CN113429908A - 一种粘接促进剂及bipv*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种粘接促进剂和BIPV***，涉及光伏技术领域，以使金属板与结构胶容易且牢固的粘接在一起。该粘接促进剂包括：硅烷类聚合物、交联剂和催化剂，其中，硅烷类聚合物的聚合度为2‑10；硅烷类聚合物、交联剂和催化剂的质量比为(2～10)：(10～20)：(0.1～5)。本发明提供的粘接促进剂和BIPV***用于制作BIPV***。

Description

一种粘接促进剂及BIPV***

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种粘接促进剂和BIPV***。

背景技术

BIPV技术是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。其中，光伏屋面是BIPV技术的重要应用。工业厂房的屋面一般为压型金属板结构。金属板通常包括基板、覆盖基板表面的镀层和设在镀层表面的耐指纹层。

在制作BIPV***时，光伏组件与金属板通过结构胶粘接在一起。粘接过程，由于金属板表面凹凸不平、表面能低、具有耐指纹层和油脂等问题，导致金属板和结构胶粘接效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粘接促进剂和BIPV***，以使金属板与结构胶容易且牢固的粘接在一起。

第一方面，本发明提供一种粘接促进剂。该粘接促进剂包括：硅烷类聚合物、交联剂和催化剂，其中，硅烷类聚合物的聚合度为2-10；硅烷类聚合物、交联剂和催化剂的质量比为(2～10)：(10～20)：(0.1～5)。

采用上述技术方案时，粘接促进剂含有硅烷类聚合物，且硅烷类聚合物的聚合度为2-10。此时，硅烷类聚合物的分子量较小。当粘接促进剂涂刷在金属板上时，分子量较小的硅烷类聚合物可以快速的润湿金属板表面，避免金属板与结构胶粘接时润湿过慢的问题。粘接促进剂中的硅烷类聚合物和交联剂在催化剂的催化作用下可以发生预交联反应，生成微观的网络结构，进而可以使粘接促进剂具有较大的内聚强度。并且，质量比为(2～10):(10～20):(0.1～5)的硅烷类聚合物、交联剂和催化剂，预交联反应速度和程度较恰当，可以确保粘接促进剂具有较好的内聚强度，避免在涂刷结构胶之前预交联反应过快完成以及预交联反应程度较低影响粘接促进剂强度的问题。在粘接促进剂预交联反应完成后，其的表面仍然具有较多的活性基团，可以确保粘接促进剂与结构胶、金属板能够形成较多的化学键。并且，粘接促进剂的活性基团可以与结构胶形成牢固的交联结构，将结构胶和金属板牢固的连接起来。

使用本发明的粘接促进剂，在快速润湿的基础上，一方面粘接促进剂内部能够产生网络结构具有较大的内聚强度，可以提高金属板与结构胶之间的粘接强度；另一方面其表面具有较多的活性基团，可以分别与两侧的结构胶、金属板形成较多的化学键。可见，该粘接促进剂可以快速且牢固的将金属板和结构胶粘接在一起。

在一些可能的实现方式中，上述硅烷类聚合物包括聚二胺基二硅烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。此时，在聚合度较低的情况下，聚二胺基二硅烷和聚二甲基硅氧烷可以在交联反应性下形成完整且牢固的网络结构，并具有较多的活性基团与金属板、结构胶形成稳定的化学键。

在一些可能的实现方式中，上述交联剂包括三官能度有机硅交联剂、四官能度有机硅交联剂中的一种或多种。此时，交联剂分子中所能参与交联反应的官能团较多。当该交联剂与硅烷类聚合物进行交联反应时，可以形成稳定的三维网络结构。并且，这些交联剂有利于硅烷类聚合物与结构胶进行反应。

在一些可能的实现方式中，上述催化剂为有机锡类催化剂。通过有机锡类催化剂可以调控预交联反应的反应速度，确保形成完整且稳定的网络结构，避免硅烷类聚合物与交联剂反应过慢对粘接促进剂强度的不利影响。

在一些可能的实现方式中，上述交联剂为甲基三乙氧基硅烷。此时，甲基三乙氧基硅烷与聚二胺基二硅烷、聚二甲基硅氧烷之间可以形成稳定的网络结构，有利于提高粘接促进剂的内聚强度。

在一些可能的实现方式中，上述粘接促进剂还包括偶联剂，偶联剂包括氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。此时，偶联剂的加入，一方面可以参与预交联反应，增加预交联反应过程中的活性基团，提高预交联反应的反应完成度和预交联反应生产的网络结构的稳固性；另一方面可以增加预交联反应之后粘接促进剂的活性基团，从而可以增加粘接促进剂与金属板、结构胶之间的形成的化学键数量，进而可以提高粘接促进剂连接金属板、结构胶的强度。

