复合胶水及其制备方法、复合胶水涂布液及应用

文档序号:102145 发布日期:2021-10-15 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 复合胶水及其制备方法、复合胶水涂布液及应用 (Composite glue, preparation method thereof, composite glue coating liquid and application ) 是由 刘鹏伟 于 2021-04-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种复合胶水及其制备方法、复合胶水涂布液及应用,复合胶水以重量百分数计,由包括28%~40%的聚合单体、0.1%~2%的引发剂以及58%~70%的第一溶剂的原料经交联反应制备而成;其中,聚合单体以重量百分数计包括20%~90%的丙烯酸酯软单体、5%~78%的丙烯酸酯硬单体、1%~18%的交联单体以及0.1%~3%的脲基硅烷。上述复合胶水通过对原料丙烯酸酯软单体、丙烯酸酯硬单体、交联单体以及脲基硅烷的协同使用,使用上述复合胶水制备铝塑膜的过程中可以有效地消除铝塑膜生产过程中的气泡,使铝塑膜更加牢固不发生开裂脱层,满足锂电池正常工作的需求。(The invention discloses a composite glue and a preparation method thereof, a composite glue coating liquid and application thereof, wherein the composite glue is prepared by cross-linking reaction of 28-40 wt% of a polymerization monomer, 0.1-2 wt% of an initiator and 58-70 wt% of a first solvent; wherein, the polymerization monomer comprises 20 to 90 percent of acrylate soft monomer, 5 to 78 percent of acrylate hard monomer, 1 to 18 percent of crosslinking monomer and 0.1 to 3 percent of ureido silane in percentage by weight. According to the composite glue, through the synergistic use of the raw materials of the acrylate soft monomer, the acrylate hard monomer, the crosslinking monomer and the ureido silane, bubbles in the production process of the aluminum-plastic film can be effectively eliminated in the process of preparing the aluminum-plastic film by using the composite glue, so that the aluminum-plastic film is firmer without cracking and delaminating, and the requirement of normal work of a lithium battery is met.)

复合胶水及其制备方法、复合胶水涂布液及应用

技术领域

本发明涉及锂电池材料领域,特别是涉及一种复合胶水及其制备方法、复合胶水涂布液、及应用。

背景技术

随着新能源产业的发展,聚合物锂电池作为当下热门的新能源,其中软包材料铝塑膜作为锂电池制备中的重要封装材料,是由基材(如尼龙)、铝箔、密封层(如聚丙烯)和复合胶水组成的复合软包装材料。作为锂电池包装材料,铝塑膜必须具备良好的热封性能、绝缘性、机械强度和延展性,还必须对空气中的水氧和电池内部的腐蚀性物质具有非常高的稳定性。尤其是在锂电池的使用过程中会产生大量的热量,要求其外包材料必须要很高的耐温性,传统的复合胶水已经不能满足其在高温下还能保证有效的粘接性,可能会导致铝塑膜材料复合层在高温环境下出现开裂脱层现象。

发明内容

基于此,为了避免高温导致铝塑膜材料复合层出现开裂脱层的问题,有必要提供一种的复合胶水及其制备方法、复合胶水涂布液及应用。

本发明提供一种复合胶水,以重量百分数计,由包括28%~40%的聚合单体、0.1%~2%的引发剂以及58%~70%的第一溶剂的原料经交联反应制备而成:

其中,所述聚合单体以重量百分数计包括20%~90%的丙烯酸酯软单体、5%~78%的丙烯酸酯硬单体、1%~18%的交联单体以及0.1%~3%的脲基硅烷。

在其中一个实施例中,所述丙烯酸酯软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸月桂酯中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述丙烯酸酯硬单体选自丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述交联单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述引发剂选自过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述第一溶剂选自乙酸乙酯和甲苯中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述脲基硅烷选自γ-脲丙基三乙氧基硅烷和γ-脲丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

进一步地,本发明还提供一种复合胶水的制备方法,包括以下步骤:

步骤S100:按照如上述的复合胶水的原料进行备料;

步骤S101:将原料中的所述聚合单体与部分所述第一溶剂及部分所述引发剂在保护性气氛下均匀混合,制得混合预聚单体,本步骤使用的所述第一溶剂占整个第一溶剂的85%~95%,所述引发剂占整个引发剂的75%~85%;

