聚合物锂电池专用保护膜及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池专用保护膜,特别是一种专门用于聚合物锂电池生产过程中的铝塑膜表面黏贴及其保护作用的聚合物锂电池专用保护膜及其生产方法。
背景技术
目前,国际上只有日本的寺冈、日东等少数几家企业可以生产聚合物锂电池专用保护膜,在我国市场处于垄断地位。近两年来,由于欧盟针对电子产品制订了严格的环保法规,这几种产品已经不符合欧盟环保要求,面临逐步退出市场的困境,因此,尽管价格昂贵,品种又少,但因为没有替代产品,所以一直居于市场垄断地位。国内企业每年为此支出大笔外汇。
因此,研究安全环保型聚合物锂电池专用保护膜,使之在具备优异耐酸碱性、良好的耐温性、优良的绝缘性的同时,符合欧盟的《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》(简称ROHS)和索尼环保规定、电池指令卤素要求等,是世界压敏胶粘制品产业一个重要的课题,也是我国压敏胶制品行业与国际同行竞争的重要技术内容。
目前国内厂家所能提供的产品,由为数不多的几家小企业仿制生产,质量及性能指标远不能与进口产品相提并论,普遍存在原材料不环保,粘性差、剥离力下降、耐温偏低、对粘容易脱胶、基材达不到应有特性等缺点,性能很难满足使用要求,也不符合环保性和安全性,更难以调整产品的品种和性能来适应市场的需求。目前国内从事该领域产品生产和研发的企业较少,国内公司的产品线涉及该项技术的均未生产出可完全替代进口的产品,性能指标也不符合欧盟的ROHS禁令及索尼环保规定、电池指令以及卤素要求等。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足,而提供一种无卤、符合ROHS、穿刺强度大、绝缘性高,耐候性好,耐温性好,长期粘贴不易残胶的聚合物锂电池专用保护膜及其生产方法,以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的:
一种聚合物锂电池专用保护膜,其特征在于:包括聚丙烯酸酯类胶黏层和基层,所述基层为聚酯薄膜或聚丙烯薄膜,聚丙烯酸酯类胶黏层设置在基层正面。
本发明的目的还可以采用以下技术措施解决:
作为更具体的一种方案,所述基层为经过双向拉伸处理的聚酯薄膜或聚丙烯薄膜,其厚度为0.025mm至0.075mm。聚酯或聚丙烯薄膜首先经过双向拉伸处理,由于拉伸分子定向,所以这种薄膜具有机械性能优良,刚性、硬度及韧性高,耐穿刺,耐摩擦,耐高温和低温,耐化学药品性、耐油性、气密性和保香性良好等优点。另外,为了提高胶黏剂或油墨对基层的附着力,聚酯或聚丙烯薄膜的表面要经过处理,提高表面能。聚酯或聚丙烯薄膜表面的处理方法有:电晕处理法、化学处理法、机械打毛法、涂层法等。最常用的采用的是电晕处理法。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。当聚酯或聚丙烯薄膜表面在两个电极之间加上高频电压时,电晕照射到聚酯或聚丙烯薄膜表面。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或聚丙烯薄膜表面,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或聚丙烯薄膜表面的带电离子使聚酯或聚丙烯薄膜表面的极性大大增加,来提高基材的表面能,从而增强了油墨或胶黏剂在基材表面的润湿性和黏基力,满足了聚酯或聚丙烯薄膜表面的印刷或黏合等作业要求。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,聚丙烯薄膜涂胶面表面张力达到38达因/cm以上。
所述聚丙烯酸酯类胶黏层由聚丙烯酸酯类压敏胶、固化剂、剥离力稳定剂、填料和溶剂配合制成。
