一种导电胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于胶粘剂，具体涉及一种导电胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、叠瓦组件是一种新型的光伏组件结构。其采用小的太阳能电池片代替原本大的电池片，然后通过焊锡或者导电胶将小的电池片连接在一起，再通过串并联组合成组件，很大程度提高了光伏组件的光电转换效率。

2、导电胶是叠瓦组件中最关键的材料之一，对叠瓦组件的可靠性起决定性作用。导电胶通常由聚合物、导电填料及一些助剂组成。根据聚合物基体的不同，目前的导电胶可分为丙烯酸酯体系、环氧体系、有机硅体系及有机氟体系等。其中环氧树脂对各种基材具有良好的粘接性和剪切强度，配方设计灵活，但耐热性能较差，一般在空气中使用时，180℃～200℃即发生热氧化分解；丙烯酸树脂具有高撕裂强度、固化形式多样、价格低廉等特点，但耐热性、耐老化性能差；有机硅树脂耐高低温性、耐酸碱性和耐腐蚀性较好，但粘接力较差。上述几种树脂材料各有其优势和劣势。因此，改善导电胶的各项性能、拓宽其应用范围已成为该研究领域的重要课题。

3、目前，常见的改进方法是分别将有两种优势的不同主剂进行物理混合。然而分子结构相差较大的主剂之间相溶性较差，物理混合后很难长时间保存，这将导致导电胶的保质期短，或者需要在其中加入溶剂稀释，但这又会影响导电胶的其他性能。而且，叠瓦组件对导电胶的固化速度、触变性、耐老化等各项性能要求较高，目前的导电胶通常难以满足叠瓦组件的应用要求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新的导电胶及其制备方法和应用。为达此目的，本发明采用以下技术方案：

2、第一方面，本发明提供一种导电胶，包括如下组分：式i化合物和导电填料；

3、

4、式i中，r1、r2、r3、r4各自独立地选自取代或未取代的c1-c6基、取代或未取代的c3-c6环烷基、取代或未取代的c6-c20芳基、碳原子数为4-12的含环氧基的基团，并且r1、r2、r3和r4中至少一者或两者是碳原子数为4-12的含环氧基的基团。

5、在一些实施方式中，r1和r2各自独立地选自取代或未取代的c1-c6基、取代或未取代的c3-c6环烷基、取代或未取代的c6-c20芳基、碳原子数为4-12的含环氧基的基团。

6、在一些实施方式中，r3和/或r4是碳原子数为4-12的含环氧基的基团。

7、在一些实施方式中，r3和r4各自独立地为碳原子数为4-10的含环氧基的基团。

8、本发明中，如上所述基团含有取代基时，所述取代基为羟基、c1-4烷基或苯基。

9、在一些实施方式中，r3和r4为相同的基团。

10、本发明中，所述式i化合物可以采用如下方法进行制备：

11、以式ii化合物与含有环氧基和烯基的c4-10化合物为原料，在铂类催化剂的作用下，进行硅氢加成反应，得到所述式i化合物；

12、

13、其中，反应温度可以为30-150℃，反应时间可以为1-3天，铂类催化剂可以为卡斯特(karstedt)催化剂。

14、需要说明的是，式ii中的r1、r2与式i中的r1、r2具有相同的含义。所述含有环氧基和烯基的c4-10化合物能够与式i化合物通过硅氢加成反应形成r3、r4基团。

15、在本发明一些实施方式中，所述r1、r2为苯基。

16、在本发明一些实施方式中，所述r3、r4为其中n为2-6的整数，优选n为2-4，例如2、3、4、5或6。

17、在本发明一些实施方式中，所述导电胶包括如下质量百分比的组分：式i化合物15～40％、导电填料50～80％。

18、在本发明的导电胶中，所述式i化合物的质量百分比可以是15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％或40％等。

19、在本发明的导电胶中，所述导电填料的质量百分比可以是50％、52％、55％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、72％、75％、78％或80％等。