在一些可能的实现方式中，上述粘接促进剂还包括溶剂，溶剂的极性小于或等于5。此时，该溶剂的极性较小，其与耐指纹层所含有的石蜡极性接近，能够对金属板表面的石蜡等进行溶解，从而可以提高粘接促进剂在金属板表面的润湿效果，加快润湿速度。并且，当金属板表面的石蜡等随着溶剂挥发后，可以释放金属板表面的活性基团，从而进一步提高金属板与粘接促进剂之间形成的化学键的数量，提高金属板与粘接促进剂之间的连接强度。

在一些可能的实现方式中，上述溶剂为烷烃类化合物。此时，硅烷类化合物的极性较低，不仅可以很好的溶解金属板表面的石蜡等物质，而且容易挥发，有利于利用挥发过程减少金属板表面的石蜡等物质。

在一些可能的实现方式中，上述溶剂包括***、氯仿中的一种或多种。***和氯仿不仅能快速的溶解石蜡，而且***在常温下极易挥发，便于在涂刷粘接促进剂的过程中快速减少金属板表面的石蜡。

在一些可能的实现方式中，按质量分数计，上述粘接促进剂包括：50份～100 份的硅烷类聚合物、10份～20份的交联剂、0.9份～10份的偶联剂、0.1份～5份的催化剂和20份～200份的溶剂。此时，该配比的硅烷类聚合物、交联剂、偶联剂、催化剂和溶剂可以很好的配合起来。较多的溶剂可以首先与金属板接触溶解其表面的石蜡等物质，释放出活性基团；然后硅烷类聚合物、交联剂和催化剂与金属板接触，在与金属板表面的活性基团形成化学键的同时，内部发生预交联反应形成网状结构。涂刷结构胶之后，粘接促进剂表面的活性基团与结构胶形成化学键，完成粘接促进剂的交联，使得金属板和结构胶在粘接促进剂的作用下容易且牢固的粘接起来。

第二方面，本发明提供一种BIPV***。该BIPV***包括金属板、结构胶以及第一方面或第一方面任一可能的实现方式所描述的粘接促进剂；金属板和结构胶通过粘接促进剂粘接在一起。

第二方面提供的BIPV***的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一实现方式所描述的粘接促进剂的有益效果，在此不再赘言。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和 /或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a， b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中 a，b，c可以是单个，也可以是多个。

本发明实施例提供一种粘接促进剂。该粘接促进剂用于连接金属板和结构胶。

上述粘接促进剂包括：硅烷类聚合物、交联剂和催化剂。其中，硅烷类聚合物的聚合度为2-10。硅烷类聚合物、交联剂和催化剂的质量比为(2～10)：(10～20)：(0.1～5)。

基于上述粘接促进剂的组成可知，粘接促进剂含有硅烷类聚合物，且硅烷类聚合物的聚合度为2-10。此时，硅烷类聚合物的分子量较小。当粘接促进剂涂刷在金属板上时，分子量较小的硅烷类聚合物可以快速的润湿金属板表面，避免金属板与结构胶粘接时润湿过慢的问题。粘接促进剂中的硅烷类聚合物和交联剂在催化剂的催化作用下可以发生预交联反应，生成微观的网络结构，可以使粘接促进剂具有较大的内聚强度。并且，质量比为(2～10):(10～20):(0.1～5)的硅烷类聚合物、交联剂和催化剂，预交联反应速度和程度较恰当，可以确保粘接促进剂具有较好的内聚强度，避免在涂刷结构胶之前预交联反应过快完成以及预交联反应程度较低影响粘接促进剂强度的问题。在粘接促进剂预交联反应完成后，其的表面仍然具有较多的活性基团，可以确保粘接促进剂与结构胶、金属板能够形成较多的化学键。并且，粘接促进剂的活性基团可以与结构胶形成牢固的交联结构，将结构胶和金属板牢固的连接起来。

使用本发明实施例的粘接促进剂，在快速润湿的基础上，一方面粘接促进剂内部能够产生网络结构具有较大的内聚强度，可以提高金属板与结构胶之间的粘接强度；另一方面其表面具有较多的活性基团，可以分别与两侧的结构胶、金属板形成较多的化学键。可见，该粘接促进剂可以快速且牢固的将金属板和结构胶粘接在一起。

在实际应用中，上述硅烷类聚合物的聚合度可以为2、3、4、5、6、7、8、 9、10等。此时可以确保硅烷类聚合物的聚合度较低，确保硅烷类聚合物的分子量较小，进而提高粘接促进剂的润湿速度，提高金属板与结构胶的粘接速度。

