一種用于太陽(yáng)能電池硅漿料的丙烯酸樹(shù)脂的合成的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于太陽(yáng)能電池硅漿料的丙烯酸樹(shù)脂的合成方法。單體是丙烯酸甲酯和丙烯酸，反應(yīng)溶劑是醇類(lèi)，引發(fā)劑是單一的雙氧水。將單體，溶劑，引發(fā)劑分別用石英玻璃儀器蒸餾后共混得原料溶液。將該原料溶液投入到石英玻璃材質(zhì)的聚合反應(yīng)器中，使聚合反應(yīng)在預(yù)定的溫度下進(jìn)行。單體和溶劑在初始投料時(shí)一次性全部投入。在反應(yīng)時(shí)間之內(nèi)，每隔一定時(shí)間向反應(yīng)體系中加入一定量引發(fā)劑。在選定的的丙烯酸比例范圍內(nèi)，制得的聚合物是醇溶的，與太陽(yáng)能電池硅漿料選定的溶劑體系配成溶液時(shí)，不但溶液是均相透明的，而且把經(jīng)特殊改性的硅粉分散到該溶液后整個(gè)體系也是穩(wěn)定的。所得丙烯酸樹(shù)脂可以較好地用于太陽(yáng)能電池硅漿料中作為連接料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于太陽(yáng)能電池硅漿料的丙烯酸樹(shù)脂的合成
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種由丙烯酸甲酯和丙烯酸共聚合成樹(shù)脂的方法。具體地說(shuō)，是一種合成可用于太陽(yáng)能電池硅漿料的樹(shù)脂的方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]丙烯酸樹(shù)脂具有成膜色淺、抗凍性及耐腐蝕性好、附著力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以在太陽(yáng)能電池硅漿料中用作連接料。該丙烯酸樹(shù)脂需滿(mǎn)足硅漿料中的一些要求:首先，樹(shù)脂的極性必須能配合漿料中經(jīng)過(guò)特別改性的硅粉；其次，該樹(shù)脂溶液的外觀應(yīng)當(dāng)是透明，具有一定稠度的，用它配制出的硅漿料有合適的粘度；最后，樹(shù)脂之中不能含有金屬離子，這就要求對(duì)聚合反應(yīng)的原料(包括單體，溶劑和引發(fā)劑)進(jìn)行蒸餾，每一種原料都必須是可以蒸餾的。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明提供了一種由丙烯酸(酯)共聚生成樹(shù)脂的方法，不但生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，而且能夠制得滿(mǎn)足太陽(yáng)能電池硅漿料各項(xiàng)要求的丙烯酸樹(shù)脂。該方法包括將單體、引發(fā)劑、溶劑混合得到原料溶液，在一定的溫度之下，在均相體系中進(jìn)行聚合反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率30%~58%。
[0004]本發(fā)明選擇能夠調(diào)節(jié)聚合物極性的丙烯酸和能夠提高聚合物柔性的丙烯酸甲酯為共聚單體。在我們調(diào)好的丙烯酸占總單體重量百分比范圍約10%~20%內(nèi)，制得的聚合物與太陽(yáng)能電池硅漿料選定的溶劑體系配成溶液時(shí)，不但溶液是均相透明的，而且把經(jīng)特殊改性的硅粉分散到該溶液后整個(gè)體系也是穩(wěn)定的。
[0005]在本發(fā)明中，溶劑需要滿(mǎn)足:1、該溶劑應(yīng)該是極性的；2、溶劑的沸點(diǎn)不宜太高，以便于蒸餾?；谝陨蟽蓚€(gè)條件，溶劑選擇了乙醇、正丁醇、異丙醇、乙二醇。
`[0006]在本發(fā)明中，選用過(guò)氧化氫(雙氧水)溶液為引發(fā)劑。
[0007]在本發(fā)明中，單體在初始投料時(shí)一次性全部投入。雙氧水不是很穩(wěn)定，所以定時(shí)補(bǔ)充。這樣，既保證聚合反應(yīng)順利進(jìn)行，分子量又不致于太大而不適于太陽(yáng)能電池硅漿料的特殊要求。
