CN106675433A - 一种防爆易拆解安全的胶带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防爆易拆解安全胶带，其包括：依次层叠的阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层、阻燃导电导热拉伸失粘层、阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层和离型材料层。本发明还公开了一种防爆易拆解安全胶带的制备方法。本发明的胶带可以将若干电池组组合在一起增加容量或电压。在正常使用中，该粘接材料可以起到连接的作用，同时又起到阻燃、散热和接地的作用。在维修部分电池模组时，可以通过改变粘接材料伸长率而使其剥离力性能失去粘性，以便很好地将电池模组分离。如果汽车遇到碰撞，该胶粘带材料因碰撞受热而瞬间膨胀，使得各个电池模组有效分离，避免更大的伤害。

Description

一种防爆易拆解安全的胶带及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘带技术领域，尤其涉及一种正常状态下导热导电，特殊状况下可受热膨胀及拉伸而失粘的动力电池成组用的胶带及其制备方法。
背景技术
中国新能源汽车产业蓬勃发展，销售数量快速增加，产业化步伐不断加快。
动力电池用作为机动工具提供动力来源的新能源，即动力电池多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池，其主要区别于用于汽车发动机起动的启动电池。与燃油发动汽车相比，动力汽车安全问题的关键是动力电池的安全，特别是在汽车碰撞后，如何避免动力电池的爆炸而造成的伤害。
动力电池是由若干个动力电芯单体电池通过并串联而成。并联增加容量，电压不变，串联后电压倍增，容量不变，如3.6V/10Ah电池由单只N18650/2Ah通过5并组成，36V/2Ah电池可由单只N18650/2Ah通过10串组成，36V/10Ah电池由单只N18650/2Ah通过5并10串组成。
电池的组合通过二种方式实现，一是通过镍带点焊或激光焊接或超声波焊接，这是常用手段，优点是可靠性较好，但不易更换。二是通过弹性金属片接触，优点是不需要焊接，电池更换相对容易，缺点是可能导致接触不良。在组合过程中要求电池组符合用户使用时的工作时间要求、环境要求、振动要求、充电要求，寿命要求等。电池组不可单独使用(过充电、过放电、过电流均会损伤电池)，需要配备专用保护板方可使用。保护板可以起到过充电保护、过放电保护、短路保护等作用。
如果有一种粘接材料将若干电池组组合在一起增加容量或电压。在正常使用中，该粘接材料可以起到连接的作用，同时又起到阻燃、散热和接地的作用。在维修部分电池模组时，可以通过改变粘接材料伸长率而使其剥离力性能失去粘性，以便很好地将电池模组分离。如果汽车遇到碰撞，该胶粘带材料因碰撞受热而瞬间膨胀，使得各个电池模组有效分离，避免更大的伤害。
发明内容
本发明为了解决现有动力电池成组接触不良或更换不方便之技术问题，提出一种动力电池成组专用的防爆易拆解安全的胶带及其制备方法。
本发明提供了一种防爆易拆解安全胶带，其包括：依次层叠的阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层、阻燃导电导热拉伸失粘层、阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层和离型材料层。所述的阻燃导热导电且遇热膨胀的压敏胶层，其由下列重量百分比含量的原料配制而成：
有机聚合物基体37.5-62.5％、增粘树脂22.5-55.5％、阻燃剂0.5-15.0％、
导热材料0.5-12.5％、导电材料0.5-12.5％、遇热膨胀微球、1.0-17.5％。
本发明还提供了一种防爆易拆解安全胶带的制备方法，制备步骤如下：
步骤1、按配方比配称量有机聚合物基体、增粘树脂、阻燃剂、导热填料、导电填料和遇热膨胀微球并混合，充分搅拌到均匀，获得导热导电且遇热膨胀的压敏胶溶液；
步骤2、将所述的压敏胶溶液涂布于离型材料上，经过80-150℃的热烘箱烘烤，充分干燥后得到带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料，收卷；
步骤3、将阻燃导电导热拉伸失粘溶液涂布于另一离型材料上，经过80-150℃的热烘箱烘烤，充分干燥后得到带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料，再收卷；
