CN113462341A - 一种双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶 - Google Patents

Abstract

本发明属于聚氨酯粘结剂领域，公开了一种应用于太阳能背板行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶。所述聚氨酯热熔胶为双组分反应型聚氨酯热熔胶包括组分A和组分B,以HDI三聚体和聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇作为主要原料,在使用初期即具有较强的粘接强度，胶粘剂固化速度快,更耐水解、耐化学品和耐黄变，且环保性能更佳，更适应太阳能背板生产效率的提高和质量管控。

Description

一种双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶

技术领域

本发明涉及一种双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及其使用方法,尤其涉及一种应用于太阳能背板行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶及其使用方法，属于聚氨酯粘结剂领域。

背景技术

目前用于太阳能背板行业的胶粘剂通常为双组份溶剂型聚氨酯胶粘剂，这种溶剂型产品具有使用操作简单和性能稳定可靠的特点，是目前应用最广泛的产品。但由于胶粘剂本身含有35-50%的有机溶剂，在使用过程中还需要额外再添加有机溶剂来进行稀释配制,每涂布1克干胶就需要约4克左右的有机溶剂，因此存在环境污染大、对操作工人健康不利、易燃易爆不安全等弊端，而且大量有机溶剂的添加稀释，涂布后还需要加热烘干所含有机溶剂,对于使用厂家来说成本高、能耗大，产品易出现溶剂残留超标等问题。

水性胶复合主要采用水性丙烯酸酯类和聚氨酯乳液胶,具有较好的初粘力，也不需要有机溶剂参与使用过程，但是采用这类胶粘剂贴合的产品性能有限，不耐高温、不耐水解、强度不高，目前尚无法满足太阳能背板行业对产品性能的要求。

双组份（或单组份）的液态无溶剂聚氨酯胶，解决了以上两种复合方式的问题，具有环保、高效、低成本等优势。但这类胶粘剂由于分子量很低，混合之后在相当长时间（0.5-4小时）之内都还是液态, 所以初始粘接强度很差，复合后胶粘剂会在两层薄膜之间因为温度、张力的变化发生不均匀收缩、微流动等，形成橘皮等严重外观问题。导致现有市场上的无溶剂聚氨酯胶粘剂均无法用于太阳能背板的生产。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种应用于太阳能背板制造行业的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶。

为实现本发明目的，本发明所述聚氨酯热熔胶为双组分反应型聚氨酯热熔胶, 使用HDI三聚体和聚酯多元醇作为主要原料，使胶粘剂在使用初期即具有较高模量和较强的粘接力，胶粘剂固化速度快，能适应太阳能背板行业提升生产效率和质量管控的要求。

具体术方案如下：所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶包括组分A和组分B：

所述组分A包含侧链或主链带有异氰酸根基团的预聚体；预聚体官能度≥2,其异氰酸根质量百分含量为10%-30% ；预聚体由多异氰酸酯与多羟基化合物聚合生成，其中多异氰酸酯是HDI三聚体,占组分A总重量的 70-90%；所述多羟基化合物为侧链或主链带有羟基基团的一种或多种组合物，包括聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇，羟值范围为10-110mgK0H/g，数均分子量为1000-11000，其中多羟基化合物占组分A总重量的10-30% ；HDI三聚体增加胶粘剂固化后的耐水解性、耐化学性和耐黄变性能,多羟基化合物比例越高胶粘剂固化速度越慢,多羟基化合物分子量越大,组分A粘度越高。

所述组分A为上述材料按以下工艺合成：向反应釜加入多羟基化合物，控制物料温度在110-130 ℃,真空脱水l-2小时，再快速加入HDI三聚体，在110-120℃反应0.5-l小时，达到指定粘度(5000-30000cps/120℃)，降温至100℃终止反应，并用400目滤网过滤出料即形成组分A成品。

所述组分B包含聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、粘接力促进剂、抗水解助剂、催化剂等助剂；

所述组分B中聚酯多元醇占组分B总重量的70-80%；随着聚酯多元醇用量增加，B组分的粘度会增加(其本身的粘度为10000〜30000cps/100℃) ,A组分和B组分混合后的胶粘剂粘度也会增加,同时胶粘剂固化后的初粘力、剪切强度、模量会增加，断裂伸长率会下降；聚酯多元醇分子链上的羟基可以与组分A中的预聚物上的异氰酸根发生化学反应,生成氨基甲酸酯基团，也就是聚氨酯。

所述组分B中的聚碳酸酯多元醇为含有端羟基的双官能度聚碳酸酯二元醇，数均分子量一般为500-4000，优选数均分子量为500-2000,羟值范围 为50-250mgK0H/g,占组分B总重量的15-25%；聚碳酸酯多元醇的比例越高胶粘剂固化后耐水解性能越好，湿热老化后的粘结强度越高。

