CN109233721A - 一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物及其制备方法，通过以下组分按质量百分比搅拌混合组成：环状聚酯40~60%、支链聚酯10~40%、固化剂10~30%，以及开环催化剂0.1~1%。本发明的有益效果体现在：该组分通过简单的工艺过程形成太阳能背板胶水组合物，能够大规模工业化生产。通过本发明特定的组合，使其在使用过程中不需要使用溶剂，环保节能。

Description

一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种用于太阳能背板的无溶剂环保胶黏剂组合物及其制备方法。
背景技术
太阳能电池中，通过胶黏剂设置在太阳能电池背面的保护片，对太阳能电池单元起到保护和支撑作用，该保护片称为背板，且具有耐候性、抗水性、耐热性、湿气阻隔性和气体阻隔性等各种优异的物理性能，能有效地防止介质，尤其是水、氧、腐蚀性气液体等对太阳能电池片带来的不利影响，防止以上影响降低太阳能电池性能退化的程度，背板起到了延长太阳能电池寿命的作用。
但一般用于胶黏剂的树脂黏度较大，不能直接施工，为便于涂覆施工，实际操作时都会用大量溶剂进行稀释。因此，目前用于太阳能背板的胶水中都含有大量的有机溶剂，如乙酸乙酯等，容易在施工过程中造成大量的污染以及能源的浪费，所以，当下急需开发新产品以解决该问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物，由以下组分按质量百分比组成：环状聚酯40~60%、支链聚酯10~40%、固化剂10~30%，以及开环催化剂0.1~1%。
优选地，所述环状聚酯分子量为2000~5000，主要单体由芳香族二元酸、脂肪族或脂环族二元酸、脂肪族二元醇制备而得，玻璃化转变温度-50~10℃。
优选地，所述支链聚酯的分子量为3000~7000，玻璃化转变温度为-10~20℃，酸值0.5~3mgKOH/g，羟值20~70mgKOH/g。
优选地，所述芳香族二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二羧酸、联苯二羧酸其中的一种或一种以上组合；脂肪族或脂环族二元酸选自：1,4-环己烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、丁二酸 、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、二聚酸其中的一种或一种以上组合；脂肪族二元醇选自：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、己二醇、、新戊二醇、1，9-壬二醇、3-甲基-戊二醇、2-丁基2-丙基-1,3-丙二醇其中的一种或一种以上组合。
优选地，所述固化剂为脂肪族异氰酸酯化合物、脂肪族异氰酸酯化合物或脂环族异氰酸酯化合物。
优选地，所述开环催化剂为锡类催化剂、磷酸类催化剂或胺类催化剂中的一种。
优选地，以上所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备环状聚酯，通过芳香族二元酸、脂肪族或脂环族二元酸、脂肪族二元醇按比例制备环状聚酯；
S2、制备支链聚酯，使用含有多官能团单体、二元醇和二元酸通过本体熔融法制备而得支链聚酯；
S3、按比例混合，将S1制备的环状聚酯、S2制备的支链聚酯以及固化剂和开环催化剂按环状聚酯40~60%、支链聚酯10~40%、固化剂10~30%，以及开环催化剂0.1~1%的质量百分比搅拌混合，得到用于太阳能背板的胶水。
优选地，所述S2中多管能团单体选自偏苯三酸酐、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、均苯四酸酐中的一种或一种以上的组合。
本发明的有益效果体现在：该组分通过简单的工艺过程形成太阳能背板胶水组合物，能够大规模工业化生产。通过本发明特定的组合，使其在使用过程中不需要使用溶剂，环保节能。
本发明的实现原理基于：环状聚酯与支链聚酯组合，在室温及较低温度都有很好的流动性，再通过环状聚酯开环反应得到直链聚酯，与胶黏剂反应固化。同时，由于主链为聚酯结构，使用时能够很好的黏合PVF(聚氟乙烯（Polyvinyl Fluoride）) 薄膜、聚偏二氟乙烯 (PVD) 薄膜或PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate）)薄膜，使太阳能电池背板具有良好的抗环境侵蚀能力、绝缘能力等特性。
具体实施方式
实施例1
