室外用聚氨酯粘合劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供具有高剝離強度且耐候性極佳的室外用聚氨酯粘合劑、通過使用所述粘合劑可得到的太陽能電池背板和通過使用所述太陽能電池背板可得到的太陽能電池組件。所述室外用聚氨酯粘合劑包含：(A)通過使一種或多種異氰酸酯化合物(a1)與具有酯鍵的多元醇(a2)反應(yīng)可得到的聚氨酯樹脂，和(B)羥苯基三嗪化合物，其中異氰酸酯化合物(a1)包含選自脂族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯中的至少一種化合物。所述室外用聚氨酯粘合劑具有高剝離強度且耐候性極佳。更優(yōu)選地，所述室外用聚氨酯粘合劑還包含硅烷化合物。
【專利說明】室外用聚氨酯粘合劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及室外用聚氨酯粘合剤。更具體地，本發(fā)明涉及通過使用所述粘合劑可得到的太陽能電池背板，并涉及通過使用所述太陽能電池背板可得到的太陽能電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002]室外材料如阻隔材料、屋面材料、太陽能電池板材料、窗ロ材料、室外地面材料、照明保護性材料、汽車組件和布告板包含通過使用粘合劑層合多個膜可得到的層合件作為組成材料。構(gòu)成層合件的膜的實例包括金屬箔、金屬板和鋁、銅、鋼等的金屬沉積膜；聚丙烯、聚氯こ烯、聚酯、氟樹脂、丙烯酸樹脂等的塑料膜；以及其它。
[0003]由于這些層合件長期暴露于紫外線下，所以對于室外用粘合劑要求有極佳的耐候性。在室外用粘合劑中，特別對用于將陽光轉(zhuǎn)化為電能的太陽能電池的粘合劑要求比常規(guī)的室外用粘合劑具有更高的耐候性水平。
[0004]太陽能電池作為有效能源的實際使用已取得進展。太陽能電池包括各種類型，并且硅型太陽能電池、化合物型太陽能電池、有機太陽能電池等是已知的常規(guī)太陽能電池。
[0005]在這些太陽能電池中，出于保護表面的目的，在陽光灑落的表面上通常設(shè)有表面保護板。出于保護太陽能電池単元的目的，在與陽光灑落的表面相対的表面上也設(shè)有后保護板(背板)。
[0006]如圖1所示，背板10是多個膜11和12的層合件，并且膜11和12通過在其間插入粘合劑13而層合(或貼合)。背板10與密封材料20、太陽能電池單元30和玻璃板40一起構(gòu)成太陽能電池組件1 (參見圖3)。
[0007]由于太陽能電池 組件1長期暴露于陽光下，所以要求充分的耐久性和耐候性。特別地，當粘合劑13具有低性能時，膜11和12剝離，并由此經(jīng)層合的背板10的外觀受損。因此，要求用于太陽能電池背板的粘合劑即使背板長期暴露也不會造成膜的剝離。
[0008]專利文件1和2公開了將聚氨酯基粘合劑用作用于太陽能電池背板的粘合劑(參見例如專利文件1的權(quán)利要求1、專利文件2的說明書第0037段等)?；诰郯滨サ恼澈蟿┮阎怯糜谙嗷フ辰Y(jié)膜的粘合剤。但是，很難說基于聚氨酯的粘合劑具有足以用作長期暴露于室外的太陽能電池背板的耐久性。
[0009]專利文件3公開了ー種室外用的基于聚氨酯的粘合剤，其通過使用特定的聚酯多元醇改進耐久性(參見專利文件3的權(quán)利要求書、說明書第0014段等)。該專利文件公開了通過使用特定的聚酯多元醇作為粘合劑原料改進聚氨酯粘合劑的耐水解性，并由此得到可有效用于太陽能電池背板中的粘合劑(參見專利文件3的說明書第0070至0072段)。
