CN108192532B - 耐电解液的橡胶胶水、其制备方法及耐电解液的橡胶胶带 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及胶带技术领域，具体涉及一种耐电解液的橡胶胶水、其制备方法及耐电解液的橡胶胶带。该耐电解液的橡胶胶水，包括以下重量份的原料：聚异丁烯橡胶100‑230份、环氧化聚异丁烯橡胶20‑60份、端氨基液体丁腈橡胶1‑10份、萜烯树脂5‑30份、颜料0‑50份、有机溶剂300‑600份。本发明的耐电解液的橡胶胶水，选用了耐化学性能优异的聚异丁烯橡胶作为主体，并加入了环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶，通过环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶的交联反应，既改善了本发明的耐电解液的橡胶胶水在锂电池中与铝箔的粘结性能，也提高了其耐电解液腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及胶带技术领域，具体涉及一种耐电解液的橡胶胶水、其制备方法及耐电解液的橡胶胶带。
背景技术
锂离子电池因其具有输出电压高、能量密度高、无记忆效应、循环寿命长等优点，已经广泛应用于日常生活中的很多领域，如移动电话、笔记本电脑、电动汽车等领域。然而，锂电池作为一个储能模块，其内部是由正极、负极和隔膜组成，由于产品自身的潜在缺陷或者使用不当，给个人和相关企业会造成大量的财产损失。锂电池在制作过程中，需要将正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯，然后注入电解液。电芯极耳及电芯尾部通常用终止胶带来进行固定，起到绝缘保护的作用。目前市面上常见的终止胶带用的胶水，主要是丙烯酸系的胶水，因电解液是强极性的溶剂，会使得该类胶带在长期浸泡电解液后，被电解液腐蚀渗透，从而失去粘性，进而导致安全隐患。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的之一在于提供一种耐电解液的橡胶胶水，具有良好的耐电解液腐蚀性能和粘结性能。
本发明的目的之二在于提供一种耐电解液的橡胶胶水的制备方法，制备工艺简单，成本低廉，便于工业化生产。
本发明的目的之三在于提供一种耐电解液的橡胶胶带，具有良好的耐电解液腐蚀性能和粘结性能，即使长期高温浸泡电解液，其剥离力保持率维持在80％以上，提高了锂电池的安全使用系数。
本发明的目的之一通过下述技术方案实现：一种耐电解液的橡胶胶水，包括以下重量份的原料：
本发明中采用的聚异丁烯橡胶是由异丁烯经正离子聚合制得的聚合物，其重均分子量可从数百至数百万，它是一种典型的饱和线型聚合物，分子链主体不含双键，无长支链存在，结构决定性能，因此聚异丁烯橡胶的气密性和耐化学腐蚀性能特别好，适合作为耐电解液的橡胶胶带，所述聚异丁烯橡胶为市售的普通的聚异丁烯橡胶。本发明的耐电解液的橡胶胶水，通过选用耐化学性能优异的聚异丁烯橡胶作为主体橡胶，并加入了环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶，通过环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶的交联反应，提高整个胶体的交联密度，另外环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶本身的粘结力也较强，可以提高胶水粘性，本发明通过选用环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶，既改善了本发明的耐电解液的橡胶胶水在锂电池中与铝箔的粘结性能，也提高了其耐电解液腐蚀性能；本发明通过采用萜烯树脂，能够提高本发明的橡胶终止胶层的初始粘接力；优选的，本发明中采用的颜料为无机颜料，所述无机颜料为无机钴绿颜料、无机橄榄绿颜料、无机钴蓝颜料、无机铬黄颜料中的一种，所述无机颜料不会影响电池的电化学性能，而有机颜料对电池的电化学性能会产生某些不可预知的影响。
