室外用聚氨酯粘合剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供具有高剥离强度且耐候性极佳的室外用聚氨酯粘合剂、通过使用所述粘合剂可得到的太阳能电池背板和通过使用所述太阳能电池背板可得到的太阳能电池组件。所述室外用聚氨酯粘合剂包含：(A)通过使一种或多种异氰酸酯化合物(a1)与具有酯键的多元醇(a2)反应可得到的聚氨酯树脂，和(B)羟苯基三嗪化合物，其中异氰酸酯化合物(a1)包含选自脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯中的至少一种化合物。所述室外用聚氨酯粘合剂具有高剥离强度且耐候性极佳。更优选地，所述室外用聚氨酯粘合剂还包含硅烷化合物。
【专利说明】室外用聚氨酯粘合剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及室外用聚氨酯粘合剤。更具体地，本发明涉及通过使用所述粘合剂可得到的太阳能电池背板，并涉及通过使用所述太阳能电池背板可得到的太阳能电池组件。
【背景技术】
[0002]室外材料如阻隔材料、屋面材料、太阳能电池板材料、窗ロ材料、室外地面材料、照明保护性材料、汽车组件和布告板包含通过使用粘合剂层合多个膜可得到的层合件作为组成材料。构成层合件的膜的实例包括金属箔、金属板和铝、铜、钢等的金属沉积膜；聚丙烯、聚氯こ烯、聚酯、氟树脂、丙烯酸树脂等的塑料膜；以及其它。
[0003]由于这些层合件长期暴露于紫外线下，所以对于室外用粘合剂要求有极佳的耐候性。在室外用粘合剂中，特别对用于将阳光转化为电能的太阳能电池的粘合剂要求比常规的室外用粘合剂具有更高的耐候性水平。
[0004]太阳能电池作为有效能源的实际使用已取得进展。太阳能电池包括各种类型，并且硅型太阳能电池、化合物型太阳能电池、有机太阳能电池等是已知的常规太阳能电池。
[0005]在这些太阳能电池中，出于保护表面的目的，在阳光洒落的表面上通常设有表面保护板。出于保护太阳能电池単元的目的，在与阳光洒落的表面相対的表面上也设有后保护板(背板)。
[0006]如图1所示，背板10是多个膜11和12的层合件，并且膜11和12通过在其间插入粘合剂13而层合(或贴合)。背板10与密封材料20、太阳能电池单元30和玻璃板40一起构成太阳能电池组件1 (參见图3)。
[0007]由于太阳能电池 组件1长期暴露于阳光下，所以要求充分的耐久性和耐候性。特别地，当粘合剂13具有低性能时，膜11和12剥离，并由此经层合的背板10的外观受损。因此，要求用于太阳能电池背板的粘合剂即使背板长期暴露也不会造成膜的剥离。
[0008]专利文件1和2公开了将聚氨酯基粘合剂用作用于太阳能电池背板的粘合剂(參见例如专利文件1的权利要求1、专利文件2的说明书第0037段等)。基于聚氨酯的粘合剂已知是用于相互粘结膜的粘合剤。但是，很难说基于聚氨酯的粘合剂具有足以用作长期暴露于室外的太阳能电池背板的耐久性。
[0009]专利文件3公开了ー种室外用的基于聚氨酯的粘合剤，其通过使用特定的聚酯多元醇改进耐久性(參见专利文件3的权利要求书、说明书第0014段等)。该专利文件公开了通过使用特定的聚酯多元醇作为粘合剂原料改进聚氨酯粘合剂的耐水解性，并由此得到可有效用于太阳能电池背板中的粘合剂(參见专利文件3的说明书第0070至0072段)。
[0010]但是，由于对于太阳能电池背板要求有高耐久性水平，所以对于聚氨酯粘合剂也要求有高耐候性水平。此外，近来在具有比使用硅和无机化合物材料的太阳能电池的生产成本更低的有机太阳能电池的研发中已取得进展。由于有机太阳能电池具有可被着色并且还可具有柔性的特征，所以透明膜可被用作构成太阳能电池背板的膜。因此，对用于太阳能电池背板的粘合剂要求经过长时间保持剥离强度，并且还要求不造成色差变化，以及要求具有卓越的耐候性。
[0011]现有技术文件
[0012]专利文件
[0013]专利文件1 JP2008-004691A
[0014]专利文件2:JP2009-248377A
[0015]专利文件3:JP4416047B
【发明内容】
[0016]本发明要解决的问题
[0017]做出了本发明以解决这些问题，并且本发明的目的是提供具有高剥离强度且耐候性优异的室外用聚氨酯粘合剂；通过使用所述粘合剂可得到的太阳能电池背板；以及通过使用所述太阳能电池背板可得到的太阳能电池组件。