或者，步骤2和步骤3同步进行，或者，先制备带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料，后制备带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料；
步骤4、在复卷贴合机上，分别解开所述带有第一阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料的料卷和带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料的料卷，将两胶面贴合在一起，并剥离掉所述阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料；
步骤5、将上述复合材料中的阻燃导电导热拉伸失粘层胶面与另一卷由带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料贴合，得到在所述阻燃导电导热拉伸失粘层两侧面复合有阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的胶带。
本发明为一种自创的符合动力电池成组专用的防爆易拆解高分子粘接化学胶粘带及制备方法，该胶粘带能将若干电池组轻松组合在一起增加容量或电压。正常使用中，该胶粘带可以起到连接作用，还可以起到阻燃、散热和接地的作用。但在维修部分电池模组时，可以通过改变胶粘带材料伸长率而改变剥离力性能，使其失去粘性，以致很好地将电池模组分离。另外，如果汽车遇到碰撞，该胶粘带材料因碰撞受热而瞬间膨胀，使得各个电池模组有效分离而避免更大的伤害。
附图说明
图1为本发明防爆易拆解安全胶带实施例的截面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作更详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种防爆易拆解安全胶带，其包括：依次层叠的阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层1、阻燃导电导热拉伸失粘层2、阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层3和离型材料层4。
其中，所述的阻燃导热导电且遇热膨胀的压敏胶层，其由下列重量百分比含量的原料配制而成：
有机聚合物基体37.5-62.5％、增粘树脂22.5-55.5％、阻燃剂0.5-15.0％、
导热材料0.5-12.5％、导电材料0.5-12.5％、遇热膨胀微球、1.0-17.5％。
根据不同的要求，可以选择不同的所述压敏胶层的配方—表1：
本发明，有机聚合物基体可以由天然橡胶或者合成橡胶复配而成，其具有良好的初粘性能，且适合用于低表面能较难粘的材料，也可以选用丙烯酸树脂，或者选用有机硅氧烷树脂作为压敏性材料的有机聚合物基体。所述的增粘树脂可以选用石油树脂、松香树脂、萜烯树脂或者石油树脂、松香树脂、萜烯树脂这些材料的改性树脂的之一。所述的阻燃剂可以选用不含卤素的磷类阻燃剂。所述的导热填料可以选用金属颗粒，如氧化铝，银，铜等金属粉末，或石墨、石墨烯材料等非金属导热材料的之一。所述的导电材料可以选用银包铜粉、铜粉、镍粉或者导电石墨粉等导电颗粒的其中之一。所述的遇热膨胀微球可以选用包裹着碳氢化合物的高分子聚合物,比如，丙烯腈、甲基丙烯腈等丙烯睛共聚物或者偏氯乙烯。
本发明的阻燃导热导电遇热膨胀的压敏胶层是以有机聚合物为基体，添加阻燃剂、导热填料、导电颗粒以及遇热膨胀微球制备而成。在正常状态下，该压敏胶层能起到粘接作用，同时起到阻燃、散热和接地的作用。在特殊情况下，如在遇到碰撞时，该粘接材料因受到碰撞产生的热而瞬间膨胀使各个被粘物分离。
所述的阻燃导电导热拉伸失粘层是由特殊改性橡胶组成，其具有粘接强度高、抗冲击、耐跌落等特点,能满足动力汽车在道路上行驶时可能遇到的震动要求。
本发明提供的一种上述的防爆易拆解安全胶带的制备方法，制备步骤如下：
步骤1、根据需要，选定一种防爆易拆解安全胶带的配方比配(参阅压敏胶层的配方—表1)，称量各原料：有机聚合物基体、增粘树脂、阻燃剂、导热填料、导电填料和遇热膨胀微球，并将原料混合，充分搅拌分散到均匀，防止阻燃剂、导热导电填料和遇热膨胀填料的沉降和团聚，获得混合均匀的导热导电且遇热膨胀的压敏胶溶液。此时，把导热系数由传统的0.1W/m.K以下，提高到1.0W/m.K。同时，在此压敏胶溶液制备的胶层中使用的受热瞬间膨胀的功能性粒子能与阻燃剂、导热导电材料及胶水有很好的兼容性。