将45份的环状聚酯(1a),40份的支链聚酯(1b)，14份的异氰酸酯固化剂N3300以及1份的开环催化剂辛酸亚锡，投入容器中搅拌，混合均匀，得到用于太阳能背板的胶水。
其中，基于总酸摩尔含量为1时，1a树脂中各单体的摩尔比例为对苯二甲酸0.2、间苯二甲酸0.2、己二酸0.6、新戊二醇0.4、己二醇0.6；分子量4000。
1b树脂是采用单体对苯二甲酸、癸二酸、乙二醇、新戊二醇、偏苯三酸酐通过本体熔融法制备而得的支链化聚酯，其分子量为5000，玻璃化转变温度5℃，酸值1mg KOH/g，羟值50mg KOH/g。
实施例2
将50份的环状聚酯(2a)，40份的支链聚酯(2b)，9份的异氰酸酯固化剂N3300以及1份的开环催化剂辛酸亚锡，投入容器中搅拌，混合均匀，得到用于太阳能背板的胶水；
其中，基于总酸摩尔含量为1时，2a树脂中各单体的比例为：邻苯二甲酸0.3、间苯二甲酸0.2、癸二酸0.5、丁二醇0.7、己二醇0.3；分子量5000。
2b树脂是采用单体间苯二甲酸、己二酸、乙二醇、新戊二醇、季戊四醇通过本体熔融法制备而得的支链化聚酯，其分子量为4000，玻璃化转变温度0℃，酸值1mg KOH/g，羟值60mg KOH/g。
实施例3
将55份的环状聚酯(3a)，30份的支链聚酯(3b)，14.5份的异氰酸酯固化剂N3390以及0.5份的开环催化剂二月桂酸二丁基锡，投入容器中搅拌，混合均匀，得到用于太阳能背板的胶水。
其中，基于总酸摩尔含量为1时，3a树脂中各单体的摩尔比例为，邻苯二甲酸0.3、癸二酸0.7、新戊二醇0.7、己二醇0.3；分子量4000。
3b树脂是采用单体对苯二甲酸、癸二酸、乙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷通过本体熔融法制备而得的支链化聚酯其分子量为4000，玻璃化转变温度-10℃，酸值1mg KOH/g，羟值35mg KOH/g
实施例4
将40份的环状聚酯(4a)，48份的支链聚酯(4b)，11.5份的异氰酸酯固化剂N3390以及0.5份的开环催化剂二月桂酸二丁基锡，投入容器中搅拌，混合均匀，得到用于太阳能背板的胶水。
其中，基于总酸摩尔含量为1时，4a树脂中各单体的摩尔比例为邻苯二甲酸0.3、1,4-环己烷二甲酸0.25、癸二酸0.45、新戊二醇0.7、己二醇0.3；分子量4000。
4b树脂是采用单体间苯二甲酸、癸二酸、乙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷通过本体熔融法制备而得的支链化聚酯其分子量为3800，玻璃化转变温度-10℃，酸值1mg KOH/g，羟值40mg KOH/g。
对比例
市售太阳能背板胶水，50%的固含，溶剂乙酸乙酯
复合层的制备
将上述实施例和对比实例的太阳能电池背板用粘合剂施用至用于太阳能电池背板的透明。
聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 片材 (ECOSYAR VE500，东洋纺)，施胶固体含量为10g/m2，然后在 80℃下干燥 10 分钟。然后，将表面处理的透明聚偏二氟乙烯 (PVD) 膜(Kyner Film 302PGM TR，阿科玛) 放置在所述 PET 片材的粘合剂涂布表面上，以使所述表面处理的表面与所述粘合剂涂布表面接触，然后使用平面压力机复合，按压压力为1.0MPa ，温度50℃，按压时间30分钟。在按压的同时，在 50℃下老化2天，得到复合层。
复合层的评价
1）剥离强度测试：
将复合层裁剪为15mm×200mm的片，使用拉伸强度试验机，在25℃，以 50mm/min 的试验速度进行 180°剥离试验。
评价标准：
优：剥离强度为 10N/15mm 以上。 良：剥离强度为 6N/15mm 以上且小于 10N/15mm。差：剥离强度为 1N/15mm 以上且小于 6N/15mm。
2）高温高湿后抗水解性测试：
将复合层裁剪为15mm×200mm的片，放入高压锅中，在 121℃和 0.1MPa 的加压环境下暴露 25 小时，取出，然后在室温环境下老化 1 天。 再使用拉伸强度试验机，在25℃，以50mm/min 的试验速度进行 180°剥离试验。
评价标准：
优：剥离强度为 10N/15mm 以上。 良：剥离强度为 6N/15mm 以上且小于 10N/15mm。差：剥离强度为 1N/15mm 以上且小于 6N/15mm。
3）耐侯性测试：
将复合层裁剪为50mm×150mm的片，使用氙灯耐候测试仪对于复合层进行加速老化测试实验。 根据ASTM G155标准，观察光照射后的外观。
评价标准：
优：无异常。 良：轻微裂纹或变色。 差：明显裂纹或变色。
