CN104362268A - 一种碳性电池封口胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种碳性电池封口胶及其制备方法，涉及电池密封材料的技术领域，用以解决碳性电池封口胶易老化、成本高和使用不方便的问题；该碳性电池封口胶包括沥青20-80wt％，润滑油10-30wt％，环氧树脂5-30wt％，汽油5-20wt％，将沥青加热到150-220℃，添加润滑油和环氧树脂，并在80-120℃下，添加汽油，充分搅拌，过滤，即得产品；本发明由沥青、润滑油、环氧树脂和汽油协同作用而形成的封口胶，具有耐老化性能好，与锌筒、塑料密封圈和碳棒的粘附性高，价格低廉的优点，同时，其感温性能好，能适应环境温度的变化，具有适当的流动性，涂装方便，密封效果好，电池产品寿命延长。
Description
技术领域
本发明涉及电池密封材料的技术领域，特别是指一种碳性电池封口胶及其制备方法。
背景技术
碳性电池也称为锌锰电池，是目前最普遍的干电池。锌锰干电池的电解液的主要成分是氯化铵、氯化锌和水，这三者按一定的比例存在，如果电池的密封性能不好会导致电解液中的水挥发使电池不能正常工作，另一方面，外面空气中的氧也会进入到电池的内部使锌氧化而降低电池的使用寿命。由此可见，密封对锌锰干电池具有重要作用，密封质量的好坏直接决定着锌锰干电池的质量。
以往，锌锰干电池主要是使用电池封口剂喷涂到锌筒、塑料密封圈和碳棒之间从而实现其密封的；电池封口剂实际是石油沥青的一种，石化行业标准为SH/T 0421-92，由于该产品受原料和技术限制，目前，国内只有我公司独家生产，加之密封方式的原因造成单个电池使用量大，并且，使用过程中加热电池封口剂存在环保的问题，近年来，电池厂逐渐改用电池封口胶。封口胶只需要在锌筒和碳棒的上部(即与密封圈的结合部)涂装很薄的一圈，用量少，提高了电池的电解质容量，几乎没有环保的问题。国内，现有的电池封口胶主要是以橡胶等多种高分子材料和其它组分复合而成，这一类电池封口胶有良好的抗蠕变性和密封性，但成本太高，而且，其耐老化性能差，使用时需要较高的温度，由于沥青具有良好的粘结性和抗老化性，价格低廉。因此，开发一种以沥青为主要成分，价格低廉，耐老化性能好，使用方便的封口胶是碳性电池发展的重要选择。
发明内容
本发明提出一种碳性电池封口胶及其制备方法，解决了现有技术中碳性电池封口胶易老化、成本高和使用不方便的问题。
本发明的一种碳性电池封口胶，其技术方案是这样实现的：包括以下重量百分比的原料：沥青20-80％，润滑油10-30％，环氧树脂5-30％，汽油5-20％。
本发明充分利用沥青耐久性好、对锌筒、塑料密封圈和碳棒的粘附性好和成本低廉的特点；通过润滑油对沥青进行稀释，降低沥青的粘度，同时，提高沥青的感温性能，使封口胶适应环境温度的变化，其价格也较便宜；环氧树脂的使用，一方面，可以提高封口胶的粘附性，另一方面，可以保持在高温下不易变形和不易流淌；汽油作为溶剂，对封口胶的粘度进一步进行调整，保证封口胶有适当的流动性以适宜涂装。本发明的碳性电池封口胶是平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，能适应环境温度的变化，使电池产品的寿命大大延长，成本低，使用方便。
作为一种优选的实施方案，包括以下重量百分比的原料：沥青40-60％，润滑油20-25％，环氧树脂15-25％，汽油5-15％。本发明选用润滑油，其感温性良好，可以使封口胶在具有良好的低温粘附性和易涂装性的同时，保持在高温下不易流淌；而且，使沥青与环氧树脂更容易溶解。封口胶在满足其涂装性能时必然要求保持较小的粘度，但随之也容易使封口胶在高温时发生变形和流淌，而环氧树脂具有良好的表面活性，可以使封口胶在高温时不发生变形和不从封口处流淌，加之汽油的作用，可以提高封口胶的使用性能。在沥青、润滑油、环氧树脂和汽油的相互协同作用下，使本发明的封口胶高温不变形不流淌，低温粘附性好不开裂，易涂装，气味小，使用方便。