步骤2、根据以上步骤1得到压敏胶溶液的粘度和固含量以及所需要得到的干燥后胶层厚度，选择合适的涂布方式，如，逗号辊式涂布、刮刀式或者刮棒式涂布，将所述的压敏胶溶液涂布于离型材料上，经过80-150℃的热烘箱烘烤，充分干燥后得到带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料，收卷。根据需要，重复制作带有压敏胶层的离型材料的料卷。
步骤3、将所述的阻燃导电导热拉伸失粘溶液涂布于另一离型材料上，经过80-150℃的热烘箱烘烤，充分干燥后得到带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料，再收卷。根据需要，重复制作带有拉伸失粘层的离型材料的料卷。
上述步骤2和步骤3可以同步进行，或者，先可以制备带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料，后制备带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料。
步骤4、在复卷贴合机上，分别解开所述带有第一阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料的料卷和带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料的料卷，将设有胶水的两胶面贴合在一起，并剥离掉所述阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料。
步骤5、将上述复合材料中的阻燃导电导热拉伸失粘层胶面与另外一卷由带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料的料卷贴合，得到在所述阻燃导电导热拉伸失粘层两侧面复合有阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的胶带。
所述的压敏胶层中使用的导电粒子，使该胶粘带具有导电接地功能，XY和Z方向上的电阻都可达到0.1欧姆以下。所述阻燃导热导电且遇热膨胀压敏胶层的厚度控制在3-150μm，以保证足够的粘接性能、阻燃、导电和导热性能。压敏胶层厚度过薄，粘接能力就比较差，保证不了电池在震动情况下的有效粘接；同时压敏胶层过薄，可能使压敏胶层与被粘的发热体，如单元电池不能充分接触，中间存在空气层，从而使导热效果大大降低。压敏胶层厚度如果过厚，虽然能提高单元电池间的粘接能力，但可能会产生高温下的溢胶以及热阻值变高。所述的压敏胶层中使用受热瞬间膨胀的功能性粒子，受热瞬间膨胀的功能性粒子能很好地兼容所选用的压敏胶水主体和导热导电粒子。但当遇到碰撞等突发事故时，如，当温度达到200度左右，压敏胶层瞬间膨胀而使180度剥离强度降低到1N/cm以下，从而使各个电池模组分离。
所述压敏胶层中的遇热膨胀微球在达到一定温度时可在3～6s迅速膨胀，可以完成失粘使电池组分离开以及电路的短路两种功效，遇热膨胀微球的膨胀抗压强度可达150～300Psi。
所述的阻燃导电导热拉伸失粘层是由特殊改性橡胶组成，其厚度控制在5-300μm之间，使其具有粘接强度高、抗冲击、耐跌落等特点。当该拉伸失粘层材料在拉力作用下发生分子链重新排列，刚性(储能模量)增加，压敏特性减弱，宏观上表现为粘接性能(剥离力性能)变差，甚至失去或完全失去粘性。从而很好地将被粘接物得以分离且不在被粘接物表面留有压敏胶，以利于分离后的单个电池的回收。
本发明将可拉伸型合成橡胶作为整个胶带的基材，由于具备比较低的拉伸强度，需要拆解电池组时，只需拉伸基材，即可非常容易得带动两面的导热导电压敏胶层，使其因拉伸而失去粘性。例如，当拉伸率为50％以上时，可使180度剥离强度迅速降低到1N/cm以下而使相邻的单元电池分离开。
根据工业试验测试，本发明可达到的产品技术指标为：
1.阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶：材料为含功能性粒子(导热粒子和可膨胀粒子)的亚克力胶水，SUS304上180度剥离强度为10N/cm以上，耐温性大于110度，70度高温静态剪切力大于72小时，导热系数大于1.0W/m.K.
