CN114316874A - 一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶及其制备方法，所述热熔胶由以下重量份数的原料组成：45～55份的异氰酸酯、60～80份的聚酯多元醇、5～15份的聚醚多元醇、2～3份的细菌纤维素、0.5～1份的纳米滑石粉、0.1～5份的扩链剂、0.1～2份的固化剂、0.1～3的聚碳化二亚胺、0.1～2份的附着力促进剂、0.1～0.5份的催化剂和0.1～0.3份的抗氧剂。本发明无需添加有机溶剂和双份A类物质，能够极大地减少VOC排放量，有效改善热熔胶对环境的污染，且在热熔胶固化成型后，不仅具有良好的极强的粘结性能，能够满足基材和膜材的复合要求，抑制应力应变脱落，同时，在胶层中形成了快速导热散热网络，缓和温差变化，且其具有较低的热膨胀系数，热胀冷缩时体积变化较小，避免了粘接剂破坏薄膜粘接效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶及其制备方法，属于热熔胶技术领域。
背景技术
太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。单体太阳能电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体太阳能电池串、并联连接和严密封装成组件。
光伏太阳能板包括以下构件：(1)钢化玻璃:其作用为保护发电主体(如电池片)；(2)EVA:用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(电池片)，透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命；(3)电池片:主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣；(4)背板:作用，密封、绝缘、防水；(5)铝合金:保护层压件，起一定的密封、支撑作用；(6)接线盒:保护整个发电系统，起到电流中转站的作用；(7)硅胶:密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。
上述结构中，太阳能背板一般具有多层结构，外层保护层具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层具有良好的绝缘性能，而内层薄膜与EVA具有良好的粘接性能，其中，多层结构的太阳能背板的薄膜之间需要利用粘接剂进行复合，但是，光伏太阳能板一般大面积放置在日照时长较长的区域，在这些区域中，光伏太阳能板白天接受长时间的日照，随着热能的积蓄，温度较高，而这类区域的另一个特点是，昼夜温差很大，随着夜晚的到来，贴近地面的太阳能背板快速失热，温度急剧下降，传统的粘接剂虽然耐热性能极佳，但是经过长时间的反复冷热交替后，粘接剂的热胀冷缩带动薄膜出现变形，特别在薄膜边缘位置，出现卷曲变形明显，严重影响到其抗侵蚀能力和绝缘性能，亟需改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶及其制备方法，该热熔胶解决了现有技术中经过长时间的反复冷热交替后，粘接剂的热胀冷缩带动薄膜出现变形，严重影响到其抗侵蚀能力和绝缘性能的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，所述热熔胶由以下重量份数的原料组成：45～55份的异氰酸酯、60～80份的聚酯多元醇、5～15份的聚醚多元醇、2～3份的细菌纤维素、0.5～1份的纳米滑石粉、0.1～5份的扩链剂、0.1～2份的固化剂、0.1～3的聚碳化二亚胺、0.1～2份的附着力促进剂、0.1～0.5份的催化剂和0.1～0.3份的抗氧剂。
上述技术方案中进一步改进的方案如下：
1.上述方案中，所述异氰酸酯为JQ-4多异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种混合物。
2.上述方案中，所述聚酯多元醇为环氧丙烯酸改性饱和聚酯，脂肪族多元醇、芳香族多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种混合物。
3.上述方案中，聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、接枝型聚醚多元醇、杂环改性聚醚多元醇中的一种或多种。
4.上述方案中，所述扩链剂为1，4一丁二醇、1，6一己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇、乙二胺、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺、氢醌一二(β一羟乙基)醚中的一种或多种混合
5.上述方案中，所述附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐、二甲基丙烯酸金属盐、多官能度酸性丙烯酸酯、丙烯酸酯齐聚体、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或多种。
6.上述方案中，所述固化剂包括脂肪族胺类固化剂和咪唑类固化剂中的一种或两种；
所述脂肪胺类固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或多种混合物；
所述咪唑类固化剂为各种咪唑与甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制成封闭产物。
