CN109321181A - 一种防水型太阳能背板胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水型太阳能背板胶，属于高分子材料技术领域。按重量份数计，依次称取：40～50份环氧树脂，15～20份乙烯‑醋酸乙烯共聚物，2～5份松节油，8～16份三氯氧磷，15～22份改性石墨烯，8～15份聚天冬氨酸酯，5～8份环氧大豆油，5～12份异氰酸酯，8～15份碳酸盐和60～80份溶剂，将环氧树脂与溶剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入乙烯‑醋酸乙烯共聚物，松节油，三氯氧磷，改性石墨烯，聚天冬氨酸酯，环氧大豆油，异氰酸酯和碳酸盐，于温度为20～30℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合30～60min后，得防水型太阳能背板胶。本发明技术方案制备的太阳能背板胶具有优异的耐水性能和粘结强度的特点。

Description

一种防水型太阳能背板胶
技术领域
本发明公开了一种防水型太阳能背板胶，属于高分子材料技术领域。
背景技术
由于化石能源的逐步减少以及其使用过程中的各种污染问题，各国都在加强对太阳能等清洁能源的开发利用。目前太阳能设备常用的是太阳能电池板，它是将太阳能转化为电能的一个重要设备。此类产品使用年限一般按照25a以上进行设计，要确保产品达到如此长的使用期限，需要严格控制各组件质量，而这些组件中太阳能电池背板的作用不容小觑。太阳能背板位于太阳能电池的背面，对电池片起到保护和支撑的作用，使用环境要求其具有绝缘、耐候、阻水等性能。单独的聚合物材料无法满足光伏行业的使用要求，因此一般采用几层性能互补的材料粘合在一起。
目前用于太阳能电池组件封装的背板有不同的材料，最常用是聚氟乙烯／聚偏氟乙烯等含氟薄膜＋聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜等含氟薄膜的3层复合膜，即太阳能背板由3层结构组成。在屋顶位置和各种极端的天气条件下，太阳能背板要求能服役20～25a，这就要求太阳能背板耐水解性能特别好，尤其是粘结氟膜和聚酯膜的胶粘剂必须具有很好的抗水解性能。太阳能背板在生产过程中，需要高温层压处理，而且在屋外也可能达到很高的温度，因此太阳能背板胶还要求耐高温。
此外太阳能背板胶还要求抗紫外（不变黄）。目前工业上应用的太阳能背板胶主要为聚氨酯胶粘剂。聚氨酯是由含羟基、氨基等官能团的化合物与含异氰酸酯基化合物反应得到的含有氨基甲酸酯键的高聚物。
而传统的太阳能背板胶还存在耐水性能和粘结强度无法进一步提高的问题，因此，如何改善传统太阳能背板胶的耐水性能和粘结强度无法进一步提高的缺点，以求探索研制出具有良好综合性能的太阳能背板胶是待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统太阳能背板胶耐水性能和粘结强度无法进一步提高的缺点，提供了一种防水型太阳能背板胶。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种防水型太阳能背板胶，是由以下重量份数的原料组成：
环氧树脂 40～50份
乙烯-醋酸乙烯共聚物 15～20份
松节油 2～5份
三氯氧磷 8～16份
改性石墨烯 15～22份
聚天冬氨酸酯 8～15份
环氧大豆油 5～8份
异氰酸酯 5～12份
碳酸盐 8～15份
溶剂 60～80份
所述改性石墨烯的制备方法为：
将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，超声分散后，得氧化石墨烯分散液，将氧化石墨烯分散液与水合肼按质量比50：1～100：1混合，并加入氧化石墨烯分散液重量0.05～0.08倍的氨水，搅拌反应后，过滤，真空干燥，得预处理石墨烯，将预处理石墨烯与乙醇按质量比1：80～1：100混合，并加入预处理石墨烯质量2～3倍的氢氧化钠和预处理石墨烯质量1～2倍的阳离子表面活性剂，超声分散后，搅拌反应，过滤，洗涤至洗涤液为中性，干燥，得改性石墨烯。
所述环氧树脂为环氧树脂E-44或环氧树脂E-51中任意一种。
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中任意一种。
所述碳酸盐为碳酸锌或碳酸镁中任意一种。
所述溶剂为甲苯，二甲苯或苯中任意一种。
所述阳离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，烷基酚聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠中任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备防水型太阳能背板胶时加入改性石墨烯，一方面，石墨烯在改性后表面含有含氧官能团，在加入产品中后，可在产品使用时与加入的三氯氧磷发生酯化反应，从而可使石墨烯在产品中均匀分散，并在产品中形成均匀的碳层，使产品的防水性提高，另一方面，酯化反应后的石墨烯自聚现象减少，在产品中均匀分布后，接枝的三氯氧磷可与基体间产生缠绕，进而使产品的粘结强度提高；
（2）本发明在制备防水型太阳能背板胶时加入碳酸盐，异氰酸酯和环氧大豆油，由于改性石墨烯在与三氯氧磷发生酯化反应时会产生盐酸，因此，碳酸盐可与盐酸反应，生成金属氧化物，二氧化碳和水，生成的二氧化碳可使产生的物质均匀分布，进一步起到混合的作用，而生成的水在二氧化碳的作用下可与异氰酸酯发生反应并产生胺类物质和气体，产生的胺类物质在气体的作用下与树脂基体均匀接触，从而可使环氧树脂充分固化，进而提高产品的防水性和粘结强度，再者，生成的金属氧化物可促使环氧大豆油的开环，并与聚天冬氨酸酯反应交联，使产品的交联程度进一步提高，使产品的防水性和粘结强度进一步提高。
