該發(fā)明涉及一種合成樹脂以及用該樹脂制備的高分子膠粘劑,應(yīng)用于涂料膠粘劑領(lǐng)域,特別涉及一種適用于太陽能電池領(lǐng)域中硅棒切割固定用的高分子膠粘劑。
背景技術(shù):
目前市場上的太陽能電池主要是硅基太陽能電池,其中又以多晶硅太陽能電池為主流。然而,能夠提供太陽能電池用的高純硅廠家主要在國外,包括美國、日本和德國,且近年來多晶硅原料已經(jīng)明顯出現(xiàn)市場缺口,由此帶來了其價(jià)格的迅速攀升,導(dǎo)致太陽能電池成本的提高,而太陽能產(chǎn)品的成本超過一般來自于材料的本身,而切割過程是硅片最容易出現(xiàn)問題的工序,成本幾乎占到整個(gè)太陽能電池制造的30%,對于整個(gè)太陽能電池的生產(chǎn)有很大影響,就切割工藝而言,影響因素比較多,除了工藝因素外,切割時(shí)的固定膠的選用也非常重要,具有優(yōu)良性能的固定膠可以消除部分生產(chǎn)安全隱患,而且可以取到事半功倍的效果。本項(xiàng)目開發(fā)的用于硅棒切割固定的膠粘劑在加工過程中可以降低熱應(yīng)力、減少掉片幾率,有效的避免硅棒切割件的裂紋的產(chǎn)生,韌性適中,使得崩邊問題可以降到最低,從而提高成品率,降低成本,該膠粘劑還能適應(yīng)薄片、超薄片等的切割以及高溫環(huán)境下的使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種合成樹脂,以及含有該種合成樹脂的、適用于太陽能電池領(lǐng)域中硅棒切割固定用的高分子膠粘劑。本發(fā)明另一目的在于提供一種利用上述合成樹脂制備硅棒切割固定用的膠粘劑,該膠粘劑應(yīng)用于太陽能電池行業(yè)具有高粘結(jié)強(qiáng)度和柔韌性。本發(fā)明的另一特點(diǎn)是硅棒切割完成后,含膠硅片在60℃熱水中浸泡10~15分鐘,膠粘劑便可與硅片輕易脫離,無殘留。為達(dá)到以上目的本發(fā)明的技術(shù)方案:一種合成樹脂,其含有下述通式(Ⅰ)表示的物質(zhì),(Ⅰ),式(Ⅰ)中j代表1或者8~50之間的整數(shù),其中,式(Ⅰ)中的R代表為如通式(Ⅱ)表示的化合物:(Ⅱ),式(Ⅱ)中m代表0~4之間的整數(shù),式(Ⅰ)中的R1代表為如通式(Ⅲ)表示的化合物:(Ⅲ),式(Ⅲ)中n代表0~4之間的整數(shù),所述的合成樹脂由以下步驟制得,以質(zhì)量百分比計(jì),30%~79%環(huán)氧樹脂、18%~70%擴(kuò)鏈劑、0.1%~3%催化劑為原料,操作步驟如下:在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗的反應(yīng)釜中投入30%~79%環(huán)氧樹脂,攪拌并抽真空,緩慢加熱到50~60℃時(shí)加入催化劑和擴(kuò)鏈劑,持續(xù)攪拌升溫至70~120℃,反應(yīng)3~6小時(shí),加入適量稀釋劑,冷卻后出料。一種采用上述合成樹脂制備的硅棒切割膠粘劑,由A組分和B組分,所述A組分和B組分分別包括以下質(zhì)量百分含量的成分,A組分合成樹脂:50~65%,環(huán)氧樹脂:8~30%,高粘度助劑:5%~10%,消泡劑:0.3%~1%,分散劑:2%~5%,觸變劑:1%~2%,填料:10%~25%,稀釋劑:3%~10%,硅烷偶聯(lián)劑:1%~2%;B組分聚硫醇:93%~99%,促進(jìn)劑:0.5%~2%。上述的硅棒切割膠粘劑的制備方法,包括以下步驟:步驟一、制備合成樹脂;步驟二、將合成樹脂、分散劑、觸變劑、填料混合均勻后研磨制備漿料半成品;步驟三、將漿料半成品、環(huán)氧樹脂、高粘度助劑、消泡劑、稀釋劑、硅烷偶聯(lián)劑混合后高速攪拌均勻。本發(fā)明原料來源廣泛,均有市售,方便進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn);環(huán)氧樹脂的附著力主要是醚鍵和羥基等極性基團(tuán)在玻璃或者硅棒表面形成的穩(wěn)定氫鍵,經(jīng)聚乙二醇和聚丙二醇改性的環(huán)氧樹脂含有大量的醚鍵和羥基,所以膠粘劑表現(xiàn)出很好的附著力;無機(jī)填料的加入改善了體系的觸變性和韌性,增加了體系粘度,也提高了固化后的物理機(jī)械性能和耐熱性,因體系具備觸變性,在攪拌過程中粘度降低,可方便施工,靜置時(shí)體系粘度又開始增大,因此可避免體系在粘結(jié)過程中膠體發(fā)生流動(dòng)而導(dǎo)致的粘接缺陷,從而減少硅片切割過程中掉片的幾率。