4）光照后剥离强度测试：
将复合层裁剪为50mm×150mm的片，使用氙灯耐候测试仪对于复合层进行加速老化测试实验。 根据ASTM G155标准，光照完毕后，然后使用拉伸强度试验机，在25℃，以 50mm/min 的试验速度进行 180°剥离试验。
评价标准：
优：剥离强度为 9N/15mm 以上。 良：剥离强度为 5N/15mm 以上且小于 9N/15mm。 差：剥离强度为 1N/15mm 以上且小于 4N/15mm。
5）耐湿热性老化测试：
将复合层裁剪为50mm×150mm的片状，放入高温高湿试验箱中，实验条件：湿度为85％，温度为 85℃，时间为 1000小时，进行耐湿热性老化测试，观察外观测量涂膜是否无粉化、不起泡，同时采用划格法测试附着力，没有脱落为合格。
性能对比：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
剥离强度 优 优 优 优 优
高温高湿后抗水解 优 良 优 优 优
耐侯性 优 优 优 优 良
光照后剥离强度 优 优 良 优 良
耐湿热性老化 优 优 优 良 优
。
通过以上对比，能够发现本方法能够在保持优良的抗性和粘附性同时能不使用有机溶剂，节约环保。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物，其特征在于：由以下组分按质量百分比组成：环状聚酯40~60%、支链聚酯10~40%、固化剂10~30%，以及开环催化剂0.1~1%。
2.如权利要求1所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物，其特征在于：所述环状聚酯分子量为2000~5000，主要单体由芳香族二元酸、脂肪族或脂环族二元酸、脂肪族二元醇制备而得，玻璃化转变温度-50~10℃。
3.如权利要求1所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物，其特征在于：所述支链聚酯的分子量为3000~7000，玻璃化转变温度为-10~20℃，酸值0.5~3mgKOH/g，羟值20~70mgKOH/g。
4.如权利要求2所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物，其特征在于：所述芳香族二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二羧酸、联苯二羧酸其中的一种或一种以上组合；脂肪族或脂环族二元酸选自：1,4-环己烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、丁二酸 、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、二聚酸其中的一种或一种以上组合；脂肪族二元醇选自：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、己二醇、、新戊二醇、1，9-壬二醇、3-甲基-戊二醇、2-丁基2-丙基-1,3-丙二醇其中的一种或一种以上组合。
5.如权利要求1所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物，其特征在于：所述固化剂为脂肪族异氰酸酯化合物、脂肪族异氰酸酯化合物或脂环族异氰酸酯化合物。
6.如权利要求1所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物，其特征在于：所述开环催化剂为锡类催化剂、磷酸类催化剂或胺类催化剂中的一种。
7.如权利要求1所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制备环状聚酯，通过芳香族二元酸、脂肪族或脂环族二元酸、脂肪族二元醇按比例制备环状聚酯；
S2、制备支链聚酯，使用含有多官能团单体、二元醇和二元酸通过本体熔融法制备而得支链聚酯；
S3、按比例混合，将S1制备的环状聚酯、S2制备的支链聚酯以及固化剂和开环催化剂按环状聚酯40~60%、支链聚酯10~40%、固化剂10~30%，以及开环催化剂0.1~1%的质量百分比搅拌混合，得到用于太阳能背板的胶水。
8.如权利要求7所述的一种太阳能背板用无溶剂胶黏剂组合物的制备方法，其特征在于：所述S2中多管能团单体选自偏苯三酸酐、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、均苯四酸酐中的一种或一种以上的组合。
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