具体实施方式
将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合于烧杯中，于频率为45～55kHz的条件下，超声分散30～40min后，得氧化石墨烯分散液，将氧化石墨烯分散液与水合肼按质量比50：1～100：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入氧化石墨烯分散液重量0.05～0.08倍的质量分数为20～28%的氨水，于温度为80～90℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应120～180min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为65℃的条件下，真空干燥3～5h后，得预处理石墨烯，将预处理石墨烯与乙醇按质量比1：80～1：100混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入预处理石墨烯质量2～3倍的氢氧化钠和预处理石墨烯质量1～2倍的阳离子表面活性剂，于频率为45～55kHz的条件下，超声分散30～40min后，并于温度为200～210℃，转速为300～380r/min的条件下，搅拌反应8～10h后，过滤，得改性石墨烯坯料，用去离子水将改性石墨烯坯料洗涤至洗涤液为中性，再于温度为55～85℃的条件下干燥3～5h后，得改性石墨烯；按重量份数计，依次称取：40～50份环氧树脂，15～20份乙烯-醋酸乙烯共聚物，2～5份松节油，8～16份三氯氧磷，15～22份改性石墨烯，8～15份聚天冬氨酸酯，5～8份环氧大豆油，5～12份异氰酸酯，8～15份碳酸盐和60～80份溶剂，将环氧树脂与溶剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，松节油，三氯氧磷，改性石墨烯，聚天冬氨酸酯，环氧大豆油，异氰酸酯和碳酸盐，于温度为20～30℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合30～60min后，得防水型太阳能背板胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-44或环氧树脂E-51中任意一种。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中任意一种。所述碳酸盐为碳酸锌或碳酸镁中任意一种。所述溶剂为甲苯，二甲苯或苯中任意一种。所述阳离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，烷基酚聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠中任意一种。
实例1
将氧化石墨烯与水按质量比1：200混合于烧杯中，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，得氧化石墨烯分散液，将氧化石墨烯分散液与水合肼按质量比100：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入氧化石墨烯分散液重量0.08倍的质量分数为28%的氨水，于温度为90℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应180min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为65℃的条件下，真空干燥5h后，得预处理石墨烯，将预处理石墨烯与乙醇按质量比1：100混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入预处理石墨烯质量3倍的氢氧化钠和预处理石墨烯质量2倍的阳离子表面活性剂，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，并于温度为210℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应10h后，过滤，得改性石墨烯坯料，用去离子水将改性石墨烯坯料洗涤至洗涤液为中性，再于温度为85℃的条件下干燥5h后，得改性石墨烯；按重量份数计，依次称取：50份环氧树脂，20份乙烯-醋酸乙烯共聚物，5份松节油，16份三氯氧磷，22份改性石墨烯，15份聚天冬氨酸酯，8份环氧大豆油，12份异氰酸酯，15份碳酸盐和80份溶剂，将环氧树脂与溶剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，松节油，三氯氧磷，改性石墨烯，聚天冬氨酸酯，环氧大豆油，异氰酸酯和碳酸盐，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合60min后，得防水型太阳能背板胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-44。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述碳酸盐为碳酸锌。所述溶剂为甲苯。所述阳离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
实例2
