专利名称：一种太阳能电池背板用粘接剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种适合太阳能电池背板用聚氨酯粘接剂及其制备方法。
背景技术：
随着不可再生资源的逐步减少以及矿物类资源生产、使用中产生的各种污染问题，各国都在逐步加大对再生能源和清洁能源的开发利用。在这些新能源中，太阳能是其中最重要的能源之一。目前太阳能设备常用的是太阳能电池板，它是将太阳能转化为电能的一个重要设备。此类产品使用年限一般按照25年以上进行设计，要确保产品达到如此长的使用期限，要求构成太阳能电池模组的背板材料具有一定的力学强度，电气绝缘性，耐候性，防潮性及耐热性等。然而，单一的塑料膜很难同时具备这些功能，需要将几种不同的塑料膜复合在一起。太阳能背板一般为3层结构，两边为含氟薄膜如聚氟乙烯(PVF)膜或聚偏氟乙烯(PVDF)膜，中间为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，PVF或PVDF薄膜表面自由能很低，非常难粘，与PET膜复合困难，需要用专门的粘接剂将这几层膜粘接并层压在一起。由于太阳能电池模组要在室外使用几十年，因此用于太阳能电池背板的粘接剂要求要经受1000-3000h的双85试验，对粘接剂自身的要求较高，国内的太阳能背板生产商多采用从欧洲或日本进口的粘接剂，价格非常昂贵。目前我国还没有成熟的能达到相关要求的粘接剂。
日本专利JP2008-130647H和JP2008-140866中建议使用以聚酯为主体的二液反应型聚氨基甲酸酯树脂作为粘接剂。但是该种聚氨酯粘接剂在使用过程中容易发生水解、黄变并产生层间剥离，从而经受不住20年以上的长期使用。因此，亟需开发一种能用于太阳能电池背板中，能够满足目前太阳能电池产品要求的粘接剂。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺陷，提供了一种耐水解和耐紫外光照射性能优良的太阳能背板用粘接剂及其制备方法。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:一种太阳能电池背板用粘接剂，按重量份数由以下组分组成:聚氨酯预聚物100份溶剂100-110 份固化剂5-10份抗紫外剂 0.05-0.5份进一步的:按重量份数，所述的聚氨酯预聚物组成为:聚酯二元醇60-95份含氟聚醚二元醇 5-30份二异氰酸酯化合物5-12份
所述的溶剂优选为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一种。所述的固化剂优选为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯三聚体中的一种。所述的抗紫外剂优选为2- (2’ -羟基_3’，5’ - 二叔苯基)-5_氯化苯并三唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。所述的聚酯二元醇优选为邻苯二甲酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物或己二酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物。所述的二异氰酸酯化合物优选为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种。在本发明的太阳能电池背板用粘接剂，按重量份数优选由以下组分组成:聚氨酯预聚物100份，乙酸乙酯105份，六亚甲基二异氰酸酯三聚体8份，2-(2’_羟基-3’，5’- 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑0.3份。本发明还提供上述太阳能电池背板用粘接剂的制备方法，包括以下步骤:(I)按配方将聚 酯二元醇、含氟聚醚二元醇投入到反应釜内，升温至70 110°C，投入二异氰酸酯化合物，保温反应5 6小时，降温至60 70°C，获得聚氨酯预聚物；(2)按配方，将聚氨酯预聚物与溶剂混合并搅拌均匀，降温至20 30°C，加入固化剂和抗紫外剂，搅拌均匀，即得到太阳能背板用聚氨酯粘接剂。本发明中的溶剂可选用乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一种或几种的组合，优选为乙酸乙酯；溶剂的重量份为100-110份。本发明中的固化剂可选用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)三聚体中的一种，优选为HDI三聚体；固化剂的重量份为5-10份。本发明中的抗紫外剂可选用苯酮类、苯并三唑类、三嗪类化合物中的一种或几种的组合，优选为苯丙三唑类化合物中的一种，更优选为2- (2’ -羟基_3’，5’ - 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑(UV-327)或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531);抗紫外剂的重量份为0.05-0.5份。本发明中的聚酯二元醇可选用邻苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸中的一种或一种以上的组合与乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇中的一种或一种以上组合的缩聚物，羟值为20-150，优选为50-120 ;优选为邻苯二甲酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物或己二酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物。