本发明属于太阳能光伏组件背板材料技术领域，具体涉及一种太阳能光伏组件背板用胶黏剂，同时还涉及一种上述的太阳能光伏组件背板用胶黏剂的制备方法。
背景技术：
太阳能是指太阳光的辐射能量，作为一种储量丰富的清洁能源，其利用过程是对太阳能量的最直接应用，对环境和气候的影响都非常小，是近年来新能源领域最热门的研究方向。太阳能光伏组件(也称太阳能电池板)是利用光生伏特效应，将太阳光中能量直接转换为电能的光电转化系统，主要部件包括铝合金框架、光伏盖板玻璃、封装用EVA、电池片、背板等。
背板位于太阳能光伏组件背面的最外层，对电池片起到保护和支撑作用。由于太阳能光伏组件安装在户外环境中，长期经受风吹日晒雨淋，这就要求背板具有：良好的阻水性保护组件不受水汽的侵蚀、阻隔氧气防止氧化、可靠的绝缘性、耐高低温性能、耐老化性、耐腐蚀性，最好可以反射阳光提高组件的转化效率，具有较高的红外发射率可以降低组件温度。单层膜材料很难满足上述要求，因此背板通常采用复合型，一般具有三层结构：外层为氟膜耐候层，具有良好的抗环境侵蚀能力，防止水汽侵蚀、抗紫外线等；中间层是PET聚酯薄膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，作为结构增强层，具有良好的绝缘性和机械强度，起支撑作用；内层为层压粘结层，需要与EVA具有良好的粘结性能，可以是氟膜或PE膜等。三层膜结构通过胶黏剂粘结在一起，组成光伏组件背板。光伏组件背板的性能不仅仅依赖于三层膜材料性能，与胶黏剂的性能也息息相关。由于背板中结构增强层的薄膜性能与耐候层、层压粘结层之间存在较大的差异，造成三层膜材料间的粘结难度大，胶黏剂粘结力的大小以及性能的优劣直接关系到背板整体质量与使用寿命。
目前，太阳能光伏组件背板用胶黏剂主要由粘合体系、稀释溶剂及助剂组成，常用的粘合体系为聚氨酯体系，在胶黏剂的合成中大都使用聚酯型多元醇作为原料。与单组份聚氨酯胶黏剂相比，双组份聚氨酯胶黏剂的粘结强度大、性能可调、耐候性好，可以满足户外恶劣环境下的使用要求。但是随着粘合物质分子质量的增大，黏度也随之增大，需要加入稀释溶剂降低体系粘度，方便施工。稀释溶剂常规选用乙酸乙酯、酮类等，稀释溶剂的纯度对胶黏剂性能影响极大，其中所含的水分、醇类等羟基杂质会与粘合体系中的固化剂所含的异氰酸根发生反应，导致粘合性能下降，严重时甚至失效。同时，在背板复合工艺中，如参数控制不当，胶层内部溶剂不易挥发，造成溶剂残留，胶层容易产生气泡、滑移等现象，胶层受热膨胀后热应力也增大，会导致层间粘结力低，对太阳能光伏组件的性能质量及使用寿命影响较大。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种太阳能光伏组件背板用胶黏剂，无溶剂，固化速率快，结合强度高，使用寿命长。
本发明的第二个目的是提供一种上述的太阳能光伏组件背板用胶黏剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种太阳能光伏组件背板用胶黏剂，由A组分和B组分组成：
所述A组分包括第一异氰酸酯封端预聚体和第二异氰酸酯封端预聚体；所述第一异氰酸酯封端预聚体是由分子量为1350-1650的聚丙二醇与过量二苯基甲烷二异氰酸酯反应生成的预聚体；所述第二异氰酸酯封端预聚体是由分子量为900-1100的聚四亚甲基醚二醇与过量多亚甲基多苯基多异氰酸酯反应生成的预聚体；第一异氰酸酯封端预聚体与第二异氰酸酯封端预聚体的质量比为2.0-2.2:1；
所述B组分主要由以下重量份数的原料混合制成：改性聚酯多元醇10份、聚碳化二亚胺树脂0.30-0.40份、硅烷偶联剂0.04-0.0.06份、稳定助剂0.08-0.10份；其中，所述改性聚酯多元醇是以己二酸、对苯二甲酸、二甘醇与二乙二醇为单体原料，按照醇酸比为1.1-1.2:1的比例经酯化缩聚制成的分子量为1800-2200的聚酯多元醇；
所述A组分与B组分的用量比满足A组分中的-NCO与B组分中的-OH的摩尔比为2.6-2.8:1。
