CN116874731A - 固化剂及其制备方法和在异质结导电银浆中应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固化剂及其制备方法和在异质结导电银浆中应用，固化剂具有如下结构式Ⅰ：其中，A为聚合度在25～100的聚丁二烯亚基；两个B独立地选自：
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种固化剂及其制备方法和在异质结导电银浆中应用。
背景技术
异质结电池是太阳能电池中的一个发展方向，具有更高的光电转化效率，而异质结电池中所用的固化剂大多采用环氧类固化剂，例如封闭胺及咪唑类等产品。尽管环氧结构类固化剂具有优异的耐热性，但在光老化和电性能上展现不佳。少数采用封闭聚氨酯多聚物固化剂做交联，尽管一定程度上解决了光老化性能，但由于聚氨酯多聚物交联程度高，导致焊接拉力下降，制品柔韧性降低。
发明内容
为提升产品质量和档次，在不降低产品焊接拉力和柔韧性的同时，提升产品光老化性能同时具有低体积电阻率的特性。本申请人经过创造性工作，发现主链结构中具有一定程度的不饱和键在搭配导电介质银是具有良好的导电性，故而开发出本发明的固化剂。
本发明一方面在于提供一种具有如下结构式Ⅰ的固化剂：
其中，A为聚合度在25～100的聚丁二烯亚基；
两个B独立地选自：
两个R独立地选自：
在本发明一较佳示例中，
A为如下式Ⅱ
则式Ⅰ为如下式Ⅲ
其中i、j、k表示1～3的整数，5≤i+j+k≤9，n为5～10的整数；优选地，i为1～2的整数，j和k为2～3的整数，5≤i+j+k≤7，n为5～8的整数。
在本发明中，式Ⅱ的聚丁二烯单元中的三个重复单元的顺序是任意的。
本发明的另一方面在于提供一种制备本发明所述固化剂的方法，包括如下步骤：
S1、将端羟基的聚丁二烯二元醇与脂肪族二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体；
S2、用封闭剂对聚氨酯预聚体进行封闭反应得到异质结银浆固化剂。
在进一步较佳示例中，所述方法还包括如下步骤：
S3、将反应得到的异质结银浆固化剂溶解在酯类溶剂和/或醚类溶剂中。
较佳地是，
步骤S1中，将100质量份分子量1000～3000优选1500～2500更优选2000的端羟基的聚丁二烯二元醇逐滴加入11～52质量份优选20～35质量份的脂肪族二异氰酸酯中在60-100℃优选70-90℃下反应6～10小时得到聚氨酯预聚体；
步骤S2中，将步骤S1得到的聚氨酯预聚体冷却后，用7～23质量份优选10～20质量份封闭剂对聚氨酯预聚体在30-70℃优选40～60℃下进行封闭反应10～12小时得到异质结银浆固化剂。
其中，步骤S1中，所述端羟基的聚丁二烯二元醇为
其中，i、j、k表示1～3的整数，5≤i+j+k≤9，n为5～10的整数，优选地，i为1～2的整数，j和k为2～3的整数，5≤i+j+k≤7，n为5～8的整数。
在本发明中，端羟基的聚丁二烯二元醇中的三个重复单元的顺序是任意的；
所述脂肪族二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(HMDI)中的一种或多种；
步骤S2中，所述封闭剂选自3,5-二甲基吡唑(DMP)、ε-己内酰胺(CAP)、丙二酸二乙酯(DEM)和甲基乙基酮肟(MEKO)中的一种或几种。
其中，所述酯类溶剂选自用乙酸乙酯和/或乙酸丁酯；所述酯类溶剂选自丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和/或二丙二醇单丁醚。
本发明固化剂的合成工艺图为：
其中H-R为封闭剂。
本发明再一方面在于提供本发明所述固化剂在作为异质结导电银浆中的应用。其中，所述异质结导电银浆在异质结电池、触摸屏、柔性线路板、5G手机电脑中的应用。
本发明的积极进步效果在于：
1)本发明的固化剂作为异质结导电银浆固化剂使用，具有低体积电阻率功能。原因如下：本发明的固化剂的树脂主链及支链具有大量的不饱和双键基团，结构中形成了诸多共轭结构，形成了大量的供电子基团，再搭载在导电金属中如搭配大量金属银粉的情况下，体系中可自由移动的电子显著提升，增强导电效果，实现了低体积电阻率效果，而且树脂的端基在高温条件下会发生解封闭，与体系中的其他结构形成交联网状结构，进一步提升电子的移动能力，降低体积电阻率值。
2)本发明的固化剂为线性聚氨酯结构，因此具有良好的柔韧性。
3)本发明的固化剂的两端封闭剂解封后的活性基团可以与基材上的羟基、氨基等活泼氢基团发生反应，提升产品的焊接拉力。
4)由于本固化剂主链结构为脂肪族结构，长期耐光老化性能对比芳香族类产品有显著提升。
可见，本发明的异质结导电银浆固化剂，不仅能具有良好的焊接拉力，而且，其具有长期耐光老化、低体积电阻率的性能。
具体实施方式
以下通过特定的具体示例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。本发明的下列各技术特征可以进行各种组合以获得相应技术效果的技术方案。
实施例1～12固化剂的制备
步骤S1聚氨酯预聚体的制备
将脂肪族二异氰酸酯加入反应瓶中，反应温度控制在T1℃，在t1小时内逐滴加入含端羟基的聚丁二烯二元醇，滴加完成后继续保温t2小时，得到聚氨酯预聚体。
步骤S2聚氨酯预聚体的封闭
将步骤S1得到的聚氨酯预聚体用冷冻水浴降温至T2℃后保温，t3小时内匀速滴加入封闭剂，升温至T3℃保温t4小时，得到固态的异质结银浆固化剂。
步骤S3固化剂的保存
最后将反应得到的固态的异质结银浆固化剂溶解在酯类溶剂和/或醚类溶剂中得到溶液状的无色至淡黄色透明固化剂。
实施例1～12固化剂制备参数
实施例1～12固化剂制备参数(续1)
实施例1～12固化剂制备参数(续2)
实施例1～12固化剂制备参数(续3)
备注：所述份是指质量份
对比实施例1～12现有固化剂的制备
步骤S1聚氨酯预聚体的制备
将脂肪族二异氰酸酯加入反应瓶中，反应温度控制在T1℃，在t1小时内逐滴加入含端羟基的预聚体，滴加完成后继续保温t2小时，得到聚氨酯预聚体。