具体的，硅烷类聚合物包括聚二胺基二硅烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。也就是说，硅烷类聚合物可以是单一的聚二胺基二硅烷或聚二甲基硅氧烷，也可以是聚二胺基二硅烷和聚二甲基硅氧烷的混合物。此时，在聚合度较低的情况下，聚二胺基二硅烷和聚二甲基硅氧烷可以在交联反应性下形成完整且牢固的网络结构，并具有较多的活性基团与金属板、结构胶形成稳定的化学键。

上述交联剂包括三官能度有机硅交联剂、四官能度有机硅交联剂中的一种或多种。此时，交联剂分子中所能参与交联反应的官能团较多。当该交联剂与硅烷类聚合物进行交联反应时，可以形成稳定的三维网络结构。并且，这些交联剂有利于硅烷类聚合物与结构胶进行反应。

在实际应用中，上述交联剂可以为甲基三乙氧基硅烷。此时，甲基三乙氧基硅烷与聚二胺基二硅烷、聚二甲基硅氧烷之间可以形成稳定的网络结构，有利于提高粘接促进剂的内聚强度。

上述催化剂为有机锡类催化剂。有机锡催化剂是锡和碳元素直接结合所形成的金属有机化合物。具体的，本发明实施例采用的有机锡类催化剂可以为二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种。通过有机锡类催化剂可以调控预交联反应的反应速度，确保形成完整且稳定的网络结构，避免硅烷类聚合物与交联剂反应过慢对粘接促进剂强度的不利影响。

上述粘接促进剂还可以包括偶联剂。偶联剂包括氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。此时，偶联剂的加入，一方面可以参与预交联反应，增加预交联反应过程中的活性基团，提高预交联反应的反应完成度和预交联反应生产的网络结构的稳固性；另一方面可以增加预交联反应之后粘接促进剂的活性基团，从而可以增加粘接促进剂与金属板、结构胶之间的形成的化学键数量，进而可以提高粘接促进剂连接金属板、结构胶的强度。

在实际应用中，氨基硅烷偶联剂可以选择γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷等。

上述粘接促进剂还可以包括溶剂，溶剂的极性小于或等于5。此时，该溶剂的极性较小，其与耐指纹层所含有的石蜡极性接近，能够对金属板表面的石蜡等进行溶解，从而可以提高粘接促进剂在金属板表面的润湿效果，加快润湿速度。并且，当金属板表面的石蜡等随着溶剂挥发后，可以释放金属板表面的活性基团，从而进一步提高金属板与粘接促进剂之间形成的化学键的数量，提高金属板与粘接促进剂之间的连接强度。

在实际应用中，上述溶剂可以为烷烃类化合物。此时，硅烷类化合物的极性较低，不仅可以很好的溶解金属板表面的石蜡等物质，而且容易挥发，有利于利用挥发过程减少金属板表面的石蜡等物质。

上述溶剂包括***、氯仿中的一种或多种。***和氯仿不仅能快速的溶解石蜡，而且***在常温下极易挥发，便于在涂刷粘接促进剂的过程中快速减少金属板表面的石蜡。

按质量分数计，上述粘接促进剂可以包括：50份～100份的硅烷类聚合物、 10份～20份的交联剂、0.9份～10份的偶联剂、0.1份～5份的催化剂和20份～200 份的溶剂。此时，该配比的硅烷类聚合物、交联剂、偶联剂、催化剂和溶剂可以很好的配合起来。较多的溶剂可以首先与金属板接触溶解其表面的石蜡等物质，释放出活性基团；然后硅烷类聚合物、交联剂和催化剂与金属板接触，在与金属板表面的活性基团形成化学键的同时，内部发生预交联反应形成网状结构。涂刷结构胶之后，粘接促进剂表面的活性基团与结构胶形成化学键，完成粘接促进剂的交联，使得金属板和结构胶在粘接促进剂的作用下容易且牢固的粘接起来。

本发明实施例还提供上述粘接促进剂的制备方法，用以制备上述实施例提供的粘接促进剂。该粘接促进剂的制备方法包括：将50份～100份的硅烷类聚合物、10份～20份的交联剂、0.9份～10份的偶联剂、0.1份～5份的催化剂和20份～200份的溶剂按照比例混合均匀。配置完成后，快速将粘接促进剂涂刷在金属板上，然后在粘接促进剂上涂刷结构胶。

本发明实施例还提供一种BIPV***。该BIPV***包括金属板、结构胶以及上述的粘接促进剂。金属板和结构胶通过粘接促进剂粘接在一起。具体的，该结构胶主要为硅酮结构胶。

为了验证本发明实施例提供的粘接促进剂的性能，下面以实施例和对比例相互比较的方式进行说明。

实施例一

以质量份数计，本实施例提供的粘接促进剂包括：100份的聚二甲基硅氧烷(聚合度为5)、20份的甲基三乙氧基硅烷、5份的氨基硅烷偶联剂、1份的有机锡类催化剂和100份的氯仿。