优选的，A组分中，所述第一异氰酸酯封端预聚体在制备时，聚丙二醇以-OH计与二苯基甲烷二异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:3.5-4.0；所述第二异氰酸酯封端预聚体在制备时，聚四亚甲基醚二醇以-OH计与多亚甲基多苯基多异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:4.5-5.0。进一步的，控制所述第一异氰酸酯封端预聚体中-CON的质量含量为8.5％-10.2％；所述第二异氰酸酯封端预聚体中-NCO的质量含量为16.0％-17.5％。
优选的，在B组分中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述稳定助剂包括抗氧化剂、紫外线吸收剂和光稳定剂。
进一步的，在制备改性聚酯多元醇的单体原料中，所述己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为1.5-2.0:1；所述二甘醇与二乙二醇的摩尔比为0.5-1.0:1。
一种上述的太阳能光伏组件背板用胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将脱水聚丙二醇加入液化二苯基甲烷二异氰酸酯中，在80℃-85℃条件下保温反应2.0-2.5h，制得第一异氰酸酯封端预聚体；
将脱水聚四亚甲基醚二醇加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯中，在70℃-75℃条件下保温反应2.0-2.5h，制得第二异氰酸酯封端预聚体；
将所得第一异氰酸酯封端预聚体和第二异氰酸酯封端预聚体混合，得A组分；
2)保护气氛下，将配方量的己二酸、对苯二甲酸、二甘醇、二乙二醇与酯化催化剂加入反应釜中，加热至物料熔融；搅拌条件下，控制反应釜出水馏温为100℃-105℃，将熔融物料升温至220℃-225℃，负压条件下保温反应50-60min，后加入缩聚催化剂，进一步反应至酸值<1.0mgKOH/g，冷却制得改性聚酯多元醇；
3)将步骤2)所得改性聚酯多元醇与配方量的聚碳化二亚胺树脂、硅烷偶联剂、稳定助剂混合，得B组分；
4)将步骤1)所得A组分与步骤3)所得B组分混合，即得。
步骤2)中，所述酯化催化剂为二月桂酸二丁基锡，用量为单体原料总质量的0.03％-0.04％；
步骤2)中，所述缩聚催化剂为钛酸四丁酯，用量为单体原料总质量的0.010％-0.015％。
步骤2)中，所述负压条件是控制反应釜内相对真空度为-20kPa～-30kPa，在加入缩聚催化剂后，进一步减压至相对真空度至-95kPa以下。
本发明的太阳能光伏组件背板用胶黏剂，为无溶剂双组份聚氨酯胶黏剂，其中A组分主要由第一异氰酸酯封端预聚体与第二异氰酸酯封端预聚体按合适比例复配而成。所述第一异氰酸酯封端预聚体是由分子量为1350-1650的聚丙二醇与过量二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应生成的预聚体，MDI为芳香族类异氰酸酯，本身挥发性和毒性较低，安全性能好，具有较高的反应活性，分子结构对称性高，力学性能好；采用较低分子量的聚醚二元醇(聚丙二醇)与MDI形成线性聚氨酯预聚体，在保证低粘度的同时主要为胶黏剂提供较高的粘结强度和机械强度。所述第二异氰酸酯封端预聚体是由分子量为900-1100的聚四亚甲基醚二醇与过量多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)反应生成的预聚体，PAPI的官能度大于2，更低分子量的聚醚二元醇与之反应得到非线性聚氨酯预聚体，提高胶黏剂的柔韧性和与基材的附着力；在调配胶液时，能快速形成高交联度互穿网络型聚合物，内聚力大，粘结强度高，固化速度快。本发明的太阳能光伏组件背板用胶黏剂，将两者复配作为A组分，具有较低的粘度和流动性，同时具有合适的NCO含量。
