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CN103642400B - 一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法 Download PDF

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王建斌
陈田安
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Abstract

本发明涉及一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法,由重量配比为1:1的A组分和B组分组成,其中,所述A组分由以下重量份的原料组成:丙烯酸酯单体50~80份、热膨胀剂8~30份、促进剂2~10份、触变剂2~10份;所述B组分由以下重量份的原料组成:丙烯酸酯单体50~80份、脱胶因子5~25份、引发剂2~10份、阻聚剂0.01~0.5份、触变剂2~10份。本发明提供的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶具有快速的粘接速度,而且脱胶容易,节能环保,没有任何有害气体产生,给晶托-玻璃粘结胶的性能带来极大的改善。

Description

一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法,属于太阳能晶硅切片领域。
背景技术
近年来,在新能源新材料国家政策的刺激下,光伏产业发展迅猛,据报道,截止2012年,太阳能电池的装机容量已达1000MW以上。光伏产业太阳能电池的生产工艺流程一般为:铸锭→切方→切片→组件→组装。据有关方面报道,晶托-玻璃临时粘结胶应用于光伏产业,随着光伏产业的迅速发展,有非常巨大的市场应用空间。
目前在晶硅切片的生产领域,晶托-玻璃的临时粘接有严格的工艺要求。一方面,为了保证正常的生产节奏,粘接至固化再至上机切割总时间不长于4小时。这就要求晶托-玻璃临时粘接胶要有快速固化的特点;另一方面,晶棒切割完成后,要在最短的时间内将废置的玻璃板与金属晶托完全脱离开来,以满足整个生产工艺的高速节骤,这就要求,所粘接的晶托-玻璃临时粘接胶要求能很容易被脱离开来。
目前晶托-玻璃的临时粘接普遍采用双组分环氧树脂胶黏剂,由于技术的局限性,远不能满足晶硅切片环节的工艺要求。一方面,表现为粘接速度慢,达到切割工艺所要求的强度需要3小时以上。另一方面,其采用烘箱高温烘烤脱胶工艺,必须长时间高温烘烤才能将胶脱离开来。烘烤温度高达250℃以上,脱胶时间需要5小时以上。不仅耗能严重,而且胶分解产生的气体毒性极大,严重污染环境和危害人体的健康。
发明内容
为了解决现有技术中晶托-玻璃临时粘接胶存在的粘接速度慢和脱胶难的严重缺陷,本发明提供了一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶及其制备方法,此粘接胶为双组分丙烯酸酯胶粘剂,具有快速的粘接速度,1小时之内即可达到工艺所要求的粘接强度;而且脱胶容易,在90℃的热水中浸泡20分钟,就可使切割后的废置玻璃与金属晶托完全分离开来,节能环保,没有任何有害气体的产生,给晶托-玻璃粘结胶的性能带来极大的改善。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶,由重量配比为1:1的A组分和B组分组成,
其中,所述A组分由以下重量份的原料组成:丙烯酸酯单体50~80份、热膨胀剂8~30份、促进剂2~10份、触变剂2~10份;
所述B组分由以下重量份的原料组成:丙烯酸酯单体50~80份、脱胶因子5~25份、引发剂2~10份、阻聚剂0.01~0.5份、触变剂2~10份。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸(MAA)、二甲基丙烯酸缩乙二醇酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的两种或两种以上的混合物;
采用上述进一步方案的有益效果是选用丙烯酸酯单体为主体成分,不同于传统的环氧树脂材料,使本发明制备的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶固化速度要比选用环氧树脂材料的产品快得多;
进一步,所述触变剂为亲水型气相硅,如德国赢创公司市售的A300或A380。
进一步,所述热膨胀剂为高分子热膨胀微胶囊,它是一种核壳结构,外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物,内核为烷烃类气体组成的球状塑料颗粒。直径一般为10~45微米,加热后体积可迅速膨胀增大到自身的几十倍,以此提高本发明的丙烯酸酯胶粘剂固化物的脱胶性能,从而达到辅助脱胶的效果。同时,它还在本发明丙烯酸酯胶粘剂的配方中起到增韧抗冲击的功能,优选为广州市伊高化工有限公司的MP-12型号,起始脱胶温度为80℃,或选用日本松本公司MICROPEARL F-36D型号,起始脱胶温度为75℃。
进一步,所述脱胶因子为产气发泡剂,通过它们之间的不同配合,使之在80~90℃的温度范围内产出气体,破坏掉胶的粘接层,从而使晶托与玻璃分离,以此提高本发明的丙烯酸酯胶粘剂固化物的脱胶性能,具体为偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈中的一种或几种的混合物。
进一步,所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰中的一种或两种的混合物;
进一步,所述阻聚剂为对苯醌、对苯二酚、264抗氧剂中的一种或几种的混合物。
本发明的有益效果是:
本发明制备的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶,通过在A组份里添加热膨胀剂,在B组份里添加脱胶因子,以此提高丙烯酸酯胶粘剂固化物的脱胶性能,具有快速的粘接速度,1小时之内即可达到工艺所要求的粘接强度;而且脱胶容易,在90℃的热水中浸泡20分钟,就可使切割后的废置玻璃与金属晶托完全分离开来,节能环保,没有任何有害气体的产生。
本发明还提供了一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的制备方法,包括:
