一种锂电池铝塑膜胶粘剂的固化体系设计方法与流程
本发明涉及锂电池软包装技术领域,特别是锂电池胶粘剂的固化体系设计方法。更具体说,设计烯烃聚合物为主剂,环氧类化合物(固化剂a)为固化剂组分,第三组分是催化剂组分;所述第四组分(d)为能够与环氧基团反应的化合物。
背景技术:
锂离子电池软包装已经在锂电领域应用越来越广泛,其通过复合而成,从外到内依次为尼龙、外层胶、铝箔、内层胶、cpp;其中内层胶对铝塑膜的耐腐蚀起到决定性的作用,一旦内层胶出现腐蚀,会造成cpp与铝箔层分离,造成锂电池胀气、漏液等问题。
目前粘结cpp和铝箔的胶水全部采用双组分固化方式,主剂一般为聚烯烃类聚合物,固化剂体系的设计为环氧固化剂或者异氰酸酯固化剂。
cn106459703a专利采用改性聚烯烃或者改性氯化聚烯烃树脂,固化剂采用缩水甘油胺型环氧树脂和缩水甘油醚型环氧树脂,采用的是环氧体系,在粘结效率上有一定的局限。
cn109476969a专利采用改性聚烯烃,固化剂采用缩水甘油胺型环氧树脂和缩水甘油醚型环氧树脂,两种环氧树脂都是必须使用的;本专利要求不使用缩水甘油胺型环氧树脂。同时cn109476969a的酸酐单体或含两个以上氮杂环化合物的添加,或者杂环化合物与其他化合物并用,有利于耐化学品的提升。而本专利则不采用具有两个氮及以上的杂环式化合物,效果更优。
采用目前市售方案,或者本文提到的另外2个专利的方法,在粘结效果和效率上存在一定的不足,粘结性有提高空间,尤其在要求更高的动力电池铝塑膜领域,看似很小的性能提升,都能提供更优的使用效果。本固化体系的设计方法可以解决这一问题。
技术实现要素:
发明所解决的问题
采用目前市售方案,或者本文提到的另外2个专利的方法,在粘结效果和效率上存在一定的不足,仍有提高空间,尤其在要求更高的动力电池铝塑膜领域,看似很小的性能提升,都能提供更优的使用效果。本发明人进行深入研究,设计出本固化体系,可以有所提升。
用于解决问题的方法
为解决上述问题,本发明人进行以下的固化体系设计。
由烯烃类聚合物构成主剂,所述固化剂(a)是环氧树脂体系中的一种或几种混合物,但不含有缩水甘油胺型环氧树脂;所述第三组分(b)为催化剂;所述第四组分(d)为能够与环氧基团反应的化合物。
胶粘剂主剂的特征在于所述主体聚合物由改性氯化聚丙烯、改性氯化聚乙烯、改性聚丙烯、改性聚乙烯、改性乙烯丙烯酸共聚物、改性苯乙烯、改性poe、改性eva、改性环烯烃、改性聚丁烯、改性聚戊烯中的一种或多种。同时添加部分助剂购成,包括增粘剂、抗水解剂、消泡剂、流平剂、润湿剂、增溶剂等。
固化剂(a)是环氧体系,包括含有环氧基的小分子或高分子聚合物,但不含有缩水甘油胺型环氧树脂。
第三组分(b)是催化剂组分,包含含羟基化合物、芳基取代脲、氨化酰亚胺、超配位硅酸盐、金属羧酸盐、金属羧酸盐络合物、乙酰丙酮金属盐、季磷化合物、含有一个氮的化合物、三氟化硼-胺络合物、二茂铁基化合物、复合纳米二氧化钛等的一种或几种。可从市售产品中进行选择,亦可根据基团特点自己合成所得。
第四组分(d)为能够与环氧基团反应的化合物;包含含有多元胺、酸酐、聚酚、聚硫醚、双氰胺、有机酸等;可从市售产品中进行选择,亦可根据基团特点自己合成所得。
粘合剂为四组分设计,用于锂电池铝塑膜中金属与cpp之间的粘结。本固化体系设计方法可以有更高的粘结强度和粘结效率。
具体实施方法
下文中,对于本发明的实施方式进行详细说明。
主剂