所述聚丙烯酸酯类压敏胶粘剂采用两种不同粘性的聚丙烯酸酯类压敏胶和改性聚丙烯酸酯类压敏胶按照一定的比例混合制成;其中,所述聚丙烯酸酯类压敏胶是分子量较小、分子量分布较窄、初粘性能比较好的压敏胶,改性聚丙烯酸酯类压敏胶则是分子量较大、分子量分布较宽、剥离力比较高的压敏胶。
所述固化剂由高温固化剂和低温固化剂混合而成,高温固化剂为氨基树脂、多价金属盐、烷氧基金属化合物或过氧化物,低温固化剂为多异氰酸酯。
所述剥离力稳定剂为长链烷基酰胺类、聚乙烯亚胺衍生物、长链烷基盐类、聚乙二醇、有机硅类、磷酸酯或全氟烷基类。在聚合物锂电池保护面粘贴上保护膜后随着时间的推移,在高温、冷和其它老化因素作用下,剥离力往往有不同程度的上升,严重时会出现保护膜难以揭下和掉胶等问题,为了解决剥离力随粘贴时间长而提高的问题,常在配方中加入与压敏胶体系有一定相容性的表面活性剂等剥离力稳定剂,以抑制剥离力的经时变化。全氟烷基类(例如:全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磷酸酯、全氟烷基三甲基铵盐、全氟烷基三甲胺乙内酯等)。剥离力稳定剂的作用是在胶和被保护材料之间形成了一层连续或不连续的非粘性薄膜状物,从而阻止了剥离力的上升。而且,该薄膜状物的面积随放置时间的增加逐渐增加,直至达到恒定值。
所述填料为耐电解液的色膏,色膏由连接料、颜料、分散剂、润湿剂以及溶剂搅拌研磨而成。
所述耐电解液的色膏配方是:连接料10-15份,颜料15-35份,分散剂2-6份,润湿剂2-6份,溶剂50-65份等组成,主要目的就是把胶带调配成各种颜色。其中,连接料选用耐电解液的改性聚丙烯酸酯类压敏胶;颜料选用无卤、耐电解液的有机颜料;分散剂选用脂肪酸类、脂肪族酰胺类、酯类或其组合;润湿剂选用有阴离子型和非离子型表面活性剂;溶剂选用甲苯、乙酸乙酯、醇类或是甲苯和乙酸乙酯的混合物。另外,颜料还要符合ROHS,颜料颜色有黄色、蓝色、白色,由这几种颜色可以调成不同的颜色。阴离子型表面活性剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯等。非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚醚,聚氧乙烯脂肪醇醚,聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物等。所述溶剂为甲苯或乙酸乙酯,亦或是甲苯和乙酸乙酯的混合物,起到稀释压敏胶,降低压敏胶的固含量,以达到满足涂布要求的作用。
所述聚丙烯酸酯类压敏胶粘剂为200-250份,固化剂为3-4份,剥离力稳定剂5-6份,填料为10-12份,溶剂为50-55份。
一种聚合物锂电池专用保护膜的生产方法,其特征在于:首先,对聚酯薄膜或聚丙烯薄膜进行双向拉伸处理及进行表面电晕处理、化学处理、机械打毛处理或涂层处理使聚酯薄膜正面张力达到42达因/cm以上;接着,把已经配好的胶黏剂涂布到进行了硬化涂层处理的聚酯薄膜或聚丙烯薄膜正面上;最后,经过烘干,成卷,然后复卷,分切后成了保护膜。
本发明的有益效果如下:
(1)此款聚合物锂电池专用保护膜由聚丙烯酸酯类胶黏层和基层构成,聚丙烯酸酯类胶黏层的主要成份是聚丙烯酸酯类压敏胶,具有耐候性好,耐温性好,长期粘贴不易残胶;
(2)基层是双向拉伸聚酯薄膜或聚丙烯薄膜,具有很好的绝缘性能;
(3)聚合物锂电池专用保护膜主要用于聚合物锂电芯生产过程中的铝塑膜表面黏贴及其保护,不残胶,不溶铝塑膜表面喷码。
附图说明
图1是本发明一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示,一种聚合物锂电池专用保护膜,包括聚丙烯酸酯类胶黏层1和基层2,所述基层2为聚酯薄膜或聚丙烯薄膜,聚丙烯酸酯类胶黏层1设置在基层2正面。