A组分的制备:将丙烯酸酯单体50~80重量份、热膨胀剂8~30重量份、促进剂2~10重量份、触变剂2~10重量份加入搅拌机内混合,抽真空至-0.1~-0.08MPa,在搅拌机自转速度为500~800转/分钟,公转速度为5~8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,出料,即得所述A组分;
B组分的制备:将丙烯酸酯单体50~80重量份、脱胶因子5~25重量份、引发剂2~10份、阻聚剂0.01~0.5重量份、触变剂2~10份加入搅拌机内混合,抽真空至-0.1~-0.08MPa,在搅拌机自转速度为500~800转/分钟,公转速度为5~8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,出料,即得所述B组分;
使用时,将所述A组分和B组分按重量比1:1混合均匀,即可进行粘接,温度控制在23~25℃,固化1~2小时,即可上机进行晶片切割。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
准确称取如下重量份的A组分:甲基丙烯酸甲酯(MMA)52.5份,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)22.5份,甲基丙烯酸(MAA)4.0份,松本公司市售的热膨胀微球F-36D计25.0份,四甲基硫脲8.0份,气相硅A300计4.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.1MPa,于自转速度为800转/分钟,公转速度为8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分,包装放置待用;
准确称取如下重量份的B组分:甲基丙烯酸甲酯(MMA)42.0份,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)18.0份,甲基丙烯酸(MAA)6.0份,二甲基丙烯酸缩乙二醇酯15.0份,偶氮二异丁腈25.0份,异丙苯过氧化氢8.0份,对苯二酚0.1份,气相硅A300计4.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.09MPa,于自转速度为500转/分钟,公转速度为7转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分,包装放置待用。
实施例2
准确称取如下重量份的A组分:甲基丙烯酸甲酯(MMA)32.0份,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)10.0份,二甲基丙烯酸缩乙二醇酯31.0份,伊高公司市售的热膨胀微球MP-12计10.0份,二异丙基对甲苯胺8.0份,气相硅A300计2.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.09MPa,于自转速度为500转/分钟,公转速度为7转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分,包装放置待用;
准确称取如下重量份的B组分:甲基丙烯酸甲酯(MMA)30.0份,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)15.0份,甲基丙烯酸异冰片酯20.0份,偶氮二甲酰胺10.0份,过氧化苯甲酰6.0份,对苯醌0.01份,气相硅A380计2.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.08MPa,于自转速度为700转/分钟,公转速度为6转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分,包装放置待用。
实施例3
准确称取如下重量份的A组分:甲基丙烯酸甲酯(MMA)30.0份,甲基丙烯酸(MAA)15.0份,甲基丙烯酸异冰片酯10.0份,伊高公司市售的热膨胀微球MP-12计20.0份,N,N-二甲基苯胺6.0份,气相硅A380计9.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.08MPa,于自转速度为700转/分钟,公转速度为6转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分,包装放置待用;
准确称取如下重量份的B组分:甲基丙烯酸甲酯(MMA)45.0份,二甲基丙烯酸缩乙二醇酯10.0份,甲基丙烯酸(MAA)25.0份,偶氮二甲酸二异丙酯15.0份,异丙苯过氧化氢2.0份,264抗氧剂0.3份,气相硅A300计10.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.1MPa,于自转速度为600转/分钟,公转速度为8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分,包装放置待用。
实施例4
准确称取如下重量份的A组分:甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)15.0份,甲基丙烯酸(MAA)15.0份,二甲基丙烯酸缩乙二醇酯15.0份,甲基丙烯酸异冰片酯20.0份,松本公司市售的热膨胀微球F-36D计15.0份,四甲基硫脲4.0份,气相硅A380计6.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.1MPa,于自转速度为600转/分钟,公转速度为8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分,包装放置待用;
准确称取如下重量份的B组分:甲基丙烯酸甲酯(MMA)30.0份,甲基丙烯酸(MAA)15.0份,甲基丙烯酸异冰片酯10.0份,偶氮二异丁腈10.0份,过氧化苯甲酰10.0份,对苯二酚0.05份,气相硅A380计6.0份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.1MPa,于自转速度为800转/分钟,公转速度为8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到本发明太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的B组分,包装放置待用。
以上实施例1~4,工艺使用时,将所述A组分、B组分按重量比1:1混合均匀,即可进行粘接,温度控制在23~25℃,固化1~2小时,即可上机进行晶片切割。
对比实施例1
