CN105778804A - 一种用于锂电池组的双层pet保护膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其包括如下步骤：首先取丙烯酸压敏胶、乙酸乙酯和丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入蓝色、白色和黄色色膏、迟缓剂及助剂，最后加入己二异氰酸酯和四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液；其次将胶粘液涂布于PET基材单面后依次经6～8段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜；最后将PET复合膜单面涂胶，加热至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5份，在常温下排泡收卷。本发明PET保护膜柔韧性高、耐穿刺、绝缘性好、耐高温、与锂电池的铝壳黏附性好，且剥离无残胶，有效实现了在新能源汽车行驶时对锂电池组的保护。

Description

一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法
技术领域
本发明涉及PET保护膜。更具体地说，本发明涉及一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法。
背景技术
为了解决日益严重的能源和环境问题，节能减排越来越受到全世界各国的重视，对于汽车所造成的环境污染问题，目前最好的解决办法就是大力发展新能源汽车，尤其是电动汽车。由此，作为新能源汽车的一个关键部件，锂电池组正随着新能源汽车的普及而被广泛应用，其供电性能、稳定性和安全性是决定新能源汽车的进一步发展和市场推广的一个重要因素。
新能源汽车在行驶时具有高速移动、剧烈震动、高温工作和快速充放电的特点，致使动力电池在使用时存在撞击、刺伤、短连接、跌落、浸水、火烧等潜在危险，动力电池百万分之一的非安全率都会造成极其严重的后果，所以，相对于传统燃料汽车，电池组的易燃易爆性使电动汽车较为脆弱。目前国外发达国家多是使用碳纤维等高强度复合材料对电池组加以包裹保护，但这种做法成本太高，而国内生产的锂电池包裹薄膜又存在易划伤、柔韧性低、耐高温性能差等缺点，限制了我国锂电企业的发展。
发明内容
作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，通过添加合适的溶剂和固化剂使丙烯酸压敏胶交联固化得到胶粘液，然后利用此胶粘液对双层PET进行复合，并通过对胶粘液涂布量、干燥温度、复合温度等复合工艺进行良好的控制，显著提高了双层PET保护膜的机械性能及其与锂电池组铝壳之间的贴合质量。基于这种发现，完成了本发明。
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种用于新能源汽车锂电池组的PET保护膜的方法，其易于操作，适于工业化生产，制备得到的PET保护膜与锂电池的铝壳黏附性好，柔韧性高，耐穿刺，耐高温高湿环境，且剥离无残胶，有效实现了在新能源汽车行驶时对锂电池组的保护。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1)：取80～120重量份丙烯酸压敏胶、30～50重量份的溶剂乙酸乙酯和30～40重量份的溶剂丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入5～10重量份蓝色色膏、1～2重量份白色色膏、0.1～0.5重量份黄色色膏、0.1～0.5重量份的迟缓剂及1～3重量份的助剂，最后加入1～2重量份的固化剂己二异氰酸酯和0.2～0.8重量份的固化剂四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液；
步骤2)：将步骤1)得到的所述胶粘液涂布于PET基材单面后，依次经6～8段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜，其中所述烘道的温度最高不超过120℃；
步骤3)：将步骤2)得到的所述PET复合膜单面涂胶，依次经6～8段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，在常温下排泡收卷，从而得到的双层PET保护膜从下到上依次包括第一胶粘层、第一PET层、第二胶粘层、第二PET层和离型涂层，双层PET层的设置可有效保证锂电池组的稳定性和安全性；
优选的是，其中，所述烘道共分为8段，每段的温度分别设置为50～60℃、65～75℃、85～90℃、95～105℃、110～120℃、90～100℃、70～85℃和60～70℃。胶粘层中溶剂的挥发去除过程及残留溶剂的多少对双层PET的复合牢度、贴合表面质量、胶粘层内聚力、机械性能、复合保护膜的异味和环保性等也有重要的影响。本发明中所述烘道共分为8段，对溶剂烘干速率进行良好的控制，PET涂胶后初始烘干的温度不能太高，在溶剂挥发初期如果温度过高，乙酸乙酯和丁酮挥发过快，易在胶粘层表面形成一较致密的硬胶层，反而会影响内部溶剂的去除，通过逐步提高烘道温度，迫使里层胶中溶剂的充分挥发，最后逐步调低温度，控制溶剂挥发速度，防止胶粘层因受高热而收缩变形，保证PET保护膜性能的稳定性。
优选的是，其中，步骤2)中涂布有胶粘液的所述PET基材在烘道内行进的速度为10～30m/min，以保证胶粘层中溶剂合适的挥发速率。
优选的是，其中，所述PET的基材的厚度均为30～60μm，以保证双层PET保护膜的机械性能，提高锂电池使用的稳定性。