[0008]在本發(fā)明方法中，聚合反應(yīng)恒溫下在均勻溶液下進(jìn)行反應(yīng)。首先，將單體，、溶劑，、雙氧水溶液分別用石英玻璃儀器蒸餾，之后共混制得原料溶液，將該原料溶液投入到聚合反應(yīng)器中，使聚合反應(yīng)在預(yù)定的溫度下進(jìn)行。該聚合反應(yīng)器選用一種可以加熱、攪拌和回流的裝置。另外，該裝置的材質(zhì)是石英玻璃以確保不引入金屬離子。特別注意的是，此過(guò)程中，在反應(yīng)時(shí)間之內(nèi)，每隔一個(gè)小時(shí)向反應(yīng)溶液中加入一定量引發(fā)劑雙氧水溶液。反應(yīng)完成之后，物料是無(wú)色均相透明液體，有一定的稠度。除去所得聚合物溶液中的揮發(fā)成分，包括溶劑和未反應(yīng)的單體，制得所需的聚合物樹(shù)脂。在除去揮發(fā)成分時(shí)，先用減壓蒸餾的方式除去大部分的溶劑和未反應(yīng)單體，然后在紅外燈下或真空干燥箱中烘干。
【具體實(shí)施方式】:
[0009]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，但不局限于此。[0010]實(shí)施例1
[0011]以丙烯酸和丙烯酸甲酯為反應(yīng)單體，選用乙醇(無(wú)水)作為反應(yīng)溶劑，與雙氧水溶液(30%)共混得原料溶液。在此之前，將各原料成分分別用石英玻璃儀器蒸餾以除去可能存在的金屬離子。各原料用量按重量百分比計(jì):丙烯酸甲酯約33%，丙烯酸約17%，乙醇約50%，雙氧水溶液中的H2O2是丙烯酸甲酯的約0.5%。在本實(shí)施例中，丙烯酸甲酯約5.433g,丙烯酸約2.680g,乙醇約8.030g, 30%雙氧水溶液約0.089g。
[0012]將原料溶液投入圓底燒瓶之中，加入攪拌子，接上回流冷凝管，在磁力加熱攪拌器中進(jìn)行反應(yīng)。在此過(guò)程中，控制反應(yīng)的溫度在約80°C，反應(yīng)溫度升至80°C開(kāi)始計(jì)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間5.0小時(shí)，每隔半個(gè)小時(shí)用滴管向反應(yīng)溶液中滴加兩滴雙氧水溶液(每滴約25毫克)。
[0013]反應(yīng)后，物料是無(wú)色均相透明液體，有一定的稠度。取0.991g放入樣品管中，放在紅外燈下烘干至恒重，得到無(wú)色聚合物固體0.292g。
[0014]實(shí)施例2
[0015]以丙烯酸和丙烯酸甲酯為反應(yīng)單體，選用乙醇(無(wú)水)作為反應(yīng)溶劑，與雙氧水溶液(30%)共混得原料溶液。在此之前，將各原料成分用石英玻璃儀器蒸餾以除去可能存在的金屬離子。各成分的用量為(重量百分比):丙烯酸甲酯約38.6%，丙烯酸約11.4%，乙醇約50%，雙氧水溶液中的H2O2是丙烯酸甲酯的約0.5%。本實(shí)施例中，丙烯酸甲酯約4.329g，丙烯酸約1.238g,乙醇約5.437g，30%雙氧水溶液約0.069g。
[0016]將原料溶液投入圓底燒瓶之中，加入攪拌子，接上回流冷凝管，在磁力加熱攪拌器中進(jìn)行反應(yīng)。在此過(guò)程中，控制反應(yīng)溫度約80°C，反應(yīng)溫度升至80°C開(kāi)始計(jì)時(shí)。每隔半個(gè)小時(shí)用滴管向反應(yīng)溶液中滴加兩滴雙氧水溶液(每滴約25毫克)，反應(yīng)時(shí)間5.0小時(shí)。反應(yīng)后，物料是無(wú)色均相透明 液體，有一定的稠度。將反應(yīng)后物料在紅外燈下烘干至恒重，得到無(wú)色聚合固體2.731g。
[0017]實(shí)施例3
[0018]以丙烯酸和丙烯酸甲酯為反應(yīng)單體，選用乙醇(無(wú)水)作為溶劑，與雙氧水溶液(30%)共混得原料溶液。在此之前，將各原料組分分別用石英玻璃儀器蒸餾以除去可能存在的金屬離子。各成分的用量為，丙烯酸甲酯約38.6%，丙烯酸約11.4%，乙醇約50%，雙氧水溶液中的H2O2是丙烯酸甲酯的約0.5%。本實(shí)施例中，丙烯酸甲酯約4.945g。，丙烯酸約