[0010]但是，由于對于太陽能電池背板要求有高耐久性水平，所以對于聚氨酯粘合劑也要求有高耐候性水平。此外，近來在具有比使用硅和無機化合物材料的太陽能電池的生產(chǎn)成本更低的有機太陽能電池的研發(fā)中已取得進展。由于有機太陽能電池具有可被著色并且還可具有柔性的特征，所以透明膜可被用作構(gòu)成太陽能電池背板的膜。因此，對用于太陽能電池背板的粘合劑要求經(jīng)過長時間保持剝離強度，并且還要求不造成色差變化，以及要求具有卓越的耐候性。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文件
[0012]專利文件
[0013]專利文件1 JP2008-004691A
[0014]專利文件2:JP2009-248377A
[0015]專利文件3:JP4416047B

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明要解決的問題
[0017]做出了本發(fā)明以解決這些問題，并且本發(fā)明的目的是提供具有高剝離強度且耐候性優(yōu)異的室外用聚氨酯粘合劑；通過使用所述粘合劑可得到的太陽能電池背板；以及通過使用所述太陽能電池背板可得到的太陽能電池組件。
[0018]解決問題的手段
[0019]本發(fā)明的發(fā)明人已深入研究井出人意料地發(fā)現(xiàn)，通過使用特定的多元醇和特定的異氰酸酯化合物作為聚氨酯樹脂的原料并添加特定的紫外線吸收劑，可得到兼具顯著改進的粘合強度和耐候性的室外用聚氨酯粘合劑，由此完成了本發(fā)明。
[0020]也就是說，本發(fā)明在第一方面提供室外用粘合劑，所述粘合劑包含:
[0021](A)聚氨酯樹脂，其通過使異氰酸酯化合物(al)與具有酯鍵的多元醇(a2)反應(yīng)而可得到，和
[0022](B)基于羥苯基三嗪的化合物，其中
[0023]異氰酸酯化合物(al)包含選自脂族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯中的至少ー種。
[0024]在一個實施方案中，本發(fā)明提供室外用聚氨酯粘合劑，其中多元醇(a2)包含選自聚酯多元醇和丙烯酸多元醇中的至少ー種。
[0025]在另ー個實施方案中，本發(fā)明提供還包含硅烷化合物的室外用聚氨酯粘合剤。
[0026]在一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明提供還包含基于受阻酚的化合物的室外用聚氨酯粘合剤。
[0027]在另ー個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明提供還包含基于受阻胺的化合物的室外用聚氨酷粘合劑。
[0028]在另一方面，本發(fā)明提供通過使用所述室外用聚氨酯粘合劑可得到的太陽能電池背板。
[0029]在一個優(yōu)選方面，本發(fā)明提供通過使用所述太陽能電池背板可得到的太陽能電池組件。
[0030]發(fā)明的效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明的室外用聚氨酯粘合劑包含:
[0032](A)聚氨酯樹脂，其通過使異氰酸酯化合物(al)與具有酯鍵的多元醇(a2)反應(yīng)而可得到，和
[0033](B)基于羥苯基三嗪的化合物，其中
[0034]異氰酸酯化合物(al)包含選自脂族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯中的至少ー種。
[0035]因此，改善了剝離強度和耐候性的性能，并由此所述粘合劑適于用作用于太陽能電池背板的粘合剤。特別地，由于對于有機太陽能電池背板要求有可著色性和柔性，本發(fā)明的室外用聚氨酯粘合劑更優(yōu)選作為用于有機太陽能電池背板的粘合剤。
[0036]當多元醇(a2)包含選自聚酷多元醇和丙烯酸多元醇中的至少ー種吋，由于包含聚酯多元醇和丙烯酸多元醇中的任ー種，并由此可得到具有進ー步改進的剝離強度的室外用聚氨酯粘合剤。