所述组分B中的粘接力促进剂为硅烷类化合物，用量为组分B总重量的0.1-5%,优选1-3%。粘接力促进剂含量越高胶粘剂固化后模量越高，粘结强度越高，同时耐水解性能越好。

所述组分B中的抗水解助剂为碳化二亚胺类化合物，用量为组分B总重量的0.1-6%,优选1-3%。抗水解助剂含量越高胶粘剂固化后耐水解性能越好，湿热老化后的粘结强度越高。

所述组分B中的催化剂为有机锡类化合物，用量为组分B总重量的0.005-2%，优选0.005-0.02%。催化剂含量越高胶粘剂固化速度越快，初始粘接强度提高，可以缩短熟化时间，提高生产效率。

所述组分B为上述材料按以下工艺合成：向反应釜加入聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇，控制物料温度在120-130 ℃,真空脱水2小时，再加入粘接力促进剂、抗水解助剂和催化剂，真空下搅拌30分钟，降温至100℃，并用400目滤网过滤出料即形成组分B成品；

另外，本发明还涉及到该双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶用于太阳能背板制造行业的使用方法，包括如下步骤：

(1)使用前，组分A和组分B分别用独立的密封容器包装,所述的密封容器为马口铁

桶,内衬PET/Al/CPP 三层复合包装袋；

(2) 使用过程，将A组分和B组分别放入熔胶机中加热至100-120℃熔融，通过计量泵按重量比例(100:50〜100:100)输出到静态混合管混合或机械混合使两种组分混合均匀，得到符合规定条件的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶；

(3) 对涂胶基材在线进行电晕处理和预热至基材表面达到40-50℃；

（4）将混合均匀的聚氨酯胶加热到100-120℃后，通过辊涂、淋涂、挤涂等方式

对基材表面进行上胶；

(5) 将需要粘接的另一基材与涂胶基材通过机械力实现贴合，将贴合后的基材冷

却至20-35℃收卷静置6小时，然后转移至50℃熟化室直至完成固化；

（6）检测符合质量标准成为成品。

所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶规定的技术标准是在混合30分钟后，120℃下粘度小于初始粘度的2倍，PVDF/PET薄膜复合后6小时的初始剥离强度达到≥4N/cm，50℃熟化48小时后的剥离强度达到≥5N/cm，121℃X48小时高温高湿老化后的剥离强度达到≥4N/cm。

其中，组分A和组分B的重量比例为100 :50〜100 :100。

所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶应用在太阳能背板制造行业，包括用于PET薄膜与PVDF、PVF、PE等薄膜的粘合。

本发明优点：所述聚氨酯热熔胶为双组分反应型聚氨酯热熔胶，使用HDI三聚体和特种聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇作为主要原料，使得胶粘剂固化后更耐水解和耐化学品，耐黄变性能更好，环保性能更佳,并且胶粘剂在使用初期即具有较高模量和较强的粘接力，胶粘剂固化速度快，更适应太阳能背板制造行业提升生产效率和质量管控的要求，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

为对本发明进行更好地说明，举实施例如下：

实施例1

所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶包括组分A和组分B：

所述组分A包含侧链或主链带有异氰酸根基团的预聚体; 预聚体官能度≥2,其异氰酸根质量百分含量为10%-30%；

所述的组分A中的预聚体是多异氰酸酯与多羟基化合物聚合生成,其中多异氰酸酯是HDI三聚体，选用科思创公司的Desmodur N3300，占组分A总重量的 70-90%；所述多羟基化合物为聚酯多元醇，选用上海殊誉化工有限公司H3022聚酯多元醇，其羟值范围为 15-25mgKOH/g，数均分子量Mn为5000左右；其中多羟基化合物占组分A总重量的10-30%。当然其它满足使用要求的聚酯多元醇也可以选用。

所述组分A为上述材料按以下工艺合成而成：向反应釜加入H3022聚酯多元醇，升温到120℃ ,真空脱水2小时,达到指定水分含量≤300ppm；再往反应釜中加入HDI三聚体N3300，在110°C搅拌反应0.5小时后降温至100°C终止反应，并以400目滤网过滤、出料、包装，冷却后形成固体状态的组分A成品；

所述组分B包含聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、粘接力促进剂、抗水解助剂、催化剂等助剂；

所述组分B中聚酯多元醇选用上海殊誉化工有限公司H3022聚酯多元醇，其羟值范围为 15-25mgKOH/g，占组分B总重量的70-80% ；

所述组分B中的聚碳酸酯多元醇为含有端羟基的双官能度聚碳酸酯二元醇，数均分子量一般为500-2000,羟值范围为50-250mgK0H/g,选用日本旭化成公司的T5652，占组分B总重量的15-25%；