优选的，所述聚异丁烯橡胶包括聚异丁烯橡胶A和聚异丁烯橡胶B，所述聚异丁烯橡胶A的重量份数为30-80份，所述聚异丁烯橡胶B的重量份数为70-150份，所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量为380000-420000；所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量为90000-100000。
通过调节不同重均分子量的聚异丁烯橡胶的配比，来控制其重均分子量分布，从而满足不同客户对粘结强度的使用要求。所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量较大，重均分子量均值为40万左右，将大分子橡胶结构的聚异丁烯橡胶A作为主体橡胶，为本发明的耐电解液的橡胶胶水提供耐电解液性能，所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量比聚异丁烯橡胶A的重均分子量小，重均分子量均值为9.5万左右，小分子橡胶结构的聚异丁烯橡胶B，粘性较强，可以作为本发明的耐电解液的橡胶胶水的主要粘性来源，通过调节聚异丁烯橡胶A和聚异丁烯橡胶B之间的配比，来控制聚异丁烯橡胶的重均分子量分布，从而提供不同粘结强度的耐电解液的橡胶胶水。重均分子量太大的聚异丁烯橡胶很难溶解在溶剂中，并且基本没什么粘性，重均分子量太小的聚异丁烯橡胶粘性较强，但不耐电解液，本发明通过选择上述聚异丁烯橡胶A和聚异丁烯橡胶B和他们的配比，本发明的耐电解液的橡胶胶水的橡胶主体，使本发明的耐电解液的橡胶胶水具有良好的耐电解液腐蚀性能和粘结性能。
优选的，所述环氧化聚异丁烯橡胶由重均分子量为500-1500的聚异丁烯橡胶经有机酸氧化制得，所述有机酸为乙酸、过氧化苯甲酸和间氯过氧化苯甲酸中的一种或几种，所述环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:0.9-1.8。
本发明的环氧化聚异丁烯橡胶是采用有机酸为氧化剂，以有机溶剂为反应介质，经过静置分层、去除未反应的氧化剂、洗涤、减压蒸馏所获得，其中有溶剂为甲苯、二甲苯和乙酯中的一种或几种，与本发明的耐电解液的橡胶胶水的溶剂一致。本发明的环氧化聚异丁烯橡胶的选用重均分子量为500-1500的聚异丁烯橡胶作为原料，使得改性更容易，得率更好，并且制得的环氧化聚异丁烯橡胶也具有较好的粘性，能够提高本发明的耐电解液的橡胶胶水的粘度。本发明通过控制环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:0.9-1.8，使得氧化反应进行的完全，又不会有过多的副反应形成。
优选的，所述端氨基液体丁腈橡胶中的氨基的含量为15％-25％。
本发明通过采用上述端氨基液体丁腈橡胶，与环氧化聚异丁烯橡胶发生交联反应，提高整个胶体的交联密度，另外端氨基液体丁腈橡胶本身的粘结力也较强，可以提高胶水粘性，本发明通过选用环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶，既改善了本发明的耐电解液的橡胶胶水在锂电池中与铝箔的粘结性能，也提高了其耐电解液腐蚀性能，更为优选的，所述端氨基液体丁腈橡胶为日本瑞翁1031、1041，美国FR-N 504、503、602、603，美国Hycar1001，国产NBR4005、NBR3604中的任意一种。
优选的，所述萜烯树脂的软化点100-130℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂和/或聚合萜烯树脂。
本发明通过采用上述的萜烯树脂，能够提高本发明的耐电解液的橡胶胶水的初始粘接力，配合其他原料，使本发明的耐电解液的橡胶胶水能够同时满足初始剥离力大，高温耐电解液等指标，所述萜烯树脂的软化点100-130℃，若所述萜烯树脂的软化点太低会导致不耐电解液，而软化点太高的话树脂太硬，达不到增粘的效果，更为优选的，所述萜烯树脂为美国SP-553、美国SP-560、国产α-蒎烯树脂中的一种或几种。
优选的，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和乙酯中的一种或几种，更为优选的溶剂为甲苯。
本发明的目的之二通过下述技术方案实现：一种耐电解液的橡胶胶水的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚异丁烯橡胶、环氧化聚异丁烯橡胶、端氨基液体丁腈橡胶和萜烯树脂在60-75℃温度下依次溶解于有机溶剂，形成均匀微黄的胶水；