本发明中的含氟聚醚二元醇是聚四氢呋喃醚二醇或聚丙二醇的氟改性聚合物，采用专利CN1861662中的方法通过三氟丙烯向聚四氢呋喃醚二醇和聚丙二醇中的一种或一种以上的组合侧基进行自由基加成而制备，含氟聚醚二元醇羟值为20-150，优选为25-120 ;氟含量为10-33.5%，优选为15-30% ;更优选羟值38，氟含量25%的含氟聚醚二元醇或羟值26，氟含量29%的含氟聚醚二元醇。本发明中的二异氰酸酯化合物可选用甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种或几种的组合，优选为TD1、MDI和HDI中的一种。与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1、本发明的粘接剂耐水解和耐紫外光照射性能优良，通过向聚氨酯粘接剂中引入侧基含氣基团，提闻了粘接剂的耐水解性和耐老化性；2、使用该粘接剂复合的太阳能背板具有较好的耐老化、耐水解性能，经受3000h的双85试验和15KWh/m2紫外老化处理后层间附着力仍保持在6.9N/cm以上，最高可达8.5N/cm。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不限于所述的实施例。本发明所用产品均可市售取得或制备得到，部分化合物采用下列缩写并作说明:P0L2000、P0L1000: 聚酯二元醇(邻苯二甲酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物，羟值为56)，型号为CF-656，购自南京康塑德化工有限公司。P0L1000:聚酯二元醇(邻苯二甲酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物，羟值为110)，型号为CF-6110，购自南京康塑德化工有限公司。P0L2000-2:聚酯二元醇(己二酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物，羟值为56)，型号为P0L2356，购自青岛宇田化工有限公司。PTMG:聚四氢呋喃醚二醇(羟值56)，型号PTMG2000，购自BASF。F-PTMG:含氟聚醚二元醇，采用专利CN1861662中的方法制备，羟值38，氟含量25%。F-PPG:含氟聚醚二元醇，采用专利CN1861662中的方法制备，羟值26，氟含量29%，其中PPG购自江苏四新界面剂科技有限公司，型号PPG2000。TD1:甲苯二异氰酸酯，购自沧州大化。MD1:二苯基甲烷二异氰酸酯，购自烟台万华。HD1:六亚甲基二异氰酸酯，购自烟台万华。T-HDI:HDI 三聚体，购自 BASF (型号:Basonat HI100)。UV-327:2- (2，-羟基-3’，5’ -二叔苯基)_5_氯化苯并三唑，购自Ciba公司。UV-531:2_羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，购自南通威宏化学公司。实施例1聚氨酯预聚物组成见表1，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至100°C，投入TDI，保温反应5小时，降温至70°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸乙酯，搅拌均匀，降温至30°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例2聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至110°C，投入TDI，保温反应5小时，降温至60°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸丁酯，搅拌均匀，降温至30°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例3
聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至100°C，投入TDI，保温反应5.5小时，降温至65°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸乙酯，搅拌均匀，降温至20°C，投入T-HDI和UV-531，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例4聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至70°C，投入TDI，保温反应6小时，降温至60°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸乙酯，搅拌均匀，降温至25°C，投入T-HDI和UV-531，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例5聚氨酯预聚物组成见 表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至80°C，投入TDI，保温反应6小时，降温至60°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入丙酮，搅拌均匀，降温至28°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例6聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至110°C，投入TDI，保温反应5.5小时，降温至65°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入丁酮，搅拌均匀，降温至24°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例7聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F_PTMG投入到反应釜内，升温至100°C，投入TDI，保温反应5.5小时，降温至62°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸乙酯，搅拌均匀，降温至20°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例8聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至100°C，投入TDI，保温反应5小时，降温至68°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸乙酯，搅拌均匀，降温至30°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。