本發(fā)明制備的膠粘劑固化后具有很好的柔韌性,可有效的避免硅棒在切割過程中邊崩與裂紋的產(chǎn)生。具體實(shí)施方式本發(fā)明所述膠粘劑是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:合成樹脂的制備:以質(zhì)量百分比計(jì),30%~79%環(huán)氧樹脂、18%~70%擴(kuò)鏈劑、0.1%~3%催化劑為原料,操作步驟如下:在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗的反應(yīng)釜中投入30%~79%的E-51環(huán)氧樹脂,攪拌并抽真空,緩慢加熱到50~60℃時(shí)加入催化劑和擴(kuò)鏈劑,持續(xù)攪拌升溫至70~120℃,反應(yīng)3~6小時(shí),加入適量稀釋劑,冷卻后出料。本發(fā)明所述環(huán)氧樹脂為E-51,即環(huán)氧值在(0.48~0.54)mol/100g之間、粘度在11000~15000mPa·s/25℃。本發(fā)明所述擴(kuò)鏈劑為聚乙二醇,平均分子量為200g/mol、300g/mol、400g/mol、600g/mol、800g/mol、1000g/mol、1500g/mol,聚丙二醇平均分子量為400g/mol、600g/mol、1000g/mol、2000g/mol。本發(fā)明所述催化劑為芐基二甲胺、三苯基磷、乙基三苯基溴化磷、過硫酸鉀、十六烷基三甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基氯化銨、四氯化錫、三氟化硼乙醚、芐基三乙基氯化銨中的一種。本發(fā)明所述活性稀釋劑為聚乙二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚中的一種或兩種。利用上述合成樹脂制備硅棒切割膠粘劑,包括以下質(zhì)量百分比含量的成分:A組分B組分合成樹脂:50~65%聚硫醇:98%~100%環(huán)氧樹脂:8~30%促進(jìn)劑:0%~2%高粘度助劑:5%~10%消泡劑:0.3%~1%分散劑:2%~5%觸變劑:1%~2%填料:10%~25%稀釋劑:3%~10%硅烷偶聯(lián)劑:1%~2%本發(fā)明所述環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂E-44,即環(huán)氧值在(0.41~0.47)mol/100g之間粘度在18000~20000mPa·s/25℃。本發(fā)明所述高粘度助劑為粘度大于10000mPa.s的改性活性甲基硅油,包括苯基改性甲基硅油,聚醚改性甲基硅油、端環(huán)氧基改性甲基硅油。本發(fā)明所述觸變劑為氣相二氧化硅、納米碳酸鈣、納米氧化鋅中的一種。本發(fā)明所述填料為鈦白粉、二氧化硅、滑石粉、碳酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁中的一種或幾種。本發(fā)明所述活性稀釋劑為聚乙二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚中的一種或兩種。本發(fā)明所述促進(jìn)劑為1.8-二氮雜二環(huán)(5.4.0)十一烯-7、芐基二甲胺、3-(二甲胺基甲基)苯酚、三乙醇胺中的一種或幾種。上述硅棒切割膠粘劑的制備,包括以下步驟:步驟一、制備合成樹脂;步驟二、將合成樹脂、分散劑、觸變劑、填料混合均勻制備漿料半成品;步驟三、將漿料半成品、環(huán)氧樹脂、高粘度助劑、消泡劑、稀釋劑、硅烷偶聯(lián)劑混合后高速攪拌均勻。