所述基层2为双向拉伸聚酯薄膜或双向拉伸聚丙烯薄膜,具有很好的绝缘性能,其厚度有很多种选择,一般可用0.025mm、0.040mm、0.045mm、0.050mm、0.060mm、0.065mm、0.075mm等厚度的聚酯薄膜聚丙烯薄膜,聚酯或聚丙烯薄膜首先经过双向拉伸处理,由于拉伸分子定向,所以这种薄膜具有机械性能优良,刚性、硬度及韧性高,耐穿刺,耐摩擦,耐高温和低温,耐化学药品性、耐油性、气密性和保香性良好等优点。
为了提高胶黏剂或油墨对基层的附着力,聚酯或聚丙烯薄膜的表面要经过处理,提高表面能。聚酯或聚丙烯薄膜表面的处理方法有:电晕处理法、化学处理法、机械打毛法、涂层法等。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。当聚酯或聚丙烯薄膜表面在两个电极之间加上高频电压时,电晕照射到聚酯或聚丙烯薄膜表面。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或聚丙烯薄膜表面,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或聚丙烯薄膜表面的带电离子使聚酯或聚丙烯薄膜表面的极性大大增加,表面能得到提高。从而增强了油墨或胶黏剂在基材表面的润湿性和黏基力,满足了聚酯或聚丙烯薄膜表面的印刷或黏合等作业要求。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,聚丙烯薄膜涂胶面表面张力达到38达因/cm以上。
所述聚丙烯酸酯类胶黏层1由聚丙烯酸酯类压敏胶、固化剂、剥离力稳定剂、填料和溶剂配合制成。
所述聚丙烯酸酯类压敏胶粘剂采用两种不同粘性的聚丙烯酸酯类压敏胶和改性聚丙烯酸酯类压敏胶按照一定的比例混合制成。
所述固化剂由高温固化剂和低温固化剂混合而成,高温固化剂为氨基树脂、多价金属盐、烷氧基金属化合物或过氧化物,低温固化剂为多异氰酸酯。常用的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲基二异氰酸酯(MDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)等。固化(交联)剂在加入聚丙烯酸酯类压敏胶中之前都要配成稀溶液,慢慢加入压敏胶中,防止局部凝胶。固化剂的最佳用量与固化剂的性质、压敏胶中的反应性基团的含量以及压敏胶的分子量大小有关。
所述剥离力稳定剂为长链烷基酰胺类、聚乙烯亚胺衍生物、长链烷基盐类、聚乙二醇、有机硅类、磷酸酯或全氟烷基类。
所述填料为色膏,主要目的就是把胶带调配成各种颜色。色膏由连接料10-15份,颜料15-35份,分散剂2-6份,润湿剂2-6份,溶剂50-65份等组成,主要目的就是把胶带调配成各种颜色。
所述溶剂为甲苯或乙酸乙酯,亦或是甲苯和乙酸乙酯的混合物,起到稀释压敏胶,降低压敏胶的固含量,以达到满足涂布要求的作用。
所述聚丙烯酸酯类压敏胶粘剂为200-250份,固化剂为3-4份,填料为10-12份,溶剂为50-55份。
一种聚合物锂电池专用保护膜的生产方法,首先,对聚酯薄膜或聚丙烯薄膜进行双向拉伸处理及进行表面电晕处理、化学处理、机械打毛处理或涂层处理使聚酯薄膜正面张力达到42达因/cm以上;接着,直接把已经配好的聚丙烯酸酯类胶黏剂涂布到聚酯薄膜或聚丙烯薄膜正面(涂胶面)上,经过烘干,成卷,然后复卷,分切后成了胶带。此胶带主要用于聚合物锂电池生产过程中的铝塑膜表面黏贴及其保护作用。
所述聚丙烯酸酯类胶黏剂烘干后形成聚丙烯酸酯类胶黏层,聚丙烯酸酯类胶黏剂由聚丙烯酸酯类压敏胶粘剂、固化剂、剥离力稳定剂、填料和溶剂混合配制,固化剂加入聚丙烯酸酯类压敏胶中之前都要配成稀溶液,慢慢加入压敏胶中。
所述聚丙烯酸酯类压敏胶粘剂采用两种不同粘性的聚丙烯酸酯类压敏胶和改性聚丙烯酸酯类压敏胶按照一定的比例混合制成,其中一种压敏胶是分子量较小,分子量分布较窄,初粘性能比较好的压敏胶,另一种压敏胶则是分子量较大,分子量分布较宽,剥离力比较高的压敏胶。