本发明的太阳能光伏组件背板用胶黏剂中，B组分主要由改性聚酯多元醇、聚碳化二亚胺树脂、硅烷偶联剂、稳定助剂组成。其中，合成聚酯多元醇的单体原料为己二酸、对苯二甲酸、二甘醇、二乙二醇，其中己二酸酯化缩聚的反应和出水速度快；用对苯二甲酸引入刚性基团，提高耐水解性、耐热性和力学性能；二甘醇和二乙二醇均为偶数二醇，合成的聚酯多元醇结晶性好，常温下液体流动性好，具有良好的透明度、柔顺性和润湿性。引入聚碳化二亚胺树脂可以提高胶黏剂对有机基材的附着力，其能与使酯键水解的游离羧酸反应从而抑制水解，防止由于水解出现的老化现象，提高抗水解性能。添加的硅烷偶联剂在界面区域通过相互扩散和互穿网络体系而实现对聚合物的结合，可以增强胶黏剂与塑料薄膜之间的相互作用力，从而提高层间剥离强度。稳定助剂的作用是赋予胶黏剂良好的耐老化和抗黄变性能。
本发明的太阳能光伏组件背板用胶黏剂，通过A组分和B组分的合理调配形成无溶剂双组份聚氨酯胶黏剂，该无溶剂胶黏剂具有优异的粘结性能，能显著提高背板层间粘结力；无溶剂引入水分杂质，减少水解老化风险；在背板层间复合工艺中，无需涂胶之后的干燥过程即可复合膜层，无溶剂挥发过程可避免因溶剂挥发、溶剂残留产生的复膜缺陷，提高复膜成品率；采用该胶黏剂制备的光伏背板，具有较高的层间剥离强度、良好的耐老化性能和耐黄变性能，有助于显著提高太阳能光伏组件的可靠性和使用寿命。
本发明的胶黏剂是无溶剂双组份聚氨酯胶黏剂，与传统溶剂类聚氨酯胶黏剂相比还有以下优点：避免了在工艺中使用有毒、挥发性大的有机溶剂产生的环境污染和身体伤害；本发明的无溶胶胶黏剂初始粘度低、流动性好，在生产中简化工艺流程，如省去复膜中的干燥过程；单位面积的施胶量较低，涂覆更均匀，复膜效果好；使用安全，无有机溶剂带来的火灾、爆炸等隐患，也减少了因有机溶剂挥发造成的废气、废液处理环节，更节约资源，节能环保。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
具体实施方式中，所用聚丙二醇为市售商品PPG-1500，分子量为1350-1650；所述聚丙二醇使用前经过脱水处理。所用的二苯基甲烷二异氰酸酯为市售商品MDI-50。
所用聚四亚甲基醚二醇为市售商品PTMEG-1000，分子量为900-1100；所述聚四亚甲基醚二醇使用前经过脱水处理。所用多亚甲基多苯基多异氰酸酯为市售商品，分子量为350-380，异氰酸根的平均官能度为2.7，-NCO的质量含量为31％。
具体实施方式中，所用聚碳化二亚胺树脂为固含量100％的市售商品，20℃粘度为40Pa·s，NCO质量含量为8.2％，碳二亚胺当量为262。
所用稳定助剂为市售商品抗氧化剂168、紫外线吸收剂UV829与受阻胺光稳定剂292的质量比为1:1:1的混合物。
实施例1
本实施例的太阳能光伏组件背板用胶黏剂，是由以下方法制备的：
1)按照聚丙二醇以-OH计与二苯基甲烷二异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:3.5的比例，将脱水聚丙二醇缓慢加入液化二苯基甲烷二异氰酸酯中；在氮气保护下，将体系升温至80℃条件下保温反应2h，后冷却至室温，制得第一异氰酸酯封端预聚体；所得第一异氰酸酯封端预聚体中-NCO的质量含量为8.84％；
按照聚四亚甲基醚二醇以-OH计与多亚甲基多苯基多异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:4.5的比例，将脱水聚四亚甲基醚二醇缓慢加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯中；在氮气保护下，在70℃条件下保温2h，后冷却至室温，制得第二异氰酸酯封端预聚体；所得第二异氰酸酯封端预聚体中-NCO的质量含量为16.1％；
将所得第一异氰酸酯封端预聚体和第二异氰酸酯封端预聚体按照质量比为2.0:1的比例混合，得A组分；经检测，A组分的粘度为1284mP·s(20℃)，其中-NCO的质量含量为11.3％；