本發(fā)明的脫膠原理:膠粘劑在固化后擁有穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),固化后膠粘劑中大量的親水性基團(tuán)(如羥基和部分醚鍵)與水接觸時(shí),通過毛細(xì)管作用和擴(kuò)散作用水分子可以向聚合物內(nèi)部滲透,并使部分官能團(tuán)電離,膠粘劑的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生離子濃度差,即滲透壓,同時(shí)由于同性離子之間的靜電斥力,高分子網(wǎng)絡(luò)向外擴(kuò)張,使水分子進(jìn)一步進(jìn)入。但是由于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本身的束縛,限制其無限膨脹,使水含量在聚合物內(nèi)外達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,吸水率也達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡。因體積膨脹產(chǎn)生的部分形變,破壞了膠粘劑與基材之間的粘結(jié)力,導(dǎo)致脫膠;膠粘劑在固化后Tg點(diǎn)較低(小于60℃),隨著水溫升高膠粘劑由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為高彈態(tài),在超聲波清洗過程中產(chǎn)生的沖擊力使膠粘劑發(fā)生彈性形變,進(jìn)一步破壞了膠粘劑與基材的粘結(jié)力,最終達(dá)到脫膠的目的。實(shí)施例1:以分子量為200的聚乙二醇為擴(kuò)鏈劑制備合成樹脂合成樹脂制備:以質(zhì)量百分比計(jì),將60%的E-51環(huán)氧樹脂投入到裝有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中,攪拌并抽真空,緩慢加熱到50℃時(shí)加入15%分子量為200g/mol的聚乙二醇,0.5%三氟化硼乙醚,持續(xù)攪拌升溫至71℃,反應(yīng)3小時(shí),用鹽酸-丙酮法測定樹脂環(huán)氧值,當(dāng)環(huán)氧值小于0.3當(dāng)量/100g,然后加入24.5%丁二醇二縮水甘油醚,冷卻后出料;膠粘劑A組分制備:將2%氣相二氧化硅,10%硅酸鋁,2%鈦白粉,加入到20%合成樹脂和20%E-44環(huán)氧樹脂中,在加入3%的分散劑,在室溫下條件下,用高速粉碎機(jī)以300轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘后用三輥機(jī)研磨3~4遍至細(xì)度<10um,得漿料半成品,然后向漿料半成品中加入35%合成樹脂,5%的改性活性甲基硅油,10.5%聚乙丙醇二縮水甘油醚,2%的硅烷偶聯(lián)劑,0.5%消泡劑,然后以700轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌40分鐘即得A組分。膠粘劑B組分制備:將30%的3-800,68%的GPM-830CB,2%的3-(二甲胺基甲基)苯酚混合后常溫下攪拌均勻即可。將A:B=1:1進(jìn)行混合常溫下固化時(shí)間為12分鐘,固化6小時(shí)后的剪切強(qiáng)度為19.4MPa,60℃水煮15分鐘脫膠。實(shí)施例2:以分子量為300的聚乙二醇為擴(kuò)鏈劑制備合成樹脂合成樹脂制備:以質(zhì)量百分比計(jì),將70%的E-51環(huán)氧樹脂投入到裝有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中,攪拌并抽真空,緩慢加熱到50℃時(shí)加入15%分子量為300g/mol的聚乙二醇,2%的芐基二甲胺,持續(xù)攪拌升溫至100℃,反應(yīng)6小時(shí),用鹽酸-丙酮法測定樹脂環(huán)氧值,當(dāng)環(huán)氧值小于0.3當(dāng)量/100g,然后加入13%丁二醇二縮水甘油醚,冷卻后出料;膠粘劑A組分制備:將1%氣相二氧化硅,7%碳酸鈣,4%鈦白粉,加入到20%合成樹脂和20%E-44環(huán)氧樹脂中,在加入5%分散劑,在室溫下條件下,用高速粉碎機(jī)以300轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘后用三輥機(jī)研磨3~4遍至細(xì)度<10um,得漿料半成品,然后向漿料半成品中加入30%合成樹脂,6%的改性活性甲基硅油,5.5%聚乙二醇二縮水甘油醚,1%硅烷偶聯(lián)劑,0.5%消泡劑,然后以700轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌40分鐘即得A組分。