本发明实施例的粘接促进剂的制备方法，具体包括如下步骤：

将聚二甲基硅氧烷(聚合度为5)、甲基三乙氧基硅烷、氨基硅烷偶联剂、有机锡类催化剂和氯仿按照上述比例混合均匀备用。

实施例二：

以质量份数计，本实施例提供的粘接促进剂包括：50份的聚二胺基二硅烷(聚合度为2)、10份的甲基三乙氧基硅烷、0.9份的环氧基硅烷偶联剂、0.1 份的有机锡类催化剂和20份的***。

本发明实施例的粘接促进剂的制备方法与实施一基本相同，不再赘述。

实施例三：

以质量份数计，本实施例提供的粘接促进剂包括：80份的聚二甲基硅氧烷(聚合度为10)、15份的甲基三乙氧基硅烷、10份的氨基硅烷偶联剂、5份的有机锡类催化剂和200份的***。

本发明实施例的粘接促进剂的制备方法与实施一基本相同，不再赘述。

实施例四：

以质量份数计，本实施例提供的粘接促进剂包括：65份的聚二甲基硅氧烷(聚合度为8)、12份的甲基三乙氧基硅烷、2份的氨基硅烷偶联剂、0.8份的有机锡类催化剂和60份的***。

本发明实施例的粘接促进剂的制备方法与实施一基本相同，不再赘述。

实施例五：

以质量份数计，本实施例提供的粘接促进剂包括：90份的聚二胺基二硅烷(聚合度为4)、18份的甲基三乙氧基硅烷、6份的环氧基硅烷偶联剂、3份的有机锡类催化剂和150份的氯仿。

本发明实施例的粘接促进剂的制备方法与实施一基本相同，不再赘述。

利用实施例一至实施例五制备的粘接促进剂将金属板和结构胶粘接在一起，并设置对比例。在对比例的试验中，不采用粘接促进剂，直接粘接金属板和结构胶。实施例一至实施例五，以及对比例的粘接效果见表1。

表1采用不同方案粘接金属板与结构胶的效果

根据表1可知，利用实施例一至实施例五制备的粘接促进剂将金属板和结构胶粘接在一起时，结构胶与金属板之间的拉伸粘接强度在1.27MPa以上。并且，破坏形式为内聚破坏。对比例中，不采用本发明实施例的粘接促进剂，直接将结构胶与金属板粘接在一起时，结构胶与金属板之间的拉伸粘接强度在 0.5MPa以下，仅有0.41MPa；并且发生破坏形式为金属板的粘接界面破坏，当有其他介质存在时，粘接***会变得不稳定，户外长期服役下可靠性较差。

对比可以发现，采用本发明实施例提供的粘接促进剂可以将拉伸粘接强度提高至少2倍，从而可以大大延长BIPV***的寿命。并且，采用本发明实施例提供的粘接促进剂后，破坏形式为内聚破坏，也就是结构胶发生破坏，粘接界面很稳定，受外界其他介质的影响较小，户外长期服役下具有很好的可靠性。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种粘接促进剂，其特征在于，包括：硅烷类聚合物、交联剂和催化剂，其中，所述硅烷类聚合物的聚合度为2-10；所述硅烷类聚合物、交联剂和催化剂的质量比为(2～10)：(10～20)：(0.1～5)。

2.根据权利要求1所述的粘接促进剂，其特征在于，所述硅烷类聚合物包括聚二胺基二硅烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的粘接促进剂，其特征在于，所述交联剂包括三官能度有机硅交联剂、四官能度有机硅交联剂中的一种或多种；所述催化剂为有机锡类催化剂。

4.根据权利要求3所述的粘接促进剂，其特征在于，所述交联剂为甲基三乙氧基硅烷。

5.根据权利要求1～4任一项所述的粘接促进剂，其特征在于，所述粘接促进剂还包括偶联剂，所述偶联剂包括氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。

6.根据权利要求1～4任一项所述的粘接促进剂，其特征在于，所述粘接促进剂还包括溶剂，所述溶剂的极性小于或等于5。

7.根据权利要求6所述的粘接促进剂，其特征在于，所述溶剂为烷烃类化合物。

8.根据权利要求7所述的粘接促进剂，其特征在于，所述溶剂包括***、氯仿中的一种或多种。

9.根据权利要求1～4任一项所述的粘接促进剂，其特征在于，按质量分数计，所述粘接促进剂包括：50份～100份的硅烷类聚合物、10份～20份的交联剂、0.9份～10份的偶联剂、0.1份～5份的催化剂和20份～200份的溶剂。

10.一种BIPV***，其特征在于，包括金属板、结构胶以及权利要求1～9任一项所述的粘接促进剂；

所述金属板和结构胶通过所述粘接促进剂粘接在一起。