本發明涉及聚酯熱熔膠黏劑，屬于金屬復合及光伏組件封裝領域，特別是涉及一種用于金屬復合板與光伏組件背板與邊框密封的聚酯熱熔膠及其制備方法。

背景技術：

金屬復合板可充分發揮各組元的性能優勢，在保持甚至提高其使用性能的同時，節約資源并降低成本。通過新的改良工藝技術制備出的新型復合板，具備良好的裝飾性、性價比、平整度，并以其強度高、耐磨損、耐腐蝕等綜合性能滿足了現代工業對材料多方面的性能要求。金屬復合板具有傳統單材不可比擬的優勢，在航空航天、石油、電力、機械、軍工、汽車及建筑裝飾材料等又較廣泛的應用，市場前景良好。

傳統的金屬復合方法有軋制復合、燒結復合、爆炸焊接等，其普遍存在工藝復雜、生產效率較低、設備成本高以及安全問題等局限性，膠膜復合法是近年來出現的新型復合法之一，并能克服傳統工藝方法的不足。其利用熱熔膠將兩金屬板結合，實現金屬材料與高分子膠黏劑的有機結合，使材料的性能優勢得以最大限度發揮。熱復合工藝操作簡單、成本低，并且此法制備的雙金屬復合板質地輕巧、板型平整、強度高、使用壽命長，也完全保留了各金屬板材的裝飾效果。膠膜復合法存在的最大問題是金屬材料與高分子材料的相容性問題，金屬間并沒有形成冶金結合，難以保證其粘結強度。此外，熱熔膠性能的局限性直接影響了復合板的使用環境和工作溫度。

熱熔膠在太陽能發電行業也有廣泛應用。太陽能發電因無污染、無噪聲、環保美觀等諸多優點而備受關注，應用于太陽能發電的光伏組件的產業鏈也隨之在近幾年蓬勃發展起來，有關光伏領域的研究也逐漸成為一大熱點。這其中，高性能光伏組件用膠的研制與開發是一個重要方面，其應用主要是光伏組件的密封、絕緣與粘接。由于太陽能光伏組件的使用環境的特殊性，對熱熔膠的綜合性能提出了更高要求。除了本身要對光伏組件具有良好的粘接力外，還應在紫外線照射和惡劣條件下仍保持良好的耐候性、耐熱性、耐腐蝕性，并具有較好的抗機械沖擊、防震能力。聚酯熱熔膠是線性飽和聚酯材料，缺少交聯中心，導致其耐酸堿性能較差，單從酸醇原料及其配比方面控制，難以改善其耐酸堿腐蝕的性能。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對聚酯熱熔膠應用于金屬復合及光伏組件封裝時存在的熱穩定性、耐腐蝕性及粘接強度不足的情況，提供一種金屬復合及光伏組件封裝用聚酯熱熔膠及其制備方法，聚酯熱熔膠組合物粘接力強、工藝簡單，并具有良好耐高溫和耐腐蝕性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種金屬復合及光伏組件封裝用聚酯熱熔膠，組分及各組分的質量份數為：聚酯樹脂100份，甲基硅樹脂 10~50份，增塑劑 1~9份，熱穩定劑 1~9份，補充劑 1~9份。

優選為：聚酯樹脂100份，甲基硅樹脂20份，增塑劑 9份，熱穩定劑 9份，補充劑 1份。

所述的聚酯熱熔膠為基體樹脂，是線性飽和聚酯，其對于金屬和塑料均具有良好的潤濕性和粘接性。

所述的甲基硅樹脂具有良好耐候性、耐溫性、電絕緣性以及耐腐蝕性，其與聚酯具有良好的混溶性，并有效彌補聚酯耐酸堿及鹽霧性能差、成本高等問題，并降低體系整體的熔融粘度。

所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，可改善熱熔膠對基體的浸潤性，改善膠膜脆性并提高其柔韌性，對粘接強度也有所提高。

所述的熱穩定劑為二月桂酸丁基錫，能提高甲基硅樹脂的熱穩定性能，引發高聚物的交聯反應，從而有效提高體系的玻璃化溫度及熔點。

所述的補充劑為二甲基硅油，其分子鏈結構及官能團與甲基硅樹脂相類似，可以起到良好的補償作用。

所述金屬復合及光伏組件封裝用聚酯熱熔膠的制備方法，將聚酯樹脂、甲基硅樹脂、增塑劑、熱穩定劑和補充劑按照配比混合均勻后加熱，溫度控制在180~200℃，待膠體熔融后即可。

