一种太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶及其制备方法与流程

本发明涉及光伏单晶硅片加工领域，具体涉及一种太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着光伏行业的发展，在不断降本增效的背景下，光伏硅片大尺寸、薄片化和相应的切割用线细线化成了不可避免的大趋势。光伏硅棒切割技术的不断进步对粘棒胶提出了更高的要求。

2、目前，常用的粘棒胶多为环氧-聚硫醇体系。如中国专利“用于薄片细线化硅切片的粘棒胶及其制备方法(公开号：cn110437779a)”公开了一款ab双组份的粘棒胶，该粘棒胶适用于薄片细线化硅切片，其a组分包括环氧树脂、填充剂、消泡剂、防沉剂和偶联剂，b组分由聚硫醇、间苯二甲胺预聚物、促进剂、填充剂、消泡剂和防沉剂构成。使用时发现，该发明产品存在预固化表干时间长、抗弯强度低、掉片率高、崩边率高等缺点。

3、随着光伏硅棒切割技术的不断发展，粘棒效率急需提高。但由于材料体系的原因，材料间界面作用力低，如环氧树脂与填料和固化剂间、填料与固化剂间结合力较差，这无疑限制了固化效率及粘棒胶的机械性能(硬度、附着力、剪切强度和抗弯强度等)，阻碍了生产效率、崩边率和掉棒率等的改善。因此，研发出一种具有硬度高、附着力强、粘接剪切强度高等优点，机械性能优异，表干时间低，固化效率高，在实现稳定切割的同时，能够提高生产效率，降低崩边率和掉棒率的太阳能硅片切割用粘棒胶迫在眉睫。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶及其制备方法。本发明制备的粘棒胶具有硬度高、附着力强、粘接剪切强度高等优点，机械性能优异，表干时间低，固化效率高。使用本发明制备的粘棒胶在实现稳定切割的同时，能够提高生产效率，降低脱丝率、崩边率和掉棒率，有效解决了现有技术硅片切割过程中存在的生产效率低、脱丝率、崩边率和掉棒率高的难题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶，包括a组分和b组分，所述a组分包括改性双酚a型环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、改性粉末填料、消泡剂、防沉剂、着色剂和偶联剂；所述b组分包括聚硫醇、固化促进剂、消泡剂、防沉剂、改性粉末填料、热塑型增韧稀释剂；

4、所述改性双酚a型环氧树脂由纳米材料对双酚a型环氧树脂进行改性制备而成；所述纳米材料为纤维素纳米晶(cnc)经单宁酸(ta)和甲基丙烯酰氯(mc)改性制备而成。

5、进一步地，所述的太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶，所述a组分包括以下组分及其质量份数：改性双酚a型环氧树脂40-70份，缩水甘油酯类环氧树脂5-20份，改性粉末填料20-40份，消泡剂0.1-3份，防沉剂0.05-5份，着色剂0.05-1份和偶联剂0.01-3份；所述b组分包括以下组分及其质量份数：聚硫醇35-60份，固化促进剂2-10份，消泡剂0.1-3份，防沉剂0.05-5份，改性粉末填料15-30份，热塑型增韧稀释剂5-20份。

6、进一步地，所述a组分包括以下组分及其质量份数：改性双酚a型环氧树脂58份，缩水甘油酯类环氧树脂8份，改性粉末填料30份，消泡剂1.2份，防沉剂0.4份，着色剂0.4份和偶联剂2份；所述b组分包括以下组分及其质量份数：聚硫醇55份，固化促进剂5份，消泡剂1份，防沉剂2份，改性粉末填料25份，热塑型增韧稀释剂12份。

7、进一步地，所述改性双酚a型环氧树脂的制备方法为：

8、(1)取纤维素纳米晶，加水，制成纤维素纳米晶水分散液；

9、(2)将步骤(1)所得纤维素纳米晶水分散液的ph值调至8-9，加入ph缓冲剂，加入单宁酸，搅拌20-30小时后，得到pta@cnc水分散液；

10、(3)将甲基丙烯酰氯溶解在吡啶中，然后与步骤(2)所得pta@cnc水分散液混合，并在45-60℃下搅拌20-30小时后，将混合物离心，收集沉淀，得mc-pta@cnc；

