TW202321406A

TW202321406A - 無溶劑黏著劑組成物及用其製備之層壓材料

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Publication number: TW202321406A
Application number: TW111127708A
Authority: TW
Inventors: 白晨豔; 托爾斯坦史密特
Original assignee: 美商陶氏全球科技有限責任公司
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2023-06-01
Also published as: AR126570A1; CN117693570A; EP4377411A1; WO2023004744A1; KR20240039154A

Abstract

本發明揭示一種無溶劑黏著劑組成物，其包含(A)異氰酸酯組分，其藉由包含至少一種單體環脂族異氰酸酯化合物及至少一種第一多元醇之反應物的反應獲得；及(B)多元醇組分，其包含特定選擇之多元醇。該無溶劑黏著劑組成物可用於生產層壓材料，例如光伏裝置之層壓背板，其充分滿足各種合規性法規之要求且具有優異的效能特性，諸如黏合強度、耐老化性、耐黃化性、耐分層性、以及類似特性。亦揭示一種生產該層壓材料之方法及所得層壓材料。

Description

無溶劑黏著劑組成物及用其製備之層壓材料

本揭露係關於一種獨特的無溶劑(solventless, SL)黏著劑組成物，藉由使用其生產之層壓材料，諸如光伏裝置的背板，以及用於生產層壓材料之方法。包含衍生自無溶劑黏著劑組成物之黏著劑層之層壓材料充分滿足各種產業標準規定之要求且展現優異的效能特性，諸如黏合強度、耐老化性、耐黃化性、耐分層性、以及類似特性。

黏著劑組成物可用於廣泛多種應用。舉例而言，黏著劑可用於製造光伏裝置（例如太陽能電池或模組）之層壓背板或保護板。光伏裝置之背板一般藉由藉助其間包夾之黏著劑層來層壓各種聚合物或金屬層，諸如聚酯膜（例如PET或PEN）、聚烯烴膜（例如PE）、氟化烯烴膜、鋁箔、銅箔、鋼箔、及其類似物來製造。由於光伏裝置通常安裝在戶外，因此其應展現針對長期老化及風化（亦即日光、風、雨、碎屑之影響）之高抗性以便防止光伏裝置過早故障或降級。因此，長期以來需要研發一種獨特黏著劑，其可用於生產甚至在長時間暴露於惡劣戶外氣候之後亦展現上述效能特性的層壓材料。

經過不懈的探索，吾人出人意料地研發出可實現上述目標之獨特SL黏著劑組成物。

本揭露提供一種獨特的SL黏著劑組成物，藉由使用SL黏著劑組成物製備之層壓材料，例如光伏(photovoltaic, PV)裝置的層壓背板材料，及用於製備層壓材料之方法。

在本揭露的第一態樣中，本揭露提供一種無溶劑黏著劑組成物，其包含： (A) 包含預聚物的異氰酸酯組分，該預聚物係包含以下的反應物的反應產物：(a)至少一種單體環脂族異氰酸酯化合物，其包含至少一個(伸)環己基基團及多於一個異氰酸酯基團，以及(b)至少一種選自由以下所組成之群組的第一多元醇：第一聚酯多元醇、第一聚碳酸酯多元醇、可選地第一聚醚多元醇、及其組合，其中該預聚物包含多於一個游離的異氰酸酯基團；及 (B) 包含至少一種第二多元醇的多元醇組分，該至少一種第二多元醇選自由以下所組成之群組：第二聚碳酸酯多元醇、第二聚酯多元醇、第二聚醚多元醇，該第二聚碳酸酯多元醇、該第二聚酯多元醇、及該第二聚醚多元醇的混合物，以及其任何組合。

在本揭露之第二態樣中，本揭露提供一種層壓材料，例如光伏(PV)裝置之層壓背板，其包含至少一個第一基材、至少一個第二基材、及夾在其間的至少一個黏著劑層，其中該黏著劑層衍生自根據本揭露之無溶劑黏著劑組成物，且該第一基材及該第二基材中之各者獨立地選自由以下所組成之群組：金屬箔、聚合物層、織物層、及其組合。

在本揭露之第三態樣中，本揭露提供一種生產本揭露的層壓材料之方法，其包含： (a) 提供至少一個第一基材及至少一個第二基材；及 (b) 藉由使用本揭露之無溶劑黏著劑組成物，將該第一基材與該第二基材黏著在一起。

如所主張，應理解前文一般描述及以下詳細描述兩者皆僅為例示性及解釋性的，且並不限制本發明。

除非另外規定，否則本文中所用之所有技術及科學術語具有與本發明所屬領域之一般熟習此項技術者通常所理解相同之含義。此外，所有公開案、專利申請案、專利及本文所提及之其他參考文獻均以引用之方式併入。

如本文所揭示，「及/或(and/or)」意謂「及，或作為替代方案(and, or as an alternative)」。除非另外指示，否則所有範圍包括端值。

根據本揭露之一實施例，黏著劑組成物為包含異氰酸酯組分(A)及多元醇組分(B)之「兩部分(two-part)」或「兩封裝(two-package)」組成物。根據另一實施例，異氰酸酯組分(A)及多元醇組分(B)分開封裝、運輸、及儲存，在用於製造層壓製品之前不久或即將製造前組合。

在不受限於任何特定理論的限制下，本揭露的技術突破主要在於黏著劑組成物的特定設計配方。特別言之，發現藉由使用以下製備之聚胺基甲酸酯系統可用作用於展現所需效能特性之層壓材料（諸如用於PV應用之層壓背板）的黏著劑：(A)衍生自以下的預聚物：衍生自含(伸)環己基基團（例如環己基或伸環己基基團）之單體異氰酸酯化合物、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、及可選的聚醚多元醇的預聚物，(B)由聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、及聚醚多元醇構成之多元醇組分。亦發現，用於上述組分中之各者之成分的類別及相對含量可進一步修改以實現SL黏著劑及層壓材料之效能特性的進一步改良。 異氰酸酯組分 (A)