所述的聚酯熱熔膠在金屬復合及光伏組件封裝中的應用。

在金屬復合中，將聚酯熱熔膠涂覆于處理好的金屬板上進行熱壓固化處理。

本發明將羥基封端的甲基硅樹脂加入到聚酯熱熔膠中，在有機錫催化作用下進行聚合反應，提高膠黏劑的交聯密度，形成互穿網絡，保證了優異的粘接效果；同時發揮各組元的性能優勢，實現其最優配置，提高了熱熔膠的耐熱性能、耐冷熱循環、耐酸堿及鹽霧腐蝕等綜合性能。滿足了金屬復合及光伏組件封裝應用需求。

所述的聚酯熱熔膠可用于金屬復合與光伏組件封裝，從工藝上可以根據適用場合的不同將其制成膠粒或者膠膜。在金屬復合的應用方面，一般是將其制備成膠膜覆于處理好的金屬板上進行熱壓處理；在光伏組件的應用方面，可用于光伏組件背板與鋁合金邊框的密封。

有益效果：

針對聚酯熱熔膠的特點，從金屬板復合與光伏組件封裝兩個方面的應用出發，優選具有優良耐腐蝕特性的甲基硅樹脂及其它多種添加劑對聚酯進行改性，甲基硅樹脂不僅可改善聚酯的熔融粘度，同時其加入可以提高熱熔膠體系整體的耐候性以及耐腐蝕性，還可與聚酯發生較好的互容，內部產生交聯網絡，改變了聚酯熱熔膠的鏈狀結構，從而使其綜合性能得到提高。通過各物質的協同作用，實現了聚酯熱熔膠的高效改性。在不降低甚至提高聚酯本身優異的粘接強度及潤濕性的前提下，提高了其耐熱性能、耐冷熱循環、耐酸堿及鹽霧腐蝕等綜合性能。制備的熱熔膠的軟化點達到173℃，粘接強度達到16.0MPa，同時達到了裝飾性好、性價比高的要求。既降低了成本，又發揮了各組元的性能優勢，實現了其最優配置，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1是金屬板尺寸及其搭接結構圖；

圖2是不同甲基硅樹脂含量的改性聚酯熱熔膠的荷載-位移曲線圖(a)及其局部放大圖(b)；

圖3是甲基硅樹脂含量對改性聚酯熱熔膠硬度曲線圖；

圖4是聚酯及改性熱熔膠吸水率曲線圖。

具體實施方式

下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步說明。以下實施例均以質量百分比計，實施例中聚酯樹脂為主要粘接材料（上海理日化工新材料有限公司購置獲得），甲基硅樹脂為主要改性劑（濟南硅科新材料有限公司購置獲得），鄰苯二甲酸二丁酯為增塑劑，二月桂酸丁基錫為熱穩定劑，二甲基硅油為補充劑。

本發明采用單搭接的拉伸剪切的方法對金屬復合板進行粘接強度測試，試樣尺寸及搭接長度依照GB8124的標準。金屬復合板采用304不銹鋼板和鍍鋅鋼板，其具體尺寸及搭接方法如圖1所示。其中304不銹鋼板尺寸為100mm×25mm×2mm，鍍鋅鋼板尺寸為100mm×25mm×0.6mm，熱熔膠的涂覆面積為12.5mm×25mm。拉伸剪切試驗在RGM-4050型微機控制電子萬能試驗機上進行。

實施例1

將10份、20份、30份、40份、50份甲基硅樹脂分別加入到100份聚酯樹脂中，加入順序不分先后，于坩堝中混合均勻后進行加熱，溫度控制在180~200℃，膠體熔融得熱熔膠產品。隨著甲基硅樹脂含量的不斷增加，體系熔融粘度降低；加入甲基硅樹脂使得金屬復合板的破壞形式由金屬破壞變為膠接破壞，其粘接強度也有所下降（見圖2）。如圖2所示，純聚酯復合金屬板發生剪切破壞時最大荷載為5276.8N，將此值除以涂覆面積即可得粘接強度，即其粘接強度為16.9MPa；而當甲基硅樹脂含量為50份時，其粘接強度僅為3.0MPa。同時可觀察到，甲基硅樹脂含量為10份和純聚酯熱熔膠兩組的拉伸剪切強度明顯高于其它組，并且均出現了一定的延伸率，其中純聚酯的延伸率更大，這說明聚酯熱熔膠具有良好的柔韌性和抗拉強度，而甲基硅樹脂的加入降低了聚酯樹脂的這一特性，故需添加其他改性劑來改善此性能。由圖2（b）所示，當甲基硅樹脂含量為10份、20份、30份時，其拉伸剪切強度較優，因此，本發明優選此三組中最接近平均水平的一組，即甲基硅樹脂添加量為20份時，對其添加其他種類改性劑以期獲得最優的綜合性能。

