专利名称：粘合剂组合物和固定组件到基底上的方法
技术领域：
本发明涉及粘合剂组合物和固定(attach)组件到基底上的方法，和更特别地涉 及在正常的热循环下原地固化的使供组件固定到基底上的压敏粘合剂胶料(compound)。
背景技术：
这一部分中的描述仅仅提供与本发明公开内容有关的背景技术信息且可能或可 能不构成现有技术。各种组件，其中包括，但不限于，光生伏打太阳能模件、太阳能预组装件、屋顶薄 膜、修复或密封补钉(patch)，和机械设备或其他组件经常直接固定到屋顶和其他基底上。 紧固(secure)这些各种组件到屋顶基底上的一种常见的方法包括使用机械紧固件，例如 螺杆或螺栓。然而，这些机械紧固件可能昂贵且渗透基底，这可导致例如水侵入到屋顶内。 当基底是太阳能预组装件时，例如水的侵入可损坏光生伏打电池。另一机械紧固方法牵涉 使用压块(ballast)保持组件。然而压块可大大地增加屋顶基底上的负载。紧固组件到屋顶基底上的替代方法包括使用化学或其他试剂。例如，可使用热熔 粘合剂(例如，浙青)，它在高温下为液体或几乎为液体，但当冷却时变硬。然而，热熔粘合 剂要求使用专门的设备，所述专门设备必须被运输到每一个工作场所。必须使屋顶材料或 组件在一起，同时为了使两个片材永久地粘合，粘合剂仍然炽热。也可使用在工作场所混合 的双组分液体。双组分液体要求使用专门的设备且非常取决于环境条件以供在合适的时间 框架内发生硬化，以便实现合适的应用。可使用挤出的胶带或型材，且提供优于热熔或双组 分液体体系的优势。胶带不要求工作场所专门的设备，要求较少的施工人力培训，并提供即 时的粘合剂性能。然而，非硬化胶带在不规则处不流动或者没有形成长期耐久性所需的最 终性能。例如，丙烯酸类、丁基橡胶、卤代丁基橡胶、乙丙橡胶、EPDM橡胶、天然橡胶和其他 已知的非硬化体系没有提供屋顶环境所要求的必需性能。提供粘合剂(所述粘合剂提供过 渡到硬性能的最初柔软的性能)的一种解决方法包括使用包封的固化剂。包封的固化剂要 求在施加屋顶材料的过程中包封剂的物理断裂。这一断裂要求施加最小的物理应力水平到 胶带上，使包封的固化剂断裂。然而，在施加过程中，不均勻施加应力会导致粘合剂内不一 致的性能，从而导致可能的突发故障。这些固化剂还可能要求使用有毒的化学品，例如异氰 酸酯或过氧化物。因此，本领域需要可操作地紧固组件到基底上的压敏粘合剂。该压敏粘合剂应当 最初柔软或发粘，以促进起始粘合，并且能原地固化且没有额外的步骤达到硬化条件。而 且，粘合剂组合物应当满足耐候性和强度标准，例如抗紫外辐射暴露，冷冻和解冻循环，雨， 雪，冻雨，和冰雹暴露，风的托举力，和极端温度。
发明内容
本发明提供压敏粘合剂组合物和固定组件到基底上的方法。该组合物包括未固化 的橡胶状聚合物共混物，至少一种增粘剂或固化剂共混物，和聚丁烯均聚物。增粘剂包括酚 类增粘剂树脂，和固化剂共混物包括下述中的至少一种固化促进剂、硫活化剂和固化硫化 剂。当未固化时该组合物显示出起始粘性，和当固化时，显示出高强度。该组合物在基底上 就地固化。在一个实施方案中，未固化的橡胶状聚合物共混物的存在量为约10% _约 60wt%，至少一种增粘剂的存在量为约5% -约25wt%，固化剂共混物的存在量为约