[0037]此外，本發(fā)明的室外用聚氨酯粘合劑還包含硅烷化合物，借此改進剝離強度，并且耐候性也更為改迸，并由此可得到更適于作為太陽能電池背板用粘合劑的粘合剤。
[0038]本發(fā)明的室外用聚氨酯粘合劑還包含基于受阻酚的化合物，借此耐候性更為改迸，并由此可得到更適于作為太陽能電池背板用粘合劑的粘合剤。本發(fā)明的室外用聚氨酯粘合劑還包含基于受阻胺的化合物，借此耐候性更為改進，這是由干與羥苯基三嗪的協(xié)同作用，并由此所得的粘合劑可以更優(yōu)選地用作用于太陽能電池背板的粘合剤。
[0039]由于根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池背板通過使用以上的室外用聚氨酯粘合劑得到，所以即使背板長期暴露在室外，膜也不因粘合劑的降解而剝離，并且膜不發(fā)生變色。
[0040]近來已研發(fā)了在光吸收層中使用有機化合物的有機太陽能電池，并且對于有機太陽能電池要求具有可著色性和柔性。因此，由于構(gòu)成有機太陽能電池背板的膜易于變透明，所以不造成色差和柔性變化的本發(fā)明的太陽能電池背板從該角度是有益的。
[0041]由于根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池組件通過使用所述太陽能電池背板得到，所以在外觀上它是極佳的，并且在耐久性上也是極佳的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是顯示本發(fā)明的太陽能電池背板的一個實施方案的剖視圖。
[0043]圖2是顯示本發(fā)明的太陽能電池背板的另ー個實施方案的剖視圖。
[0044]圖3是顯示本發(fā)明的太陽能電池組件的一個實施方案的剖視圖。
【具體實施方式】
[0045]根據(jù)本發(fā)明的室外用聚氨酯粘合劑包含(A)聚氨酯樹脂和(B)基于羥苯基三嗪的化合物。
[0046]本發(fā)明中的聚氨酯樹脂(A)是通過使異氰酸酯化合物(al)與具有酯鍵的多元醇(a2)反應(yīng)可得到的聚合物，并且其具有氨基甲酸酯鍵。
[0047]異氰酸酯化合物(al)包含選自脂族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯中的至少ー種，并且沒有特別限制，只要可獲得本發(fā)明的目的室外用聚氨酯粘合剤。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的“異氰酸酷化合物(al) ”不表示它僅由脂族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯組成。只要可獲得本發(fā)明的目的室外用聚氨酯粘合剤，也就是說，只要不對本發(fā)明的室外用聚氨酯粘合劑的剝離強度和耐候性產(chǎn)生不利影響，異氰酸酯化合物(al)可包含芳族異氰酸酷。從耐候性角度，異氰酸酯化合物(al)優(yōu)選不包含烯鍵式雙鍵(例如こ烯基、丁稀基等)。
[0049]在本說明書中，如上所述，異氰酸酯分類為脂族異氰酸酷、脂環(huán)族異氰酸酯和芳族異氰酸酷。異氰酸酯化合物(al)作為本發(fā)明的特征并非僅由芳族異氰酸酯組成，這是因為它包含選自脂族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯中的至少ー種。[0050]在本說明書中，“脂族異氰酸酷”是指具有鏈狀(或線性)烴鏈的化合物，其中異氰酸酯基與烴鏈直接連接，并且也不具有環(huán)狀烴鏈。盡管“脂族異氰酸酷”可具有芳環(huán)，但是芳環(huán)不與異氰酸酯基直接連接。
[0051]在本說明書中，芳環(huán)不包含在環(huán)狀烴鏈中。