11、(4)将步骤(3)获得的mc-pta@cnc分散在乙醇中，离心，干燥，获得疏水纳米材料mc-pta@cnc粉末；

12、(5)将步骤(4)所得疏水纳米材料mc-pta@cnc粉末加入到溶剂中，搅拌均匀，加热至55-65℃，加入双酚a型环氧树脂，超声并搅拌25-35分钟后加热至140-160℃，得到改性双酚a型环氧树脂。

13、本发明使用自研合成的疏水纳米材料mc-pta@cnc对双酚a型环氧树脂进行改性，疏水纳米材料与环氧树脂间具有很好的相容性，使其可以有效嵌入环氧树脂网络中，这有助于减少复合材料中的缺陷处(即分子间的空白处，这些地方没有相互作用或相互作用弱)，进一步提高环氧树脂与其它材料间的结合作用力，具体体现为胶黏剂机械性能(硬度、附着力、剪切强度和抗弯强度等)的提高与表干时间的降低。

14、进一步地，所述a组分和b组分中所述改性粉末填料采用单宁酸和硅烷偶联剂对粉末填料进行改性制备而得。

15、本发明应用单宁酸和硅烷偶联剂联合对粉末填料进行改性，不但可以提高粉末填料与环氧树脂和固化剂间的界面作用，增强其分散性，解决粉末填料在胶黏剂中界面作用力低，分散性差的问题，还可以起到一定增强胶黏剂机械性能(硬度、附着力、剪切强度和抗弯强度等)的作用。单宁酸的结构如下所示。

16、

17、进一步地，所述粉末填料为滑石粉、钛白粉和石英粉中的两种或三种。

18、进一步地，所述改性粉末填料的制备方法为：

19、将单宁酸、硅烷偶联剂溶于水中，配制含单宁酸和硅烷偶联剂的水溶液，将配制的水溶液倒入粉末填料中，搅拌反应20-40分钟后，抽滤、烘干。

20、进一步地，所述a组分中所述缩水甘油酯类环氧树脂为己二酸二缩水甘油酯；所述a组分中所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550、kh-560、kh-570中的一种或多种。

21、进一步地，所述a组分和b组分中所述消泡剂为二甲基硅油；所述a组分和b组分中所述防沉剂为气相二氧化硅。

22、进一步地，所述b组分中所述固化促进剂为固化促进剂dmp-30；所述b组分中所述热塑型增韧稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯。

23、本发明的另一目的在于提供所述的太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶的制备方法，包括以下步骤：

24、s1将改性双酚a型环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、改性粉末填料、消泡剂、防沉剂、着色剂和偶联剂依次加入搅拌缸中，分散搅拌1-2小时，得a组分；

25、s2将聚硫醇、固化促进剂、消泡剂、防沉剂、改性粉末填料和热塑型增韧稀释剂依次加入搅拌缸中，分散搅拌1-2小时，得b组分；

26、s3将a组分和b组分以1:1-1.2的比例混合，即得。

27、与现有技术相比，本发明具有以下优势：

28、(1)本发明制备的太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶具有硬度高、附着力强、粘接剪切强度高、抗弯强度高等优点，机械性能优异，表干时间低，固化效率高；

29、(2)使用本发明制备的太阳能硅片切割用的快速固化粘棒胶在实现稳定切割的同时，能够提高生产效率，降低脱丝率、崩边率和掉棒率；

30、(3)本发明添加的缩水甘油酯类环氧树脂属于脂环族环氧树脂，该类环氧树脂对水分、温度的敏感性高，湿热环境下在较低温度时即可使胶黏剂发生结构解体，失去粘接力，从而降低脱胶液的腐蚀性，有利于降低脱胶过程引起的脏污。