[0018]解决问题的手段
[0019]本发明的发明人已深入研究井出人意料地发现，通过使用特定的多元醇和特定的异氰酸酯化合物作为聚氨酯树脂的原料并添加特定的紫外线吸收剂，可得到兼具显著改进的粘合強度和耐候性的室外用聚氨酯粘合剂，由此完成了本发明。
[0020]也就是说，本发明在第一方面提供室外用粘合剂，所述粘合剂包含:
[0021](A)聚氨酯树脂，其通过使异氰酸酯化合物(al)与具有酯键的多元醇(a2)反应而可得到，和
[0022](B)基于羟苯基三嗪的化合物，其中
[0023]异氰酸酯化合物(al)包含选自脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯中的至少ー种。
[0024]在一个实施方案中，本发明提供室外用聚氨酯粘合剂，其中多元醇(a2)包含选自聚酯多元醇和丙烯酸多元醇中的至少ー种。
[0025]在另ー个实施方案中，本发明提供还包含硅烷化合物的室外用聚氨酯粘合剤。
[0026]在一个优选实施方案中，本发明提供还包含基于受阻酚的化合物的室外用聚氨酯粘合剤。
[0027]在另ー个优选实施方案中，本发明提供还包含基于受阻胺的化合物的室外用聚氨酷粘合剂。
[0028]在另一方面，本发明提供通过使用所述室外用聚氨酯粘合剂可得到的太阳能电池背板。
[0029]在一个优选方面，本发明提供通过使用所述太阳能电池背板可得到的太阳能电池组件。
[0030]发明的效果
[0031]根据本发明的室外用聚氨酯粘合剂包含:
[0032](A)聚氨酯树脂，其通过使异氰酸酯化合物(al)与具有酯键的多元醇(a2)反应而可得到，和
[0033](B)基于羟苯基三嗪的化合物，其中
[0034]异氰酸酯化合物(al)包含选自脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯中的至少ー种。
[0035]因此，改善了剥离强度和耐候性的性能，并由此所述粘合剂适于用作用于太阳能电池背板的粘合剤。特别地，由于对于有机太阳能电池背板要求有可着色性和柔性，本发明的室外用聚氨酯粘合剂更优选作为用于有机太阳能电池背板的粘合剤。
[0036]当多元醇(a2)包含选自聚酷多元醇和丙烯酸多元醇中的至少ー种吋，由于包含聚酯多元醇和丙烯酸多元醇中的任ー种，并由此可得到具有进ー步改进的剥离强度的室外用聚氨酯粘合剤。
[0037]此外，本发明的室外用聚氨酯粘合剂还包含硅烷化合物，借此改进剥离强度，并且耐候性也更为改迸，并由此可得到更适于作为太阳能电池背板用粘合剂的粘合剤。
[0038]本发明的室外用聚氨酯粘合剂还包含基于受阻酚的化合物，借此耐候性更为改迸，并由此可得到更适于作为太阳能电池背板用粘合剂的粘合剤。本发明的室外用聚氨酯粘合剂还包含基于受阻胺的化合物，借此耐候性更为改进，这是由干与羟苯基三嗪的协同作用，并由此所得的粘合剂可以更优选地用作用于太阳能电池背板的粘合剤。
[0039]由于根据本发明的太阳能电池背板通过使用以上的室外用聚氨酯粘合剂得到，所以即使背板长期暴露在室外，膜也不因粘合剂的降解而剥离，并且膜不发生变色。
[0040]近来已研发了在光吸收层中使用有机化合物的有机太阳能电池，并且对于有机太阳能电池要求具有可着色性和柔性。因此，由于构成有机太阳能电池背板的膜易于变透明，所以不造成色差和柔性变化的本发明的太阳能电池背板从该角度是有益的。
[0041]由于根据本发明的太阳能电池组件通过使用所述太阳能电池背板得到，所以在外观上它是极佳的，并且在耐久性上也是极佳的。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1是显示本发明的太阳能电池背板的一个实施方案的剖视图。
[0043]图2是显示本发明的太阳能电池背板的另ー个实施方案的剖视图。
[0044]图3是显示本发明的太阳能电池组件的一个实施方案的剖视图。
【具体实施方式】
[0045]根据本发明的室外用聚氨酯粘合剂包含(A)聚氨酯树脂和(B)基于羟苯基三嗪的化合物。
[0046]本发明中的聚氨酯树脂(A)是通过使异氰酸酯化合物(al)与具有酯键的多元醇(a2)反应可得到的聚合物，并且其具有氨基甲酸酯键。