步骤S102:从制得的所述混合预聚单体中取15%~25%先进行保温反应,得预反应物;

步骤S103:将剩余的所述混合预聚单体滴加至所述预反应物中反应,得反应物;

步骤S104:将剩余的所述第一溶剂与剩余的所述引发剂混合后滴加至所述反应物中进行反应。

在其中一个实施例中,在步骤S102中,保温反应温度为75℃~85℃,保温反应时间为30分钟~50分钟;和/或

在步骤S103中,滴加过程温度控制在75℃~85℃,滴加过程时间控制在3小时~4小时;和/或

在步骤S104中,滴加完毕后于所述第一溶剂的沸点温度下保温1小时~3小时。

更进一步地,本发明还提供了一种复合胶水涂布液,以重量分数计,由包括90份~120份的如上述的复合胶水、1份~10份的固化剂以及45份~55份的第二溶剂的原料混合制备而成。

在其中一个实施例中,所述固化剂含有异氰酸酯化合物。

上述的复合胶水或如上述的复合胶水涂布液在制备锂电池铝塑膜中的应用。

此外,本发明还提供一种锂电池铝塑膜,包括上述的复合胶水涂布液、铝箔以及高分子聚合物薄膜,其中所述铝箔与所述高分子聚合物薄膜通过所述的复合胶水涂布液粘接。

上述复合胶水通过对原料丙烯酸酯软单体、丙烯酸酯硬单体、交联单体以及脲基硅烷的协同使用,其中由于脲基硅烷具有良好热稳定性、机械性能以及较低的表面张力,因此在使用上述复合胶水制备铝塑膜的过程中可以有效地消除铝塑膜生产过程中的气泡,使铝塑膜更加牢固不发生开裂脱层,满足锂电池正常工作的需求。

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中,“若干”的含义是至少一个,例如一个,两个等,除非另有明确具体的限定。

本发明提供一种复合胶水,以重量百分数计,由包括28%~40%的聚合单体、0.1%~2%的引发剂以及58%~70%的第一溶剂的原料经交联反应制备而成:

其中,聚合单体以重量百分数计包括20%~90%的丙烯酸酯软单体、5%~78%的丙烯酸酯硬单体、1%~18%的交联单体以及0.1%~3%的脲基硅烷。

优选地,聚合单体以重量百分数计包括25%~68%的丙烯酸酯软单体、30%~65%的丙烯酸酯硬单体、1%~10%的交联单体以及0.1%~3%的脲基硅烷。

在一个具体示例中,丙烯酸酯软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸月桂酯中的至少一种。

在一个具体示例中,丙烯酸酯硬单体选自丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

在一个具体示例中,交联单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

在一个具体示例中,引发剂选自过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈中的至少一种。

在一个具体示例中,第一溶剂选自乙酸乙酯和甲苯中的至少一种。

在一个具体示例中,所述脲基硅烷选自γ-脲丙基三乙氧基硅烷和γ-脲丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

Tg为复合胶水的玻璃化温度,聚合物由高弹态转变为玻璃态的温度,指无定型聚合物(包括结晶型聚合物中的非结晶部分)由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度,是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度,通常用Tg表示。玻璃化温度Tg为复合胶水配方设计的重要参数,Tg越低复合胶水越柔软,润湿性越好,但是太低的话复合胶水的内聚力就会变差影响其性能,需要达到一个平衡点。根据针对不同产品的不同用途,本发明复合胶水的Tg在-10℃~10℃之间。

具体来说,在本发明中通过使用丙烯酸酯软单体为复合胶水提供良好的初粘性能,再配合丙烯酸酯硬单体为复合胶水提供内聚力以及交联单体为复合胶水提供活性交联基团进一步地配合引发剂为聚合单体的聚合反应提供自由基,再使用氨基偶联剂获得本发明的复合胶水Tg在-45℃~-55℃。

此外,由于一般的丙烯酸酯胶水都是以碳-碳(C-C)键为主链结构的,而脲基硅烷是以硅-氧(Si-O)键为主链结构,而硅氧键具有更高的键能。脲基硅烷不但可以耐高温,而且也耐低温,可在一个很宽的温度范围内使用并且具有有优异的物理机械性能和化学性能。进一步地,脲基硅烷有较低的表面张力,这一性能对于复合胶水十分重要,可以有效地消除铝塑膜生产过程中的气泡,使铝塑膜更加牢固不发生开裂脱层。