2)按照己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为2.0:1，二甘醇与二乙二醇的摩尔比为0.8:1，醇酸摩尔比为1.2:1的比例准备单体原料；
氮气保护条件下，将上述单体原料与酯化催化剂(二月桂酸二丁基锡，用量为单体原料总质量的0.03％)加入反应釜中，加热至物料熔融；搅拌条件下，控制反应釜出水馏温在100℃-105℃之间，将熔融物料升温至220℃，负压条件下(反应釜内相对真空度为-20kPa～-30kPa)保温反应60min，后加入缩聚催化剂(钛酸四丁酯，用量为单体原料总质量的0.01％)，进一步减压至相对真空度至-95kPa以下，反应至酸值<1.0mgKOH/g，冷却至室温，制得改性聚酯多元醇；所得改性聚酯多元醇的分子量为1800-2200，羟值为55mgKOH/g；
3)按照步骤2)所得改性聚酯多元醇10重量份、聚碳化二亚胺树脂0.30重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.0.06重量份、稳定助剂0.10重量份，将上述原料混合，得B组分；
4)依照A组分中的-NCO与B组分中的-OH的摩尔比为2.8:1的比例，将步骤1)所得A组分与步骤3)所得B组分混合，即得所述太阳能光伏组件背板用胶黏剂。
实施例2
本实施例的太阳能光伏组件背板用胶黏剂，是由以下方法制备的：
1)按照聚丙二醇以-OH计与二苯基甲烷二异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:3.8的比例，将脱水聚丙二醇缓慢滴加入液化二苯基甲烷二异氰酸酯中，在氮气保护下，将体系升温至85℃条件下保温反应2h，后冷却至室温，制得第一异氰酸酯封端预聚体；所得第一异氰酸酯封端预聚体中-NCO的质量含量为9.60％；
按照聚四亚甲基醚二醇以-OH计与多亚甲基多苯基多异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:4.7的比例，将脱水聚四亚甲基醚二醇缓慢加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯中；在氮气保护下，在70℃条件下保温2.5h，后冷却至室温，制得第二异氰酸酯封端预聚体；所得第二异氰酸酯封端预聚体中-NCO的质量含量为16.9％；
将所得第一异氰酸酯封端预聚体和第二异氰酸酯封端预聚体按照质量比为2.1:1的比例混合，得A组分；经检测，A组分的粘度为1229mP·s(20℃)，其中-NCO的质量含量为12.0％；
2)按照己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为1.89:1，二甘醇与二乙二醇的摩尔比为0.87:1，醇酸摩尔比为1.1:1的比例准备单体原料；
氮气保护条件下，将上述单体原料与酯化催化剂(二月桂酸二丁基锡，用量为单体原料总质量的0.03％)加入反应釜中，加热至物料熔融；搅拌条件下，控制反应釜出水馏温在100℃-105℃之间，将熔融物料升温至225℃，负压条件下(反应釜内相对真空度为-20kPa～-30kPa)保温反应50min，后加入缩聚催化剂(钛酸四丁酯，用量为单体原料总质量的0.01％)，进一步减压至相对真空度至-95kPa以下，反应至酸值<1.0mgKOH/g，冷却至室温，制得改性聚酯多元醇；所得改性聚酯多元醇的分子量为1800-2200，羟值为55mgKOH/g；
3)按照步骤2)所得改性聚酯多元醇10重量份、聚碳化二亚胺树脂0.35重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.05重量份、稳定助剂0.09重量份，将上述原料混合，得B组分；
4)依照A组分中的-NCO与B组分中的-OH的摩尔比为2.7:1的比例，将步骤1)所得A组分与步骤3)所得B组分混合，即得所述太阳能光伏组件背板用胶黏剂。
