CN114276768B

CN114276768B - 一种低模量、高强度、快速固化导电胶及其制备方法

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Publication number: CN114276768B
Application number: CN202111633221.9A
Authority: CN
Inventors: 王守立; 王建斌; 陈田安
Original assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Current assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2041-12-29
Also published as: CN114276768A

Abstract

本发明涉及一种低模量、高强度、快速固化导电胶，按重量份计，包括如下组分：脂环族环氧树脂1～10份、超支化环氧树脂1～10份、聚酯多元醇1‑5份，氧杂丁烷类环氧稀释剂1‑10份，阳离子固化剂0.01‑0.1份，微米片状银粉20～45份、微米球状银粉20～45份，粘结剂0.1～5份；本发明提供的导电胶结合了阳离子固化速度快，低收缩的优点，同时引入超支化环氧体系、聚酯体系，在保持体系强度的同时，降低体系模量，以防止快速固化带来的应力，应用广泛。

Description

一种低模量、高强度、快速固化导电胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低模量、高强度、快速固化导电胶及其制备方法，尤其涉及一种大尺寸光伏叠瓦组件用低模量、高强度、快速固化的环氧导电胶及其制备方法，属于胶粘剂技术领域。

背景技术

太阳能是一种绿色环保、取之不尽用之不竭的能源，是人类替代常规油气能源的重要发展方向。而太阳能电池就是一种光电转换的重要方式，一般可分为晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池等。目前比较成熟的就是晶体硅太阳能电池。

目前太阳能电池向Topcon、HJT等方向发展，提高电池的光电转换效率，尽量减少电池组件出现的光斑效应，降低热阻；在相同转化效率的前提下，降低电池组件的面积，以降低运输成本、安装成本等，因此叠瓦组件应运而生，即原来用的大电池片切割成小的电池片，然后通过焊锡或者导电胶连接在一起，再通过串并联组合成组件，会很大提高光电转换效率。

随着电池片从156，158到186，210尺寸方向发展，电池片越来越大，其叠片时的尺寸稳定性越来越重要，如何避免在叠片中固化粘接的应力成为大尺寸叠瓦组件当务之急。

目前的导电胶体系可以分为丙烯酸体系、环氧体系和有机硅体系等体系。其中丙烯酸体系具有固化快，粘接性高，Tg调节范围宽等优点，但是耐老化性能差；环氧体系粘接性好，耐老化性好，但是应力大；有机硅体系固化快，耐老化性好，但是粘接性差。

鉴于目前大尺寸叠瓦组件用导电胶所出现的问题，本发明充分利用阳离子环氧体系的优点，即能实现快速固化，低收缩性，同时采用超支化结构的环氧树脂，聚酯树脂，实现其柔韧性，并具有优异的耐老化性能。

发明内容

本发明针对目前大尺寸叠瓦组件用导电胶所存在的不足，提供一种低模量、高强度、快速固化导电胶及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种大尺寸叠瓦组件用低模量、高强度、快速固化导电胶按重量份计，包括如下组分：脂环族环氧树脂1～10份、超支化环氧树脂1～10份、聚酯多元醇1～5份、氧杂丁烷类环氧稀释剂1～10份、阳离子固化剂0.01～0.1份、微米片状银粉20～45份、微米球状银粉20～45份、粘结剂0.1～5份。

进一步，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:n)其结构如下：

其中n≥3，随着n变大，其柔韧性越好。

进一步，所述超支化环氧树脂结构如下：

采用上述进一步方案的有益效果是，所述超支化环氧树脂可保证其环氧树脂强度的同时，极大降低固化物的应力，优选武汉超支化树脂科技有限公司的E102。

进一步，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇(PCDL)液态聚合物，分子量优选500-2000。

进一步，所述氧杂丁烷类环氧稀释剂为多缩合乙氧基氧杂丁烷，其结构如下：

其中n≥0，随着n变大，其柔韧性越好，但是稀释性变差。

进一步，所述阳离子固化剂有铵封闭路易斯酸盐、六氟锑酸盐、季铵盐、鑰盐等，本发明优选六氟锑酸盐ICAM-8409。

进一步，所述微米片状银粉其颗粒大小控制在4-7μm，最大颗粒不超过20μm，其振实密度控制在4-5g/cm³；

进一步，所述微米球状银粉其颗粒大小控制在1-3μm，最大颗粒不超过20μm，其振实密度控制在5-6g/cm³。

进一步，所述粘结剂采用环族硅烷偶联剂市售A-1861，结构如下：

本发明导电胶的特点如下：

本发明大尺寸叠瓦组件用低模量、高强度导电胶，是通过对脂环族环氧树脂的改性，氧杂丁烷的改性，降低其硬度及模量，保留其快速固化的特点，其次引入超支化环氧体系、聚酯体系，在保持体系强度的同时，降低体系模量，以防止快速固化带来的应力，同时超支化环氧体系对银粉具有防沉降的效果，通过对银粉的选着，也可以降低其应力的传递，应用广泛。

本发明提供的导电胶的有益效果是：

本发明的导电胶是通过引入改性的脂环族环氧树脂的改性，改性的氧杂丁烷，超支化环氧体系、聚酯体系，既能在保持环氧体系强度的同时，降低体系模量，以防止快速固化带来的应力，具有低模量、低应力，很好的粘接性能以及导电性能。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本实验所用片状银粉如下处理：

昆明银科：YK-206还原银粉，粒径大小：0.1～5μm放入球磨机中，再添加饱和硬脂酸0.5g，介质水30g，球磨转速：300r/min，时间：15h；然后把球磨后的银粉加入到500ml乙醇溶液中清洗后，80℃烘干20h，最后打粉，过500目网筛，得到改性的片状银粉A。

