一种聚酯薄膜功能材料及其制备方法和应用与流程

2021-02-02 15:02:04|

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本发明涉及耐电解液材料技术领域，更具体地，本发明提供了一种聚酯薄膜功能材料及其制备方法和应用。

背景技术：

随着手机、电动车、数码产品等行业的快速发展，对新能源电池的需求将会不断增长；同时，在国家政策的驱动下，新能源汽车有着广阔的发展前景，而作为核心部件的锂电池同样迎来了发展的良机。因此，应用于新能源电池行业的终止胶带存在巨大的市场需求量。

现有锂电池用终止胶带，主要用于圆形、方形锂电池电芯终止端的固定，需要承受长时间在锂电池电解液浸泡的条件下工作。锂电池的贴膜工艺一般采用上部封边→贴膜→真空烘烤→注液→真空封边→整形→化成等过程，其中真空烘烤的条件为85-90℃/16-24h，整形工艺采用上下夹具冷热压平电池。因此锂电池用终止胶带需耐受85℃电解液浸泡测试。

现有终止胶带，胶粘剂一般采用橡胶型胶粘剂或多异氰酸酯交联的丙烯酸酯压敏胶，常温下可以承受电解液长时间浸泡，但温度一旦高于40℃，胶粘剂层很快就会溶解、褪色、脱落。该胶带包含：承载带、设于承载带上的橡胶型压敏胶水层，该胶带具有以下不足之处：成本高、制作工艺繁杂；在电解液中浸泡三天后脱胶、变色、脱落，无法完全满足锂电池厂家应用要求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种聚酯薄膜功能材料，从上到下包括离型层、基材层、胶水层组成；所述基材层选自pet基材、bopp基材、pi基材中的任一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述离型层选自非硅离型剂、有机硅类离型剂、氟素离型剂、uv离型剂中的任一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述非硅离型剂包括非硅离型剂a和非硅离型剂b。

作为本发明的一种优选技术方案，所述非硅离型剂a的熔点为87～95℃。

作为本发明的一种优选技术方案，所述非硅离型剂b的滴点为83～86℃。

作为本发明的一种优选技术方案，所述非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：(0.8～1)。

作为本发明的一种优选技术方案，所述丙烯酸酯型压敏胶的制备原料包括丙烯酸酯型胶粘剂、固化剂、稀释剂、色浆、增粘树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述增粘树脂选自环氧树脂、松香树脂、萜烯酚树脂、酚醛树脂中的一种或几种组合。

本发明的第二方面提供了所述一种聚酯薄膜功能材料的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将基材进行双向拉伸、表面电晕处理，使其涂胶面表面张力达到42达因/cm以上；

(2)将非硅离型剂配成0.25～2wt％的浓度，印刷在基材背面，使得离型力达到20～40g/25mm；

(3)将丙烯酸酯型压敏胶涂布在基材涂胶面，得胶水层，烘干，成卷，然后复卷，分切后即得。

本发明的第三方面提供了所述一种聚酯薄膜功能材料的应用，应用于锂离子电池电芯极耳及终止部位的固定和绝缘保护。

有益效果：本发明提供了一种聚酯薄膜功能材料及其制备方法和应用，选择特定的离型剂制备得到的离型层应用于锂离子电池时，不会出现半导体元素的析出和转移现象，会使得电池更安全、性能更稳定；在制备胶水层中，通过选择特定的增粘树脂以及对加入量的控制，可带来极佳的粘接强度，粘接迅速、持久，并且相对于传统的橡胶型压敏胶，其成本低，制作工艺简单。另外，各个组分件相互作用，可对环保色浆进行包覆，使得能够长时间耐受电解液浸泡，可较好应用于锂离子电池电芯极耳及终止部位的固定和绝缘保护。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。