根據本揭露的一實施例，異氰酸酯組分(A)之平均NCO官能度為至少約1.5、或約1.6至10、或約1.7至約8、或約1.8至約6、或約1.9至約5、或約2至約4、或約2至約3、或約2至2.5、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。舉例而言，異氰酸酯組分(A)之平均NCO官能度為2.0。

根據一實施例，異氰酸酯組分(A)中所含有之預聚物為由以下各者的反應形成之反應產物：(a)至少一種單體環脂族異氰酸酯化合物，其包含至少一個(伸)環己基基團及多於一個，諸如至少兩個異氰酸酯基團，及(b)至少一種選自由以下所組成之群組的第一多元醇：第一聚酯多元醇、第一聚碳酸酯多元醇、可選地第一聚醚多元醇、及其組合，其中該預聚物包含超過一個游離的異氰酸酯基團，諸如至少兩個游離的異氰酸酯基團。舉例而言，預聚物之平均NCO官能度為大於1.0、或至少1.5、或至少約2.0、或約2.0至10、或約2.0至約8、或約2.0至約6、或約2.0至約5、或約2至約4、或約2至約3、或約2至2.5、或NCO官能度為2.0、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。

根據本揭露之一實施例，用於製備預聚物之單體環脂族異氰酸酯化合物包括異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、亞甲基-雙(環己基異氰酸酯) (HMDI)之各種異構體、及IPDI與HMDI之混合物。根據本揭露之一實施例，異佛爾酮二異氰酸酯包含異佛爾酮-1,4-二異氰酸酯、異佛爾酮-1,2-二異氰酸酯、及異佛爾酮-1,3-二異氰酸酯。根據本揭露之一實施例，亞甲基-雙(環己基異氰酸酯)包含亞甲基-雙(4-環己基異氰酸酯)、亞甲基-雙(3-環己基異氰酸酯)、及亞甲基-雙(2-環己基異氰酸酯)。根據本揭露之一較佳實施例，異佛爾酮二異氰酸酯具有由式Ia表示之分子結構，且亞甲基-雙(環己基異氰酸酯)具有由式Ib表示之分子結構。

式Ia 式Ib

在本揭露之一實施例中，以異氰酸酯組分(A)之總重量計，(a)單體環脂族異氰酸酯化合物之含量為40 wt%至70 wt%，諸如在藉由組合以下端點中之任兩者獲得之數值範圍內：以異氰酸酯組分(A)之總重量計，40 wt%、42 wt%、45 wt%、48 wt%、50 wt%、52 wt%、55 wt%、58 wt%、60 wt%、62 wt%、65 wt%、68 wt%、及70 wt%。

根據本揭露之一實施例，組分(A)僅包含IPDI及/或HMDI作為用於製備預聚物之異氰酸酯原材料，且不包含除了IPDI及HMDI之外的任何異氰酸酯官能化化合物。根據本揭露的另一實施例，無溶劑黏著劑組成物不包含除了IPDI及HMDI以外的任何異氰酸酯官能化化合物或其前驅物。

本揭露亦包括其中可使用除IPDI及HMDI以外之異氰酸酯化合物的實施例，且在本發明之上下文中，此類異氰酸酯化合物將稱為「二級異氰酸酯化合物(secondary isocyanate compound)」、「補充異氰酸酯化合物(supplemental isocyanate compound)」、或「額外異氰酸酯化合物(additional isocyanate compound)」。在包含該等二級異氰酸酯化合物之實施例中，該等二級異氰酸酯化合物可為用於製備預聚物之原材料之一部分，亦即，可與IPDI及/或HMDI組合使用以用於製備組分(A)之預聚物。替代地，該等二級異氰酸酯化合物可為獨立於預聚物之成分。包含以上兩種情況之組合的實施例亦為本揭露的概念。

根據包含該等二級異氰酸酯化合物之實施例，該等二級異氰酸酯化合物可包括一或多種包含至少兩個異氰酸酯基團、較佳包含兩個異氰酸酯基團之異氰酸酯化合物。根據一實施例，二級異氰酸酯化合物選自由以下所組成之群組：包含至少兩個異氰酸酯基團之C ₂-C ₁₂脂族異氰酸酯、包含至少兩個異氰酸酯基團之C ₆-C ₁₅環脂族異氰酸酯（除IPDI及HMDI以外）、包含至少兩個異氰酸酯基團之C ₆-C ₁₈芳族二異氰酸酯、經碳二亞胺改質之異氰酸酯、經脲基甲酸酯改質之異氰酸酯、及其組合。例示性二級異氰酸酯化合物可選自由以下所組成之群組：間伸苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯及/或2,6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的各種異構體、經碳二亞胺改質之MDI產物、六亞甲基-1,6-二異氰酸酯、四亞甲基-1,4-二異氰酸酯、伸萘基-1,5-二異氰酸酯、萘-二多異氰酸酯(「NDI」)的異構體諸如1,5-NDI、六亞甲基二多異氰酸酯(「HDI」)的異構體、二甲苯二多異氰酸酯(「XDI」)的異構體、或其混合物。根據本揭露的另一實施例，以所有異氰酸酯化合物之總重量計（亦即，單體環脂族異氰酸酯化合物與二級異氰酸酯化合物之組合重量），二級異氰酸酯化合物之含量可為1 wt%至50 wt%、或2 wt%至45 wt%、或5 wt%至40 wt%、或8 wt%至35 wt%、或10 wt%至30 wt%、或12 wt%至25 wt%、或15 wt%至20 wt%、或≤ 15 wt%、或≤ 12 wt%、或≤ 10 wt%、或≤ 8 wt%、或≤ 6 wt%、或≤ 5 wt%、或≤ 2 wt%、或≤ 1 wt%、或0 wt%。具有異氰酸酯基團之化合物，諸如上文所述預聚物、IPDI/HMDI、及二級異氰酸酯化合物可藉由參數「%NCO」表徵，該參數為以化合物之重量計，異氰酸酯基團按重量計之量。可藉由ASTM D 2572-97 (2010)之方法量測參數%NCO。根據本揭示之一實施例，預聚物及二級異氰酸酯化合物可具有至少3 wt%、或至少5 wt%、或至少7 wt%之%NCO。在一些實施例中，預聚物及二級異氰酸酯化合物之%NCO不超過40 wt%、35wt%、30 wt%、或25 wt%、或22 wt%、或20 wt%。