-约6wt%，和聚丁烯均聚物的存在量为约20% -约60wt%。在另一实施方案中，未固化的橡胶状聚合物共混物的存在量为约10% -约 60wt%,固化剂共混物的存在量为约_约6wt%，和聚丁烯均聚物的存在量为约 20% -约 60wt%。在再一实施方案中，未固化的橡胶状聚合物共混物的存在量为约10% -约 60wt%，至少一种增粘剂的存在量为约5% -约25wt%，和聚丁烯均聚物的存在量为约 20% -约 60wt%。在再一实施方案中，两种独立分子量的聚异丁烯包括粘均分子量大于约100，000 的第一聚异丁烯，和粘均分子量小于约100,000的第二聚异丁烯。在再一实施方案中，固化促进剂包括二硫化四甲基秋兰姆，二硫化苯并噻唑，硫活 化剂包括氧化锌，和固化硫化剂包括硫。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括增塑剂。在再一实施方案中，增塑剂包括链烷烃加工油。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括至少一种填料和流变改进剂。在再一实施方案中，填料和流变改进剂选自碳酸钙、滑石和热解硅石中的一种或 更多种。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括干燥剂。在再一实施方案中，干燥剂包括氧化钙。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括抗氧化剂。在再一实施方案中，抗氧化剂包括四亚甲基(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸 酯)甲烷。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括紫外线吸收剂。在再一实施方案中，紫外线吸收剂包括炭黑。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括稳定剂。在再一实施方案中，稳定剂包括四氯对苯醌。压敏粘合剂组合物的进一步实施方案包括存在量为约10% -约60衬％的未固化 的橡胶状聚合物共混物，存在量为约5% -约25衬％的至少一种增粘剂，或者存在量为约 1 % -约5wt %的固化剂共混物，其中增粘剂包括酚类增粘剂树脂，固化剂共混物包括至少 一种固化促进剂，硫活化剂，和固化硫化剂，和存在量为约20% -约60wt%的聚丁烯均聚 物。
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在一个实施方案中，压敏粘合剂组合物包括存在量为约_约5wt%的增塑剂。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括存在量为约_约5wt%的至少一种 填料和流变改进剂。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括存在量为约2% -约8wt%的干燥剂。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括存在量为约0. -约0. 5wt%的抗氧 化剂。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括存在量为约2% -约5衬％的炭黑。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括存在量为约0. -约0. 5wt%的稳定 剂。在再一实施方案中，未固化的橡胶状聚合物共混物选自乙烯丙烯降冰片二烯三元 共聚物，乙烯丙烯二环戊二烯三元共聚物，乙烯丙烯己二烯三元共聚物，氯丁橡胶，聚异丁 烯，卤代丁基橡胶，和对甲基苯乙烯和异丁烯的卤代共聚物。在再一实施方案中，未固化的橡胶状聚合物共混物包括存在量为约_约 5wt%的乙烯丙烯降冰片二烯三元共聚物或乙烯丙烯二环戊二烯三元共聚物，存在量为约 2% -约10衬％的乙烯丙烯己二烯三元共聚物，存在量为约5% -约25衬％的氯丁橡胶，和 存在量为约2% -约IOwt%的第一聚异丁烯。在再一实施方案中，第一聚异丁烯的粘均分子量大于约100，000。