作为一种优选的实施方案，所述沥青为半氧化沥青、氧化沥青或改性沥青中的一种或两种，其软化点为90-130度。在一定温度条件下向沥青原料中吹入空气，使其组成和性能发生变化，从而使沥青软化点提高、针入度下降，用这种方法得到的沥青根据氧化深度的深浅分别称为氧化沥青和半氧化沥青；改性沥青是在沥青中加入丁苯橡胶(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和聚乙烯(PE)等高分子材料形成的；软化点为90-130度的半氧化沥青、氧化沥青和改性沥青，其高温稳定性好，可以进一步提高封口胶的耐高温性能，使其高温时不发生变形和不流淌，使用十分方便。
作为一种优选的实施方案，所述沥青为10号建筑石油沥青，其软化点为90-118度。软化点为90-118度的10号建筑石油沥青，其软化点适宜，价廉易得，由其制作的碳性电池封口胶可以充分保持在高温时的稳定性。
作为一种优选的实施方案，所述润滑油为润滑油基础油、润滑油成品油或润滑油馏分中的一种。石油馏分包括汽油馏分、煤柴油馏分、润滑油馏分、减压渣油和常压渣油，本发明采用的是350-500℃之间的润滑油馏分，润滑油馏分经过脱芳烃、腊、胶质、硫、氮和氧等杂质后可以制成润滑油基础油，润滑油基础油加入不同的添加剂可以调制成不同的润滑油成品油。由于芳香烃本身对温度敏感，即其感温性不好，但由于某些原油的润滑油馏分本身芳香烃含量就不高，因此，也是可以采用的；本发明使用的润滑油具有优良的感温性，可以进一步提高封口胶的感温性能，以使封口胶在低温下具有良好的粘附性和易涂装性，在高温下不易变形和流淌。
作为一种优选的实施方案，所述汽油为汽油馏分、成品汽油或溶剂汽油中的一种。汽油馏分和在汽油馏分基础上得到的成品汽油，其主要成分为轻质烃类，其可以很好地调节封口胶的粘度；溶剂汽油对沥青和环氧树脂的溶解能力强，不饱和烃含量低，安定性好，比汽油闪点高，初馏点高，可减少毒性，利于安全，精制深度好，与汽油馏分重合的各种溶剂汽油，也能够很好地调节封口胶的粘度，进一步提高封口胶的涂装性能。
作为一种优选的实施方案，所述溶剂汽油为120号溶剂油或200号溶剂油中的一种。120号溶剂油和200号溶剂油，其与汽油馏分重合，可以直接使用，从而调节封口胶的粘度，进一步提高封口胶的涂装性能。
本发明的一种碳性电池封口胶的制备方法，其技术方案是这样实现的：包括以下步骤：1)将沥青加热到150-220℃，使其溶化，搅拌，并加入润滑油和环氧树脂，得到粗产品；2)待步骤1)所得粗产品的温度降至80-120℃时，在其内添加汽油，搅拌均匀，待水分挥发完毕，过滤，包装，即得产品。
本发明使沥青、环氧树脂、润滑油和汽油在一定温度下进行充分搅拌和溶解，在其之间的相互协同作用下，形成一种具有良好的低温粘附性和易涂装性，同时，还能够保持其高温下不变形和不流淌性能的封口胶；由于原料中会携带少量的水分，其制备过程中需要将水分挥发干净，以防止封口胶在涂装过程中产生气泡，从而影响密封胶的密封效果；这里，以物料表面不再产生气泡作为判断水分挥发完毕的判断标准；该制备方法简单，流程短，对设备没有特殊的要求，实验条件温和，成本低，便于实现产业化。
作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，汽油的添加速度为每分钟添加汽油总重量的1-4％，搅拌速度为50-120r/min，搅拌时间为10-200min，过滤网的粒径为200-400目。由于汽油的易挥发，其添加温度不能过高；其添加速度也不易过快，通过搅拌使汽油与粗产品进行溶解，这里搅拌速度和汽油添加速度以混合物中不产生剧烈挥发为原则，从而提高封口胶的流动性。所得封口胶需经过200-400目的过滤网进行过滤，主要是为了除去封口胶中固体机械杂质和未充分溶解的结块，从而充分保证封口胶的涂装性能。搅拌的目的是使封口胶的原料通过协同作用充分溶解，同时，使其内的水分充分挥发，从而形成具有一定流动性的封口胶；制备过程中，随着汽油的添加，封口胶的流动性提高，其温度自然降低，此时，也无需补充热量和维持温度，使操作方便，节约能耗。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中，沥青的温度为180-200℃，加热时间为2-48h。沥青先加热到溶化，然后，在溶化后的沥青内添加润滑油和环氧树脂；最后，再添加汽油，在沥青、润滑油、环氧树脂和汽油的协同作用下，使其之间充分地进行溶解，从而得到封口胶。