为达到上述目的，本发明还提供了一种技术方案是：一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：取60～80份的聚酯多元醇、5～15份的聚醚多元醇和0.5～1份的纳米滑石粉，充分混合均匀后，在真空环境中脱水2～4h，脱水温度为100～160℃；
S2：将步骤S1中脱水得到的混合物降温至50～90℃，加入0.1～3份的聚碳化二亚胺、0.1～2份的固化剂和0.1～2份附着力促进剂，搅拌5～10分钟；
S3：向步骤S2的搅拌容器中加入45～55份的异氰酸酯、0.1～0.5份的催化剂和0.1～0.3份抗氧剂，于50～90℃下保温，反应20～60分钟；
S4：加入0.1～5份的扩链剂和2～3份的细菌纤维素，继续搅拌10～40分钟，得到热熔胶成品。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶及其制备方法，无需添加有机溶剂和双份A类物质，能够极大地减少VOC排放量，有效改善热熔胶对环境的污染，且因无需溶剂储存、使用和排放，既减轻了企业环保设施投入、降低了环保处置费用，又避免了溶剂存储给企业带来的安全隐患。
2、本发明一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶及其制备方法，通过45～55份的异氰酸酯、60～80份的聚酯多元醇、5～15份的聚醚多元醇、2～3份的细菌纤维素、0.5～1份的纳米滑石粉、0.1～5份的扩链剂、0.1～2份的固化剂、0.1～3的聚碳化二亚胺、0.1～2份的附着力促进剂、0.1～0.5份的催化剂和0.1～0.3份的抗氧剂制得的热熔胶不仅具有良好的极强的粘结性能，能够满足基材和膜材的复合要求，抑制应力应变脱落，同时，选用45～55份的异氰酸酯配合纳米滑石粉和细菌纤维素，在热熔胶固化成型后，在胶层中形成了快速导热散热网络，缓和温差变化，且其具有较低的热膨胀系数，热胀冷缩时体积变化较小，避免了粘接剂破坏薄膜粘接效果。
具体实施方式
实施例1：一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，所述热熔胶由以下重量份数的原料组成：45份的异氰酸酯、60份的聚酯多元醇、5份的聚醚多元醇、2份的细菌纤维素、0.5份的纳米滑石粉、2份的扩链剂、1份的固化剂、1份的聚碳化二亚胺、1份的附着力促进剂、0.2份的催化剂和0.1份的抗氧剂。
所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合物。
所述聚酯多元醇包括环氧丙烯酸改性饱和聚酯，脂肪族多元醇、芳香族多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇中的一种或多种混合物；所述聚酯多元醇的平均分子量为1000。
其中，所述聚酯多元醇为邻苯二甲酸与聚氧亚烷二元醇缩合而成。
所述聚醚多元醇为主链含有醚键、端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的低聚物，其平均分子量为800。
所述扩链剂为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇、3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯基甲烷、乙二胺、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺、氢醌-二(β-羟乙基)醚中的一种或多种混合物。
所述附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐、二甲基丙烯酸金属盐、多官能度酸性丙烯酸酯、丙烯酸酯齐聚体、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或多种。
所述固化剂包括脂肪族胺类固化剂和咪唑类固化剂中的一种或两种；所述脂肪胺类固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或多种混合物；所述咪唑类固化剂为各种咪唑与甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制成封闭产物。
一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：取60份的聚酯多元醇、5份的聚醚多元醇和0.5份的纳米滑石粉，充分混合均匀后，在真空环境中脱水2h，脱水温度为100℃；
S2：将步骤S1中脱水得到的混合物降温至50℃，加入1份的聚碳化二亚胺、1份的固化剂和1份附着力促进剂，搅拌5分钟；
S3：向步骤S2的搅拌容器中加入45份的异氰酸酯、0.2份的催化剂和0.1份抗氧剂，于50℃下保温，反应20分钟；
S4：加入2份的扩链剂和2份的细菌纤维素，继续搅拌10分钟，得到热熔胶成品。
其中，聚醚多元醇是四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、接枝型聚醚多元醇、杂环改性聚醚多元醇，分子量为800。
其中，抗氧剂是指irganox1010。
其中，催化剂为有机铋。
其中，耐水解剂指聚碳化二亚胺Stabaxol P200。
其中，潜伏固化剂指酮肟封闭型异氰酸酯固化剂。
其中，扩链剂为二羟甲基丁酸改性物。
其中，附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐。
其中，细菌纤维素为醋酸菌纤维素粉末。