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物包括粘均分子量小于约100，000且存在量 为约0. -约3wt%的第二聚异丁烯。在再一实施方案中，压敏粘合剂组合物的拉伸强度当未固化时为约5磅/英寸 2 (psi)-约40psi，和当固化时，拉伸强度为约50psi-约IOOpsi。还提供粘附到基底上的组件。该组件包括具有底部表面的组件，置于该组件底部 表面的至少一部分上的粘合剂层，其中粘合剂层具有存在量为约10% -约60wt%的未固 化的橡胶状聚合物共混物，存在量为约5% -约25wt%的至少一种增粘剂，或者存在量为 约-约5wt%的固化剂共混物，其中增粘剂包括酚类增粘剂树脂，固化剂共混物包括至 少一种固化促进剂，硫活化剂，和固化硫化剂，和存在量为约20% -约60wt%的聚丁烯均聚 物。剥离衬里置于粘合剂层上方和剥离衬里可从粘合剂层上除去。粘合剂层在固定到基底 上之后，粘合剂层固化。在室温下，在施加到基底上24小时之后，粘合剂层的剥离强度为约 20磅/英寸2_约30磅/英寸2。在施加到基底上之前，压敏粘合剂组合物未固化，和拉伸强度为约5磅/英寸 2( &)-约40 &。一旦放置，则组合物在正常的热环境或太阳加热基底下固化并硬化成约 50psi-约IOOpsi的拉伸强度。根据此处提供的说明，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，说明书和具 体实施例和实施方案拟用于仅仅阐述目的且不打算限制本发明公开内容的范围。
图1是位于例举的屋顶基底和例举的太阳能模件之间的根据本发明原理的粘合 剂层的实施方案的截面视图；和图2是具有根据本发明原理的粘合剂层的太阳能模件的实施方案的截面视图。
具体实施例方式下述说明在性质上仅仅是例举且不打算限制本发明的公开内容、应用或用途。参考图1，阐述了与例举的基底12和例举的组件14 一起使用的根据本发明原理 的粘合剂层10。基底12优选是建筑物的屋顶，但可使用其他基底，且没有脱离本发明的范 围，例如支持片材以供接收多个光生伏打电池。基底12可由各种组合物组成，例如乙烯丙 烯二烯烃三元共聚物(EPDM)，热塑性烯烃(TPO)，聚氯乙烯(PVC)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 (SBS)改性的浙青，无规聚丙烯(APP)改性的浙青，镀锌钢，铝，不锈钢，和上漆的钢，所述上 漆的钢包括聚偏氟乙烯(PVDF)，即KYNAR 涂覆的钢。基底12包括外表面16。组件14可具有各种形式，且没有脱离本发明的范围。例如，组件14可以是太阳 能模件，所述太阳能模件通常包括固定到支持基底(未示出)上的至少一个光生伏打电池 (未示出)。与本发明一起使用的例举的光生伏打电池包括，但不限于，具有碲化镉(Cd-Te) 层的薄膜电池，无定形硅，或二硒化铜_铟(CuInSe2)，或包埋在层压膜内的结晶硅片，或沉 积在锗或另一基底上的砷化镓。光生伏打电池可操作地由触发(striking)光生伏打电池 的太阳光产生电流。支持基底可以由根据其强度和耐候性而选择的任何数量的材料组成。 组件14的其他实例包括，但不限于，太阳能预组装件，屋顶膜和其他屋顶材料，修复或接缝 补钉，和机械设备或其他机械组件或器件。回到图2，粘合剂层10优选位于组件14的一侧上。剥离衬里18覆盖粘合剂层10。 在运输和处理组件14的过程中，剥离衬里18可操作地保护粘合剂层10。在固定组件14到 基底12上之前，剥离衬里18可操作地从粘合剂层10中除去。结合参考图1和2，现描述固定组件14到基底12上的方法。首先，从粘合剂层10 中除去第一剥离衬里18。