本发明中所述pet为聚对苯二甲酸乙二醇酯的缩写；所述bopp为双向拉伸聚丙烯薄膜的缩写；所述pi为聚酰亚胺的缩写。

离型层

本发明所述离型层选自非硅离型剂、有机硅类离型剂、氟素离型剂、uv离型剂中的任一种。

在一种优选的实施方式中，所述离型层为非硅离型剂制备得到。

在一种更优选的实施方式中，所述非硅离型剂包括非硅离型剂a和非硅离型剂b。

在一种更优选的实施方式中，所述非硅离型剂a的熔点为87～95℃；更优选的，所述非硅离型剂a的熔点为87～93℃。

在一种更优选的实施方式中，所述非硅离型剂a购买自广州市梅古化工有限公司的rl-600。

在一种更优选的实施方式中，所述非硅离型剂b的滴点为83～86℃；更优选的，所述非硅离型剂b的滴点为85℃。

在一种更优选的实施方式中，所述非硅离型剂b购买自江杉化学(上海)有限公司的peeloil1010。

所述熔点是固体将其物态由固态转变(熔化)为液态的温度；所述滴点是指其在规定条件下达到一定流动性时的最低温度。

在一种更优选的实施方式中，所述非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：(0.8～1)；更优选的，所述非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：0.9。

基材层

本发明所述基材层为pet基材。

所述pet基材通过市售购买得到，包括但不限于购买自合肥华煜电子科技有限公司。

胶水层

本发明所述胶水层为丙烯酸酯型压敏胶。

在一种优选的实施方式中，所述丙烯酸酯型压敏胶的制备原料包括丙烯酸酯型胶粘剂、固化剂、稀释剂、色浆、增粘树脂。

在一种更优选的实施方式中，按重量份计，所述丙烯酸酯型压敏胶的制备原料包括丙烯酸酯型胶粘剂90～110份、固化剂0.8～1.2份、稀释剂80～90份、色浆5～6份、增粘树脂10～12份。

在一种更优选的实施方式中，按重量份计，所述丙烯酸酯型压敏胶的制备原料包括丙烯酸酯型胶粘剂100份、固化剂1份、稀释剂85份、色浆5.5份、增粘树脂11份。

丙烯酸酯型胶粘剂

本发明所述丙烯酸酯型胶粘剂可通过市售购买得到，包括但不限于购买自顺益工业商城的loctiteaa3311。

固化剂

本发明所述固化剂为异氰酸酯类固化剂和/或环氧类固化剂。

在一种优选的实施方式中，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂。

在一种更优选的实施方式中，所述异氰酸酯类固化剂为脂肪族聚异氰酸酯。

在一种更优选的实施方式中，所述脂肪族聚异氰酸酯的异氰酸酯基质量含量为17～21％，在25℃下的粘度为300～700mpa·s；更优选的，所述脂肪族聚异氰酸酯的异氰酸酯基质量含量为18.5～19.5％，在25℃下的粘度为400～600mpa·s。