本发明的有益效果：本发明在沥青、润滑油、环氧树脂和汽油的协同作用下，沥青具有良好的耐老化性和高温稳定性，润滑油可以降低沥青的粘度，同时，提高沥青的感温性能，使封口胶适应环境温度的变化；环氧树脂可以提高封口胶的粘附性，保持在高温下不易变形和不易流淌；汽油对封口胶的粘度进一步进行调整，保证封口胶有适当的流动性以适宜涂装；这种封口胶的制备方法简单，工艺流程短，条件温和，成本低，便于实现产业化；本发明的碳性电池封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、无异味，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种碳性电池封口胶，包括以下重量百分比的原料：
进一步，包括以下重量百分比的原料：
所述沥青为半氧化沥青、氧化沥青或改性沥青中的一种或两种，其软化点为90-130度。
所述沥青为10号建筑石油沥青，其软化点为90-118度。
所述润滑油为润滑油基础油、润滑油成品油或润滑油馏分中的一种。
所述汽油为汽油馏分、成品汽油或溶剂汽油中的一种。
所述溶剂汽油为120号溶剂油或200号溶剂油中的一种。
参阅附图1，一种碳性电池封口胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将沥青加热到150-220℃，使其溶化，搅拌，并加入润滑油和环氧树脂，得到粗产品；
2)待步骤1)所得粗产品的温度降至80-120℃时，在其内添加汽油，搅拌均匀，待水分挥发完毕，过滤，包装，即得产品。
所述步骤2)中，汽油的添加速度为每分钟添加汽油总重量的1-4％，搅拌速度为50-120r/min，搅拌时间为10-200min，过滤网的粒径为200-400目。
所述步骤1)中，沥青的温度为180-200℃，加热时间为2-48h。
实施例一
1)按照以下重量百分比进行备料，改性沥青80％、润滑油10％、环氧树脂5％和汽油5％，其中，汽油为溶剂汽油，改性沥青的软化点为95度；
2)将上述沥青加热到150℃，加热12h，使其溶化，搅拌，然后，关闭加热，继续添加上述润滑油和环氧树脂，得到粗产品；
3)待步骤1)所得粗产品的温度降至80℃时，在其内缓慢地添加上述汽油，搅拌均匀，待其表面不再产生气泡，即水分挥发完毕，过滤，包装，即得产品。
所得封口胶由80wt％的沥青、10wt％的润滑油、5wt％的环氧树脂和5wt％汽油组成，该封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
实施例二
1)按照以下重量百分比进行备料，氧化沥青60％、润滑油基础油20％、环氧树脂15％和汽油5％，其中，氧化沥青的软化点为100度；
2)将上述沥青加热到190℃，加热48h，使其溶化，搅拌，然后，关闭加热，继续添加上述润滑油基础油和环氧树脂，得到粗产品；
3)待步骤1)所得粗产品的温度降至100℃时，在其内缓慢地添加上述汽油，汽油的添加速度为每分钟添加汽油总重量的1％，搅拌均匀，在50r/min的搅拌速度下，搅拌200min，使水分挥发完毕，由200目的过滤网进行过滤，包装，即得产品。
所得封口胶由60wt％的沥青、20wt％的润滑油、15wt％的环氧树脂和5wt％汽油组成，该封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
实施例三
1)按照以下重量百分比进行备料，半氧化沥青40％、润滑油25％、环氧树脂25％和汽油10％，此处，汽油为200号溶剂油，半氧化沥青的软化点为90度；
2)将上述沥青加热到180℃，使其溶化，搅拌，然后，添加上述润滑油和环氧树脂，得到粗产品；
3)待步骤1)所得粗产品的温度降至120℃时，在其内添加上述汽油，搅拌均匀，待水分挥发完毕，过滤，包装，即得产品。