然后，在基底12的表面16上挤压或辊压组件14。在这一点处， 粘合剂层10未固化，因此足够柔软到“俘获(grab) ”，即提供对基底12的外表面16的立即 粘合。在未固化状态下，粘合剂层的拉伸强度为约5psi-约40psi。当基底12由难以粘附 到例如粒状改性的浙青上的材料组成时，快速粘附到基底12的外表面16上的这一能力特 别有用。本发明的组合物在不规则和表面颗粒之处的周围流动，且固定到颗粒下方基底12 的外表面16上。不流动且与底下的浙青表面接触的粘合剂仅仅提供对颗粒的粘合。由于 这些颗粒仅仅松散地粘附到浙青片材上且可容易地从该表面上剥离，因此不可能提供充足 的粘合性。一旦放置，则柔软的粘合剂层10通过来自基底12的正常环境的热量原地固化。更 具体地，组合物聚合物硫化或交联，以便就地硬化粘合剂组合物层10。作为固化的硬化组合 物，本发明的粘合剂层10显示出较大的剪切性能且在屋顶材料遇到的升高的温度下不流 动。硬化或固化的粘合剂层10优选拉伸强度为约50psi-约IOOpsi。在替代的实施方案中，粘合剂层10被制造为在一个或更多个剥离衬里18上，缠绕 在辊上的挤出胶带形式。然后施加粘合剂层10到基底12或者组件14上。然后，将组件14 挤压到基底12上。粘合剂层10然后在基底12环境的操作温度下原地固化，正如上所述。如上所述，粘合剂层10柔软且最初具有粘性，但拥有高的起始强度。此外，粘合剂 层10的组合物能粘附到以上所述的各种基底12和太阳能模件14上，同时显示出必须的耐 候性和强度标准，例如抗紫外线曝光，冷冻和解冻循环，雨，雪，冻雨，和冰雹暴露，风的托举
8力，和极端温度。根据本发明的一个方面，粘合剂层10由压敏粘合剂组合物组成，所述压敏粘合剂 组合物包括未固化的橡胶状聚合物共混物和至少一种增粘剂和/或固化剂共混物。在一个 实施方案中，本发明的粘合剂组合物包括存在量为约10 约60wt %的未固化的橡胶状聚 合物共混物，存在量为约5% -约25wt%的至少一种增粘剂或者存在量为约-约5wt% 的固化剂共混物，和存在量为约20%-约60wt%的聚丁烯均聚物。该粘合剂组合物还优选 包括其他组分，其中包括增塑剂、水清除剂或干燥剂，抗氧化剂，填料和流变改进剂，着色剂 和UV吸收剂，和稳定剂。未固化的橡胶状聚合物共混物包括乙烯丙烯降冰片二烯或二环戊二烯三元共聚 物，乙烯丙烯己二烯三元共聚物，氯丁基橡胶和两种单独分子量的聚异丁烯。聚异丁烯优选 包括粘均分子量大于约100，000的第一聚异丁烯和粘均分子量小于约100，000的第二聚异 丁烯。未固化的橡胶状聚合物影响强度和对组合物的粘附。另外，在固化过程中，氯丁基橡 胶充当聚合物共混物的交联部分。也可使用这些未固化橡胶聚合物的化学衍生物及其结合 物，例如商代丁基橡胶，或对甲基苯乙烯和异丁烯的商代共聚物。增粘剂优选由聚丁烯均聚物和酚类增粘剂树脂组成。聚丁烯均聚物还充当粘合促 进剂。也可在没有脱离本发明范围的情况下，在组合物中使用这些增粘剂的化学衍生物及 其结合物。固化剂共混物优选由一种或更多种固化促进剂，硫活化剂，和固化与硫化剂组成。 例举的固化促进剂包括二硫化四甲基秋兰姆，和二硫化苯并噻唑。例举的硫活化剂包括氧 化锌。例举的固化和硫化剂包括硫。也可在没有脱离本发明范围的情况下，在组合物中使 用这些固化促进剂、硫活化剂和固化与硫化剂的化学衍生物和结合物。适合于在本发明组合物中使用的合适的增塑剂包括，但不限于，链烷烃加工油。也 可在没有脱离本发明范围的情况下，在组合物中使用增塑剂的化学衍生物和结合物。在本发明组合物中使用的合适的填料和流变改进剂包括，但不限于，一种或更多 种碳酸钙，滑石和热解硅石。也可在没有脱离本发明范围的情况下，在组合物中使用这些填 料和流变改进剂的化学衍生物和结合物。