进一步地,本发明还提供一种复合胶水的制备方法,包括以下步骤S100~S104。

步骤S100:按照上述的复合胶水的原料进行备料。

步骤S101:将原料中的聚合单体与部分第一溶剂及部分引发剂在保护性气氛下均匀混合,制得混合预聚单体,本步骤使用的第一溶剂占整个第一溶剂的85%~95%,引发剂占整个引发剂的75%~85%。

可以理解地,上述保护性气氛为惰性气体,优选为氮气。

在此步骤中,取占整个第一溶剂的85%~95%分为两次加入,具体地,将氮气通入反应釜中排出空气,然后先将占整个第一溶剂70%~90%的第一溶剂加入反应釜中,升温至75℃~85℃回流;将聚合单体加入加料釜中,再用本步骤使用的剩余的第一溶剂溶解75%~85%的引发剂后加入加料釜中,搅拌均匀,制得混合预聚单体。

步骤S102:从制得的混合预聚单体中15%~25%的混合预聚单体进行保温反应得预反应物。

可以理解地,在此步骤中,将15%~25%的混合预聚单体加入反应釜中,在75℃~85℃的保温反应温度下保持30分钟~50分钟得到预反应物。

具体地,保温反应温度可以但不限于是78℃~80℃,优选地,保温反应温度为78℃、79℃或80℃。

进一步地,保温反应时间可以但不限于是30分钟、31分钟、32分钟、33分钟、34分钟、35分钟、36分钟、37分钟、38分钟、39分钟、40分钟、41分钟、42分钟、43分钟、44分钟、45分钟、46分钟、47分钟、48分钟、49分钟、或50分钟。

步骤S103:将剩余的混合预聚单体滴加至预反应物中反应,得反应物。

可以理解地,滴加过程温度控制在75℃~85℃,滴加过程时间控制在3小时~4小时。

具体地,滴加过程中温度可以但不限于是78℃~80℃,优选地,温度为78℃、79℃或80℃。

进一步地,滴加过程中时间可以但不限于是3小时~3.5小时,优选地,滴加时间为3小时、3.1小时、3.2小时、3.3小时、3.4小时或3.5小时。

步骤S104:将剩余的混合预聚单体滴加至预反应物中反应,得反应物。

在一个具体示例中,滴加完毕后于第一溶剂的沸点温度下保温1小时~3小时,优选地反应时间可以但不限于是1小时、2小时或3小时。

经过上述复合胶水的制备方法后冷却至40℃以下后即可获得复合胶水。

更进一步地,本发明提供一种复合胶水涂布液,由包括90份~120份的复合胶水、1份~10份的固化剂以及45份~55份的第二溶剂的原料混合制备而成。

在一个具体示例中,固化剂含有异氰酸酯化合物,优选地固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。

在一个具体示例中,第二溶剂为有机溶剂,优选地,第二溶剂为乙酸乙酯。

上述的复合胶水或如上述的复合胶水涂布液在制备锂电池铝塑膜中的应用。

本发明还提供一种锂电池铝塑膜,包括上述的复合胶水涂布液、铝箔以及高分子聚合物薄膜,其中所述铝箔与所述高分子聚合物薄膜通过所述的复合胶水涂布液粘接。

以下提供具体的实施例对本发明的复合胶水及其制备方法、复合胶水涂布液作进一步详细地说明。以下具体实施例中,若无特殊说明,所有原料均可来源于市售。

实施例1:

1、制备锂电池铝塑膜用复合胶水

本实施例的配方设计玻璃化温度Tg=-2.5℃,按以下配方称取各组分,

上述复合胶水的制备方法具体为:将氮气通入反应釜中排出空气,然后将48Kg的乙酸乙酯加入反应釜中,升温至78℃回流;将聚合单体加入加料釜中,再用6Kg的乙酸乙酯溶解0.16Kg的过氧化苯甲酰后加入加料釜中,搅拌均匀,制得混合预聚单体将20%的混合预聚单体加入反应釜中,在79℃下保温反应40分钟;将剩余的80%的混合预聚单体滴加至反应釜中,温度保持在79℃,3小时滴加完毕。用剩余6Kg的乙酸乙酯溶解剩余0.04Kg的过氧化苯甲酰,然后滴加至反应釜中,滴加完毕后保温反应2小时;反应完毕后,降温至40℃以下,制得本实施例的复合胶水。