步骤S2聚氨酯预聚体的封闭
将步骤S1得到的聚氨酯预聚体用冷冻水浴降温至T2℃后保温，t3小时内匀速加入封闭剂，升温至T3℃保温t4小时，得到固态固化剂。
步骤S3固化剂的保存
最后将反应得到的固态固化剂溶解在酯类溶剂和/或醚类溶剂中得到溶液状的无色至淡黄色透明固化剂。
对比实施例1～2固化剂制备参数(续3)
备注，所述份是指质量份。
效果实施例1
将所制备固化剂按照制备配方，进行体积电阻率及耐光老化测试，以重量份为基准配方各组分重量比为导电填料：羟基树脂：固化剂：溶剂：助剂为91份：3份：3份：2份：1份。
所选导电填料为银粉。
所选羟基树脂为韩国SK公司，牌号ES500。
所选固化剂为上述制备产品。
所选溶剂可为丙二醇甲醚；
所选助剂为流平助剂，BYK公司，牌号为BYK333。
将混合好的浆料进行研磨后，利用蛇形体积电阻测试图案进行丝网印刷，基材为玻璃，印刷完成后，在空气中以190℃进行7分钟固化。利用微欧计测试体积电阻率。
测试结果见表2
本发明所制备固化剂电阻率远低于对比实施例例中普通固化剂产品。
效果实施例2
将效果实施例1得到的产品借助夹具，将夹具垂直夹住丝网印刷后的蛇形的任意一端，利用万能拉伸仪，测试拉起所需的力(N)，移动速度设置在1cm/min。
测试结果见表3
本发明所制备固化剂焊接拉力略优于或与对比实施例例中普通固化剂产品处于相同水平。
效果实施例3
将效果实施例1得到的产品利用恒温恒湿试验箱来测试耐老化性能。将印刷好的蛇形图案，放入其中，设置环境温度为85±2℃，85±3％湿度下，持续500小时后取出后，再次测试其电阻率的增长情况，以百分比增长来统计。
测试结果见表4
本发明所制备耐老化性能优于与对比实施例例中普通固化剂产品。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
Claims (9)
1.一种固化剂，其特征在于具有如下结构式Ⅰ：
其中，A为聚合度在25～100的聚丁二烯亚基；
两个B独立地选自：
两个R独立地选自：
2.如权利要求1所述的固化剂，其特征在于
A为如下式Ⅱ
则式Ⅰ为如下式Ⅲ
其中i、j、k表示1～3的整数，5≤i+j+k≤9，n为5～10的整数；优选地，i为1～2的整数，j和k为2～3的整数，5≤i+j+k≤7，n为5～8的整数。
3.一种制备权利要求1所述固化剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、将端羟基的聚丁二烯二元醇与脂肪族二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体；
S2、用封闭剂对聚氨酯预聚体进行封闭反应得到异质结银浆固化剂。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：
S3、将反应得到的异质结银浆固化剂溶解在酯类溶剂和/或醚类溶剂中。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于
步骤S1中，将100质量份分子量1000～3000优选1500～2500更优选2000的端羟基的聚丁二烯二元醇逐滴加入11～52质量份优选20～35质量份的脂肪族二异氰酸酯中在60-100℃优选70-90℃下反应6～10小时得到聚氨酯预聚体；
步骤S2中，将步骤S1得到的聚氨酯预聚体冷却后，用7～23质量份优选10～20质量份封闭剂对聚氨酯预聚体在30-70℃优选40～60℃下进行封闭反应10～12小时得到异质结银浆固化剂。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于
步骤S1中，所述端羟基的聚丁二烯二元醇为
其中，i、j、k表示1～3的整数，5≤i+j+k≤9，n为5～10的整数；优选地，i为1～2的整数，j和k为2～3的整数，5≤i+j+k≤7，n为5～8的整数；
所述脂肪族二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯中的一种或多种；
步骤S2中，所述封闭剂选自3,5-二甲基吡唑、ε-己内酰胺、丙二酸二乙酯和甲基乙基酮肟中的一种或几种。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于
所述酯类溶剂选自用乙酸乙酯和/或乙酸丁酯；
所述酯类溶剂选自丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和/或二丙二醇单丁醚。
8.权利要求1～4任一项所述固化剂在作为异质结导电银浆中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于所述异质结导电银浆在异质结电池、触摸屏、柔性线路板、5G手机电脑中的应用。
Priority Applications (1)
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| CN202310894574.7A CN116874731A (zh) | 2023-07-20 | 2023-07-20 | 固化剂及其制备方法和在异质结导电银浆中应用 |
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| CN117887025A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-16 | 广州昊毅新材料科技股份有限公司 | 一种应用于异质结电池的导电树脂及其制备方法 |
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| CN117887025B (zh) * | 2024-03-18 | 2024-05-14 | 广州昊毅新材料科技股份有限公司 | 一种应用于异质结电池的导电树脂及其制备方法 |
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