将氧化石墨烯与水按质量比1：200混合于烧杯中，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，得氧化石墨烯分散液，将氧化石墨烯分散液与水合肼按质量比100：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入氧化石墨烯分散液重量0.08倍的质量分数为28%的氨水，于温度为90℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应180min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为65℃的条件下，真空干燥5h后，得预处理石墨烯，将预处理石墨烯与乙醇按质量比1：100混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入预处理石墨烯质量3倍的氢氧化钠和预处理石墨烯质量2倍的阳离子表面活性剂，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，并于温度为210℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应10h后，过滤，得改性石墨烯坯料，用去离子水将改性石墨烯坯料洗涤至洗涤液为中性，再于温度为85℃的条件下干燥5h后，得改性石墨烯；按重量份数计，依次称取：50份环氧树脂，20份乙烯-醋酸乙烯共聚物，5份松节油，22份改性石墨烯，15份聚天冬氨酸酯，8份环氧大豆油，12份异氰酸酯，15份碳酸盐和80份溶剂，将环氧树脂与溶剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，松节油，改性石墨烯，聚天冬氨酸酯，环氧大豆油，异氰酸酯和碳酸盐，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合60min后，得防水型太阳能背板胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-44。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述碳酸盐为碳酸锌。所述溶剂为甲苯。所述阳离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
实例3
按重量份数计，依次称取：50份环氧树脂，20份乙烯-醋酸乙烯共聚物，5份松节油，16份三氯氧磷，22份石墨烯，15份聚天冬氨酸酯，8份环氧大豆油，12份异氰酸酯，15份碳酸盐和80份溶剂，将环氧树脂与溶剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，松节油，三氯氧磷，石墨烯，聚天冬氨酸酯，环氧大豆油，异氰酸酯和碳酸盐，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合60min后，得防水型太阳能背板胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-44。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述碳酸盐为碳酸锌。所述溶剂为甲苯。实例4
将氧化石墨烯与水按质量比1：200混合于烧杯中，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，得氧化石墨烯分散液，将氧化石墨烯分散液与水合肼按质量比100：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入氧化石墨烯分散液重量0.08倍的质量分数为28%的氨水，于温度为90℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应180min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为65℃的条件下，真空干燥5h后，得预处理石墨烯，将预处理石墨烯与乙醇按质量比1：100混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入预处理石墨烯质量3倍的氢氧化钠和预处理石墨烯质量2倍的阳离子表面活性剂，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，并于温度为210℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应10h后，过滤，得改性石墨烯坯料，用去离子水将改性石墨烯坯料洗涤至洗涤液为中性，再于温度为85℃的条件下干燥5h后，得改性石墨烯；按重量份数计，依次称取：50份环氧树脂，20份乙烯-醋酸乙烯共聚物，5份松节油，16份三氯氧磷，22份改性石墨烯，8份环氧大豆油，12份异氰酸酯，15份碳酸盐和80份溶剂，将环氧树脂与溶剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，松节油，三氯氧磷，改性石墨烯，环氧大豆油，异氰酸酯和碳酸盐，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合60min后，得防水型太阳能背板胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-44。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述碳酸盐为碳酸锌。所述溶剂为甲苯。所述阳离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
实例5