(2)将颜料加入所述步骤(1)中的胶水中，搅拌均匀，制得所述耐电解液的橡胶胶水。
所述步骤(1)中的基材，优选的为BOPP膜，BOPP膜膜厚度为12-50um，溶解时先溶解聚异丁烯橡胶A，再溶解聚异丁烯橡胶B，搅拌温度越高，越有利于各橡胶原料的溶解，但是温度过高为使得溶剂蒸发过快；综合考虑，将搅拌温度控制为60-75℃，即能使得各橡胶原料具有较好的溶解速度，又能防止溶剂蒸发速度过快；所述步骤(2)中，搅拌温度为常温。
本发明的目的之三通过下述技术方案实现：一种耐电解液的橡胶胶带，包括基材及涂覆于所述基材的橡胶胶层，所述橡胶胶层由上述耐电解液的橡胶胶水制成；所述耐电解液的橡胶胶带的制备方法为：将所述耐电解液的橡胶胶水涂覆于基材，然后在50-150℃温度下烘干后，在40-80℃温度下熟化1-4天，即制得所述耐电解液的橡胶胶带。
用刮刀式或挤出式涂布机将橡胶终止胶水涂在基材膜电晕面上，使用的涂布工艺简单，不需要苛刻的生产条件和设备，特别适合大规模量产，具有很好的经济效益。将本发明的耐电解液的橡胶胶水涂布在BOPP膜上，然后依次进行烘干、冷却、收卷、熟化，即制得耐电解液的橡胶胶带
本发明的有益效果在于：本发明的耐电解液的橡胶胶水，选用了耐化学性能优异的聚异丁烯橡胶作为主体，并加入了环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶，通过环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶的交联反应，既改善了本发明的耐电解液的橡胶胶水在锂电池中与铝箔的粘结性能，也提高了其耐电解液腐蚀性能。
本发明的耐电解液的橡胶胶水的制备方法，采用聚异丁烯橡胶作为主体，环氧化聚异丁烯橡胶和端氨基液体丁腈橡胶进行交联来改善胶水在锂电池中与铝箔的粘结性能，也提高了其耐电解液腐蚀性能，相对于丙烯酸系的终止胶带，其制作工艺更为简单，成本更为低廉，适合工业化生产。
本发明的耐电解液的橡胶胶带，采用的是橡胶胶层，相对于丙烯酸树脂系的终止胶带，其制作工艺更为简单，成本更为低廉，它克服了目前丙烯酸系胶带，长期高温浸泡电解液，其失粘的问题。
本发明的耐电解液的橡胶胶带经过85℃的电解液浸泡72小时后，其剥离力保持率维持在80％以上，提高了锂电池的安全使用系数，本发明的耐电解液的橡胶胶带的安全性能优异于目前常规的丙烯酸系的终止胶带，具有重大的生产实践意义。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种耐电解液的橡胶胶水的制备方法，包括以下步骤：(1)将50重量份聚异丁烯橡胶A、100重量份聚异丁烯橡胶B、40份环氧化聚异丁烯橡胶、5份端氨基液体丁腈橡胶和10份萜烯树脂在70℃温度下溶解于500份有机溶剂，将其溶解成均匀明亮的胶水；
(2)将20份颜料加入所述步骤(1)中的胶水中，搅拌均匀，制得所述耐电解液的橡胶胶水。
其中所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量为400000；所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量为95000。
所述环氧化聚异丁烯橡胶由重均分子量为1000的聚异丁烯橡胶经有机酸氧化制得。
所述有机酸为乙酸。
所述环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:1。
所述萜烯树脂的软化点110℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂。
所述有机溶剂为甲苯。
所述颜料为无机钴绿颜料。
一种耐电解液的橡胶胶带，包括基材及涂覆于所述基材的橡胶胶层，所述橡胶胶层由上述耐电解液的橡胶胶水制成；所述耐电解液的橡胶胶带的制备方法为：将所述耐电解液的橡胶胶水涂覆于基材，然后在80℃温度下烘干后，在60℃温度下熟化2天，即制得所述耐电解液的橡胶胶带。
实施例2
一种耐电解液的橡胶胶水的制备方法，包括以下步骤：(1)将45重量份聚异丁烯橡胶A、102重量份聚异丁烯橡胶B、48份环氧化聚异丁烯橡胶、4份端氨基液体丁腈橡胶和20份萜烯树脂在70℃温度下溶解于400份有机溶剂，形成均匀微黄的胶水；
(2)将30份颜料加入所述步骤(1)中的胶水中，搅拌均匀，制得所述耐电解液的橡胶胶水。