根據本揭露之一實施例，用於製備組分(A)之預聚物之原材料不包含六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或其任何異構體/二聚體/三聚體/寡聚物。根據本揭露的另一實施例，用於製備組分(A)之預聚物的原材料不包含二甲苯二異氰酸酯(XDI)或其任何異構體/二聚體/三聚體/寡聚物。

根據本揭露的一實施例，用於製備組分(A)之預聚物的第一多元醇可選自由以下所組成之群組：第一聚碳酸酯多元醇、第一聚酯多元醇、可選地第一聚醚多元醇、及其組合。根據本揭露之一實施例，用於製備組分(A)之預聚物的第一多元醇可為第一聚碳酸酯多元醇、第一聚酯多元醇、及第一聚醚多元醇之混合物。根據本揭露的另一實施例，用於製備組分(A)之預聚物的第一多元醇為第一聚碳酸酯多元醇與第一聚酯多元醇之混合物。

根據本揭露的一實施例，第一聚酯多元醇之羥基官能度為至少1.8、至少2.0、及至多2.2、或至多2.5、或至多2.8、或至多3.0、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。第一聚酯多元醇之分子量可為500 g/mol至5,000 g/mol、或600 g/mol至3,000 g/mol、或800 g/mol至2,000 g/mol、或1,000 g/mol至1,500 g/mol、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。聚酯多元醇一般而言藉由使具有2個至12個碳原子、較佳2個至10個碳原子之多官能醇與具有2個至12個碳原子、較佳2個至10個碳原子之多官能羧酸或其酸酐/酯反應獲得。用於製備聚酯多元醇之一般多官能醇較佳地為二醇、三醇、四醇，且可包括乙二醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚伸烷二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、丙三醇、赤藻糖醇、季戊四醇、三羥甲基苯、及其任何組合。用於製備第一聚酯多元醇之一般多官能羧酸可為脂族、環脂族、芳脂族、芳族或雜環，且可經例如鹵素原子取代，及/或可為飽和或不飽和的。較佳地，多官能羧酸選自由以下所組成之群組：己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、戊二酸、四氯鄰苯二甲酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸、丙二酸、2-甲基丁二酸、3,3-二乙基戊二酸、2,2-二甲基丁二酸、偏苯三甲酸、其酸酐、及其任何組合。較佳為己二酸或己二酸與間苯二甲酸之混合物。在另一實施例中，第一聚酯多元醇之OH數為30 mg KOH/g至200 mg KOH/g、較佳40 mg KOH/g至180 mg KOH/g、且更佳50 mg KOH/g至160 mg KOH/g。根據本揭露之一實施例，以第一多元醇(b)之總重量計，第一聚酯多元醇之含量為40 wt%至85 wt%，諸如在藉由組合以下端點中之任兩者獲得之數值範圍內：以第一多元醇(b)之總重量計，40 wt%、42 wt%、45 wt%、48 wt%、50 wt%、52 wt%、55 wt%、58 wt%、60 wt%、62 wt%、65 wt%、68 wt%、70 wt%、72 wt%、75 wt%、78 wt%、80 wt%、82 wt%、及85 wt%。

根據本揭露之一實施例，第一聚醚多元醇之羥基官能度為1.8至3.0，諸如至少1.8、或至少2.0、或至少2.2、或至少2.5、或至多2.6、或至多2.7、或至多2.8、或至多2.9、或至多3.0、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。第一聚醚多元醇之分子量可為400 g/mol至5,000 g/mol、或500 g/mol至4,000 g/mol、或600 g/mol至3,000 g/mol、或800 g/mol至2,000 g/mol、或1,000 g/mol至1,500 g/mol、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。舉例而言，第一聚醚多元醇可藉由一或多種選自以下之環氧烷之聚合製備：環氧乙烷(EO)、環氧丙烷(PO)、環氧丁烷、四氫呋喃、三羥甲基丙烷、丙三醇、赤藻糖醇、季戊四醇、三羥甲基苯、異氰尿酸參羥乙酯、多元醇之縮合產物、及其任何組合。第一聚醚多元醇之適合實例包括聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇(PEG)、聚丁二醇、聚伸丁醚二醇(PTMEG)、及其任何組合。替代地，聚醚多元醇可為PEG與至少一種另一如上文所述之聚醚多元醇之組合或共聚物。舉例而言，聚醚多元醇可為PEG與PPG、聚丁二醇、及PTMEG中之至少一者的組合。根據本揭露之一實施例，上述第一聚醚多元醇之量可為第一多元醇之總重量的0 wt%-20 wt%、或至多18 wt%、或至多15 wt%、或至多12 wt%、或至多10 wt%、或2 wt%至8 wt%、或4 wt%至6 wt%。