所得封口胶由40wt％的沥青、25wt％的润滑油、25wt％的环氧树脂和10wt％汽油组成，该封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
实施例四
1)按照以下重量百分比进行备料，10号建筑石油沥青20％、润滑油成品油30％、环氧树脂30％和120号溶剂油20％，10号建筑石油沥青的软化点为118度，这里可以选用软化点为90度的10号建筑石油沥青；
2)将上述沥青加热到220℃，加热2h，使其溶化，搅拌，然后，关闭加热，继续添加上述润滑油成品油和环氧树脂，得到粗产品；
3)待步骤1)所得粗产品的温度降至80℃时，在其内缓慢地添加上述120号溶剂油，溶剂油的添加速度为每分钟添加其总重量的2％，搅拌均匀，在120r/min的搅拌速度下，搅拌60min，待水分挥发完毕，经400目的过滤网过滤，包装，即得产品。
所得封口胶由20wt％的沥青、30wt％的润滑油、30wt％的环氧树脂和20wt％汽油组成，该封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
实施例五
1)按照以下重量百分比进行备料，氧化沥青和改性沥青的混合物42％、润滑油基础油23％、环氧树脂20％和成品汽油15％，其中，该沥青的软化点为130度；
2)将上述沥青加热到200℃，加热24h，使其溶化，搅拌，然后，关闭加热，继续添加润滑油和环氧树脂，得到粗产品；
3)待步骤1)所得粗产品的温度降至120℃时，在其内缓慢地添加汽油，汽油的添加速度为每分钟添加汽油总重量的4％，并搅拌均匀；在80r/min的搅拌速度下，搅拌30min，待物料表面不再产生气泡，即水分挥发完毕，过滤，包装，即得产品。
所得封口胶由42wt％的沥青、23wt％的润滑油、20wt％的环氧树脂和15wt％汽油组成，该封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
实施例六
1)按照以下重量百分比进行备料，沥青50％、润滑油馏分20％、环氧树脂20％和汽油馏分10％；
2)将上述沥青加热到190℃，加热5h，使其溶化，搅拌，然后，关闭加热，继续添加上述润滑油馏分和环氧树脂，得到粗产品；
3)待步骤1)所得粗产品的温度降至100℃时，在其内缓慢地添加上述汽油，汽油的添加速度为每分钟添加其总重量的2％，并搅拌均匀；在60r/min的搅拌速度下，搅拌10min，待水分挥发完毕，过滤，包装，即得产品。
所得封口胶由50wt％的沥青、20wt％的润滑油、20wt％的环氧树脂和10wt％汽油组成，该封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
实施例七
1)按照以下重量百分比进行备料，半氧化沥青和改性沥青组成的混合物55％、润滑油成品油20％、环氧树脂15％和汽油10％，其中，环氧树脂各种型号均可，沥青的软化点为110度，这里也可以选用氧化沥青和半氧化沥青组成的混合物；
2)将上述沥青加热到160℃，加热18h，使其溶化，搅拌，然后，关闭加热，继续添加上述润滑油成品油和环氧树脂，得到粗产品；
3)待步骤1)所得粗产品的温度降至90℃时，在其内缓慢地添加上述汽油，汽油的添加速度为每分钟添加其总重量的3％，并搅拌均匀；在100r/min的搅拌速度下，搅拌45min，当其表面不再产生气泡，即水分挥发完毕，经300目过滤网进行过滤，包装，即得产品。
所得封口胶由55wt％的沥青、20wt％的润滑油、15wt％的环氧树脂和10wt％汽油组成，该封口胶平涂于碳性电池的封口处，其密封效果好，耐老化性能好，在高温下不变形、不流淌，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