优选的是，其中，所述步骤2)中胶粘液经烘道烘干成型后，得到的胶粘层的厚度为10～30μm，适当的涂布量可保证双层PET的复合性能及PET包装膜与锂电池铝壳之间的粘合力。
优选的是，其中，所述迟缓剂选自三硬脂酸甘油酯、鞣酸中的任意一种，用以控制胶粘层交联的速度。
优选的是，其中，所述助剂包括40～50wt％的消泡剂、15～20wt％的流平剂、10～15wt％的分散剂及20～30wt％的稳定剂，四种助剂之间的协同配合作用可有效提高胶粘层的加工性能。
优选的是，其中，所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙酮胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一种；
所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚酯改性有基硅氧烷中的任意一种；
所述分散剂选自乙酰丙酮、乙二胺四乙酸中的任意一种；
所述稳定剂选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡中的任意一种。
优选的是，其中，所述蓝色色膏、白色色膏和黄色色膏的粘度均为1500～5000CPS，PET膜内添加适当比例的色膏可提高锂电池组的外观，其中添加色膏的粘度需要控制在一定范围内，若色膏粘度过高，会影响其在反应体系中的分散性，若色膏粘度过低，会在一定程度上影响产品的流动性，混合时不易控制。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明中的胶粘层采用合适配比的乙酸乙酯和丁酮作为溶剂，有效提高了粘层的内聚力及其与PET基材之间的附着力；
(2)本发明中的胶粘层采用采用合适配比的己二异氰酸酯和四氟硼酸锂作为固化剂，己二异氰酸酯可与丙烯酸压敏胶交联，形成较高的交联密度，保证了胶粘层的内聚力，四氟硼酸锂的添加可避免胶粘层在高温下出现的丝状裂纹，显著提高粘结层的抗压强度、耐磨性及耐高温性能；
(3)本发明胶粘层涂覆于PET表面后，通过控制溶剂挥发的温度梯度，逐步去除溶剂，保证了胶粘层的贴合表面质量、双层PET的复合强度和环保性；
(4)本发明制备方法简单，易于控制，适于工业化生产，制备得到的双层PET保护膜柔韧性好，抗穿刺强度高，且在高温高湿环境下具有较好的稳定性，无翘曲、剥离无残胶。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明一实例中PET保护膜的结构示意图。
图中：1、第一胶粘层，2、第一PET层，3、第二胶粘层，4、第二PET层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
<实例1>
一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1)：取80重量份丙烯酸压敏胶、30重量份乙酸乙酯和30重量份丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入10重量份蓝色色膏、2重量份白色色膏、0.5重量份黄色色膏、0.1重量份的鞣酸及1重量份的助剂，最后加入2重量份的己二异氰酸酯和0.8重量份的四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液，其中，所述助剂包括40wt％的聚氧乙烯聚氧丙酮胺醚、15wt％的聚二甲基硅氧烷、15wt％的乙酰丙酮及30wt％的二月桂酸二丁基锡，所述蓝色色膏、白色色膏和黄色色膏的粘度均为1500CPS；
步骤2)：将步骤1)得到的所述胶粘液涂布于厚度为30μm的PET基材单面后，以10m/min的行进速度依次在6段烘道内进行加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜，其中经烘干成型的胶粘层的厚度为10μm，其中6段烘道的温度分别设置为60℃、80℃、110℃、120℃、100℃、70℃；
步骤3)：将步骤2)得到的PET复合膜单面涂胶，依次经6段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，在常温下排泡收卷，采用本实例制备方法得到的PET保护膜的各项性能参数见表1。
<实例2>
一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1)：取120重量份丙烯酸压敏胶、50重量份乙酸乙酯和40重量份丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入5重量份蓝色色膏、1重量份白色色膏、0.1重量份黄色色膏、0.5重量份的三硬脂酸甘油酯及3重量份的助剂，最后加入1重量份的己二异氰酸酯和0.2重量份的四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液，其中，所述助剂包括50wt％的聚氧丙烯甘油醚、20wt％的聚酯改性有基硅氧烷、10wt％的乙二胺四乙酸及20wt％的马来酸二丁基锡，所述蓝色色膏、白色色膏和黄色色膏的粘度均为5000CPS；
步骤2)：将步骤1)得到的所述胶粘液涂布于厚度为60μm的PET基材的单面后，以30m/min的行进速度依次在8段烘道内进行加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜，其中经烘干成型的胶粘层的厚度为30μm，其中8段烘道的温度分别设置为50℃、75℃、85℃、95℃、110℃、100℃、85℃和60℃；