本实验所用球状银粉如下处理：

昆明银科：YK-206还原银粉，粒径大小：0.1～5μm，再添加饱和硬脂酸0.5g，介质水30g，500ml乙醇溶液中清洗，浸泡24h后过滤，80℃烘干20h，最后打粉，过500目网筛，得到改性的球状银粉B。

实施例1：

室温下，取3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:3)5份，超支化环氧树脂E102，5份，分子量1000的PCDL，2份，乙氧基氧杂丁烷5份，银粉A，45份，银粉B，40份，ICAM-8409，0.05份，粘接剂A-1861，0.3份，于搅拌罐中，1000rpm的搅拌速度下搅拌3min，然后于-0.1MPa的真空条件和搅拌速度为900rpm下搅拌2min，得到导电胶。

实施例2：

室温下，取3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:4)4.5份，超支化环氧树脂E102，5份，分子量1000的PCDL，2份，缩合乙氧基氧杂丁烷5.5份，银粉A，40份，银粉B，45份，ICAM-8409，0.05份，粘接剂A-1861，0.3份，于搅拌罐中，1000rpm的搅拌速度下搅拌3min，然后于-0.1MPa的真空条件和搅拌速度为900rpm下搅拌2min，得到导电胶。

实施例3：

室温下，取3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:5)4份，超支化环氧树脂E102，5份，分子量1000的PCDL，2份，二缩合乙氧基氧杂丁烷6份，银粉A，40份，银粉B，45份，ICAM-8409，0.05份，粘接剂A-1861，0.3份，于搅拌罐中，1000rpm的搅拌速度下搅拌3min，然后于-0.1MPa的真空条件和搅拌速度为900rpm下搅拌2min，得到导电胶。

对比例1：

室温下，取3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:1)，5份，超支化环氧树脂E102，5份，分子量1000的PCDL，2份，乙氧基氧杂丁烷5份，银粉A，45份，银粉B，40份，ICAM-8409，0.05份，粘接剂A-1861，0.3份，于搅拌罐中，1000rpm的搅拌速度下搅拌3min，然后于-0.1MPa的真空条件和搅拌速度为900rpm下搅拌2min，得到导电胶。

对比例2：

室温下，取3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:4)4.5份，环氧树脂E51，5份，分子量1000的PCDL，2份，缩合乙氧基氧杂丁烷5.5份，银粉A，40份，银粉B，45份，ICAM-8409，0.05份，粘接剂A-1861，0.3份，于搅拌罐中，1000rpm的搅拌速度下搅拌3min，然后于-0.1MPa的真空条件和搅拌速度为900rpm下搅拌2min，得到导电胶。

对比例3：

室温下，在搅拌罐中，取3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:5)4份，超支化环氧树脂E102，5份，分子量1000的PCDL，2份，1,4-丁二醇二缩水甘油醚6份，银粉A，40份，银粉B，45份，ICAM-8409，0.05份，粘接剂A-1861，0.3份，于搅拌罐中，1000rpm的搅拌速度下搅拌3min，然后于-0.1MPa的真空条件和搅拌速度为900rpm下搅拌2min，得到导电胶。

对比例4：

室温下，在搅拌罐中，取3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物(1:1)4份，环氧树脂E51，5份，分子量1000的PCDL，2份，1,4-丁二醇二缩水甘油醚6份，银粉A，40份，银粉B，45份，ICAM-8409，0.05份，粘接剂A-1861，0.3份，于搅拌罐中，1000rpm的搅拌速度下搅拌3min，然后于-0.1MPa的真空条件和搅拌速度为900rpm下搅拌2min，得到导电胶。

实施例1～3和对比例1～4所得导电胶的性能测试数据如表1所示。

表1实施例1～3和对比例1～4所得导电胶的性能测试数据

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从表1中的数据可以看出，我们所研制的用于大尺寸太阳能叠瓦组件用导电胶，不仅具有很好的导电性，高粘接性，并且具有低模量，快速固化性，并具有优异的耐老化性能，可广泛适用于太阳能项目的推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种低模量、高强度、快速固化导电胶，按重量份计，包括如下组分：脂环族环氧树脂1~10份、超支化环氧树脂1~10份、聚酯多元醇1~5份，氧杂丁烷类环氧稀释剂1~10份，阳离子固化剂，0.01~0.1份，微米片状银粉20~45份、微米球状银粉20~45份，粘结剂0.1~5份；所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3',4’-环氧环己基甲酸酯和己内酯的聚合产物（1:n）其结构如下：

其中n≥3；所述氧杂丁烷类环氧稀释剂为二缩合乙氧基氧杂丁烷；所述超支化环氧树脂选自武汉超支化树脂科技有限公司的E102 。

2.根据权利要求1所述一种低模量、高强度、快速固化导电胶，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇液态聚合物，分子量为500-2000。

3.根据权利要求1所述一种低模量、高强度、快速固化导电胶，其特征在于，所述阳离子固化剂有铵封闭路易斯酸盐、六氟锑酸盐、鎓盐。

4.根据权利要求1所述一种低模量、高强度、快速固化导电胶，其特征在于，所述微米片状银粉的颗粒大小控制在4-7μm，振实密度控制在4-5g/cm³；所述微米球状银粉的颗粒大小控制在1-3μm，振实密度控制在5-6g/cm³。

5.根据权利要求1所述一种低模量、高强度、快速固化导电胶，其特征在于，所述粘结剂为环族硅烷偶联剂。