2、制备耐高温的锂电池铝塑膜

1)按照以下配方称取各组分:

实施例1的复合胶水 10Kg、

六亚甲基二异氰酸酯 300g、以及

乙酸乙酯 5Kg。

2)将复合胶水加入乙酸乙酯中稀释,然后加入六亚甲基二异氰酸酯,搅拌均匀,制得复合胶水涂布液;用复合机涂布制得耐高温的锂电池铝塑膜。

实施例2:

1、制备锂电池铝塑膜用复合胶水

1)本实施例的配方设计玻璃化温度Tg=3.9℃,按以下配方称取各组分:

上述复合胶水的制备方法具体为:将氮气通入反应釜中排出空气,然后将48Kg的乙酸乙酯加入反应釜中,升温至80℃回流;将聚合单体加入加料釜中,再用6Kg的乙酸乙酯溶解0.24Kg的过氧化苯甲酰后加入加料釜中,搅拌均匀,制得混合预聚单体将20%的混合预聚单体加入反应釜中,在78℃下保温反应40分钟;将剩余的80%的混合预聚单体滴加至反应釜中,温度保持在78℃,3.5小时滴加完毕。用剩余6Kg的乙酸乙酯溶解剩余0.06Kg的过氧化苯甲酰,然后滴加至反应釜中,滴加完毕后保温反应2小时;反应完毕后,降温至40℃以下,制得本实施例的复合胶水。

2、制备不起雾PET保护膜

1)按照以下配方称取各组分:

实施例2的复合胶水 10Kg、

六亚甲基二异氰酸酯 300g、以及

乙酸乙酯 5Kg。

2)将实施例2的复合胶水加入乙酸乙酯中稀释,然后加入六亚甲基二异氰酸酯,搅拌均匀,制得复合胶水涂布液;用复合机涂布制得耐高温的锂电池铝塑膜。

实施例3:

1、制备锂电池铝塑膜用复合胶水

1)本实施例的配方设计玻璃化温度Tg=-5.6℃,按以下配方称取各组分:

上述复合胶水的制备方法具体为:将氮气通入反应釜中排出空气,然后将48Kg的乙酸乙酯加入反应釜中,升温至79℃回流;将聚合单体加入加料釜中,再用6Kg的乙酸乙酯溶解0.2Kg的过氧化苯甲酰后加入加料釜中,搅拌均匀,制得混合预聚单体将20%的混合预聚单体加入反应釜中,在80℃下保温反应40分钟;将剩余的80%的混合预聚单体滴加至反应釜中,温度保持在80℃,3小时滴加完毕。用剩余6Kg的乙酸乙酯溶解剩余0.05Kg的过氧化苯甲酰,然后滴加至反应釜中,滴加完毕后保温反应2小时;反应完毕后,降温至40℃以下,制得本实施例的复合胶水。

2、制备耐高温的锂电池铝塑膜

1)按照以下配方称取各组分:

实施例3的复合胶水 10Kg、

六亚甲基二异氰酸酯 300g、以及

乙酸乙酯 5Kg。

2)将复合胶水加入乙酸乙酯中稀释,然后加入六亚甲基二异氰酸酯,搅拌均匀,制得复合胶水涂布液;用复合机涂布制得耐高温的锂电池铝塑膜。

对比例1:

与实施例1基本相同,不同点在于,同配比情况下替换其他种类的硅烷。

1,具体配方见表:

上述复合胶水的制备方法具体为:将氮气通入反应釜中排出空气,然后将48Kg的乙酸乙酯加入反应釜中,升温至78℃回流;将聚合单体加入加料釜中,再用6Kg的乙酸乙酯溶解0.16Kg的过氧化苯甲酰后加入加料釜中,搅拌均匀,制得混合预聚单体将20%的混合预聚单体加入反应釜中,在79℃下保温反应40分钟;将剩余的80%的混合预聚单体滴加至反应釜中,温度保持在79℃,3小时滴加完毕。用剩余6Kg的乙酸乙酯溶解剩余0.04Kg的过氧化苯甲酰,然后滴加至反应釜中,滴加完毕后保温反应2小时;反应完毕后,降温至40℃以下,制得本对比例的复合胶水。