步骤3)：将步骤2)得到的PET复合膜单面涂胶，依次经8段烘道加热，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，在常温下排泡收卷，采用本实例制备方法得到的PET保护膜的各项性能参数见表1。
<实例3>
一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1)：取100重量份丙烯酸压敏胶、40重量份乙酸乙酯和35重量份丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入7重量份蓝色色膏、1.5重量份白色色膏、0.3重量份黄色色膏、0.3重量份的三硬脂酸甘油酯及2重量份的助剂，最后加入1.5重量份的己二异氰酸酯和0.5重量份的四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液，其中，所述助剂包括43wt％的聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、16wt％的聚酯改性有基硅氧烷、13wt％的乙二胺四乙酸及28wt％的二月桂酸二丁基锡，所述蓝色色膏、白色色膏和黄色色膏的粘度均为3500CPS；
步骤2)：将步骤1)得到的所述胶粘液涂布于厚度为40μm的PET基材的单面后，以20m/min的行进速度依次在8段烘道内进行加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜，其中经烘干成型的胶粘层的厚度为20μm，其中8段烘道的温度分别设置为60℃、65℃、90℃、105℃、120℃、90℃、70℃和65℃；
步骤3)：将步骤2)得到的所述PET复合膜单面涂胶，依次经7段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，在常温下排泡收卷，采用本实例制备方法得到的PET保护膜的各项性能参数见表1。
<实例4>
一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1)：取90重量份丙烯酸压敏胶、35重量份乙酸乙酯和32重量份丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入8重量份蓝色色膏、1.5重量份白色色膏、0.4重量份黄色色膏、0.4重量份的鞣酸及2重量份的助剂，最后加入1.5重量份的己二异氰酸酯和0.7重量份的四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液，其中，所述助剂包括45wt％的聚氧丙烯甘油醚、18wt％的聚二甲基硅氧烷、12wt％的乙二胺四乙酸及25wt％的二月桂酸二丁基锡，所述蓝色色膏、白色色膏和黄色色膏的粘度均为4500CPS；
步骤2)：将步骤1)得到的所述胶粘液涂布于厚度为55μm的PET基材的单面后，以15m/min的行进速度依次在6段烘道内进行加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜，其中经烘干成型的胶粘层的厚度为15μm，其中6段烘道的温度分别设置为65℃、80℃、100℃、115℃、95℃、70℃；
步骤3)：将步骤2)得到的所述PET复合膜单面涂胶，依次经6段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，在常温下排泡收卷，采用本实例制备方法得到的PET保护膜的各项性能参数见表1。
<实例5>
一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1)：取110重量份丙烯酸压敏胶、46重量份乙酸乙酯和38重量份丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入7重量份蓝色色膏、1.2重量份白色色膏、0.2重量份黄色色膏、0.2重量份的鞣酸及1.4重量份的助剂，最后加入1.7重量份的己二异氰酸酯和0.3重量份的四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液，其中，所述助剂包括48wt％的聚氧丙烯甘油醚、16wt％的聚二甲基硅氧烷、14wt％的乙酰丙酮及22wt％的马来酸二丁基锡，所述蓝色色膏、白色色膏和黄色色膏的粘度均为1800CPS；
步骤2)：将步骤1)得到的所述胶粘液涂布于厚度为35μm的PET基材的单面后，以25m/min的行进速度依次在8段烘道内进行加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜，其中经烘干成型的胶粘层的厚度为25μm，其中8段烘道的温度分别设置为57℃、70℃、86℃、100℃、117℃、96℃、80℃和63℃；
步骤3)：将步骤2)得到的所述PET复合膜单面涂胶，依次经7段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，采用本实例制备方法得到的PET保护膜的各项性能参数见表1。
为了说明本发明的效果，发明人提供比较实验如下：
<比较例1>
在步骤1)中选取胶粘层反应体系的固化剂时，仅采用单一的己二异氰酸酯，其余参数与实例2中的完全相同，工艺过程也完全相同。
<比较例2>
在步骤1)中选取胶粘层反应体系的溶剂时，仅采用单一的乙酸乙酯，其余参数与实例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
<比较例3>
在步骤2)中将所述胶粘液涂布于PET基材单面后，直接在110℃的温度条件下进行烘干处理，其余参数与实例4中的完全相同，工艺过程也完全相同。