其中所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量为395000；所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量为98000。
所述环氧化聚异丁烯橡胶由重均分子量为1200的聚异丁烯橡胶经有机酸氧化制得。
所述有机酸为过氧化苯甲酸。
所述环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:1.2。
所述萜烯树脂的软化点120℃，所述萜烯树脂为聚合萜烯树脂。
所述有机溶剂为甲苯。
所述颜料为无机橄榄绿颜料。
一种耐电解液的橡胶胶带，包括基材及涂覆于所述基材的橡胶胶层，所述橡胶胶层由上述耐电解液的橡胶胶水制成；所述耐电解液的橡胶胶带的制备方法为：将所述耐电解液的橡胶胶水涂覆于基材，然后在120℃温度下烘干后，在70℃温度下熟化2天，即制得所述耐电解液的橡胶胶带。
实施例3
一种耐电解液的橡胶胶水的制备方法，包括以下步骤：(1)将30重量份聚异丁烯橡胶A、150重量份聚异丁烯橡胶B、20份环氧化聚异丁烯橡胶、1份端氨基液体丁腈橡胶和5份萜烯树脂在60℃温度下溶解于300份有机溶剂，形成均匀微黄的胶水；
其中所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量为420000；所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量为90000。
所述环氧化聚异丁烯橡胶由重均分子量为500的聚异丁烯橡胶经有机酸氧化制得。
所述有机酸为间氯过氧化苯甲酸。
所述环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:0.9。
所述萜烯树脂的软化点100℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂。
所述有机溶剂为二甲苯。
一种耐电解液的橡胶胶带，包括基材及涂覆于所述基材的橡胶胶层，所述橡胶胶层由上述耐电解液的橡胶胶水制成；所述耐电解液的橡胶胶带的制备方法为：将所述耐电解液的橡胶胶水涂覆于基材，然后在50℃温度下烘干后，在40℃温度下熟化4天，即制得所述耐电解液的橡胶胶带。
实施例4
一种耐电解液的橡胶胶水的制备方法，包括以下步骤：(1)将80重量份聚异丁烯橡胶A、70重量份聚异丁烯橡胶B、60份环氧化聚异丁烯橡胶、10份端氨基液体丁腈橡胶和30份萜烯树脂在75℃温度下溶解于600份有机溶剂，形成均匀微黄的胶水；
(2)将50份颜料加入所述步骤(1)中的胶水中，搅拌均匀，制得所述耐电解液的橡胶胶水。
其中所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量为380000；所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量为100000。
所述环氧化聚异丁烯橡胶由重均分子量为1500的聚异丁烯橡胶经有机酸氧化制得。
所述有机酸为过氧化苯甲酸。
所述环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:1.8。
所述萜烯树脂的软化点130℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂和聚合萜烯树脂按照质量比为1:1.2复配而成。
所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和乙酯中按照质量比为1:0.8:2复配而成。
所述颜料为无机钴蓝颜料。
一种耐电解液的橡胶胶带，包括基材及涂覆于所述基材的橡胶胶层，所述橡胶胶层由上述耐电解液的橡胶胶水制成；所述耐电解液的橡胶胶带的制备方法为：将所述耐电解液的橡胶胶水涂覆于基材，然后在150℃温度下烘干后，在80℃温度下熟化1天，即制得所述耐电解液的橡胶胶带。
实施例5
一种耐电解液的橡胶胶水的制备方法，包括以下步骤：(1)将60重量份聚异丁烯橡胶A、120重量份聚异丁烯橡胶B、50份环氧化聚异丁烯橡胶、8份端氨基液体丁腈橡胶和22份萜烯树脂在65℃温度下溶解于300-600份有机溶剂，形成均匀微黄的胶水；