膠粘劑B組分制備:將30%的3-800,70%的GPM-830CB,混合后常溫下攪拌均勻即可。將A:B=1:1進(jìn)行混合常溫下固化時(shí)間為18分鐘,固化6小時(shí)后的剪切強(qiáng)度為15.1MPa,60℃水煮15分鐘脫膠。實(shí)施例3:以分子量為400的聚乙二醇為擴(kuò)鏈劑制備合成樹脂合成樹脂制備:以質(zhì)量百分比計(jì),將60%的E-51環(huán)氧樹脂投入到裝有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中,攪拌并抽真空,緩慢加熱到50℃時(shí)加入23%分子量為400g/mol的聚乙二醇,1%三苯基磷,持續(xù)攪拌升溫至100℃,反應(yīng)5小時(shí),用鹽酸-丙酮法測定樹脂環(huán)氧值,當(dāng)環(huán)氧值小于0.3當(dāng)量/100g,然后加入16%丁二醇二縮水甘油醚,冷卻后出料;膠粘劑A組分制備:將1%氣相二氧化硅,10%滑石粉,6%鈦白粉,加入到20%合成樹脂和20%的E-44環(huán)氧樹脂中,在加入3%的分散劑,在室溫下條件下,用高速粉碎機(jī)以300轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘后用三輥機(jī)研磨3~4遍至細(xì)度<10um,得漿料半成品,然后向漿料半成品中加入22%合成樹脂,10%的改性活性甲基硅油,5.5%聚乙二醇二縮水甘油醚,2%硅烷偶聯(lián)劑,0.5%消泡劑,然后以700轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌40分鐘即得A組分。膠粘劑B組分制備:將40%的3-800,57.5%的GPM-830CB,0.2%的3-(二甲胺基甲基)苯酚混合后常溫下攪拌均勻即可。將A:B=1:1進(jìn)行混合常溫下固化時(shí)間為15分鐘,固化6小時(shí)后的剪切強(qiáng)度為17.0MPa,60℃水煮15分鐘脫膠。實(shí)施例4:以分子量為600的聚乙二醇為擴(kuò)鏈劑制備合成樹脂合成樹脂制備:以質(zhì)量百分比計(jì),將65%的E-51環(huán)氧樹脂投入到裝有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中,攪拌并抽真空,緩慢加熱到50℃時(shí)加入18%分子量為600g/mol的聚乙二醇,2%四丁基溴化銨,持續(xù)攪拌升溫至100℃,反應(yīng)5小時(shí),用鹽酸-丙酮法測定樹脂環(huán)氧值,當(dāng)環(huán)氧值小于0.25當(dāng)量/100g,然后加入30%聚乙二醇二縮水甘油醚,冷卻后出料;膠粘劑A組分制備:將2%氣相二氧化硅,16%鈦白粉,加入到20%合成樹脂和20%E-44環(huán)氧樹脂中,在加入2%的分散劑,在室溫下條件下,用高速粉碎機(jī)以300轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘后用三輥機(jī)研磨3~4遍至細(xì)度<10um,得漿料半成品,然后向漿料半成品中加入25%合成樹脂,6%的改性活性甲基硅油,6.7%聚乙二醇二縮水甘油醚,2%硅烷偶聯(lián)劑,0.3%消泡劑,然后以700轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌40分鐘即得A組分。膠粘劑B組分制備:將30%的GPM-800,70%的GPM-830CB,混合后常溫下攪拌均勻即可。將A:B=1:1進(jìn)行混合常溫下固化時(shí)間為17分鐘,固化6小時(shí)后的剪切強(qiáng)度為16.3MPa,60℃水煮15分鐘脫膠。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。