根據本揭露之一實施例，第一聚碳酸酯多元醇之羥基官能度為至少1.8、至少2.0、或至少2.1、或至少2.2、或至少2.3、或至少2.4、或至少2.5、或至多2.6、或至多2.7、或至多2.8、或至多2.9、或至多3.0、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。第一聚碳酸酯多元醇之分子量可為500 g/mol至5,000 g/mol、或600 g/mol至3,000 g/mol、或800 g/mol至2,000 g/mol、或1,000 g/mol至1,500 g/mol、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。舉例而言，聚碳酸酯多元醇可包括衍生自丁二醇、己二醇、及環己烷二甲醇者。在上述實施例中，以第一多元醇(b)之總重量計，第一聚碳酸酯多元醇的量可為10 wt%至50 wt%，諸如在藉由組合以下端點中之任兩者獲得之數值範圍內：10 wt%、12 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、18 wt%、20 wt%、21 wt%、22 wt%、24 wt%、25 wt%、26 wt%、28 wt%、30 wt%、31 wt%、32 wt%、34 wt%、35 wt%、36 wt%、38 wt%、39 wt%、40 wt%、42 wt%、45 wt%、46 wt%、48 wt%、50 wt%。

在本揭露之一實施例中，並且以異氰酸酯組分(A)之總重量計，(b)第一多元醇之含量為30 wt%-60 wt%，諸如在藉由組合以下端點中之任兩者獲得之數值範圍內：以異氰酸酯組分(A)之總重量計，30 wt%、32 wt%、35 wt%、38 wt%、40 wt%、42 wt%、45 wt%、48 wt%、50 wt%、52 wt%、55 wt%、58 wt%、60 wt%。 多元醇組分 (B)

根據本揭露的各種實施例，多元醇組分包含至少一種選自由以下所組成之群組的第二多元醇：第二聚碳酸酯多元醇、第二聚酯多元醇、第二聚醚多元醇，第二聚碳酸酯多元醇、第二聚酯多元醇、及第二聚醚多元醇之混合物，及其任何組合。

根據本揭露之一實施例，第二聚酯多元醇之羥基官能度為至少1.8、或至少1.9、或至少2.0、或至少2.1、或至少2.2、或至多2.3、或至多2.4、或至多2.5、或至多2.6、或至多2.7、或至多2.8、或至多2.9、或至多3.0、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。第二聚酯多元醇之分子量可為500 g/mol至5,000 g/mol、或600 g/mol至3,000 g/mol、或800 g/mol至2,000 g/mol、或1,000 g/mol至1,500 g/mol、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。關於第一聚酯多元醇之來源、製備製程、類別、分子結構、及各種參數的上文介紹亦適用於此第二聚酯多元醇。根據本揭露之一實施例，以多元醇組分(B)之總重量計，第二聚酯多元醇之含量為15 wt%至70 wt%，諸如在藉由組合以下端點中之任兩者獲得之數值範圍內：以多元醇組分(B)之總重量計，15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、22 wt%、25 wt%、28 wt%、30 wt%、32 wt%、35 wt%、38 wt%、40 wt%、42 wt%、45 wt%、48 wt%、50 wt%、52 wt%、55 wt%、58 wt%、60 wt%、62 wt%、65 wt%、68 wt%、及70 wt%。

根據本揭露之一實施例，第二聚醚多元醇之羥基官能度為1.8至3.0，諸如至少1.8、或至少1.9、或至少2.0、或至少2.1、或至少2.2、或至少2.3、或至多2.4、或至多2.5、或至多2.6、或至多2.7、或至多2.8、或至多2.9、或至多3.0、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。第二聚醚多元醇之分子量可為400 g/mol至5,000 g/mol、或500 g/mol至4,000 g/mol、或600 g/mol至3,000 g/mol、或800 g/mol至2,000 g/mol、或1,000 g/mol至1,500 g/mol、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。關於第一聚醚多元醇之來源、製備製程、類別、分子結構、及各種參數的上文介紹亦適用於此第二聚醚多元醇。根據本揭露之一實施例，以多元醇組分(B)之總重量計，上述第二聚醚多元醇之量可為10 wt%至50 wt%，諸如在藉由組合以下端點中之任兩者獲得之數值範圍內：以多元醇組分(B)之總重量計，10 wt%、11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、22 wt%、25 wt%、28 wt%、30 wt%、32 wt%、35 wt%、38 wt%、40 wt%、42 wt%、45 wt%、48 wt%、及50 wt%。

根據本揭露之一實施例，第二聚碳酸酯多元醇之羥基官能度為1.8至3.0，諸如至少1.8、或至少1.9、或至少2.0、或至少2.1、或至少2.2、或至少2.3、或至多2.4、或至多2.5、或至多2.6、或至多2.7、或至多2.8、或至多2.9、或至多3.0、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。第二聚碳酸酯多元醇之分子量可為500 g/mol至5,000 g/mol、或600 g/mol至4,000 g/mol、或700 g/mol至3,000 g/mol、或800 g/mol至2,000 g/mol、或1,000 g/mol至1,500 g/mol、或在藉由組合以上指示端點中之任兩者獲得之數值範圍內。關於第一聚碳酸酯多元醇之來源、製備製程、類別、分子結構、及各種參數的上文介紹亦適用於此第二聚碳酸酯多元醇。根據本揭露之一實施例，以多元醇組分(B)之總重量計，上述第二聚碳酸酯多元醇之量可為8 wt%-50 wt%，諸如在藉由組合以下端點中之任兩者獲得之數值範圍內：以多元醇組分(B)之總重量計，8 wt%、9 wt%、10 wt%、11 wt%、12 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、22 wt%、25 wt%、28 wt%、30 wt%、32 wt%、35 wt%、38 wt%、40 wt%、41 wt%、42 wt%、44 wt%、45 wt%、47 wt%、48 wt%、及50 wt%。