在本发明组合物中使用的合适的水清除剂包括，但不限于，氧化钙。也可在没有脱 离本发明范围的情况下，在组合物中使用氧化钙的化学衍生物和结合物。在本发明组合物中使用的合适的抗氧化剂包括，但不限于，四亚甲基(3，5_ 二叔 丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)甲烷。也可在没有脱离本发明范围的情况下，在组合物中使 用相容的抗氧化剂的化学衍生物和结合物。在本发明组合物中使用的合适的着色剂和紫外线吸收剂包括，但不限于，碳黑。也 可在没有脱离本发明范围的情况下，在组合物中使用相容的着色剂和UV吸收剂的化学衍 生物和结合物。在本发明组合物中使用的合适的稳定剂包括，但不限于，四氯对苯醌。也可在没有 脱离本发明范围的情况下，在组合物中使用相容的稳定剂的化学衍生物和结合物。为了更加容易理解本发明，参考下述实施例，所述实施例打算阐述本发明，而不是 限制其范围。
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权利要求
一种压敏粘合剂组合物，它包括未固化的橡胶状聚合物共混物，所述未固化的橡胶状聚合物共混物包括乙烯丙烯降冰片二烯三元共聚物，或乙烯丙烯二环戊二烯三元共聚物，乙烯丙烯己二烯三元共聚物，氯丁基橡胶，和聚异丁烯；至少一种增粘剂和固化剂共混物，其中增粘剂包括酚类增粘剂树脂，和其中固化剂共混物包括固化促进剂、硫活化剂和固化硫化剂；和聚丁烯均聚物。
2.权利要求1的压敏粘合剂组合物，其中未固化的橡胶状聚合物共混物的存在量为约 IOwt % -约60wt%，至少一种增粘剂的存在量为约5wt% -约25wt%，固化剂共混物的存在 量为约-约6wt%，和聚丁烯均聚物的存在量为约20wt% -约60wt%。
3.权利要求1的压敏粘合剂组合物，其中未固化的橡胶状聚合物共混物的存在量为约 IOwt % -约60wt%，固化剂共混物的存在量为约-约6wt%，和聚丁烯均聚物的存在 量为约20wt % -约60wt %。
4.权利要求1的压敏粘合剂组合物，其中未固化的橡胶状聚合物共混物的存在量为约 IOwt % -约60wt %，至少一种增粘剂的存在量为约5wt % -约25wt %，和聚丁烯均聚物的存 在量为约20wt% -约60wt%。
5.权利要求1的压敏粘合剂组合物，其中聚异丁烯的粘均分子量大于约100，000，和其 中该组合物进一步包括粘均分子量小于约100,000的聚异丁烯。
6.权利要求1的压敏粘合剂组合物，其中固化促进剂包括二硫化四甲基秋兰姆，二硫 化苯并噻唑，硫活化剂包括氧化锌，和固化硫化剂包括硫。
7.权利要求1的压敏粘合剂组合物，进一步包括增塑剂。
8.权利要求7的压敏粘合剂组合物，其中增塑剂包括链烷烃加工油。
9.权利要求1的压敏粘合剂组合物，进一步包括至少一种填料和流变改进剂。
10.权利要求9的压敏粘合剂组合物，其中填料和流变改进剂选自碳酸钙、滑石和热解 硅石中的一种或更多种。
11.权利要求1的压敏粘合剂组合物，进一步包括干燥剂。
12.权利要求11的压敏粘合剂组合物，其中干燥剂包括氧化钙。
13.权利要求1的压敏粘合剂组合物，进一步包括抗氧化剂。
14.权利要求13的压敏粘合剂组合物，其中抗氧化剂包括四亚甲基(3，5_二叔丁 基-4-羟基氢化肉桂酸酯)甲烷。
15.权利要求1的压敏粘合剂组合物，进一步包括紫外线吸收剂。
16.权利要求15的压敏粘合剂组合物，其中紫外线吸收剂包括炭黑。
17.权利要求1的压敏粘合剂组合物，进一步包括稳定剂。
18.权利要求17的压敏粘合剂组合物，其中稳定剂包括四氯对苯醌。