此外，聚酯熱熔膠中加入不同含量的甲基硅樹脂后，其邵氏硬度和吸水率發生明顯變化。首先，隨甲基硅樹脂含量的增加，硬度值逐漸減小，其值由純聚酯的69.5HD下降至67.0HD（見圖3）；同時，甲基硅樹脂的加入使得聚酯的吸水率有明顯下降趨勢，表現為60h后其吸水率接近飽和，且吸水率也隨甲基硅樹脂含量的增加而減小（見圖4），表明甲基硅樹脂中疏水單體的引入阻礙了水分子的擴散，減緩了聚酯的溶脹速度，一定程度上提高了聚酯的耐水性。

實施例2

將20份甲基硅樹脂、9份鄰苯二甲酸二丁酯、9份二月桂酸丁基錫、1份二甲基硅油攪拌加入到100份聚酯樹脂中，加入順序不分先后，于坩堝中混合均勻后進行加熱，溫度控制在180~200℃，膠體熔融得熱熔膠產品。

將產品涂覆于金屬板標記面，并施加壓力，1min后用壓片機將試樣加壓固化，壓力控制在10MPa左右。試樣壓制后需放入鼓風干燥箱中靜置24h，溫度設置為25℃。膠層完全固化后可對其進行性能測試。

所得的產品軟化點為173℃，粘接強度為16.0MPa。其室溫下經40%NaOH浸漬40h、10%醋酸浸漬40h、2%氨基磺酸浸漬24h以及濃度為5%鹽霧試驗24h后粘接強度分別為5.2MPa、8.6MPa、13.2MPa和4.9MPa，將幾組數值相加得到其粘接性能綜合評分為31.9MPa；對比純聚酯經同種腐蝕介質處理后其粘接強度分別為0MPa、2.6MPa、0MPa和4.7MPa，綜合評分7.3MPa，其中0MPa表示純聚酯復合金屬板經腐蝕介質處理后，發生了膠接層的破壞，致使兩金屬板發生剝離。對比可見，產品的耐腐蝕性能相較于純聚酯均有不同程度的提高。

實施例3

將20份甲基硅樹脂、5份鄰苯二甲酸二丁酯、9份二月桂酸丁基錫、1份二甲基硅油攪拌加入到100份的聚酯樹脂中。所得的產品軟化點為164℃，粘接強度為14.8MPa。其室溫下經40%NaOH浸漬40h、10%醋酸浸漬40h、2%氨基磺酸浸漬24h以及濃度為5%鹽霧試驗24h后粘接強度分別為2.5MPa、2.4MPa、12.0MPa和5.9MPa，綜合評分22.8MPa。

實施例4

將20份甲基硅樹脂、9份鄰苯二甲酸二丁酯、1份二月桂酸丁基錫、5份二甲基硅油攪拌加入到100份聚酯熱熔膠中。所得的產品軟化點為168℃，粘接強度為13.9MPa。其室溫下經40%NaOH浸漬40h、10%醋酸浸漬40h、2%氨基磺酸浸漬24h以及濃度為5%鹽霧試驗24h后粘接強度分別為2.2MPa、2.8MPa、3.4MPa和5.2MPa，綜合評分13.6MPa。

實施例5

將實施例2中的聚酯熱熔膠用于光伏組件封裝，即光伏組件背板與鋁合金邊框的密封，其在85℃×1h與-25℃×1h的高低溫循環條件下循環10次，以及在溫度85℃，濕度85%的“雙八五”濕熱老化性能試驗中連續測試1000h兩種試驗條件下，均未出現膠接層的剝離現象，說明聚酯對鋁基框架材料具備優良的親和力和粘接力。