根據本揭露之一實施例，(B)多元醇組分及/或異氰酸酯組分(A)可進一步包含一或多種經除了羥基以外的游離或封端官能基官能化之多元醇，諸如亞磷官能化多元醇、羧基官能化多元醇、硫醇官能化多元醇、矽烷偶合劑、及其類似物。

根據本揭露之另一實施例，本揭露的無溶劑黏著劑組成物不含經除了羥基以外的游離或封端官能基官能化之多元醇，諸如不含亞磷官能化多元醇、羧基官能化多元醇、硫醇官能化多元醇、矽烷偶合劑、及其類似物。

根據本揭露的一實施例，多元醇組分(B)僅包含第二聚碳酸酯多元醇、第二聚酯多元醇、及第二聚醚多元醇之混合物，且不包含任何其他多元醇。根據本揭露的另一實施例，第二多元醇包含第二聚碳酸酯多元醇與第二聚酯多元醇之混合物，且不包含任何其他多元醇。根據本揭露的一較不佳實施例，多元醇組分(B)可進一步包含一或多種額外及傳統多元醇，諸如聚丙烯酸多元醇、乙烯-乙酸乙烯酯多元醇、聚矽氧多元醇、及其類似物。 SL 黏著劑組成物之應用

根據本揭露的各種實施例，本揭露的雙組分黏著劑組成物可包含一或多種溶劑或可完全無溶劑。如本文所揭示，術語「無溶劑(solvent free)」、「無溶劑(solventless)」或「非溶劑(non-solvent)」可互換地使用，且應解釋用於製備黏著劑組成物之所有原材料的混合物包含以原材料之混合物的總重量計，小於3重量%、較佳小於2重量%、較佳小於1重量%、更佳小於0.5重量%、更佳小於0.2重量%、更佳小於0.1重量%、更佳小於100 ppm重量、更佳小於50 ppm重量、更佳小於10 ppm重量、更佳小於1 ppm重量之任何有機或無機溶劑。如本文所揭示，術語「溶劑(solvent)」係指其功能僅用於溶解一或多種固體、液體或氣體材料而不產生任何化學反應之有機及無機液體。

根據本揭露的各種實施例，異氰酸酯組分(A)與多元醇組分(B)之間的重量比可為100:(30-65)。當異氰酸酯組分(A)之總重量視為100重量份時，多元醇組分(B)之量可為30重量份至65重量份，諸如在藉由組合以下端值中之任兩者獲得之數值範圍內：30重量份、31重量份、32重量份、34重量份、35重量份、36重量份、38重量份、39重量份、40重量份、42重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份、50重量份、52重量份、53重量份、54重量份、55重量份、56重量份、57重量份、58重量份、59重量份、60重量份、62重量份、63重量份、64重量份、及65重量份。

如上文所述，異氰酸酯組分(A)及多元醇組分(B)分開運輸及儲存，在製造層壓製品期間塗覆之前不久或即將塗覆前組合。在一些實施例中，異氰酸酯組分與多元醇組分在環境溫度下均為液體。當需要使用黏著劑組成物時，異氰酸酯組分及多元醇組分彼此接觸且混合在一起。一旦混合，異氰酸酯組分(A)中的游離異氰酸酯基團與多元醇組分(B)中的羥基之間發生聚合（固化）反應以形成聚胺基甲酸酯，其展現至少一個第一基材與至少一個第二基材之間的黏著劑層中黏著劑的功能。藉由使組分(A)與(B)接觸而形成之黏著劑組成物可稱為「可固化混合物(curable mixture)」。

一或多種催化劑可以可選地用以促進或加速用於製備異氰酸酯組分(A)中之預聚物的上述聚合反應，及/或(A)之預聚物與多元醇組分(B)之間的聚合。

催化劑可包括可促進異氰酸酯基與羥基之間的反應之任何物質。不受理論限制，催化劑可以包括例如甘胺酸鹽；三級胺；三級膦，諸如三烷基膦及二烷基苯甲基膦；嗎啉衍生物；哌口井衍生物；各種金屬之螯合物，諸如可以獲自乙醯基丙酮、苯甲醯基丙酮、三氟乙醯基丙酮、乙醯乙酸乙酯、及其類似物與諸如Be、Mg、Zn、Cd、Pd、Ti、Zr、Sn、As、Bi、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、及Ni之金屬的螯合物；強酸之酸性金屬鹽，諸如氯化鐵及氯化錫；有機酸與多種金屬（諸如鹼金屬、鹼土金屬、Al、Sn、Pb、Mn、Co、Ni、及Cu）之鹽；有機錫化合物，諸如有機羧酸之錫(II)鹽，例如二乙酸錫(II)、二辛酸錫(II)、二乙基己酸錫(II)、及二月桂酸錫(II)，及有機羧酸之二烷基錫(IV)鹽，例如二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、順丁烯二酸二丁基錫、及二乙酸二辛基錫；有機羧酸之鉍鹽，例如辛酸鉍；三價及五價As、Sb、及Bi之有機金屬衍生物，及鐵及鈷之金屬羧基化合物；或其混合物。

一般而言，以所有反應物之總重量計，本文所用之催化劑之含量大於零且為至多1.0 wt%，較佳至多0.5 wt%，更佳至多0.05wt%。

本揭露的SL黏著劑組成物可以出於特定目的可選地包含任何額外輔助劑及/或添加劑。

在本揭露之一個實施例中，輔助劑及/或添加劑中之一或多者可選自由以下所組成之群組：其他輔助催化劑、界面活性劑、韌化劑、調流劑、稀釋劑、穩定劑、塑化劑、催化劑去活化劑、分散劑、及其混合物。