实施例9聚氨酯预聚物组成见表1，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、F-PTMG投入到反应釜内，升温至90°C，投入MDI，保温反应5小时，降温至70°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入丙酮，搅拌均匀，降温至25°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。比较例I聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000、PTMG投入到反应釜内，升温至100°C，投入TDI，保温反应5小时，降温至70°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸乙酯，搅拌均匀，降温至30°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。比较例2聚氨酯预聚物组成见表I，粘接剂组成见表2。太阳能背板用聚氨酯粘接剂制备方法如下:将P0L2000投入到反应釜内，升温至110°C，投入TDI，保温反应5小时，降温至60°C，获得聚氨酯预聚物。向上述反 应釜中获得的聚氨酯预聚物中加入乙酸乙酯，搅拌均匀，降温至25°C，投入T-HDI和UV-327，搅拌均匀，制得太阳能背板用聚氨酯粘接剂。表I实施例1-9及对比例1-2聚氨酯预聚物组成
权利要求
1.一种太阳能电池背板用粘接剂，按重量份数由以下组分组成: 聚氨酯预聚物100份 溶剂100-110份 固化剂5-10份 抗紫外剂 0.05-0.5份。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用粘接剂，其特征在于按重量份数，所述的聚氨酯预聚物组成为: 聚酯二元醇60-95份 含氟聚醚二元醇 5-30份 二异氰酸酯化合物5-12份。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用粘接剂，其特征在于所述的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮 中的一种。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用粘接剂，其特征在于所述的固化剂为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯三聚体中的一种。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用粘接剂，其特征在于所述的抗紫外剂为2- (2’ -羟基-3’，5’ -二叔苯基)-5-氯化苯并三唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池背板用粘接剂，其特征在于所述的聚酯二元醇为邻苯二甲酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物或己二酸与乙二醇、丁二醇的缩聚物。
7.根据权利要求2所述的太阳能电池背板用粘接剂，其特征在于所述的二异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池背板用粘接剂，其特征在于按重量份数由以下组分组成:聚氨酯预聚物100份，乙酸乙酯105份，六亚甲基二异氰酸酯三聚体8份，2-(2’_羟基-3’，5’ - 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑0.3份。
9.权利要求1所述的太阳能电池背板用粘接剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)按配方将聚酯二元醇、含氟聚醚二元醇投入到反应釜内，升温至70 110°C，投入二异氰酸酯化合物，保温反应5 6小时，降温至60 70°C，获得聚氨酯预聚物； (2)按配方，将聚氨酯预聚物与溶剂混合并搅拌均匀，降温至20 30°C，加入固化剂和抗紫外剂，搅拌均匀，即得到太阳能背板用聚氨酯粘接剂。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池背板用聚氨酯粘接剂及其制备方法，其特征在于包含以下组分100重量份的聚氨酯预聚物；100-110重量份的溶剂；5-10重量份的固化剂；0.05-0.5重量份的抗紫外剂，以上组分混合均匀后获得粘接剂，其中聚氨酯预聚物是用60-95重量份的聚酯二元醇、5-30重量份的含氟聚醚二元醇与5-12重量份的二异氰酸酯化合物在一定温度下聚合而成，制备的粘接剂对含有PVDF膜的太阳能背板粘接强度高，耐紫外光老化和耐水解性能好，其在复合和层压后进行双八五老化试验3000h和加速老化试验，剥离强度仍可达到太阳能背板行业的相关要求。
文档编号C09J175/08GK103224770SQ20131010203
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者李建, 王宝双 申请人:巨化集团技术中心