实施例3
本实施例的太阳能光伏组件背板用胶黏剂，是由以下方法制备的：
1)按照聚丙二醇以-OH计与二苯基甲烷二异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:4.0的比例，将脱水聚丙二醇缓慢滴加入液化二苯基甲烷二异氰酸酯中，在氮气保护下，将体系升温至85℃条件下保温反应2.5h，后冷却至室温，制得第一异氰酸酯封端预聚体；所得第一异氰酸酯封端预聚体中-NCO的质量含量为10.1％；
按照聚四亚甲基醚二醇以-OH计与多亚甲基多苯基多异氰酸酯以-NCO计的摩尔比为1:5.0的比例，将脱水聚四亚甲基醚二醇缓慢加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯中；在氮气保护下，在75℃条件下保温2h，后冷却至室温，制得第二异氰酸酯封端预聚体；所得第二异氰酸酯封端预聚体中-NCO的质量含量为17.1％；
将所得第一异氰酸酯封端预聚体和第二异氰酸酯封端预聚体按照质量比为2.2:1的比例混合，得A组分；经检测，A组分的粘度为1195mP·s(20℃)，其中-NCO的质量含量为12.3％；
2)按照己二酸与对苯二甲酸的摩尔比为1.5:1，二甘醇与二乙二醇的摩尔比为0.5:1，醇酸摩尔比为1.2:1的比例准备单体原料；
氮气保护条件下，将上述单体原料与酯化催化剂(二月桂酸二丁基锡，用量为单体原料总质量的0.03％)加入反应釜中，加热至物料熔融；搅拌条件下，控制反应釜出水馏温在100℃-105℃之间，将熔融物料升温至220℃，负压条件下(反应釜内相对真空度为-20kPa～-30kPa)保温反应50min，后加入缩聚催化剂(钛酸四丁酯，用量为单体原料总质量的0.01％)，进一步减压至相对真空度至-95kPa以下，反应至酸值<1.0mgKOH/g，冷却至室温，制得改性聚酯多元醇；所得改性聚酯多元醇的分子量为1800-2200，羟值为55mgKOH/g；
3)按照步骤2)所得改性聚酯多元醇10重量份、聚碳化二亚胺树脂0.40重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、稳定助剂0.10重量份，将上述原料混合，得B组分；
4)依照A组分中的-NCO与B组分中的-OH的摩尔比为2.6:1的比例，将步骤1)所得A组分与步骤3)所得B组分混合，即得所述太阳能光伏组件背板用胶黏剂。
实验例1
分别采用实施例1-3所得胶黏剂制备太阳能光伏组件背板样品，具体为：将胶黏剂用丝棒均匀涂布在PET膜上，涂胶量为3g/m2；再用复膜机与PE膜复合，复合条件为80℃、0.5MPa、8m/min，然后在50℃条件下熟化72h，制得背板样品。其中，所用PET膜(厚250μm)、PE膜(厚60μm)均为市售光伏背板用膜。
对所得背板样品进行性能测试，以表征所得胶黏剂的使用性能，结果如表1所示。
表1实施例1-3所得太阳能光伏组件背板用胶黏剂的使用性能测试结果
从表1可以看出，采用实施例1-3所得胶黏剂复合PET膜与PE膜制备太阳能光伏组件背板，在72h熟化后，背板样品的层间初始剥离强度达到11.63N/15mm以上；在经过PCT老化箱50h老化实验后，层间剥离强度仍在9.70N/15mm以上；经过PCT老化箱100h老化实验后，背板样品表观良好，无缩边现象，黄变指数Δb在1.43以下，几乎无变色；经过强紫外老化实验100h后，背板样品层间剥离强度仍在10.22N/15mm以上，黄变指数Δb在2.34以下，仅有很轻微的变色。实验结果表明，本发明的太阳能光伏组件背板用胶黏剂，具有优异的粘结力，能显著提高背板层间粘结力；该胶黏剂是无溶剂双组份聚氨酯胶黏剂，在背板层间复合工艺中，无需涂胶之后的干燥过程即可复合膜层，无溶剂挥发过程，即可避免因溶剂挥发产生的复膜缺陷；采用该胶黏剂制备的光伏背板具有较高的层间剥离强度、良好的耐老化性能和耐黄变性能，有助于显著提高太阳能光伏组件的可靠性和使用寿命。