[0047]异氰酸酯化合物(al)包含选自脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯中的至少ー种，并且没有特别限制，只要可获得本发明的目的室外用聚氨酯粘合剤。
[0048]根据本发明的“异氰酸酷化合物(al) ”不表示它仅由脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯组成。只要可获得本发明的目的室外用聚氨酯粘合剤，也就是说，只要不对本发明的室外用聚氨酯粘合剂的剥离强度和耐候性产生不利影响，异氰酸酯化合物(al)可包含芳族异氰酸酷。从耐候性角度，异氰酸酯化合物(al)优选不包含烯键式双键(例如こ烯基、丁稀基等)。
[0049]在本说明书中，如上所述，异氰酸酯分类为脂族异氰酸酷、脂环族异氰酸酯和芳族异氰酸酷。异氰酸酯化合物(al)作为本发明的特征并非仅由芳族异氰酸酯组成，这是因为它包含选自脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯中的至少ー种。[0050]在本说明书中，“脂族异氰酸酷”是指具有链状(或线性)烃链的化合物，其中异氰酸酯基与烃链直接连接，并且也不具有环状烃链。尽管“脂族异氰酸酷”可具有芳环，但是芳环不与异氰酸酯基直接连接。
[0051]在本说明书中，芳环不包含在环状烃链中。
[0052]“脂环族异氰酸酷”是具有环状烃链并可具有链状烃链的化合物。异氰酸酯基可与环状烃链直接连接，或可与可能具有的链状烃链直接连接。尽管“脂环族异氰酸酷”可具有芳环，但是芳环不与异氰酸酯基直接连接。
[0053]“芳族异氰酸酷”是指具有芳环且其中异氰酸酯基与芳环直接连接的化合物。因此，异氰酸酯基不与芳环直接连接的化合物被归类为脂族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯，即使它在分子中包含芳环。
[0054]因此，例如4，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯(0CN-C6H4-CH2-C6H4-NC0)对应芳族异氰酸酯，这是因为其异氰酸酯基与芳环直接连接。另ー方面，例如苯ニ亚甲基ニ异氰酸酯(ocn-ch2-c6h4-ch2-nco)对应脂族异氰酸酷，这是因为它具有芳环，但异氰酸酯基不与芳环直接连接，而与亚甲基连接。
[0055]芳环可与两个或更多个苯环稠合。
[0056]脂族异氰酸酯的实例包括1，4- ニ异氰酸酯基丁烷、1，5- ニ异氰酸酯基戊烷、1，6- ニ异氰酸酯基己烷(以下称为HDI)、1，6- ニ异氰酸酯基_2，2，4-三甲基己烷、2，6- ニ异氰酸酯基己酸甲酯(赖氨酸ニ异氰酸酷)、1，3-双(异氰酸酯基甲基)苯(苯ニ亚甲基ニ异氰酸酷)等。
[0057]脂环族异氰酸酯的实例包括5-异氰`酸酯基-1-异氰酸酯基甲基-1，3，3-三甲基环己烷(异佛尔酮ニ异氰酸酷)、1，3-双(异氰酸酯基甲基)环己烷(氢化苯ニ亚甲基ニ异氰酸酷)、双(4-异氰酸酯基环己基)甲烷(氢化ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷)、1，4-ニ异氰酸酯基环己烷等。
[0058]在本发明中，异氰酸酯化合物(al)可包含芳族异氰酸酯，只要可获得本发明的目的聚氨酯粘合剤。芳族异氰酸酯的实例包括4，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酯、对-苯ニ异氰酸酷、间-苯ニ异氰酸酯等。
[0059]这些异氰酸酯化合物可単独使用或组合使用。特别地，优选HD1、异佛尔酮ニ异氰酸酯和苯ニ亚甲基ニ异氰酸酷，并且特别优选HDI的三聚体、异佛尔酮ニ异氰酸酯的三聚体和苯ニ亚甲基ニ异氰酸酯的单体。
[0060]在本发明中，具有酯键的多元醇(a2)包含聚酯多元醇和丙烯酸多元醇中的任一种，并且没有特别限制，只要可获得本发明的目的室外用聚氨酯粘合剤。从耐候性角度，具有酯键的多元醇(a2)优选不包含烯键式双键。
[0061]在本发明中，“聚酯多元醇”是指为“主链型”聚酯的并且在“主链”中具有酯键和羟基的化合物。该羟基通常位于主链末端，并且起着能够与异氰酸酯基反应的官能团的作用。
[0062]聚酯多元醇通常通过低分子多元醇与ニ羧酸及其酸酐的缩聚反应得到。