20、在本发明一些实施方式中，所述导电胶还包括固化剂。

21、在本发明一些实施方式中，所述导电胶还包括如下质量百分比的组分：固化剂0.06～1％。所述固化剂的质量百分比可以是0.06％、0.08％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。

22、在本发明一些实施方式中，所述导电胶还包括助剂。进一步地，所述助剂包括偶联剂、触变剂和稀释剂中的一种或多种。

23、在发明一些实施方式中，所述导电胶还包括如下质量百分比的组分：偶联剂1～3％。所述偶联剂的质量百分比可以是1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％等。

24、在本发明一些实施方式中，所述导电胶还包括如下质量百分比的组分：触变剂1～3％。所述触变剂的质量百分比可以是1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％等。

25、在本发明一些实施方式中，所述导电胶还包括如下质量百分比的组分：稀释剂2～10％。所述稀释剂的质量百分比可以是2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等。

26、优选地，所述导电胶包括如下质量百分比的组分：式i化合物25～40％、导电填料60～70％、固化剂0.06～1％、偶联剂1～3％、触变剂1～3％和稀释剂2～10％。

27、在本发明一些实施方式中，所述导电填料的粒径为10nm-10μm；例如可以是10nm、30nm、50nm、80nm、100nm、200nm、300nm、500nm、600nm、800nm、1μm、3μm、5μm、8μm或10μm等。

28、在本发明一些实施方式中，所述导电填料为银粉和/或导电炭粉。

29、本发明中，所述导电填料可以是单一形貌、粒径均一的一种材料，也可以由不同形貌(例如片状、球状等)、不同粒径和/或不同种类的多种材料组成。

30、在本发明一些实施方式中，所述固化剂选自胺类催化剂、有机酸类催化剂、酸酐类催化剂和硼类催化剂中的一种或多种。

31、其中，胺类催化剂包括但不限于乙二胺、间苯二胺、n-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺。

32、有机酸类催化剂包括但不限于三氟甲磺酸。

33、酸酐类催化剂包括但不限于邻苯二甲酸酐、甲基六氢苯酐。

34、硼类催化剂包括但不限于三(五氟苯基)硼烷、三氟化硼乙胺。

35、在本发明一些实施方式中，所述偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh-560)和/或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(kh-570)。

36、在本发明一些实施方式中，所述触变剂选自气相二氧化硅、乙基纤维素、氢化蓖麻油、有机膨润土、聚四氟乙烯蜡、聚乙烯蜡和聚酰胺蜡中的一种或多种。

37、在本发明一些实施方式中，所述稀释剂选自酯类稀释剂、酮类稀释剂、醚类稀释剂和烷烃类稀释剂中的一种或多种。

38、其中，酯类稀释剂包括但不限于乙二醇丁醚醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、混合型二元酸二甲酯(杜邦命名dbe，由丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯组成)。

39、酮类稀释剂包括但不限于环己酮、异氟尔酮、丙酮、丁酮。

40、醚类稀释剂包括但不限于乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚。

41、烷烃类稀释剂包括但不限于十一烷、十二烷。

42、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的导电胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

43、将式i化合物和助剂进行混合，得到第一混合物；

44、将所述第一混合物与导电填料进行混合，得到第二混合物；

45、将所述第二混合物与固化剂进行混合，得到所述导电胶。

46、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的导电胶在光伏叠瓦组件中的应用。

47、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

48、本发明提供的导电胶采用具有式i结构的化合物作为主胶材料，该化合物兼具有机硅和环氧的优点，其含有的si-o-si结构键能很大，具有较好的耐热性能和疲劳性能，环氧基具有良好的粘结性能，且可以使化合物交联形成聚合物，提升耐热性。在优选实施方式中，本发明通过采用具有式i结构的化合物作为主胶材料，同时在合适的比例下与导电填料、固化剂、偶联剂、触变剂和稀释剂相配合，从而得到了一种固化速度快，且具有良好的触变性、耐热性、粘结性和导电性的导电胶。本发明提供的导电胶应用广泛，尤其适合用于光伏叠瓦组件的导电胶。