将氧化石墨烯与水按质量比1：200混合于烧杯中，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，得氧化石墨烯分散液，将氧化石墨烯分散液与水合肼按质量比100：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入氧化石墨烯分散液重量0.08倍的质量分数为28%的氨水，于温度为90℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应180min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为65℃的条件下，真空干燥5h后，得预处理石墨烯，将预处理石墨烯与乙醇按质量比1：100混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入预处理石墨烯质量3倍的氢氧化钠和预处理石墨烯质量2倍的阳离子表面活性剂，于频率为55kHz的条件下，超声分散40min后，并于温度为210℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应10h后，过滤，得改性石墨烯坯料，用去离子水将改性石墨烯坯料洗涤至洗涤液为中性，再于温度为85℃的条件下干燥5h后，得改性石墨烯；按重量份数计，依次称取：50份环氧树脂，20份乙烯-醋酸乙烯共聚物，5份松节油，16份三氯氧磷，22份改性石墨烯，15份聚天冬氨酸酯，8份环氧大豆油，12份异氰酸酯和80份溶剂，将环氧树脂与溶剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入乙烯-醋酸乙烯共聚物，松节油，三氯氧磷，改性石墨烯，聚天冬氨酸酯，环氧大豆油，异氰酸酯，于温度为30℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合60min后，得防水型太阳能背板胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-44。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述溶剂为甲苯。所述阳离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
对比例：无锡某材料生产有限公司生产的太阳能背板胶。
将实例1至实例5所得的太阳能背板胶及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.粘接性能：按照GB/T2791“胶粘剂T剥离强度试验方法”进行。在两块25×150mmTPT板的中间铺上试件，平板硫化机上按照之前的模压工艺固化成型，保证粘接长度大于125mm。随后在Instron4465型万能电子拉力机上对粘接样品进行剥离强度测试，剥离速度为100mm/min。
2.耐水性能：按照GB/T2791检测，将试件于水中浸泡168h后，在Instron4465型万能电子拉力机上对粘接样品进行剥离强度测试，剥离速度为100mm/min，检测其浸水保持率。
具体检测结果如表1所示：
表1太阳能背板胶性能检测结果
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的太阳能背板胶具有优异的耐水性能和粘结强度的特点，在高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (6)

1.一种防水型太阳能背板胶，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：
环氧树脂 40～50份
乙烯-醋酸乙烯共聚物 15～20份
松节油 2～5份
三氯氧磷 8～16份
改性石墨烯 15～22份
聚天冬氨酸酯 8～15份
环氧大豆油 5～8份
异氰酸酯 5～12份
碳酸盐 8～15份
溶剂 60～80份
所述改性石墨烯的制备方法为：
将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，超声分散后，得氧化石墨烯分散液，将氧化石墨烯分散液与水合肼按质量比50：1～100：1混合，并加入氧化石墨烯分散液重量0.05～0.08倍的氨水，搅拌反应后，过滤，真空干燥，得预处理石墨烯，将预处理石墨烯与乙醇按质量比1：80～1：100混合，并加入预处理石墨烯质量2～3倍的氢氧化钠和预处理石墨烯质量1～2倍的阳离子表面活性剂，超声分散后，搅拌反应，过滤，洗涤至洗涤液为中性，干燥，得改性石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种防水型太阳能背板胶，其特征在于：所述环氧树脂为环氧树脂E-44或环氧树脂E-51中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种防水型太阳能背板胶，其特征在于：所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种防水型太阳能背板胶，其特征在于：所述碳酸盐为碳酸锌或碳酸镁中任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种防水型太阳能背板胶，其特征在于：所述溶剂为甲苯，二甲苯或苯中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种防水型太阳能背板胶，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，烷基酚聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠中任意一种。
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