在一种更优选的实施方式中，所述脂肪族聚异氰酸酯购买自武汉仕全兴新材料科技股份有限公司的仕全兴3390。

所述脂肪族聚异氰酸酯常温下为清澈透明液体，固含量约为90％。

所述异氰酸酯基质量含量是指100g试样所含的异氰酸酯(-nco)基团的质量，对测试方法不作限定。

稀释剂

本发明所述稀释剂选自乙酸乙酯、石油醚、甲苯、二甲苯、丁酮、醋酸丁酯中的一种或几种组合。

在一种优选的实施方式中，所述稀释剂为乙酸乙酯。

色浆

本发明所述色浆包括但不限于绿色色浆、墨绿色色浆、蓝色色浆、红色色浆。

在一种优选的实施方式中，所述色浆为蓝色色浆。

所述蓝色色浆可通过市售购买得到，包括但不限于东莞市嘉彩实业有限公司。

增粘树脂

本发明所述增粘树脂选自环氧树脂、松香树脂、萜烯酚树脂、酚醛树脂中的一种或几种组合。

在一种优选的实施方式中，所述增粘树脂包括松香树脂和萜烯酚树脂。

在一种更优选的实施方式中，所述松香树脂包括松香树脂a和松香树脂b。

在一种更优选的实施方式中，所述松香树脂a的软化点为95～105℃，酸值为2～8；更优选的，所述松香树脂a的软化点为100℃，酸值为2～8。

在一种更优选的实施方式中，所述松香树脂b的软化点为77～83℃，酸值为7～15；更优选的，所述松香树脂b的软化点为80℃，酸值为8。

在一种更优选的实施方式中，所述松香树脂a购买自亚历桑那公司的re100f；所述松香树脂b购买自亚历桑那公司的re80hp。

在一种更优选的实施方式中，所述萜烯酚树脂的软化点为94～98℃；更优选的，所述萜烯酚树脂的软化点为96℃。

在一种更优选的实施方式中，所述萜烯酚树脂购买自亚历桑那公司的tp96。

在一种更优选的实施方式中，所述松香树脂a、松香树脂b以及萜烯酚树脂的重量比为(1.2～1.4)：1：(1.2～1.4)；更优选的，所述松香树脂a、松香树脂b以及萜烯酚树脂的重量比为1.3：1：1.3。

所述软化点(softeningpoint)是指物质软化的温度，可通过维卡(vicat)法和环球法测试得到，本发明对测试方法不作限定。

所述酸值是表示中和1克化学物质所需的氢氧化钾(koh)的毫克数，可通过滴定法、试纸法、比色法等方法测试得到，本发明对测试方法不作限定。

所述丙烯酸酯型压敏胶的制备方法，包括以下步骤：在反应釜中加入丙烯酸酯型胶粘剂、稀释剂、松香树脂a、松香树脂b、萜烯酚树脂、色浆，在27℃下以800r/min搅拌1h后加入固化剂，继续搅拌1h，静置消泡，得丙烯酸酯型压敏胶。

本发明的第二方面提供所述一种聚酯薄膜功能材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基材进行双向拉伸、表面电晕处理，使其涂胶面表面张力达到42达因/cm以上；

(2)将非硅离型剂配成0.25～2wt％的浓度，印刷在基材背面，使得离型力达到20～40g/25mm；

(3)将丙烯酸酯型压敏胶涂布在基材涂胶面，得胶水层，烘干，成卷，然后复卷，分切后即得。

在一种优选的实施方式中，所述步骤(3)中涂布的方式选自刮刀涂布、辊涂、凹版涂布、微凹涂布、狭缝式挤出涂布、喷涂、模头涂布中的任一种；优选的，所述步骤(3)中涂布的方式为刮刀涂布。

所述离型力的测试方法为本领域人员公知的测试方法，不作特别要求。

所述非硅离型剂配成0.25～2wt％的浓度，用到的溶剂包括但不限于醋酸乙酯、甲苯、二甲苯中的一种或几种组合；优选的，所述溶剂为醋酸乙酯。

其中，离型层非常薄不计厚度、基材层的厚度为0.018～0.02mm、胶水层的厚度为0.009～0.01mm。

为了提高胶粘剂对基材层的附着力，基材的表面要经过处理，提高表面能。最常用的是电晕处理法。在两个电极之间加上高频电压可以形成电晕或成为火花(晖光)放电。当在基材为聚酯薄膜的表面在两个电极之间加上高频电压时，电晕照射到聚酯薄膜表面。在此高能量的放电状态下，电晕的电子对和离子对撞击聚酯薄膜表面，使其表面产生带电离子。同时电晕也使环境中的氧、氮和水等分子发生离子化，然后与表面的塑料分子反应生成羟基、羧基和烷氧基等极性基团。这些极性基团和聚酯薄膜表面的带电离子使聚酯薄膜表面的极性大大增加，表面能得到提高，从而增强了胶粘剂在基材表面的润湿性和粘基力，满足了聚酯薄膜表面的印刷或粘合等作业要求。通过电晕处理，使聚酯薄膜涂胶面表面张力达到42达因/cm以上。

