一种高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂、制备方法及其应用与流程

1.本发明属于胶黏剂领域，具体涉及一种高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂、制备方法及其应用。


背景技术：

2.随着社会的发展，能源需求的快速增长，光伏行业也随之快速增长。而硅片切割是光伏行业中不可缺少的环节，硅片切割中所用的辅材也占据着重要的地位，而胶黏剂更是在切割中用着不可替代的作用。目前常规使用的胶黏剂主要是环氧胶黏剂，在硅片切割中用到粘底板的环氧胶黏剂存在一定的缺陷，主要是对非极性的底材如塑料板的附着较差，后处理水煮脱底板时难以把底板脱去，脱去底材后胶层粘附在底座上，需要人工铲除，导致处理苦难，费时费力，而且环氧胶黏剂属于危化品，需要更多的处理成本。针对环氧胶黏剂粘底板的缺陷，本实验设计出一种对非极性塑料板用更高附着力、水煮能快速脱胶，后处理简单且环保的双组份聚氨酯胶黏剂。


技术实现要素：

3.本发明提供一种高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂、制备方法及其应用，以解决现有的环氧胶黏剂底板胶对非极性塑料板低附着和水煮脱胶困难以及后处理费时费力高成本的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂，包括a组分和b组分，所述a组分、b组分的质量比为2-2.5:1；所述a组分，以质量份为单位，包括以下原料：聚醚多元醇25-35份、聚酯多元醇10-15份、交联剂2-6份、促进剂1-1.5份、稀释剂8-25份、除水剂1-3份、填料30-44.5份、防沉剂0.3-1份、发泡剂1-5份、颜填料1-3份；所述b组分，包括以下原料：二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇，所述二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇的质量比为6-7:3-4。
6.优选的技术方案中，所述的聚醚多元醇包括3官聚醚6000、3官聚醚3000、2官聚醚2000、分子量为300、600、800的聚醚多元醇中的一种或多种。实验发现通过筛选优化采用了2官聚醚2000作为改性剂，使得改性的异氰酸酯固化剂具有柔性链段，提高最终聚氨酯胶黏剂的韧性，相比于环氧体系胶黏剂具有更高的韧性。
7.优选的技术方案中，所述的聚酯多元醇包括分子量3000、5000、6000、8000中的一种或多种。
8.优选的技术方案中，所述的交联剂包括三羟甲基丙烷、二丙二醇中的一种或两种。由于聚醚多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯反应较慢，添加交联剂可改善操作时间，特别是三羟甲基丙烷、二丙二醇配合使用时，效果更佳。
9.优选的技术方案中，所述的促进剂包括二月桂酸二丁基锡、叔胺dmp-30、异辛酸中
的一种或多种。由于聚醚多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯反应较慢，在添加交联剂的基础上，再辅助促进剂，显著改善了操作时间，缩短生产周期，叔胺dmp-30、异辛酸配合使用时，效果更佳。
10.优选的技术方案中，所述的稀释剂包括邻苯二甲酸二丁酯、二甲亚枫中的一种或两种。
11.优选的技术方案中，所述的除水剂为3a分子筛，加入除水剂可以防止异氰酸酯跟空气的水发生反应而影响性能。
12.优选的技术方案中，所述的发泡剂为松本微球发泡剂，发泡温度为70-100℃。松本微球发泡剂可降低本发明的聚氨酯胶黏剂固化后的耐温性，以便提升水煮脱胶的效果，实验发现，相比于环氧体系胶黏剂，本发明的聚氨酯胶黏剂水煮脱胶在90-100℃更易于脱胶，且胶层粘附在塑料板上，胶膜处理简单，处理成本更低。
13.本发明还提供一种高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
14.(1)以质量份为单位，依次加入聚醚多元醇25-35份、聚酯多元醇10-15份、2-6份交联剂、8-25份稀释剂，然后抽真空除水，之后降温边搅拌边加入促进剂1-1.5份、除水剂1-3份、填料30-44.5份、防沉剂0.3-1份、发泡剂1-5份、颜填料1-3份，搅拌后制得a组分；
15.(2)以质量份为单位，依次加入二苯基甲烷二异氰酸酯60-70份、聚醚多元醇30-40份到反应釜中，在密闭条件下边抽真空边搅拌，制得改性异氰酸酯固化剂b组分；
16.(3)将a组分和b组分按质量比为2-2.5:1混合，制得高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂。
17.本发明还提供一种高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂的应用，其应用在硅片切割中粘底板(塑料板)。
18.本发明的技术原理：