[0063]该ニ羧酸的实例包括こニ酸、丙ニ酸、丁ニ酸、戊ニ酸、己ニ酸、庚ニ酸、辛ニ酸、壬ニ酸、癸ニ酸、十二烷ニ酸、2-甲基丁ニ酸、2-甲基己ニ酸、3-甲基己ニ酸，3-甲基戊ニ酸、2-甲基辛ニ酸、3，8-ニ甲基癸ニ酸、3，7-ニ甲基癸ニ酸、邻苯ニ甲酸、对苯ニ甲酸、间苯ニ甲酸、萘ニ羧酸、偏苯三酸、均苯三酸、环己烷ニ羧酸等。将这些ニ羧酸单独使用或组合使用。
[0064]羧酸酐的实例包括こ酸酐、丙酸酐、丁ニ酸酐、马来酸酐和邻苯ニ甲酸酐。这些羧酸酐可单独使用，或者可将它们中的多种组合使用。
[0065]低分子多元醇优选具有1-3个官能团，并且特别优选包含ニ官能ニ醇，即所谓的ニ醇。这些ニ醇可单独使用或组合使用。
[0066]ニ醇的实例包括低分子量的多元醇，例如こニ醇、1-甲基こニ醇、1-こ基こニ醇、丙ニ醇、丁ニ醇、戊ニ醇、己ニ醇、庚ニ醇、辛ニ醇、壬ニ醇、癸ニ醇、新戊ニ醇、2-甲基-1，3-丙ニ醇、环己烷ニ甲醇、2，4- ニ甲基-1，5-戊ニ醇和2，4- ニ丁基-1，5-戊ニ醇。优选选自こニ醇、丁ニ醇、己ニ醇、辛ニ醇和癸ニ醇中的至少ー种。
[0067]在本发明中，“丙烯酸多元醇”是指通过具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的加聚反应得到的并且在“侧链”中具有酯键的化合物。
[0068]“丙烯酸多元醇”可以是具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的均聚物或具有羟基的(甲基)丙烯酸酯与“其它 可聚合単体”的共聚物。丙烯酸多元醇的羟基与异氰酸酯基反应。
[0069]“具有羟基的(甲基)丙烯酸酷”的实例包括(甲基)丙烯酸2-羟こ酷、(甲基)丙烯酸2-羟丙酷、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、单(甲基)丙烯酸丙三醇酯、丙烯酸4-羟丁酷等。
[0070]“其它可聚合单体”是“具有烯键式双键的可自由基聚合单体”而非“具有羟基的(甲基)丙烯酸酷”。其具体实例包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酷、(甲基)丙烯酸こ酷、(甲基)丙烯酸丁酷、(甲基)丙烯酸环己酷、(甲基)丙烯酸2-こ基己酷、(甲基)丙烯酸ニ环戊酷、(甲基)丙烯酸异冰片酷、苯こ烯和こ烯基甲苯等。
[0071]只要可得到本发明的目的室外用聚氨酯粘合剂，具有酯键的多元醇(a2)可包含聚醚多元醇。聚醚多元醇的实例包括聚氧化四亚甲基ニ醇(PTMG)、聚氧化丙ニ醇(PPG)、聚氧化こニ醇(PEG)等。
[0072]根据本发明的聚氨酯树脂(A)可通过使异氰酸酯化合物(al)与具有酯键的多元醇(a2)反应而得到。在该反应中，可使用已知方法，并且该反应通常可通过将异氰酸酯化合物(al)与具有酯键的多元醇(a2)混合而进行。对于混合方法没有特别限制，只要可得到本发明的聚氨酯树脂(A)。
[0073]在本说明书中，“基于羟苯基三嗪的化合物(B) ”是ー类其中羟苯基衍生物与三嗪衍生物的碳原子结合的三嗪衍生物的化合物，其常被称为基于羟苯基三嗪的化合物。对于基于羟苯基三嗪的化合物没有特别限制，只要可得到本发明的目的室外用聚氨酯粘合剤。
[0074]该基于羟苯基三嗪的化合物(B)的实例优选包括但不限于由下式(1)-(5)表示的化合物及它们的异构体。
[0075][化学式1]
[0076]
【权利要求】
1.室外用聚氨酯粘合剂，其包含: (A)通过使异氰酸酯化合物(al)与具有酯键的多元醇(a2)反应可得到的聚氨酯树脂，和 (B)基于羟苯基三嗪的化合物，其中 异氰酸酯化合物(al)包含选自脂族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯中的至少ー种。
2.权利要求1的室外用聚氨酯粘合剂，其中所述粘合剂还包含硅烷化合物。
3.太阳能电池背板，其通过使用权利要求1或2的室外用聚氨酯粘合剂可得到。
4.太阳能电池组件 ，其通过使用权利要求3的太阳能电池背板可得到。
【文档编号】C09J175/04GK103459541SQ201180057313
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年11月28日 优先权日:2010年11月29日
【发明者】松木裕一, 吉田良夫, 早川正 申请人:汉高股份有限及两合公司