本发明的第三方面提供所述一种聚酯薄膜功能材料的应用，应用于锂离子电池电芯极耳及终止部位进行固定和绝缘保护。

本发明采用熔点为87～95℃的非硅离型剂a和滴点为83～86℃的非硅离型剂b并限定非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：(0.8～1)制备得到离型层，应用于锂离子电池时，不会出现半导体元素的析出和转移现象，会使得电池更安全、性能更稳定；在制备胶水层中选用软化点为95～105℃，酸值为2～8的松香树脂a、软化点为77～83℃，酸值为7～15的松香树脂b以及软化点为94～98℃的萜烯酚树脂，并且在松香树脂a、松香树脂b以及萜烯酚树脂的重量比为(1.2～1.4)：1：(1.2～1.4)时，可带来极佳的粘接强度，并且粘接迅速、持久。另外，各个组分件相互作用，可对环保色浆进行包覆，使得能够长时间耐受电解液浸泡，贴合铜箔、铝箔浸泡于电解液中，在85℃浸泡72hrs，也不会出现渗液、起鼓、掉色等情况，并且贴合紧密无脱落，使用寿命较长，可较好应用于锂离子电池电芯极耳及终止部位的固定和绝缘保护。

实施例

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。

实施例1

本发明的实施例1提供了一种聚酯薄膜功能材料，从上到下包括离型层、基材层、胶水层组成；所述基材层为pet基材。

所述pet基材购买自合肥华煜电子科技有限公司。

所述离型层为非硅离型剂制备得到。

所述非硅离型剂包括非硅离型剂a和非硅离型剂b；所述非硅离型剂a购买自广州市梅古化工有限公司的rl-600；所述非硅离型剂b购买自江杉化学(上海)有限公司的peeloil1010。

所述非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：0.8。

所述胶水层为丙烯酸酯型压敏胶；按重量份计，所述丙烯酸酯型压敏胶的制备原料包括丙烯酸酯型胶粘剂100份、固化剂1份、稀释剂85份、色浆5.5份、增粘树脂11份。

所述丙烯酸酯型胶粘剂购买自顺益工业商城的loctiteaa3311。

所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯；所述脂肪族聚异氰酸酯购买自武汉仕全兴新材料科技股份有限公司的仕全兴3390。

所述稀释剂为乙酸乙酯。

所述色浆为蓝色色浆，购买自东莞市嘉彩实业有限公司。

所述增粘树脂包括松香树脂和萜烯酚树脂。

所述松香树脂包括松香树脂a和松香树脂b；所述松香树脂a购买自亚历桑那公司的re100f；所述松香树脂b购买自亚历桑那公司的re80hp。

所述萜烯酚树脂购买自亚历桑那公司的tp96。

所述松香树脂a、松香树脂b以及萜烯酚树脂的重量比为1.2：1：1.2。

所述聚酯薄膜功能材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基材进行双向拉伸、表面电晕处理，使其涂胶面表面张力达到42达因/cm以上；

(2)将非硅离型剂配成1wt％的浓度，印刷在基材背面，使得离型力达到30g/25mm；

(3)将丙烯酸酯型压敏胶涂布在基材涂胶面，得胶水层，烘干，成卷，然后复卷，分切后即得。

所述步骤(3)中涂布的方式为刮刀涂布。

实施例2

本发明的实施例2提供了一种聚酯薄膜功能材料，从上到下包括离型层、基材层、胶水层组成；所述基材层为pet基材。

所述pet基材购买自合肥华煜电子科技有限公司。

所述离型层为非硅离型剂制备得到。

所述非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：1。

所述丙烯酸酯型胶粘剂购买自顺益工业商城的loctiteaa3311。

所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯；所述脂肪族聚异氰酸酯购买自武汉仕全兴新材料科技股份有限公司的仕全兴3390。