19.压敏粘合剂组合物，它包括存在量为约10wt% -约60wt%的未固化的橡胶状聚合物共混物，存在量为约5wt% -约25wt%的至少一种增粘剂，和存在量为约-约5wt%的固 化剂共混物，其中增粘剂包括酚类增粘剂树脂，和其中固化剂共混物包括固化促进剂，硫活 化剂，和固化硫化剂，和存在量为约20wt% -约60wt%的聚丁烯均聚物。
20.权利要求19的压敏粘合剂组合物，其中固化促进剂包括二硫化四甲基秋兰姆和二 硫化苯并噻唑，硫活化剂包括氧化锌，和固化硫化剂包括硫。
21.权利要求19的压敏粘合剂组合物，进一步包括存在量为约-约5wt%的增塑剂。
22.权利要求19的压敏粘合剂组合物，进一步包括存在量为约-约5wt%的至少 一种填料和流变改进剂。
23.权利要求19的压敏粘合剂组合物，进一步包括存在量为约2wt%-约8wt%的干燥剂。
24.权利要求19的压敏粘合剂组合物，进一步包括存在量为约0.-约0. 5衬％的 抗氧化剂。
25.权利要求19的压敏粘合剂组合物，进一步包括存在量为约2wt%-约5wt%的炭mT^ O
26.权利要求19的压敏粘合剂组合物，进一步包括存在量为约0.-约0. 5衬％的 稳定剂。
27.权利要求19的压敏粘合剂组合物，其中未固化的橡胶状聚合物共混物选自乙烯丙 烯降冰片二烯三元共聚物，乙烯丙烯二环戊二烯三元共聚物，乙烯丙烯己二烯三元共聚物， 氯丁基橡胶，聚异丁烯，卤代丁基橡胶，以及对甲基苯乙烯和异丁烯的卤代共聚物。
28.权利要求19的压敏粘合剂组合物，其中未固化的橡胶状聚合物共混物包括存在 量为约-约5衬％的乙烯丙烯降冰片二烯三元共聚物或乙烯丙烯二环戊二烯三元共 聚物，存在量为约-约10衬％的乙烯丙烯己二烯三元共聚物，存在量为约5wt% -约 25衬％的氯丁基橡胶，和存在量为约2wt% -约10wt%的第一聚异丁烯。
29.权利要求28的压敏粘合剂组合物，其中第一聚异丁烯的粘均分子量大于约 100，000。
30.权利要求30的压敏粘合剂组合物，进一步包括粘均分子量小于约100，000且存在 量为约0. -约3wt%的第二聚异丁烯。
31.权利要求19的压敏粘合剂组合物，其中该压敏粘合剂组合物当未固化时的拉伸强 度为约5磅/英寸2 (psi)-约40psi，和当固化时的拉伸强度为约50psi-约lOOpsi。
32.可固定到基底上的太阳能模件组件，该太阳能模件组件包括 具有底部表面的太阳能模件；具有第一表面和第二表面的粘合剂层，其中第一表面与太阳能模件底部表面的至少一 部分接触，该粘合剂层包括存在量为约10wt% -约60wt%的未固化的橡胶状聚合物共混物， 存在量为约5wt% -约25wt%的至少一种增粘剂，和存在量为约-约5wt%的固 化剂共混物，其中增粘剂包括酚类增粘剂树脂，和其中固化剂共混物包括固化促进剂，硫活 化剂，和固化硫化剂，和存在量为约20wt% -约60衬％的聚丁烯均聚物；和覆盖粘合剂层的第二表面的剥离衬里，其中剥离衬里可从粘合剂层上除去，和 其中在除去剥离衬里之后，粘合剂层固化，将太阳能模件固定到基底上。
33.权利要求32的组件，其中在室温下，在施加到基底上24小时之后，粘合剂层的剥离强度为约20磅/英寸2_约30磅/英寸2。
全文摘要
固定太阳能模件到基底上的压敏粘合剂组合物包括未固化的橡胶状聚合物共混物，至少一种增粘剂或固化剂共混物，和聚丁烯均聚物。该增粘剂包括酚类增粘剂树脂，和固化剂共混物包括固化促进剂、硫活化剂和固化硫化剂中至少一种。该组合物当未固化时显示出起始粘性，和当固化时显示出高强度。该组合物在基底上就地固化。
文档编号B32B27/32GK101984752SQ200980111688
公开日2011年3月9日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者B·齐莫尔曼, D·布思, S·卢米斯 申请人:爱多克产品股份有限公司