通过如下方法对实例和比较例的到的产物进行验证：
附着力测定：在常温环境下，将粘附于锂电池组铝壳上的PET保护膜重复贴合-剥离步骤三次后，观察铝壳上的残胶量；
内聚力测定：将保护膜贴合于镜面不锈钢板上，贴合面积1inch2，延贴合方向施加1KG的重量砝码，持续48h后观察薄膜的位移；
耐翘曲性能测定：将制备得到的PET保护膜包裹于铝壳周围，48h后观察包角处保护膜是否有翘曲现象；
耐高温性能测定：将将制备得到的PET保护膜置于温度为75℃，湿度为90％的条件下放置48h，观察保护膜是否有翘曲现象以及剥离是否有残胶；
绝缘性测定：测定PET保护膜在1000V电压下的表面电阻、以及分别在交流电和直流电条件下的击穿电压。
表1PET保护膜的各项性能参数
从上表1能够看出，比较例1与实例相比，在PET保护膜胶粘层的制备过程中仅采用单一的己二异氰酸酯，PET保护膜在高温条件下有少量残胶。
比较例2与实例相比，在PET保护膜胶粘层的制备过程中仅采用单一的乙酸乙酯作为溶剂，胶粘层的内聚力较差，耐高温高湿性能降低，溶剂对胶粘层中丙烯酸压敏胶交联固化反应的程度、交联密度、胶粘层的粘结性和柔软性等均有较大的影响，实例采用合适比例的乙酸乙酯和丁酮作为溶剂，明显提高了双层PET保护膜的综合性能。
比较例3与实例相比，所述胶粘液涂布于PET基材双面后直接在110℃的温度条件下进行烘干处理后，在所述胶粘层上随机取三个位置进行检测，经计算取平均值中得溶剂残留量达5份，不利于环保，且残留的溶剂对保护膜的复合性能和胶粘层本身的内聚力也有一定的影响，此外，在此单一的烘干温度处理下，由于各部分溶剂挥发的不均一性，也易导致胶粘层内部残余应力的出现，使用时易出现翘曲现象。
参照图1，所述PET保护膜从下到上依次包括第一胶粘层1、第一PET层2、第二胶粘层3和第二PET层4。本发明在制备胶粘层时以丙烯酸压敏胶为基础，采用合适配比的混合溶剂、固化剂及助剂等，并通过控制溶剂挥发的温度梯度，逐步去除溶剂，有效提高了胶粘层的内聚力和持久稳定性，以此胶粘层制备得到的双层PET保护膜柔韧性好、抗穿刺强度高，具有优异的绝缘性能，与锂电池铝壳有较好的附着力，且在高温高湿环境下具有较好的稳定性，无翘曲、剥离无残胶。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)：取80～120重量份丙烯酸压敏胶、30～50重量份乙酸乙酯和30～40重量份丁酮搅拌混合均匀后，再依次加入5～10重量份蓝色色膏、1～2重量份白色色膏、0.1～0.5重量份黄色色膏、0.1～0.5重量份的迟缓剂及1～3重量份的助剂，最后加入1～2重量份的己二异氰酸酯和0.2～0.8重量份的四氟硼酸锂，搅拌均匀得到胶粘液；
步骤2)：将步骤1)得到的所述胶粘液涂布于PET基材单面后，依次经6～8段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，后与未涂胶的PET贴合得到双层PET复合膜，其中所述烘道的温度最高不超过120℃；
步骤3)：将步骤2)得到的所述PET复合膜单面涂胶，依次经6～8段烘道加热处理，至胶粘液中的溶剂残留量不超过0.5重量份，在常温下排泡收卷。
2.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其特征在于，所述烘道共分为8段，每段的温度分别设置为50～60℃、65～75℃、85～90℃、95～105℃、110～120℃、90～100℃、70～85℃和60～70℃。
3.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中涂布有胶粘液的所述PET基材在烘道内行进的速度为10～30m/min。
4.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其特征在于，所述PET的基材的厚度均为30～60μm。
5.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中胶粘液经烘道烘干成型后，得到的胶粘层的厚度为10～30μm。
6.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，，其特征在于，所述迟缓剂选自三硬脂酸甘油酯、鞣酸中的任意一种。
7.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，，其特征在于，所述助剂包括40～50wt％的消泡剂、15～20wt％的流平剂、10～15wt％的分散剂及20～30wt％的稳定剂。
8.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，，其特征在于，所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙酮胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一种；
所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚酯改性有基硅氧烷中的任意一种；
所述分散剂选自乙酰丙酮、乙二胺四乙酸中的任意一种；
所述稳定剂选自二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡中的任意一种。
9.如权利要求1所述的用于锂电池组的双层PET保护膜的制备方法，，其特征在于，所述蓝色色膏、白色色膏和黄色色膏的粘度均为1500～5000CPS。
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