所述稀释剂为乙酸乙酯。

所述色浆为蓝色色浆，购买自东莞市嘉彩实业有限公司。

所述增粘树脂包括松香树脂和萜烯酚树脂。

所述松香树脂包括松香树脂a和松香树脂b；所述松香树脂a购买自亚历桑那公司的re100f；所述松香树脂b购买自亚历桑那公司的re80hp。

所述萜烯酚树脂购买自亚历桑那公司的tp96。

所述松香树脂a、松香树脂b以及萜烯酚树脂的重量比为1.4：1：1.4。

所述聚酯薄膜功能材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基材进行双向拉伸、表面电晕处理，使其涂胶面表面张力达到42达因/cm以上；

(2)将非硅离型剂配成1wt％的浓度，印刷在基材背面，使得离型力达到30g/25mm；

(3)将丙烯酸酯型压敏胶涂布在基材涂胶面，得胶水层，烘干，成卷，然后复卷，分切后即得。

所述步骤(3)中涂布的方式为刮刀涂布。

实施例3

本发明的实施例3提供了一种聚酯薄膜功能材料，从上到下包括离型层、基材层、胶水层组成；所述基材层为pet基材。

所述pet基材购买自合肥华煜电子科技有限公司。

所述离型层为非硅离型剂制备得到。

所述非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：0.9。

所述丙烯酸酯型胶粘剂购买自顺益工业商城的loctiteaa3311。

所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯；所述脂肪族聚异氰酸酯购买自武汉仕全兴新材料科技股份有限公司的仕全兴3390。

所述稀释剂为乙酸乙酯。

所述色浆为蓝色色浆，购买自东莞市嘉彩实业有限公司。

所述增粘树脂包括松香树脂和萜烯酚树脂。

所述松香树脂包括松香树脂a和松香树脂b；所述松香树脂a购买自亚历桑那公司的re100f；所述松香树脂b购买自亚历桑那公司的re80hp。

所述萜烯酚树脂购买自亚历桑那公司的tp96。

所述松香树脂a、松香树脂b以及萜烯酚树脂的重量比为1.3：1：1.3。

所述聚酯薄膜功能材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基材进行双向拉伸、表面电晕处理，使其涂胶面表面张力达到42达因/cm以上；

(2)将非硅离型剂配成1wt％的浓度，印刷在基材背面，使得离型力达到30g/25mm；

(3)将丙烯酸酯型压敏胶涂布在基材涂胶面，得胶水层，烘干，成卷，然后复卷，分切后即得。

所述步骤(3)中涂布的方式为刮刀涂布。

对比例1

本发明的对比例1提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述松香树脂a、松香树脂b以及萜烯酚树脂的重量比为1.3：2：1.3。

对比例2

本发明的对比例2提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述萜烯酚树脂的软化点为115℃，购买自亚历桑那公司的trb115。

对比例3

本发明的对比例3提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无松香树脂a。

对比例4

本发明的对比例4提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无松香树脂b。

对比例5

本发明的对比例5提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无松香树脂a、无松香树脂b。

对比例6

本发明的对比例6提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无萜烯酚树脂。

对比例7

本发明的对比例7提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述非硅离型剂a和非硅离型剂b的重量比为1：2。

对比例8

本发明的对比例8提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无非硅离型剂b。

对比例9

本发明的对比例9提供了一种聚酯薄膜功能材料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无非硅离型剂a。

性能测试

1.粘力测试

将实施例和对比例制备得到的聚酯薄膜功能材料贴合在铜箔、铝箔上浸泡在电解液中，在85℃下浸泡72h后，检测使用质量，若不渗液、不腐蚀、不翘边、不起鼓、不掉色、贴合紧密无脱落记为合格；否则记为不合格。

表1

从表1数据可知，本发明制备得到的聚酯薄膜功能材料贴合铜箔、铝箔浸泡于电解液中，在85℃浸泡72hrs，也不会出现渗液、起鼓、掉色等情况，并且贴合紧密无脱落，使用寿命较长，可较好应用于锂离子电池电芯极耳及终止部位的固定和绝缘保护。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

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