1.556g,乙醇約6.467g, 30%雙氧水溶液約0.084g。
[0019]將原料溶液投入圓底燒瓶之中，加入攪拌子，接上回流冷凝管，在磁力加熱攪拌器中進(jìn)行反應(yīng)。在此過(guò)程中，控制反映的溫度約80°C，反應(yīng)溫度升至80°C開(kāi)始計(jì)時(shí)，。每隔半個(gè)小時(shí)用滴管向反應(yīng)溶液中滴加兩滴雙氧水溶液(每滴約25毫克)，反應(yīng)時(shí)間七小時(shí)。反應(yīng)后，物料是無(wú)色均相透明液體，有一定的稠度。將反應(yīng)后物料在紅外燈下烘干，得到無(wú)色聚合固體。
[0020]實(shí)施例4
[0021]以丙烯酸和丙烯酸甲酯為反應(yīng)單體，選用乙醇(無(wú)水)作為反應(yīng)溶劑，與雙氧水溶液(30%)共混得原料溶液。在此之前，將各原料組分分別用石英玻璃儀器蒸餾以除去可能存在的金屬離子。各成分的用量為，丙烯酸甲酯約50%，丙烯酸約20%，乙醇約30%，滴加兩滴30%雙氧水溶液(每滴約25毫克)。具體數(shù)值為:丙烯酸甲酯約5.012g，丙烯酸約2.032g,乙醇約2.139g, 30%雙氧水溶液約50毫克。[0022]將原料溶液投入圓底燒瓶之中，加入攪拌子，接上回流冷凝管，在磁力加熱攪拌器中進(jìn)行反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中，控制反映的溫度約80°C，反應(yīng)溫度升至80°C開(kāi)始計(jì)時(shí)。每隔半個(gè)小時(shí)用滴管向反應(yīng)溶液中滴加兩滴雙氧水溶液(每滴約25毫克)，。反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)。反應(yīng)后，物料是無(wú)色均相透明液體，有一定的稠度。將反應(yīng)后物料在紅外燈下烘干，得無(wú)色聚合固體。
[0023]實(shí)施例5
[0024]以丙烯酸和丙烯酸甲酯為反應(yīng)單體，選用乙二醇作為反應(yīng)溶劑，與雙氧水溶液(30%)共混得原料溶液。在此之前，將各原料組分分別用石英玻璃儀器蒸餾以除去可能存在的金屬離子。各成分的用量為，丙烯酸甲酯約38.6%，丙烯酸約11.4%，乙二醇50%，在原料溶液中滴加兩滴雙氧水溶液(每滴約25毫克)。具體數(shù)值為:丙烯酸甲酯約3.031g，丙烯酸約0.890g,乙二醇約3.960g, 30%雙氧水溶液約50毫克。
[0025]將原料溶液投入圓底燒瓶之中，加入攪拌子，接上回流冷凝管，在磁力加熱攪拌器中進(jìn)行反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中，控制反映的溫度約80°C，反應(yīng)溫度升至80°C開(kāi)始計(jì)時(shí)，。每隔半個(gè)小時(shí)用滴管向反應(yīng)溶液中滴加兩滴30%雙氧水溶液(每滴約25毫克)，。反應(yīng)時(shí)間5.0小時(shí)。反應(yīng)后，物料是無(wú)色均相透明液體，有一定的稠度。將反應(yīng)后液體物料減壓蒸餾，蒸去大部分溶劑和未反應(yīng)單體，放入真空干燥箱中干燥，得到無(wú)色聚合物固體。
[0026]實(shí)施例6
[0027]以丙烯酸和丙烯酸甲酯為反應(yīng)單體，選用正丁醇作為反應(yīng)溶劑，與雙氧水溶液(30%)共混得原料溶液。在此之前，將各原料組分分別用石英玻璃儀器蒸餾以除去可能存在的金屬離子。各成分的用量為，丙烯酸甲酯約38.6%，丙烯酸約11.4%，正丁醇約50%，在原料溶液中滴加兩滴雙氧水溶液(每滴約25毫克)。具體數(shù)值為:丙烯酸甲酯約3.1lOg,丙烯酸約0.887g,正丁醇約4.0OOg, 30%雙氧水溶液約50毫克。