亦揭示一種使用該黏著劑組成物生產層壓製品之方法。在一些實施方案中，黏著劑組成物，諸如上文所論述之黏著劑組成物，處於液態。在一些實施例中，組成物在25℃下為液體。即使組成物在25℃下為固體，亦可視需要接受加熱組成物以使其轉變為液態。將一層組成物塗覆於基材或膜之表面。「基材/膜(substrate/film)」為在一個維度中為5 mm或更小，諸如1 mm或更小，且在其他兩個維度中均為1 cm或更大的任何結構。聚合物膜為由聚合物或聚合物之混合物製成的膜。聚合物膜之組成一般而言為80重量百分比或重量更大的一或多種聚合物。在一些實施例中，塗覆至膜之可固化混合物之層的厚度為1 µm至50 µm。

在一些實施例中，使另一基材/膜之表面與可固化混合物層接觸以形成未固化層壓物。黏著劑組成物可藉由習知層壓機器，例如來自Nordmeccanica之Labo-Combi 400機器來塗覆。可固化混合物隨後經固化或允許其固化。未固化層壓物可經受壓力，例如藉由穿過軋輥，該軋輥可經或可不經加熱。可加熱未固化之層壓物以加速固化反應。適合基材/膜包括編織及非編織天然或合成織物、金屬箔/薄片、聚合物、塗有金屬之聚合物、及填充有各種填充劑及/或增強劑之聚合物。膜可選地具有上面用油墨印有影像的表面；且該油墨可與黏著劑組成物接觸。在一些實施例中，基材/膜為聚合物膜或塗有金屬之聚合物膜，且更佳地為一個金屬箔/薄片與一個聚合物膜之組合。

圖1展示用於PV裝置的層壓背板100之一般實施例的截面視圖，其包含第一基材101，其兩側上藉由黏著劑層103黏著有兩個第二基材102，其中黏著劑層103可衍生自本揭露的無溶劑黏著劑組成物。各層之尺寸（例如，厚度）未按實際尺度繪製以便清楚地展示配置及結構。在圖1中所展示之實施例中，上述第一基材101可為PET層103，且第二基材102可由諸如PE、Pet、或PVF之普通聚合物製成。

圖1中所展示之實施例僅為說明性的，且亦可構想許多替代實施例。舉例而言，可省略任一側上之基材102及黏著劑層103，或可根據背板100之目標厚度及所需效能特性來配置額外第一/第二基材、SL黏著劑層及任何其他層（諸如額外空氣/濕氣/UV阻擋層或結構強化層）。

可用於第一/第二基材之聚合物可獨立地選自由以下所組成之群組：PE、HDPE、LDPE、PP、PVC、PET、PU、PV、PMA、PA、ABS、CA、EPDM、PVF、EVA、CPP、及其任何混合物或共聚物。

可用於第一/第二基材之金屬可選自由以下所組成之群組：Al、Al合金、Fe、鋼、銅、銅合金、Mg、Mg合金、及其任何組合或合金。

根據本揭露的一個實施例，第一基材及第二基材中的各者的厚度可為約1 µm至500 µm，諸如在藉由使用以下值中的任兩者獲得的數值範圍內：1 µm、2 µm、5 µm、6 µm、7 µm、10 µm、12 µm、15 µm、16 µm、18 µm、20 µm、24 µm、25 µm、30 µm、32 µm、35 µm、40 µm、45 µm、50 µm、55 µm、60 µm、65 µm、70 µm、72 µm、75 µm、80 µm、90 µm、100 µm、120 µm、140 µm、150 µm、180 µm、200 µm、250 µm、300 µm、350 µm、400 µm、450 µm、及500 µm。

根據本揭露的另一實施例，SL黏著劑層的厚度可為約1 µm至300 µm，諸如在藉由使用以下值中的任兩者獲得的數值範圍內：1 µm、2 µm、5 µm、6 µm、7 µm、10 µm、12 µm、15 µm、16 µm、18 µm、20 µm、24 µm、25 µm、30 µm、32 µm、35 µm、40 µm、45 µm、50 µm、55 µm、60 µm、65 µm、70 µm、72 µm、75 µm、80 µm、90 µm、100 µm、120 µm、140 µm、150 µm、180 µm、200 µm、250 µm、及300 µm。

圖2展示PV裝置之分解視圖，其中多個太陽能電池用頂部及底部封裝元件封裝且接著用玻璃蓋板、及框架、及本揭露的背板組裝。此PV裝置亦包含用於將太陽能電池連接至外部電路之接線盒。用於製備PV裝置之材料及製程在相關技術領域中為眾所周知的。在不受任何特定理論限制的情況下，咸信包含本揭露的SL黏著劑組成物之背板可有效地促進PV裝置之機械強度（尤其黏合強度）及耐老化性。

本揭露的另一實施例係關於用於製備圖1之層壓背板100的製程，其包含以下步驟：(i)提供第一基材101及至少一個第二基材102，及(ii)藉由使用黏著劑層103將至少一個第二基材102（例如PET、PE、或PVF層）黏著至第一基材101（例如PET或PE層）以形成層壓物。