实施例2：一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，所述热熔胶由以下重量份数的原料组成：50份的异氰酸酯、70份的聚酯多元醇、10份的聚醚多元醇、2.5份的细菌纤维素、0.8份的纳米滑石粉、4份的扩链剂、1份的固化剂、1份的聚碳化二亚胺、1份的附着力促进剂、0.3份的催化剂和0.2份的抗氧剂。
所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合物。
所述聚酯多元醇包括环氧丙烯酸改性饱和聚酯，脂肪族多元醇、芳香族多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇中的一种或多种混合物；所述聚酯多元醇的平均分子量为1000。
其中，所述聚酯多元醇为邻苯二甲酸与聚氧亚烷二元醇缩合而成。
所述聚醚多元醇为主链含有醚键、端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的低聚物，其平均分子量为800。
所述扩链剂为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇、3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯基甲烷、乙二胺、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺、氢醌-二(β-羟乙基)醚中的一种或多种混合物。
所述附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐、二甲基丙烯酸金属盐、多官能度酸性丙烯酸酯、丙烯酸酯齐聚体、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或多种。
所述固化剂包括脂肪族胺类固化剂和咪唑类固化剂中的一种或两种；所述脂肪胺类固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或多种混合物；所述咪唑类固化剂为各种咪唑与甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制成封闭产物。
一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：取70份的聚酯多元醇、10份的聚醚多元醇和0.8份的纳米滑石粉，充分混合均匀后，在真空环境中脱水3h，脱水温度为140℃；
S2：将步骤S1中脱水得到的混合物降温至70℃，加入1份的聚碳化二亚胺、1份的固化剂和1份附着力促进剂，搅拌8分钟；
S3：向步骤S2的搅拌容器中加入50份的异氰酸酯、0.3份的催化剂和0.2份抗氧剂，于70℃下保温，反应40分钟；
S4：加入4份的扩链剂和2.5份的细菌纤维素，继续搅拌25分钟，得到热熔胶成品。
其中，聚醚多元醇是四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、接枝型聚醚多元醇、杂环改性聚醚多元醇，分子量为800。
其中，抗氧剂是指irganox1010。
其中，催化剂为有机铋。
其中，耐水解剂指聚碳化二亚胺Stabaxol P200。
其中，潜伏固化剂指酮肟封闭型异氰酸酯固化剂。
其中，扩链剂为二羟甲基丁酸改性物。
其中，附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐。
其中，细菌纤维素为醋酸菌纤维素粉末。
实施例3：一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，所述热熔胶由以下重量份数的原料组成：55份的异氰酸酯、80份的聚酯多元醇、15份的聚醚多元醇、3份的细菌纤维素、1份的纳米滑石粉、5份的扩链剂、2份的固化剂、3份的聚碳化二亚胺、2份的附着力促进剂、0.5份的催化剂和0.3份的抗氧剂。
所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合物。
所述聚酯多元醇包括环氧丙烯酸改性饱和聚酯，脂肪族多元醇、芳香族多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇中的一种或多种混合物；所述聚酯多元醇的平均分子量为1000。
其中，所述聚酯多元醇为邻苯二甲酸与聚氧亚烷二元醇缩合而成。
所述聚醚多元醇为主链含有醚键、端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的低聚物，其平均分子量为800。
所述扩链剂为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇、3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯基甲烷、乙二胺、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺、氢醌-二(β-羟乙基)醚中的一种或多种混合物。
所述附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐、二甲基丙烯酸金属盐、多官能度酸性丙烯酸酯、丙烯酸酯齐聚体、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或多种。
所述固化剂包括脂肪族胺类固化剂和咪唑类固化剂中的一种或两种；所述脂肪胺类固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或多种混合物；所述咪唑类固化剂为各种咪唑与甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制成封闭产物。
