剂。
本发明通过将成分(A)、成分(B)和成分(C)混合搭配，使其组成物具有以下特点：使粘合的电池间具有导电性、在室温下也可以操作的简便性和高产出效率、另外使其在再加工时具有可修复性。
对于本发明的导电性热熔胶粘合剂而言，本发明的成分(A)至少是一种热熔胶树脂，也可以是几种。热熔胶指的是，在室温下不具有流动性，但在加热后可以转变为具有流动性的树脂，例如在50℃下不流动，但在200℃的高温下就可以转变为具有流动性的树脂。
本发明中使用的热熔胶树脂最好为EVA，或者烯烃类、橡胶、聚酰胺、聚酯、聚氨酯等Tg为80℃以上的树脂。在粘合太阳能电池时，最好使用具有比太阳能电池组件中使用到的封装材料中的EVA固化温度还高的Tg的树脂。例如，Tg为100℃以上。
为了确保这些热熔性树脂在常温下的流动性，设置其形态为粉末状。并且，根据使用的加工方法不同，粒径的选择也不同，例如使用点胶方法，就需要采用粒径为200μm以下的，而如果是采用丝网印刷方法，最好是采用粒径在20μm以下的粒子。
本发明的导电性充填剂至少在其外表面含有银、金、铜、白金、钯、镍、锡、铝或这些金属的合金的至少一种。所述导电性充填剂可以是单一结构和成分的粉体，比如球形银粉，也可以是一种复合结构的粉体，比如银包玻璃粉。在所述导电性充填剂为复合结构的粉体的情况下，所述导电性充填剂的中心部分为能够支撑由上述金属构成的表面、且对组成物的电性能方面无不良影响的所有导电性或是绝缘性物质的一种，例如，包括但不限于为玻璃、玻璃珠、云母、陶瓷、塑料珠、塑料球等。
一般来说，所述导电性充填剂是平均粒径为0.1μm—100μm，更优选的为0.1μm—20μm的粉末或是片状形态。
导电性充填剂如果是含有薄片形金属粒子的情况下，可以在粒子表面包覆脂肪酸、脂肪酸酯等表面处理剂，如此处理对导电性充填剂的导电性没有影响。
本发明的组分(B)，即可溶于溶剂的热可塑性树脂保证了该导电性热熔胶粘合剂的常温加工性，可选用的热可塑性树脂例如有：聚酰胺、聚酰胺橡胶、聚甲醛、ABS树脂、丙烯酸、聚丙烯、氟系橡胶、聚丁烯等，但不仅限于这些。
此外，这些热可塑性树脂对于粘合有辅助性作用，因此Tg的适用范围很广，只要Tg为40℃以上就可以适用。在用于粘合太阳能电池时，Tg要比太阳能电池组件制造用的EVA固化温度更高，但最好是Tg为100℃以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种导电性热熔胶粘合剂，适合于点胶或者是丝网印刷、可以在常温作业下使用、粘度适合，可保证粘合时良好的工作效率和高产能，同时具有可再加工性，可修复性好。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
本发明提供了一种适合于点胶或者丝网印刷等、能够在常温下作业、粘度适合的粘合剂配方，可保证粘合时良好的工作效率和高产能，同时具有可再加工性，可修复性好。
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1-6
1、制备
根据以下所列表1中实施例1-6的配方，按照下述方法制备导电性热熔胶粘合剂：
(1)将溶剂与可溶于溶剂的热可塑性树脂按比例混合，搅拌并加热到80℃，保温2小时，待溶液澄清后，过滤，并冷却至室温，置于密闭容器中备用；
(2)将溶解好的热可塑性树脂溶液、粉末状热熔胶树脂、导电填充剂按比例混合，之后分散、三辊研磨，制成具有所需粘度和细度的浆料，过滤，包装，得到粘合剂。
实验各原料中：丙烯酸树脂的粒度为120μm，Tg为108℃；聚酰胺的粒度为20μm，Tg为170℃；聚氨酯的Tg为190℃；EVA的Tg为110℃。
2、性能测试
1)附着力测试：
a、将制备好的粘合剂，印刷在75*75mm，厚度为180um的硅基片上，印刷图形为2*60mm，印刷厚度为20um；
b、将印刷好的样品放入恒温150℃烘箱，加热30s，取出；
c、使用1mm宽的63/37铅锡焊带，在330℃下，焊接至固化好的样品上；
d、反向180°，测试焊带与固化好的粘合剂间的附着力，记录平均值。
2)线电阻测试：
a、将制备好的粘合剂，印刷在75*75mm，厚度为180um的硅基片上，印刷图形为3*3mm，印刷厚度为200um；
b、将印刷好的样品放入恒温150℃烘箱，加热30s，取出；
c、使用微欧计测试固化后样品电阻，测试5次，取平均值。
3)可修复性测试
a、将制备好的粘合剂，印刷在75*75mm，厚度为180um的硅基片上，印刷图形为10*10mm，印刷厚度为50um；再将另一片75*75mm，厚度为180um的硅基片置于印有粘合剂的硅片之上，使两边硅片完全重叠；
b、施加20N的压力于两片硅片之上，并放入恒温150℃烘箱，加热30s，取出；
c、静置30min后，再放入恒温150℃烘箱，加热30s，取出，趁热剥离两片硅片，观察其剥离状态。
硅片可剥离，并保持不破损，则认为其可修复性好。
表1
从表1可见，本发明实施例1-6所制得的导电性热熔胶粘合剂的附着力和线电阻能够满足产品使用要求，而且可修复性好。从导电性热熔胶粘合剂的粘度来看，实施例1-6中的导电性热熔胶粘合剂粘度均<300Pa.s，相比于现有技术中的粘合剂，粘度大大降低，有利于工业化大规模的点胶或丝网印刷作业。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (11)
1.一种导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，为主要包括以下成分的混合组成物：
（A）粉末状的热熔胶树脂，含量为10-65wt %；
（B）溶剂及可溶于所述溶剂的热可塑性树脂，其中热可塑性树脂含量为1-40 wt %，溶剂含量为1-30 wt %；
（C）导电性充填剂，含量为30-85wt%。
2.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，所述热熔胶树脂的Tg为80-250℃，更优的为100-200℃。
3.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，根据使用的加工方法选择所述热熔胶树脂的粒径。
4.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，对于点胶方法，采用所述热熔胶树脂的粒径为200μm以下；对于采用丝网印刷方法，采用所述热熔胶树脂的粒径在20μm以下。
5.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，可溶于所述溶剂的所述热可塑性树脂的Tg为40℃-250℃，更优的为100-200℃。
6.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，所述导电性充填剂至少在其外表面含有银、金、铜、白金、钯、镍、锡、铝或以上金属的合金的至少一种。
7.如权利要求5所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，所述导电性充填剂的中心部分为能够支撑由所述金属构成的表面、且对组成物的电性能方面无不良影响的所有导电性或是绝缘性物质的至少一种。
8.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，主要用于太阳能电池之间的粘合。
9.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，所述热熔胶树脂选自EVA、烯烃类、橡胶、聚酰胺、聚酯或聚氨酯的一种或多种。
10.如权利要求1所述的导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，所述热可塑性树脂选自聚酰胺、聚酰胺橡胶、聚甲醛、ABS树脂、丙烯酸、聚丙烯、氟系橡胶或聚丁烯的一种或多种。
11.一种导电性热熔胶粘合剂，其特征在于，为主要包括以下成分的混合组成物：（A）热熔胶树脂；（B）可溶于溶剂的热可塑性树脂；（C）导电性充填剂。
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