本揭露之製程可以連續或分批地進行。連續製程之實例為卷對卷製程，其中將第一基材之卷展開且傳輸通過兩個或更多個工作站，其中異氰酸酯組分(A)及多元醇組分(B)混合以形成塗覆於第一基材之一或多個表面上的本申請案之黏著劑組成物（可固化混合物）。本申請案的黏著劑組成物（可固化混合物）可塗覆超過一次以達成所需膜厚度或組成物輪廓。可在存在或不存在輥之輔助下將第二基材之層塗覆至可固化黏著劑層上。可以佈置加熱或輻照裝置以促進經塗佈之黏著層固化，且輥亦可用於增強層壓物內之黏著強度。第二基材亦可自卷展開。展開之第一及第二基材之長度可為10公尺至20,000公尺、10公尺至15,000公尺、且較佳20公尺至10,000公尺，且一般而言在0.1 m/min至60 m/min、較佳3 m/min至45 m/min、更佳5 m/min至15 m/min範圍內之速度下傳輸。在連續技術結束時，將經固化層壓產物捲繞於轉軸上。

本文中所揭示之層壓材料可經切割或以其他方式成形以便具有適合於任何所需目的之形狀，諸如用於PV裝置之背板。實例

現在將在以下實例中描述本發明之一些實施例，除非另外說明，否則其中所有份數及百分比皆按重量計。然而，本揭示案之範疇當然不限於此等實例中所闡述之調配物。更確切而言，實例對本揭示案而言僅為發明性的。

下表1中列出了實例中使用之原材料的資訊：

表1.實例中所用之原材料

品牌名稱	特徵	供應商
Bester 648	OH官能度為2之聚酯多元醇	Dow Chemical公司
Bester 115	OH官能度為2之聚酯多元醇	Dow Chemical公司
Voranol CP450	OH官能度為3之聚醚多元醇	Dow Chemical公司
XCPA-195	OH官能度為2之聚酯多元醇	Xuchuan Chemical
1500NH	OH官能度為2之聚酯多元醇	Xuchuan Chemical
NX9208	OH官能度為2之聚酯多元醇	Cardolite
UP-100	OH官能度為2之聚碳酸酯多元醇	UBG
MF C411	無溶劑多元醇共反應物，其包含聚酯多元醇與聚醚多元醇之摻合物	Dow Chemical公司
中間物88-102	聚酯多元醇共反應物	Dow Chemical公司
Desmodur W (HMDI)		Convestro有限公司
MF200C	HDI之三聚體	Dow Chemical公司

異氰酸酯組分 A 之製備實例

本發明製備實例(IEx.)A1至A5及比較製備實例(CEx.)之異氰酸酯組分（胺甲酸酯預聚物）A根據下文所述之程序以異氰酸酯組分之總重量計按重量百分比使用表2中所列舉之原材料之相對含量合成。

異氰酸酯組分（胺甲酸酯預聚物）在1L玻璃反應器中合成。詳言之，將如表2中所示之二異氰酸酯單體引入至反應器中且在氮氣保護下維持於60℃。接著，將表2中所示之乙二醇引入至反應器中。使反應器的溫度慢慢升高至80℃-90℃並且保持在此溫度下，直到達到反應的理論端點。將由此產生之異氰酸酯組分（亦即胺甲酸酯預聚物）裝入在氮氣保護下的密封容器中以用於進一步應用。

表2.組分A之配方

	IEx. A1	IEx. A2	IEx.A3	IEx.A4	IEx.A5	CEx.A
HMDI	55	55	55	47	55
HDI三聚體						100
Bester 648	20		32	30
XCPA-195		30			25
NX9208	15
CP450			3	8
1500NH		5
UP-100	10	10	10	15	20
總計	100	100	100	100	100	100

多元醇組分 B 之製備實例

本發明製備實例(IEx.)B1至B3及比較製備實例(CEx.)之多元醇組分B藉由在環境溫度下以多元醇組分的總重量計按重量百分比根據表3中列出的原材料的特定量，充分摻和該等原材料來合成。

表3.組分B之配方

	IEx.B1	IEx.B2	IEx.B3	CEx.B
XCPA-195		42
UP-100	45	28	13
Bester 115	25
Voranol CP450	30	30
MF C411			87
中間物88-102				100
總計	100	100	100	100

實例 1 至 5 及比較實例 1

根據以下表4，藉由使用在上述指示的製備實例中製備的異氰酸酯組分及多元醇組分來合成實例1至5及比較實例1的黏著劑組成物。層壓物在來自Nordmeccanica之Labo-Combi 400機器中在以下加工條件下藉由使用此等黏著劑製備：線速度設定為120 mpm及150 mpm，轉移輥之溫度為45℃，夾壓溫度設定為60℃，且塗層重量設定為1.8 gsm。選擇三種不同的基材（50 µm PET膜、125 µm PET膜、及110 µm PE膜），並使用黏著劑將其彼此黏著以形成PET50/PET125層壓物及PET125/PE110層壓物。

表4：實例1至5及比較實例1之配方

	配方	莫耳比
實例1	IEx.A1/IEx.B1	100:50
實例2	IEx.A2/IEx.B2	100:45
實例3	IEx.A3/IEx.B3	100:40
實例4	IEx.A4/IEx.B1	100:38
實例5	IEx.A5/IEx.B2	100:50
比較實例1	CEx.A/CEx.B	30:100

藉由使用以下技術表徵此等層壓物在老化處理之前及之後的黏合強度(bond strength, BS)結果。測試技術 黏合強度 (BS)

將用黏著劑組成物製備之層壓物切成15 mm寬之條帶，以便使用可購自Instron公司之5940系列單管柱台面系統在250 mm/min十字頭速度下進行T剝離測試。在測試期間，由手指略微牽拉各條帶之尾部以確保尾部與剝離方向保持90度。各樣本測試三個條帶且計算平均值。結果以N/15 mm之單位表示。值愈高表示黏合強度愈好。在 85℃ 溫度及 85% 濕度下之老化實驗