所述组分B中的粘接力促进剂为硅烷类化合物，选用美国迈图有机硅的SilquestA-187，用量为组分B总重量1-3%。

所述组分B中的抗水解助剂为碳化二亚胺类化合物，选用德国莱茵公司的抗水解助剂P200，用量为组分B总重量的1-3%。

所述组分B中的催化剂为二月桂酸二丁基锡，选用高施米特TMG218，用量为组分B总重量的0.005-0.02%。

所述组分B为上述材料按以下工艺合成：向反应釜加入聚酯多元醇H3022、聚碳酸酯多元醇T5652，控制物料温度在120-130℃,真空脱水2小时，再加入粘接力促进剂Silquest A-187、抗水解助剂P200和高施米特TMG218，真空下搅拌0.5小时，降温至100℃终止反应，并用400目滤网过滤出料即形成组分B成品。

应用例1

将本发明所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶用于太阳能背板制造行业，使用方法包括如下步骤：

(1)使用前,组分A和组分B分别用独立的镀锌桶内衬铝箔包装袋备用；

(2)使用过程，将A组分和B组分别放入熔胶机中加热至110-120℃熔融，通过计量泵按比例(100:50~100)输出到静态混合管混合或机械混合使两种组分混合均匀，得到符合规定条件的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶；

(3)对涂胶基材进行电晕处理并预热至基材表面达到50℃ ；

⑷将混合均匀的聚氨酯胶加热到120℃后，通过刮涂、馄涂、淋涂、挤涂等方式对基材表面

进行上胶；

(5)将需要粘接的另一基材与涂胶基材通过压合实现贴合，将贴合后的基材冷却至25℃收卷静置6小时，然后转移到50℃熟化室直至完成固化；

⑹检测符合质量标准成为成品。

所述双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶规定的技术标准是在混合30分钟后，120℃下粘度小于初始粘度的2倍，PVDF/PET薄膜复合后6小时的初始剥离强度达到≥4N/cm，50℃熟化48小时后的剥离强度达到≥5N/cm，121℃X48小时高温高湿老化后的剥离强度达到≥4N/cm。

参照实施例1，进行了如下实例制备，结果如表1，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以下实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

表1

将实施例1、2、3、4、5以及对比实施例6分别进行复合后6小时、50℃熟化48 小时以及进行121℃X48 小时蒸煮后剥离强度测定，其中剥离强度按照太阳能光伏背板覆膜用胶黏剂的国家标准GB/T 36802-2018标准测定；其中紫外老化色度按照塑料实验室光源暴露试验方法—荧光紫外灯的国家标准GB/T 16422.3-2014标准测定。从表1中的测定结果可以看出，本发明得到的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶剥离强度较高，全部达到了国家标准的要求，并且达到现在市场上普遍使用的溶剂型太阳能背板胶粘剂（D5810A主剂由武汉戴尔惠科技有限公司生产）的各项性能指标。由于本发明不使用任何有机溶剂，具有环保和安全方面的明显优势，有利于进一步推广使用，替代现有的溶剂型太阳能背板胶粘剂。

Claims (3)

1.一种双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶,其特征在于，包括组分A 和组分B，组分A和组分B的重量比为100:50〜100:100；

所述组分A为由多异氰酸酯与多羟基化合物聚合生成的聚氨酯预聚体；

所述聚氨酯预聚体是侧链或主链带有异氰酸根基团，其中预聚体官能度≥2,其异氰酸根质量百分含量为10% - 30%；

其中， 多异氰酸酯是HDI三聚体,用量为组分A总重量的 70-90%；所述多羟基化合物为侧链或主链带有羟基基团的一种或多种组合物，羟值范围为10-110mgK0H/g,数均分子量分子量为1000-11000，其中多羟基化合物用量为组分A总重量的10-30% ；

所述组分B由聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、粘接力促进剂、抗水解助剂和催化剂制备而成：

其中，聚酯多元醇占组分B总重量的70-80%；

聚碳酸酯多元醇为主链带有羟基基团的一种或多种组合物，数均分子量为500-4000,羟值范围为28-250mgKOH/g，占组分B 总重量的15-25%；

催化剂为二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡和DMDEE中的一种或多种组合物，占组分B总重量的0.005-0.02%；

抗水解助剂为碳化二亚胺高分子聚合物, 占组分B总重量的1-3%；

粘接力促进剂为含有环氧基的硅烷化合物，占组分B重量的1-3%。

2.如权利要求1所述的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶,其特征在于，组分A中所述多羟基化合物选聚醚多元醇、聚酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。

3.如权利要求1或2所述的双组分无溶剂反应型聚氨酯热熔胶,其特征在于，所述组分A按以下工艺合成：向反应釜加入多羟基化合物，控制物料温度在110-130 ℃,真空脱水，再加入HDI三聚体，在110-120°C反应，达到 5000-30000cps/120 ℃ 粘度，降温终止反应，滤网过滤出料，得组分A成品；

所述组分B按以下工艺合成：向反应釜依次加入聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇，加热并控制物料温度在110-130℃,真空脱水，检测水分含量≤300ppm，然后再加入催化剂、抗水解剂、粘接力促进剂，搅拌，反应完成后，降温，滤网过滤出料，得组分B成品。