2.阻燃导电导热拉伸失粘层：材料为拉伸强度改性的阻燃导电导热合成橡胶，导热系数大于1.0W/m.K,拉升率大于50％
3.胶带性能指标：厚度在0.15-0.30mm；阻燃性能通过UL94V-0标准；常温下SUS304上180度剥离力在10N/cm以上；70度高温静态剪切力为72小时以上；导电率在0.1欧姆以下；XY方向导热系数在1.0W/m.K以上；拉伸率在50％以上时，180度剥离强度为1N/cm以下；温度在200度以上，180度剥离强度为1N/cm以下。
4.能以卷状形式存在。
5.环保要求：满足RoHS和无卤指令。
以上结合实施方式对本发明进行了具体描述，但是本技术领域内的技术人员可以对这些实施方式做出多种变更和变化，这些变更和变化应落入本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种防爆易拆解安全胶带，其特征在于，包括依次层叠的阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层（1）、阻燃导电导热拉伸失粘层（2）、阻燃导电导热且遇热膨胀的压敏胶层（3）和离型材料层（4）。
2.如权利要求1所述的防爆易拆解安全胶带，其特征在于，所述的阻燃导热导电且遇热膨胀的压敏胶层，其由下列重量百分比含量的原料配制而成：
有机聚合物基体 37.5-62.5%、增粘树脂 22.5-55.5%、阻燃剂 0.5-15.0%、
导热材料0.5-12.5%、导电材料 0.5-12.5%、遇热膨胀微球、1.0-17.5% 。
3.如权利要求2所述的防爆易拆解安全胶带，其特征在于，所述的有机聚合物基体为丙烯酸树脂、由天然橡胶或合成橡胶复配而成的材料或者为有机硅氧烷树脂材料的其中之一。
4.如权利要求2所述的防爆易拆解安全胶带，其特征在于，所述的增粘树脂为石油树脂、松香树脂、萜烯树脂或者石油树脂、松香树脂、萜烯树脂的改性树脂的其中之一。
5.如权利要求2所述的防爆易拆解安全胶带，其特征在于，所述的阻燃剂为不含卤素的磷类阻燃剂。
6.如权利要求2所述的防爆易拆解安全胶带，其特征在于，所述的导热填料为金属颗粒或石墨、石墨烯材料的其中之一。
7.如权利要求2所述的防爆易拆解安全胶带，其特征在于，所述的导电材料为银包铜粉、铜粉、镍粉或者导电石墨粉的其中之一。
8.如权利要求2所述的防爆易拆解安全胶带，其特征在于，所述的遇热膨胀微球为包裹着碳氢化合物的高分子聚合物。
9.一种如权利要求1或2所述的防爆易拆解安全胶带的制备方法，制备步骤如下：
步骤1、按配方比配称量有机聚合物基体、增粘树脂、阻燃剂、导热填料、导电填料和遇热膨胀微球并混合，充分搅拌到均匀，获得导热导电且遇热膨胀的压敏胶溶液；
步骤2、将所述的压敏胶溶液涂布于离型材料上，经过80-150 oC的热烘箱烘烤，充分干燥后得到带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料，收卷；
步骤3、将阻燃导电导热拉伸失粘溶液涂布于另一离型材料上，经过80-150 oC的热烘箱烘烤，充分干燥后得到带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料，再收卷；
或者，步骤2和步骤3同步进行，或者，先制备带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料，后制备带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料；
步骤4、在复卷贴合机上，分别解开所述带有第一阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料的料卷和带有阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料的料卷，将两胶面贴合在一起，并剥离掉所述阻燃导电导热拉伸失粘层的离型材料；
步骤5、将上述复合材料中的阻燃导电导热拉伸失粘层胶面与另一卷由带有所述阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的离型材料贴合，得到在所述阻燃导电导热拉伸失粘层两侧面复合有阻燃导电导热遇热膨胀的压敏胶层的胶带。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述阻燃导热导电且遇热膨胀压敏胶层的厚度在3-150μm，所述的遇热膨胀微球的膨胀抗压强度可达150~300Psi。
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