以上製備的層壓物樣本移至設定成85℃的溫度及85%的濕度的烤箱中，並在此類條件下連續老化1,000小時。隨後，將經老化之樣本取出，冷卻，且經歷黏合強度(BS)測試。

表5中概述了老化處理之前及之後的黏合強度結果，從中可以看出，所有發明實例都展現出優異的BS，其將在長期老化處理之後進一步增強而不是劣化，而比較實例展現出低得多的BS，其將在老化處理之後進一步劣化。在不侷限於任何特定理論的情況下，可以推測，黏合強度及耐老化性的意外改良源自異氰酸酯組分及多元醇組分的專門設計的配方。

表5：實例1至5及比較實例1之表徵結果

	PET50/PET125 BS	PET125/PE110 BS	PET50/PET125 老化後之BS	PET125/PE110 老化後之BS
實例1	3.2	6.5	2.7	10.8
實例2	4.0	5.5	3.9	19.6
實例3	3.1	5.5	2.6	15.7
實例4	3.0	5.6	2.8	5.3
實例5	2.9	5.0	2.6	9.8
比較實例1	2.5	3.6	1.8	2.8

100:背板 101:第一基材 102:第二基材 103:黏著劑層

［圖1］為本文所描述之PV裝置的層壓背板材料之一個實施例之截面的示意圖示。［圖2］為包含本揭露的層壓背板材料的PV裝置的分解視圖。

100:背板

101:第一基材

102:第二基材

103:黏著劑層

Claims

一種無溶劑黏著劑組成物，其包含： (A) 包含預聚物的異氰酸酯組分，該預聚物係包含以下的反應物的反應產物：(a)至少一種單體環脂族異氰酸酯化合物，其包含至少一個(伸)環己基基團及多於一個異氰酸酯基團，以及(b)至少一種選自由以下所組成之群組的第一多元醇：第一聚酯多元醇、第一聚碳酸酯多元醇、可選地第一聚醚多元醇、及其組合，其中該預聚物包含多於一個游離的異氰酸酯基團；及 (B) 包含至少一種第二多元醇的多元醇組分，該至少一種第二多元醇選自由以下所組成之群組：第二聚碳酸酯多元醇、第二聚酯多元醇、第二聚醚多元醇，該第二聚碳酸酯多元醇、該第二聚酯多元醇、及該第二聚醚多元醇的混合物，以及其任何組合。
如請求項1之無溶劑黏著劑組成物，其中該單體環脂族異氰酸酯化合物選自由以下所組成之群組：異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、亞甲基-雙(環己基異氰酸酯) (HMDI)、及其組合；及/或該單體環脂族異氰酸酯化合物不含二聚物、三聚物或寡聚物。
如請求項1之無溶劑黏著劑組成物，其中該(A)異氰酸酯組分可選地包含(c)至少一種除該單體環脂族異氰酸酯化合物以外的二級異氰酸酯化合物，其選自由以下所組成之群組：C ₂-C ₁₆脂族二異氰酸酯、C ₅-C ₁₈環脂族二異氰酸酯、C ₆-C ₁₈芳族二異氰酸酯、經碳二亞胺改質之異氰酸酯、經脲基甲酸酯改質之異氰酸酯、或其組合；或該(A)異氰酸酯組分不含除該單體環脂族異氰酸酯化合物以外的任何異氰酸酯化合物。
如請求項1之無溶劑黏著劑組成物，其中該無溶劑黏著劑組成物不含任何衍生自以下之聚合單元：(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、聚內酯、聚烯烴、雙酚樹脂、以及乙酸乙烯酯。
如請求項1之無溶劑黏著劑組成物，其中以該異氰酸酯組分之總重量計，該(a)單體環脂族異氰酸酯化合物之含量為40 wt%至70 wt%，且該(b)第一多元醇之含量為30 wt%至60 wt%；及以該第一多元醇之總重量計，該第一多元醇包含10 wt%至50 wt%之該第一聚碳酸酯多元醇、40 wt%至85 wt%之該第一聚酯多元醇、及0 wt%至20 wt%之該第一聚醚多元醇。
如請求項1之無溶劑黏著劑組成物，其中以該(B)多元醇組分之總重量計，該(B)多元醇組分包含8 wt%至50 wt%之該第二聚碳酸酯多元醇、15 wt%至70 wt%之該第二聚酯多元醇、及10 wt%至50 wt%之該第二聚醚多元醇。
如請求項1之無溶劑黏著劑組成物，其中該異氰酸酯組分(A):該多元醇組分(B)之重量比為100:(30-65)。
如請求項1之無溶劑黏著劑組成物，其中該第一聚酯多元醇之平均羥基官能度係1.8至3、且分子量係500至5,000；該第一聚醚多元醇之平均羥基官能度係1.8至3、且分子量係400至5,000；該第一聚碳酸酯多元醇之平均羥基官能度係1.8至3、且分子量係500至5,000；該第二聚酯多元醇之平均羥基官能度係1.8至3、且分子量係500至5,000；該第二聚醚多元醇之平均羥基官能度係1.8至3、且分子量係400至5,000；及該第二聚碳酸酯多元醇之平均羥基官能度係1.8至3、且分子量係500至5,000。
一種層壓材料，其包含至少一個第一基材、至少一個第二基材、及夾在其間的至少一個黏著劑層，其中該黏著劑層衍生自如請求項1至8中任一項之無溶劑黏著劑組成物，且該第一基材及該第二基材中之各者獨立地選自由以下所組成之群組：金屬箔、聚合物層、織物層、及其組合。
一種生產如請求項9之層壓材料之方法，其包含： (a) 提供至少一個第一基材及至少一個第二基材；及 (b) 藉由使用如請求項1至8中任一項之無溶劑黏著劑組成物，將該第一基材與該第二基材黏著在一起。