[0052]“脂環(huán)族異氰酸酷”是具有環(huán)狀烴鏈并可具有鏈狀烴鏈的化合物。異氰酸酯基可與環(huán)狀烴鏈直接連接，或可與可能具有的鏈狀烴鏈直接連接。盡管“脂環(huán)族異氰酸酷”可具有芳環(huán)，但是芳環(huán)不與異氰酸酯基直接連接。
[0053]“芳族異氰酸酷”是指具有芳環(huán)且其中異氰酸酯基與芳環(huán)直接連接的化合物。因此，異氰酸酯基不與芳環(huán)直接連接的化合物被歸類為脂族異氰酸酯或脂環(huán)族異氰酸酯，即使它在分子中包含芳環(huán)。
[0054]因此，例如4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯(0CN-C6H4-CH2-C6H4-NC0)對應(yīng)芳族異氰酸酯，這是因為其異氰酸酯基與芳環(huán)直接連接。另ー方面，例如苯ニ亞甲基ニ異氰酸酯(ocn-ch2-c6h4-ch2-nco)對應(yīng)脂族異氰酸酷，這是因為它具有芳環(huán)，但異氰酸酯基不與芳環(huán)直接連接，而與亞甲基連接。
[0055]芳環(huán)可與兩個或更多個苯環(huán)稠合。
[0056]脂族異氰酸酯的實例包括1，4- ニ異氰酸酯基丁烷、1，5- ニ異氰酸酯基戊烷、1，6- ニ異氰酸酯基己烷(以下稱為HDI)、1，6- ニ異氰酸酯基_2，2，4-三甲基己烷、2，6- ニ異氰酸酯基己酸甲酯(賴氨酸ニ異氰酸酷)、1，3-雙(異氰酸酯基甲基)苯(苯ニ亞甲基ニ異氰酸酷)等。
[0057]脂環(huán)族異氰酸酯的實例包括5-異氰`酸酯基-1-異氰酸酯基甲基-1，3，3-三甲基環(huán)己烷(異佛爾酮ニ異氰酸酷)、1，3-雙(異氰酸酯基甲基)環(huán)己烷(氫化苯ニ亞甲基ニ異氰酸酷)、雙(4-異氰酸酯基環(huán)己基)甲烷(氫化ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷)、1，4-ニ異氰酸酯基環(huán)己烷等。
[0058]在本發(fā)明中，異氰酸酯化合物(al)可包含芳族異氰酸酯，只要可獲得本發(fā)明的目的聚氨酯粘合剤。芳族異氰酸酯的實例包括4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯、對-苯ニ異氰酸酷、間-苯ニ異氰酸酯等。
[0059]這些異氰酸酯化合物可単獨使用或組合使用。特別地，優(yōu)選HD1、異佛爾酮ニ異氰酸酯和苯ニ亞甲基ニ異氰酸酷，并且特別優(yōu)選HDI的三聚體、異佛爾酮ニ異氰酸酯的三聚體和苯ニ亞甲基ニ異氰酸酯的單體。
[0060]在本發(fā)明中，具有酯鍵的多元醇(a2)包含聚酯多元醇和丙烯酸多元醇中的任一種，并且沒有特別限制，只要可獲得本發(fā)明的目的室外用聚氨酯粘合剤。從耐候性角度，具有酯鍵的多元醇(a2)優(yōu)選不包含烯鍵式雙鍵。
[0061]在本發(fā)明中，“聚酯多元醇”是指為“主鏈型”聚酯的并且在“主鏈”中具有酯鍵和羥基的化合物。該羥基通常位于主鏈末端，并且起著能夠與異氰酸酯基反應(yīng)的官能團的作用。
[0062]聚酯多元醇通常通過低分子多元醇與ニ羧酸及其酸酐的縮聚反應(yīng)得到。
[0063]該ニ羧酸的實例包括こニ酸、丙ニ酸、丁ニ酸、戊ニ酸、己ニ酸、庚ニ酸、辛ニ酸、壬ニ酸、癸ニ酸、十二烷ニ酸、2-甲基丁ニ酸、2-甲基己ニ酸、3-甲基己ニ酸，3-甲基戊ニ酸、2-甲基辛ニ酸、3，8-ニ甲基癸ニ酸、3，7-ニ甲基癸ニ酸、鄰苯ニ甲酸、對苯ニ甲酸、間苯ニ甲酸、萘ニ羧酸、偏苯三酸、均苯三酸、環(huán)己烷ニ羧酸等。將這些ニ羧酸單獨使用或組合使用。
[0064]羧酸酐的實例包括こ酸酐、丙酸酐、丁ニ酸酐、馬來酸酐和鄰苯ニ甲酸酐。這些羧酸酐可單獨使用，或者可將它們中的多種組合使用。
[0065]低分子多元醇優(yōu)選具有1-3個官能團，并且特別優(yōu)選包含ニ官能ニ醇，即所謂的ニ醇。這些ニ醇可單獨使用或組合使用。