19.本发明利用聚醚多元醇和异氰酸酯反应，反应中产生软硬链段交联，反应生成的聚氨酯键对塑料板表面具有特殊的附着力，由于本身反应较慢，需要辅助促进剂和交联剂改善操作时间，以便缩短生产周期；异氰酸酯容易与水发生反应，加入除水剂可以防止异氰酸酯跟空气的水发生反应而影响性能；发泡剂的作用主要是降低固化后的耐温性，以便提升水煮脱胶的效果，相比于环氧体系胶黏剂，本发明的聚氨酯胶黏剂水煮脱胶在90-100℃更易于脱胶，且胶层粘附在塑料板上，胶膜处理简单，而现有的环氧体系胶黏剂脱胶需要更长的时间，胶层能粘附在工件板难铲除，费时费力且处理成本更高。
20.本发明与现在技术相比，具有的优势：
21.1.本发明的胶黏剂体系是聚氨酯体系，相比于环氧体系具有更高的附着力，特别是对于非极性的塑料板有更好的附着力，这是由于聚氨酯胶中的异氰酸酯键对塑料板比环氧胶黏剂中环氧和羟基附着力更好。
22.2.本发明的聚氨酯为自制改性异氰酸酯固化剂，通过筛选优化采用了2官聚醚2000作为改性剂，使得改性的异氰酸酯固化剂具有柔性链段，提高最终聚氨酯胶黏剂的韧性，相比于环氧体系胶黏剂具有更高的韧性。
23.3.本发明中还采用的聚醚多元醇搭配聚酯多元醇的羟基体系，柔性连跟硬链段相结合，使得本发明的聚氨酯胶黏剂具有韧性的同时还保持高的粘接性能。
3a分子筛、3g松本微球发泡剂、0.5气相二氧化硅、1g钛白粉、44.5g碳酸钙制备而成；b组分由60g粗mid、40g 2官分子量3000聚醚多元醇制备而成。
45.双组份聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
46.步骤1、依次加入25g 3官分子量6000聚醚多元醇、10g 3官分子量5000聚酯多元醇、4g三羟甲基丙烷、8g邻苯二甲酸二丁酯，在90℃下抽真空除水2h，降温至50℃后边搅拌边依次加入0.5g叔胺dmp-30、0.5g异辛酸、3g 3a分子筛、3g松本微球发泡剂、0.5气相二氧化硅、1g钛白粉、44.5g碳酸钙，搅拌2h制得a组分；
47.步骤2：依次加入60g粗mdi、40g 2官分子量3000聚醚多元醇到反应釜中，在密闭条件下边抽真空边搅拌3h，制得改性异氰酸酯固化剂b组分；
48.(3)将a组分和b组分按质量比为2:1混合，制得高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂。
49.实施例2
50.一种高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂，包括a组分和b组分，所述a组分、b组分的质量比为2.5:1；所述a组分由25g 3官分子量6000聚醚多元醇、10g 2官分子量3000聚醚多元醇、10g 3官分子量5000聚酯多元醇、2g三羟甲基丙烷、2g二丙二醇、8g邻苯二甲酸二丁酯、1g叔胺dmp-30、0.5g异辛酸、3g 3a分子筛、3g松本微球发泡剂、0.5气相二氧化硅、1g钛白粉、34g碳酸钙制备而成；b组分由70g粗mid、30g 2官分子量3000聚醚多元醇制备而成。
51.双组份聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
52.步骤1、依次加入25g 3官分子量6000聚醚多元醇、10g 2官分子量3000聚醚多元醇、10g 3官分子量5000聚酯多元醇、2g三羟甲基丙烷、2g二丙二醇、8g邻苯二甲酸二丁酯，在90℃下抽真空除水2h，降温至50℃后边搅拌边依次加入1g叔胺dmp-30、0.5g异辛酸、3g 3a分子筛、3g松本微球发泡剂、0.5气相二氧化硅、1g钛白粉、34g碳酸钙搅拌2h制得a组分；
53.步骤2：依次加入70g粗mdi、30g 2官分子量3000聚醚多元醇到反应釜中，在密闭条件下边抽真空边搅拌3h，制得改性异氰酸酯固化剂b组分；
54.(3)将a组分和b组分按质量比为2.5:1混合，制得高附着、水煮快速脱胶的双组份聚氨酯胶黏剂。
55.对比例1
56.采用中国专利文献“一种用于单晶硅棒切割的水煮型改性环氧粘接剂及其制备方法(专利号：zl201210563781.6)”中实施例1-4方法制备胶黏剂。
57.将实施例1-2和对比例1制得的胶黏剂在25℃下固化3h，对性能进行检测，结果如表1所示。
58.表1固化3h后性能参数
[0059][0060]
注：t型拉拔强度采用标准gb/t7291检测；断裂伸长率采用标准gb/t6329检测；对塑料板的剥离强度采用标准gb/t7122检测；脱胶时间：在90-100℃水浴锅中水浴，塑料板与工件板分离的时间；脱胶胶层能分布情况：塑料板跟工件板分离后胶膜残留的分布。
[0061]
由表1可以看出，本发明的聚氨酯体系胶黏剂断裂伸长率比对比例1的环氧体系胶黏剂要高很多，至少高30.7％以上，t型拉拔强度比对比例1的环氧体系胶黏剂优异，至少高42.9％以上，这是由于环氧体系胶黏剂的脆性较大，韧性较差；对比对塑料的剥离强度，本发明与现有技术(对比例1)水平相当，本发明的聚氨酯胶有良好的剥离强度；由脱胶的效果和胶层的分布情况，聚氨酯胶比环氧胶黏剂在水煮条件下更好脱胶，脱胶时间更短，至少缩短66.7％以上，且后处理更简单(本发明胶黏剂附着在塑料板，易铲除，而对比例1的胶黏剂附着在塑料板，较难铲除)，可见本发明的聚氨酯体系胶黏剂相比现有技术的环氧体系胶黏剂具有显著进步。综上所述，聚氨酯胶黏剂在光伏切割领域中较环氧体系胶黏剂有更好的应用前景。
[0062]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用了限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。