一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：取80份的聚酯多元醇、15份的聚醚多元醇和1份的纳米滑石粉，充分混合均匀后，在真空环境中脱水4h，脱水温度为160℃；
S2：将步骤S1中脱水得到的混合物降温至90℃，加入3份的聚碳化二亚胺、2份的固化剂和2份附着力促进剂，搅拌10分钟；
S3：向步骤S2的搅拌容器中加入55份的异氰酸酯、0.5份的催化剂和0.3份抗氧剂，于90℃下保温，反应60分钟；
S4：加入5份的扩链剂和3份的细菌纤维素，继续搅拌40分钟，得到热熔胶成品。
其中，聚醚多元醇是四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、接枝型聚醚多元醇、杂环改性聚醚多元醇，分子量为800。
其中，抗氧剂是指irganox1010。
其中，催化剂为有机铋。
其中，耐水解剂指聚碳化二亚胺Stabaxol P200。
其中，潜伏固化剂指酮肟封闭型异氰酸酯固化剂。
其中，扩链剂为二羟甲基丁酸改性物。
其中，附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐。
其中，细菌纤维素为醋酸菌纤维素粉末。
采用上述方案，无需添加有机溶剂和双份A类物质，能够极大地减少VOC排放量，有效改善热熔胶对环境的污染，且因无需溶剂储存、使用和排放，既减轻了企业环保设施投入、降低了环保处置费用，又避免了溶剂存储给企业带来的安全隐患。
另外，通过45～55份的异氰酸酯、60～80份的聚酯多元醇、5～15份的聚醚多元醇、2～3份的细菌纤维素、0.5～1份的纳米滑石粉、0.1～5份的扩链剂、0.1～2份的固化剂、0.1～3的聚碳化二亚胺、0.1～2份的附着力促进剂、0.1～0.5份的催化剂和0.1～0.3份的抗氧剂制得的热熔胶不仅具有良好的极强的粘结性能，能够满足基材和膜材的复合要求，抑制应力应变脱落，同时，选用45～55份的异氰酸酯配合纳米滑石粉和细菌纤维素，在热熔胶固化成型后，在胶层中形成了快速导热散热网络，缓和温差变化，且其具有较低的热膨胀系数，热胀冷缩时体积变化较小，避免了粘接剂破坏薄膜粘接效果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，其特征在于，所述热熔胶由以下重量份数的原料组成：45～55份的异氰酸酯、60～80份的聚酯多元醇、5～15份的聚醚多元醇、2～3份的细菌纤维素、0.5～1份的纳米滑石粉、0.1～5份的扩链剂、0.1～2份的固化剂、0.1～3的聚碳化二亚胺、0.1～2份的附着力促进剂、0.1～0.5份的催化剂和0.1～0.3份的抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，其特征在于，所述异氰酸酯为JQ-4多异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，其特征在于，所述聚酯多元醇为环氧丙烯酸改性饱和聚酯，脂肪族多元醇、芳香族多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，其特征在于，聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、接枝型聚醚多元醇、杂环改性聚醚多元醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，其特征在于，所述扩链剂为1，4一丁二醇、1，6一己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇、乙二胺、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺、氢醌一二(β一羟乙基)醚中的一种或多种混合
6.根据权利要求1所述的一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，其特征在于，所述附着力促进剂为改性二丙烯酸金属盐、二甲基丙烯酸金属盐、多官能度酸性丙烯酸酯、丙烯酸酯齐聚体、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶，其特征在于，所述固化剂包括脂肪族胺类固化剂和咪唑类固化剂中的一种或两种；
所述脂肪胺类固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或多种混合物；
所述咪唑类固化剂为各种咪唑与甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制成封闭产物。
8.根据权利要求1～7中任一所述的一种光伏太阳能背板用单组份热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取60～80份的聚酯多元醇、5～15份的聚醚多元醇和0.5～1份的纳米滑石粉，充分混合均匀后，在真空环境中脱水2～4h，脱水温度为100～160℃；
S2：将步骤S1中脱水得到的混合物降温至50～90℃，加入0.1～3份的聚碳化二亚胺、0.1～2份的固化剂和0.1～2份附着力促进剂，搅拌5～10分钟；
S3：向步骤S2的搅拌容器中加入45～55份的异氰酸酯、0.1～0.5份的催化剂和0.1～0.3份抗氧剂，于50～90℃下保温，反应20～60分钟；
S4：加入0.1～5份的扩链剂和2～3份的细菌纤维素，继续搅拌10～40分钟，得到热熔胶成品。
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