本发明中使用的主剂的特征在于所述主体聚合物由改性氯化聚丙烯、改性氯化聚乙烯、改性聚丙烯、改性聚乙烯、改性乙烯丙烯酸共聚物、改性苯乙烯、改性poe、改性eva、改性环烯烃、改性聚丁烯、改性聚戊烯中的一种或多种。同时添加部分助剂购成,包括增粘剂、抗水解剂、消泡剂、流平剂、润湿剂、增溶剂等。没有特别限制,可以采用公知的熔融法、溶液法、辐射法中的任何一种方法制得。主剂可以选择日本东洋纺、日本制纸、三井化学、成都科成精化科技有限公司的市售产品,但亦不限于此。
固化剂
本发明采用环氧体系,包括含有环氧基的小分子或高分子聚合物,但不含有缩水甘油胺型环氧树脂。分子量不做特别限定,可从市售产品中进行测试优选。
固化剂的加量,针对主剂的0.1%-10%之间。
催化剂
本发明采用的催化剂,包含含羟基化合物、芳基取代脲、氨化酰亚胺、超配位硅酸盐、金属羧酸盐、金属羧酸盐络合物、乙酰丙酮金属盐、季磷化合物、含有一个氮的化合物、三氟化硼-胺络合物、二茂铁基化合物、复合纳米二氧化钛等的一种或几种。可从市售产品中进行选择,亦可根据基团特点自己合成所得。
催化剂的加量,针对主剂的0.001%-0.1%之间。
助剂
本发明采用的助剂为第四组分,第四组分(d)为能够与环氧基团反应的化合物;包含含有多元胺、酸酐、聚酚、聚硫醚、双氰胺、有机酸等;可从市售产品中进行选择,亦可根据基团特点自己合成所得。
第四组分(d)的加量,针对在主剂的0.01%-1%
制造例1
东洋纺的pma-ke100份作为主剂,1份作为固化剂的环氧树脂e-51,1份催化剂复合纳米二氧化钛,1份助剂乙二胺。使用前将主剂、固化剂、催化剂、助剂混合均匀,进行涂布复合,而后继续进行测试剥离强度。
制造例2
将东洋纺的pma-ke换成成都科成精化科技有限公司的ln-1212,其他与制造例1相同。
制造例3
将助剂换成三氟化硼单乙胺,其他与制造例2相同。
制造例4
将催化剂换成四乙基溴化铵,其他与制造例2相同。
制造例5
将催化剂换成氮化酰亚胺,其他与制造例2相同。
制造例6
将催化剂换成n-二缩水甘油对甲苯胺,其他与制造例2相同。
制造例7
将催化剂换成马来酸酐,其他与制造例2相同。
制造例8
将催化剂换成四氢邻苯二甲酸酐,其他与制造例2相同。
制造例9
将催化剂换成烯基琥珀酸酐,其他与制造例2相同。
制造例10
将催化剂换成偏苯三酸酐,其他与制造例2相同。
制造例11
对比例1
采用东洋纺市售主剂和市售环氧固化剂(含有缩水甘油胺型环氧树脂和缩水甘油醚型环氧树脂,而制造例中皆不含缩水甘油胺型环氧树脂),进行涂布复合,而后继续进行测试剥离强度。
对比例2
采用东洋纺市售主剂和市售环氧固化剂(含有缩水甘油胺型环氧树脂和缩水甘油醚型环氧树脂,而制造例中皆不含缩水甘油胺型环氧树脂),同时添加酸酐单体(新日本理化制的rikacid)和1,2-二甲基咪唑进行涂布复合,而后继续进行测试剥离强度。
对比例3
采用三井化学市售主剂和市售异氰酸酯固化剂,进行涂布复合,而后继续进行测试剥离强度。
说明
剥离强度是指15mm,180度剥离强度数据,5支样条重复数据平均值。
耐电解液是指在85℃,加水0.1%,将样条放入电解液中测试。取出后用水冲干净,然后将水擦干进行测试。
以上制造例无法全部列举出所有种类,不限于以上一种催化剂,亦可多种催化剂共混使用。以上制造例按照锂电池铝塑膜干法工艺进行使用,结果满足锂电池铝塑膜的使用要求,同时部分在粘结效率和强度上优于目前市售主流粘结体系。
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