由于目前电池封口胶还没有统一的标准，本发明中按照电池检测的实际需要并参照电池封口剂SH/T 0421-92石油化工行业标准的相关试验方法制定了检测标准，所得标准如表1所示，其中，高温流淌性的测试温度为45℃，低温粘附率中的测试温度由常温改成-20℃，测试样品需要在-20℃的冰柜中冷却1h。将本实施例一到实施例七所得封口胶，按照表1所述的检测标准进行检测，表2列出了七种封口胶的性能测试结果，由表2可以看出，本发明的碳性电池封口胶，均达到了表1中指标的要求，其软化点低，均在20-22℃之间；其在100℃的旋转粘度仍在250mPa·s以上，以保证在涂装温度下不会从锌筒和碳棒上流淌下来；高温流淌实验合格，这表明本发明的封口胶应用于电池时不会从电池中冒出来，具有很好的密封作用；其在-20℃时，粘附率均不小于95％，这表明其在低温下具有很好的粘附性，不易开裂。本发明的封口胶的测试标准比封口剂的测试标准更严格，封口胶具有比封口剂更佳的性能。
表1封口胶性能测试标准
| 项目 | 单位 | 指标 | 分析方法 |
| 软化点 | ℃ | 20-22 | GB/T 4507 |
| 旋转粘度，100℃ | mPa·s | 250-300 | ASTM D4402-2002 |
| 高温流淌性 | 45℃ | 合格 | SH/T 0421-92改进① |
| 低温粘附率-20℃ | ％ | ≥95 | SH/T 0421-92改进② |
注①：参照SH/T 0421-92的方法，将试验温度改为45℃；
注②：参照SH/T 0421-92的方法，将试验温度从常温改为-20℃，要求测试样品在-20℃的冰柜中冷却1h。
表2封口胶性能测试结果
本发明的封口胶，粘附性、耐热性均满足电池封口胶的要求；而且，本发明的封口胶主要成分不是橡胶等高分子材料，本发明主要成分采用价廉易得的沥青，明显低于纯碎的高分子材料，并且，沥青和润滑油以及汽油不属于合成物质，是公认的不易老化的材料，在抗老化性能(对电池寿命而言)方面明显高于高分子材料；因此，本发明的碳性电池封口胶密封效果好，耐老化性能好，在高温下不冒出，低温下粘附性好、不开裂，易涂装、异味小，成本更低，电池产品的寿命大大延长，使用方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳性电池封口胶，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
2.根据权利要求1所述的碳性电池封口胶，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
3.根据权利要求2所述的碳性电池封口胶，其特征在于：
所述沥青为半氧化沥青、氧化沥青或改性沥青中的一种或两种，其软化点为90-130度。
4.根据权利要求3所述的碳性电池封口胶，其特征在于：
所述沥青为10号建筑石油沥青，其软化点为90-118度。
5.根据权利要求2所述的碳性电池封口胶，其特征在于：
所述润滑油为润滑油基础油、润滑油成品油或润滑油馏分中的一种。
6.根据权利要求2所述的碳性电池封口胶，其特征在于：
所述汽油为汽油馏分、成品汽油或溶剂汽油中的一种。
7.根据权利要求6所述的碳性电池封口胶，其特征在于：
所述溶剂汽油为120号溶剂油或200号溶剂油中的一种。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的碳性电池封口胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将沥青加热到150-220℃，使其溶化，搅拌，并加入润滑油和环氧树脂，得到粗产品；
2)待步骤1)所得粗产品的温度降至80-120℃时，在其内添加汽油，搅拌均匀，待水分挥发完毕，过滤，包装，即得产品。
9.根据权利要求8所述的碳性电池封口胶的制备方法，其特征在于：
所述步骤2)中，汽油的添加速度为每分钟添加汽油总重量的1-4％，搅拌速度为50-120r/min，搅拌时间为10-200min，过滤网的粒径为200-400目。
10.根据权利要求9所述的碳性电池封口胶的制备方法，其特征在于：
所述步骤1)中，沥青的温度为180-200℃，加热时间为2-48h。
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