当前行业内普遍使用传统的环氧树脂胶粘剂,配方如下:
准确称取如下重量份的A组分:双酚A型环氧树脂60份,增韧剂丁晴橡胶CTBN计10份,重质碳酸钙10份,轻质碳酸钙10份,A300气相二氧化硅5份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.1MPa,于自转速度为800转/分钟,公转速度为8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到环氧树脂胶粘剂的A组分,包装放置待用;
准确称取如下重量份的B组分:聚硫醇固化剂70份,N-氨乙基哌嗪8份,重质碳酸钙22份,将上述各原料依次加入双行星动力混合搅拌机内,抽真空至-0.1MPa,于自转速度为800转/分钟,公转速度为8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,混合均匀,得到环氧树脂胶粘剂的B组分,包装放置待用。
工艺使用时,将上述环氧树脂胶黏剂的A组分、B组分按重量比1:1混合均匀,即可进行粘接,温度控制在23~25℃,固化4~6小时,方可上机进行晶片切割。
将实施例1~4制得的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶与对比实施例1按胶粘剂试验标准进行固化速度和脱胶速度的测试,数据结果如表1所示。本申请所述的固化速度由30分钟、1小时、4小时固化的铝-铝钢片的剪切强度进行表征;脱胶速度由两块玻璃板完全分离的时间数值进行表征。
固化速度测试方法的步骤为:
(1)将实施例1至4中得到的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合,称取混胶3~5g;将对比实施例1得到的环氧树脂胶粘剂的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合,称取混胶3~5g;
(2)制样,按国标GB-T7124-2008,制备铝-铝剪切试样,标准室温条件下固化;按预定条件固化不同的时间,即时测试剪切强度,以此来评价固化速度。
脱胶速度测试方法的步骤为:
(1)将实施例1至4中得到的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合,称取混胶30g;将对比实施例1得到的环氧树脂胶粘剂的A组分和B组分按重量配比1:1进行混合,称取混胶30g;
(2)将混合后的胶样分别涂在100mm×100mm×2mm的正方形玻璃板上,用另一块相同的玻璃板盖上,压实,于标准室温条件下固化16小时;
(3)将不同的试样放入90℃的热水中,用肉眼观察到两块玻璃板完全分开的现象,用秒表记录自浸入水中至玻璃板完全分开的时间。
测试结果如下表1所示:
表1固化速度和脱胶速度测试结果
从表1中数据可得如下结论:本发明制备的太阳能晶托-玻璃临时粘接胶具有快速的粘接速度,半小时至1小时之内即可达到工艺所要求的粘接强度(≥11MPa);而且脱胶容易,通过在A组份里添加热膨胀剂,在B组份里添加脱胶因子,使之在90℃的热水中浸泡20分钟左右,就可使切割后的废置玻璃与金属晶托完全分离开来,节能环保,没有任何有害气体的产生,这是当前工艺所采用的环氧树脂胶黏剂所无法比拟的。本发明将给晶托-玻璃粘结胶的性能带来极大的改善,非常适合运用于大规模快节奏晶硅切片的生产,会产生巨大的经济效益和社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶,其特征在于,由重量配比为1∶1的A组分和B组分组成,
其中,所述A组分由以下重量份的原料组成:丙烯酸酯单体50~80份、热膨胀剂8~30份、促进剂2~10份、触变剂2~10份;
所述B组分由以下重量份的原料组成:丙烯酸酯单体50~80份、脱胶因子5~25份、引发剂2~10份、阻聚剂0.01~0.5份、触变剂2~10份,
所述热膨胀剂为MP-12型号,起始脱胶温度为80℃,或选用MICROPEARL F-36D型号,起始脱胶温度为75℃,
所述脱胶因子为偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈中的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶,其特征在于,所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸缩乙二醇酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的两种或两种以上的混合物;
所述触变剂为亲水型气相硅。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶,其特征在于,所述促进剂为二异丙基对甲苯胺、四甲基硫脲、N,N-二甲基苯胺中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶,其特征在于,所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰中的一种或两种的混合物;
所述阻聚剂为对苯醌、对苯二酚、264抗氧剂中的一种或几种的混合物。
5.一种太阳能晶托-玻璃临时粘接胶的制备方法,其特征在于,包括:
A组分的制备:将丙烯酸酯单体50~80重量份、热膨胀剂8~30重量份、促进剂2~10重量份、触变剂2~10重量份加入搅拌机内混合,抽真空至-0.1~-0.08MPa,在搅拌机自转速度为500~800转/分钟,公转速度为5~8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,出料,即得所述A组分;
B组分的制备:将丙烯酸酯单体50~80重量份、脱胶因子5~25重量份、引发剂2~10份、阻聚剂0.01~0.5重量份、触变剂2~10份加入搅拌机内混合,抽真空至-0.1~-0.08MPa,在搅拌机自转速度为500~800转/分钟,公转速度为5~8转/分钟的条件下,机械搅拌2小时,出料,即得所述B组分;
使用时,将所述A组分和B组分按重量比1∶1混合均匀,即得,
所述热膨胀剂为MP-12型号,起始脱胶温度为80℃,或选用MICROPEARL F-36D型号,起始脱胶温度为75℃,
所述脱胶因子为偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈中的一种或几种的混合物。
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