(2)将30份颜料加入所述步骤(1)中的胶水中，搅拌均匀，制得所述耐电解液的橡胶胶水。
其中所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量为410000；所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量为98000。
所述环氧化聚异丁烯橡胶由重均分子量为1200的聚异丁烯橡胶经有机酸氧化制得。
所述有机酸为乙酸、过氧化苯甲酸和间氯过氧化苯甲酸按照质量比为2:0.5:0.8复配而成。
所述环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:1.5。
所述萜烯树脂的软化点125℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂和/或聚合萜烯树脂。
所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和乙酯中按照质量比为1:2:0.7复配而成。
所述颜料为无机铬黄颜料。
一种耐电解液的橡胶胶带，包括基材及涂覆于所述基材的橡胶胶层，所述橡胶胶层由上述耐电解液的橡胶胶水制成；所述耐电解液的橡胶胶带的制备方法为：将所述耐电解液的橡胶胶水涂覆于基材，然后在100℃温度下烘干后，在60℃温度下熟化3天，即制得所述耐电解液的橡胶胶带。
本发明制得的耐电解液的橡胶胶带经过85℃的电解液浸泡72小时后，其剥离力保持率维持在80％以上，提高了锂电池的安全使用系数，本发明的耐电解液的橡胶胶带的安全性能优异于目前常规的丙烯酸系的终止胶带，具有重大的生产实践意义。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐电解液的橡胶胶水，其特征在于，包括以下重量份的原料：
所述聚异丁烯橡胶包括聚异丁烯橡胶A和聚异丁烯橡胶B，所述聚异丁烯橡胶A的重量份数为30-80份，所述聚异丁烯橡胶B的重量份数为70-150份，所述聚异丁烯橡胶A的重均分子量为380000-420000；所述聚异丁烯橡胶B的重均分子量为90000-100000。
2.根据权利要求1所述的耐电解液的橡胶胶水，其特征在于：所述环氧化聚异丁烯橡胶由重均分子量为500-1500的聚异丁烯橡胶经有机酸氧化制得。
3.根据权利要求2所述的耐电解液的橡胶胶水，其特征在于：所述有机酸为乙酸、过氧化苯甲酸和间氯过氧化苯甲酸中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的耐电解液的橡胶胶水，其特征在于：所述环氧化聚异丁烯橡胶中的双键与所述有机酸的摩尔比为1:0.9-1.8。
5.根据权利要求1所述的耐电解液的橡胶胶水，其特征在于：所述端氨基液体丁腈橡胶中的氨基的含量为15％-25％。
6.根据权利要求1所述的耐电解液的橡胶胶水，其特征在于：所述萜烯树脂的软化点100-130℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂和/或聚合萜烯树脂。
7.根据权利要求1所述的耐电解液的橡胶胶水，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和乙酯中的一种或几种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的耐电解液的橡胶胶水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚异丁烯橡胶、环氧化聚异丁烯橡胶、端氨基液体丁腈橡胶和萜烯树脂在60-75℃温度下依次溶解于有机溶剂，形成均匀微黄的胶水；
(2)将颜料加入所述步骤(1)中的胶水中，搅拌均匀，制得所述耐电解液的橡胶胶水。
9.一种耐电解液的橡胶胶带，包括基材及涂覆于所述基材的橡胶胶层，其特征在于：所述橡胶胶层由权利要求1-7任一项所述的耐电解液的橡胶胶水制成或由权利要求8所述的制备方法制得的耐电解液的橡胶胶水制成；所述耐电解液的橡胶胶带的制备方法为：将所述耐电解液的橡胶胶水涂覆于基材，然后在50-150℃温度下烘干后，在40-80℃温度下熟化1-4天，即制得所述耐电解液的橡胶胶带。
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