2、制备锂电池铝塑膜

1)按照以下配方称取各组分:

对比例1的复合胶水 10Kg、

六亚甲基二异氰酸酯 300g、以及

乙酸乙酯 5Kg。

2)将复合胶水加入乙酸乙酯中稀释,然后加入六亚甲基二异氰酸酯,搅拌均匀,制得复合胶水涂布液;用复合机涂布制得锂电池铝塑膜。

对比例2:

与实施例2基本相同,不同点在于,同配比情况下替换其他种类的硅烷。

1,具体配方见表:

上述复合胶水的制备方法具体为:将氮气通入反应釜中排出空气,然后将48Kg的乙酸乙酯加入反应釜中,升温至80℃回流;将聚合单体加入加料釜中,再用6Kg的乙酸乙酯溶解0.24Kg的过氧化苯甲酰后加入加料釜中,搅拌均匀,制得混合预聚单体将20%的混合预聚单体加入反应釜中,在78℃下保温反应40分钟;将剩余的80%的混合预聚单体滴加至反应釜中,温度保持在78℃,3.5小时滴加完毕。用剩余6Kg的乙酸乙酯溶解剩余0.06Kg的过氧化苯甲酰,然后滴加至反应釜中,滴加完毕后保温反应2小时;反应完毕后,降温至40℃以下,制得本对比例的复合胶水。

2、制备锂电池铝塑膜

1)按照以下配方称取各组分:

对比例2的复合胶水 10Kg、

六亚甲基二异氰酸酯 300g、以及

乙酸乙酯 5Kg。

2)将复合胶水加入乙酸乙酯中稀释,然后加入六亚甲基二异氰酸酯,搅拌均匀,制得复合胶水涂布液;用复合机涂布制得锂电池铝塑膜。

对比例3:

与实施例3基本相同,不同点在于,同配比情况下替换其他种类的硅烷。

1,具体配方见表:

上述复合胶水的制备方法具体为:将氮气通入反应釜中排出空气,然后将48Kg的乙酸乙酯加入反应釜中,升温至79℃回流;将聚合单体加入加料釜中,再用6Kg的乙酸乙酯溶解0.2Kg的过氧化苯甲酰后加入加料釜中,搅拌均匀,制得混合预聚单体将20%的混合预聚单体加入反应釜中,在80℃下保温反应40分钟;将剩余的80%的混合预聚单体滴加至反应釜中,温度保持在80℃,3小时滴加完毕。用剩余6Kg的乙酸乙酯溶解剩余0.05Kg的过氧化苯甲酰,然后滴加至反应釜中,滴加完毕后保温反应2小时;反应完毕后,降温至40℃以下,制得本对比例的复合胶水。

2、制备PET保护膜

1)按照以下配方称取各组分:

对比例3的复合胶水 10Kg、,

六亚甲基二异氰酸酯 300g、以及

乙酸乙酯 5Kg。

2)将复合胶水加入乙酸乙酯中稀释,然后加入六亚甲基二异氰酸酯,搅拌均匀,制得复合胶水涂布液;用复合机涂布制得锂电池铝塑膜。

性能测试

将上述实施例与对比例制得的锂电池铝塑膜分别置于烘箱中进行150℃×1小时耐高温试验。在规定时间与温度下,若出现开裂脱层,则表明不合格;若没有出现开裂脱层则表示合格。

样品 耐高温试验现象 实验结果
实施例1 无开裂脱层 合格
实施例2 无开裂脱层 合格
实施例3 无开裂脱层 合格
对比例1 开裂脱层 不合格
对比例2 开裂脱层 不合格
对比例3 开裂脱层 不合格

本发明实施例制备得到的复合胶水制得锂电池铝塑膜,在耐高温试验中均没有发生开裂脱层的现象,满足锂电池正常工作的实际需求。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,便于具体和详细地理解本发明的技术方案,但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。应当理解,本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上,通过合乎逻辑地分析、推理或者有限的实验得到的技术方案,均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准,说明书可以用于解释权利要求的内容。

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