[0028]將原料溶液投入圓底燒瓶 中，加入攪拌子，接上回流冷凝管，在磁力加熱攪拌器中進(jìn)行反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中，控制反映的溫度約80°C，反應(yīng)溫度升至80°C開(kāi)始計(jì)時(shí)，每隔半個(gè)小時(shí)用滴管向反應(yīng)溶液中滴加兩滴雙氧水溶液(每滴約25毫克)。反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)。反應(yīng)后，物料是無(wú)色均相透明液體，有一定的稠度。將反應(yīng)后液體物料減壓蒸餾，出去大部分溶劑和未反應(yīng)單體，放入真空干燥箱中干燥，得到無(wú)色聚合物固體。
【權(quán)利要求】
1.一種可用于太陽(yáng)能電池硅漿料的丙烯酸樹(shù)脂的合成方法，其特征在于，將單體、溶劑、引發(fā)劑分別用石英玻璃儀器蒸餾，之后共混得原料溶液，將該原料溶液投入到聚合反應(yīng)器中，使聚合反應(yīng)在預(yù)定的溫度下進(jìn)行，聚合反應(yīng)器是可以加熱、攪拌和回流的裝置，反應(yīng)裝置的材質(zhì)也是石英玻璃，以確保不引入金屬離子，特別注意的是，此過(guò)程中，在反應(yīng)時(shí)間之內(nèi)，每隔一定時(shí)間向反應(yīng)體系中加入一定量引發(fā)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所有的原料組分都是可以蒸餾的，各原料共混之前，均要在石英玻璃儀器中進(jìn)行蒸餾，除去金屬離子，且在之后的各個(gè)階段都不引入金屬離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述單體為丙烯酸甲酯和丙烯酸，對(duì)于太陽(yáng)能電池硅漿料體系，這樣的單體組合是合適的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，丙烯酸占總單體重量百分比范圍在約10%~20%，使制得的聚合物與太陽(yáng)能電池硅漿料選定的溶劑體系配成溶液時(shí)，不但溶液是均相透明的，而且把經(jīng)特殊改性的硅粉分散到該溶液后整個(gè)體系也是穩(wěn)定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，單體在初始投料時(shí)一次性全部投入，引發(fā)劑定時(shí)補(bǔ)充，這樣既保證聚合反應(yīng)順利進(jìn)行，又使分子量在一個(gè)合適的范圍(特別是不致于太大)而適于 太陽(yáng)能電池硅漿料的特殊要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為雙氧水溶液，且加入方式為，除初始投料時(shí)加入外，在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，每隔一定時(shí)間向反應(yīng)體系中補(bǔ)充一定的量，這樣就解決了反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)而雙氧水不是很穩(wěn)定的矛盾，這種引發(fā)劑的品種以及加入方式可確保聚合物樹(shù)脂在分子量范圍和稠度上適于太陽(yáng)能電池硅漿料的特殊要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述溶劑為乙醇，乙二醇，正丁醇，異丙醇中的每一種，這里面有一般合成中不常用的沸點(diǎn)較高的溶劑，使反應(yīng)后所得的液態(tài)物料在必要時(shí)可以不經(jīng)干燥和再溶解而直接用于調(diào)配太陽(yáng)能電池硅漿料，揮發(fā)慢在研制、調(diào)試和測(cè)試過(guò)程中是很重要的。
【文檔編號(hào)】C08F220/06GK103483492SQ201310373661
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月24日
【發(fā)明者】李龍章, 張珈銘, 黃艷, 劉 東 申請(qǐng)人:四川大學(xué)