[0066]ニ醇的實例包括低分子量的多元醇，例如こニ醇、1-甲基こニ醇、1-こ基こニ醇、丙ニ醇、丁ニ醇、戊ニ醇、己ニ醇、庚ニ醇、辛ニ醇、壬ニ醇、癸ニ醇、新戊ニ醇、2-甲基-1，3-丙ニ醇、環(huán)己烷ニ甲醇、2，4- ニ甲基-1，5-戊ニ醇和2，4- ニ丁基-1，5-戊ニ醇。優(yōu)選選自こニ醇、丁ニ醇、己ニ醇、辛ニ醇和癸ニ醇中的至少ー種。
[0067]在本發(fā)明中，“丙烯酸多元醇”是指通過具有羥基的(甲基)丙烯酸酯的加聚反應(yīng)得到的并且在“側(cè)鏈”中具有酯鍵的化合物。
[0068]“丙烯酸多元醇”可以是具有羥基的(甲基)丙烯酸酯的均聚物或具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與“其它 可聚合単體”的共聚物。丙烯酸多元醇的羥基與異氰酸酯基反應(yīng)。
[0069]“具有羥基的(甲基)丙烯酸酷”的實例包括(甲基)丙烯酸2-羥こ酷、(甲基)丙烯酸2-羥丙酷、(甲基)丙烯酸3-羥丙酯、單(甲基)丙烯酸丙三醇酯、丙烯酸4-羥丁酷等。
[0070]“其它可聚合單體”是“具有烯鍵式雙鍵的可自由基聚合單體”而非“具有羥基的(甲基)丙烯酸酷”。其具體實例包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酷、(甲基)丙烯酸こ酷、(甲基)丙烯酸丁酷、(甲基)丙烯酸環(huán)己酷、(甲基)丙烯酸2-こ基己酷、(甲基)丙烯酸ニ環(huán)戊酷、(甲基)丙烯酸異冰片酷、苯こ烯和こ烯基甲苯等。
[0071]只要可得到本發(fā)明的目的室外用聚氨酯粘合劑，具有酯鍵的多元醇(a2)可包含聚醚多元醇。聚醚多元醇的實例包括聚氧化四亞甲基ニ醇(PTMG)、聚氧化丙ニ醇(PPG)、聚氧化こニ醇(PEG)等。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的聚氨酯樹脂(A)可通過使異氰酸酯化合物(al)與具有酯鍵的多元醇(a2)反應(yīng)而得到。在該反應(yīng)中，可使用已知方法，并且該反應(yīng)通?？赏ㄟ^將異氰酸酯化合物(al)與具有酯鍵的多元醇(a2)混合而進行。對于混合方法沒有特別限制，只要可得到本發(fā)明的聚氨酯樹脂(A)。
[0073]在本說明書中，“基于羥苯基三嗪的化合物(B) ”是ー類其中羥苯基衍生物與三嗪衍生物的碳原子結(jié)合的三嗪衍生物的化合物，其常被稱為基于羥苯基三嗪的化合物。對于基于羥苯基三嗪的化合物沒有特別限制，只要可得到本發(fā)明的目的室外用聚氨酯粘合剤。
[0074]該基于羥苯基三嗪的化合物(B)的實例優(yōu)選包括但不限于由下式(1)-(5)表示的化合物及它們的異構(gòu)體。
[0075][化學(xué)式1]
[0076]
【權(quán)利要求】
1.室外用聚氨酯粘合劑，其包含: (A)通過使異氰酸酯化合物(al)與具有酯鍵的多元醇(a2)反應(yīng)可得到的聚氨酯樹脂，和 (B)基于羥苯基三嗪的化合物，其中 異氰酸酯化合物(al)包含選自脂族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯中的至少ー種。
2.權(quán)利要求1的室外用聚氨酯粘合劑，其中所述粘合劑還包含硅烷化合物。
3.太陽能電池背板，其通過使用權(quán)利要求1或2的室外用聚氨酯粘合劑可得到。
4.太陽能電池組件 ，其通過使用權(quán)利要求3的太陽能電池背板可得到。
【文檔編號】C09J175/04GK103459541SQ201180057313
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月29日
【發(fā)明者】松木裕一, 吉田良夫, 早川正 申請人:漢高股份有限及兩合公司