CN108276934A - 一种pet基材橡胶终止胶带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及终止胶带技术领域，具体涉及一种PET基材橡胶终止胶带及其制备方法。该PET基材橡胶终止胶带，包括PET基材及涂覆于其表面的终止胶层，所述终止胶层包括如下重量份的原料：天然橡胶70‑100份、丁苯橡胶5‑30份、聚异丁烯橡胶80‑130份、丁基橡胶10‑20份、丁腈橡胶2‑10份、萜烯树脂15‑50份、防老剂10‑20份、交联剂5‑10份、无机颜料10‑50份。本发明的橡胶终止胶层，通过采用橡胶作为胶水的主体物质，克服了目前丙烯酸系胶带，长期高温浸泡电解液，其粘结力骤减的问题，其制备方法更为简单，成本更为低廉，提高了锂电池的安全使用系数。
Description
技术领域
本发明涉及终止胶带技术领域，具体涉及一种PET基材橡胶终止胶带及其制备方法。
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、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。目前市面上的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，会使得该类的胶带在长期浸泡电解液后，会被电解液腐蚀渗透，从而失去粘性，存在一定的安全隐患。
另外，PET基材的透湿性较强，做成胶带后贴在铝箔上，电解液不仅可以从侧面胶层渗透，也可以从PET基材的正面渗透，因此在PET基材上做成耐电解液的终止胶带是非常困难的。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种PET基材橡胶终止胶带，克服了长期高温浸泡电解液后失粘的问题，同时涂覆于PET基材后，能阻止电解液从PET基材渗透。
本发明的另一目的在于提供一种PET基材橡胶终止胶带的制备方法，不需要胶水合成，工艺简单，成本低廉。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种PET基材橡胶终止胶带，包括PET基材及涂覆于其表面的橡胶终止胶层，所述橡胶终止胶层包括如下重量份的原料：
本发明的橡胶终止胶层，通过采用橡胶作为胶层的主体物质，克服了目前丙烯酸系胶带难以解决的长期高温浸泡电解液，其粘结力骤减的问题，提高了锂电池的安全使用系数。本发明通过采用天然橡胶，其分子量大，可以阻隔电解液从PET基材渗透；本发明通过采用丁苯橡胶，能够极大的提高天然橡胶和聚异丁烯橡胶的相容性，优选的，所述丁苯橡胶为SBR1500、SBR1503、SBR1502、SBR1712和SBR1778中的任意一种；本发明通过采用聚异丁烯橡胶，能够为本发明的橡胶终止胶层提供粘性，增大反应体系的粘度，将反应体系中的各原料粘合到一起，优选的，所述聚异丁烯橡胶分子量为50000-100000，更为优选的，聚异丁烯橡胶的分子量为5.5万或9.5万，另一优选的，所述聚异丁烯橡胶为德国BASF、英国BP、日本Sekiyu和日本Nippon中的任意一种；本发明通过采用丁基橡胶，能够提高本发明的橡胶终止胶层的气密性，减少电解液渗透，优选的，所述丁基橡胶为美国Eniay218、Eniay268、Eniay325，日本JSR268，美国Petro-Tex F8NS、Petro-Tex C15NS中的任意一种；本发明通过采用丁腈橡胶，能够提高本发明的橡胶终止胶层的耐热性、耐溶剂性和气密性，优选的，所述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；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；本发明通过采用防老剂，能够提高本发明的橡胶终止胶层的抗老化性能；本发明通过采用交联剂，能够提高本发明的橡胶终止胶层中各橡胶原料分子间的交联密度，从而提高本发明的橡胶终止胶层的耐电解液性能；本发明采用的无机颜料为钴绿、橄榄绿、钴蓝、铬黄等颜料，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，所述天然橡胶的门尼粘度为60-95，所述丁苯橡胶的门尼粘度为40-60，所述丁基橡胶的门尼粘度为60-80，所述丁腈橡胶的门尼粘度为40-70。
本发明通过选用特定范围的门尼粘度的天然橡胶及其他各橡胶原料，使制得的橡胶终止胶层具有更好的耐电解液性能，并严格控制各橡胶原料的质量配比，使其来达到所需的剥离力，使本发明的PET基材橡胶终止胶带能够同时满足初始剥离力大，高温耐电解液等指标。更为优选的，所述天然橡胶的门尼粘度为60-75，所述天然橡胶为中国或者东南亚产地的标准天然橡胶，具体的为中国CSR、越南3L、越南5L、马来西亚SMR CV70、印尼SIR CV7中的任意一种，天然橡胶要在使用前先用开炼机在20℃-60℃条件下塑炼，将其门尼粘度值降低到60-75，再进行溶胶，否则胶体会非常难以溶解；所述丁苯橡胶的门尼粘度为40-50，所述丁基橡胶的门尼粘度为60-70，所述丁腈橡胶的门尼粘度为40-60。
优选的，所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为15％-30％，所述丁基橡胶中异戊二烯的含量为1％-5％，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为18％-35％。
本发明通过采用以上的丁苯橡胶、丁基橡胶和丁腈橡胶，配合本发明中的其他原料，使本发明的PET基材橡胶终止胶带能够同时满足初始剥离力大，高温耐电解液等指标。更为优选的，所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为20％-25％，所述丁基橡胶中异戊二烯的含量为2％-2.5％，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为23-28％。
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，能够提高本发明的橡胶终止胶层的初始粘接力，配合其他原料，使本发明的PET基材橡胶终止胶带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℃，若软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，所述防老剂为2,2,4-三甲基1,2氢化喹聚合物和/或N,N,-二苯基对苯二胺。
本发明通过采用上述防老剂，能够提高本发明的橡胶终止胶层的抗老化性能；更为优选的，所述防老剂为2,2,4-三甲基1,2氢化喹聚合物和N,N,-二苯基对苯二胺按照质量比为1:0.5-1.8复配而成。
优选的，所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、甲酚醛和多聚甲醛中的一种或几种。
本发明通过采用上述交联剂，能够提高本发明的橡胶终止胶层中各橡胶原料分子间的交联密度，从而提高本发明的橡胶终止胶层的耐电解液性能；更为优选的，所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和甲酚醛按照质量比为1-3:0.5-1.2:1复配而成。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种PET基材橡胶终止胶带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、萜烯树脂、防老剂依次加入一定量的溶剂中在一定温度下搅拌均匀，得到混合液A；
(2)将聚异丁烯橡胶和无机颜料依次加入所述步骤(1)中的混合液A中，在一定温度下搅拌均匀，得到混合液B；
(3)将交联剂加入所述步骤(2)中的混合液B中在一定温度下搅拌均匀，得到橡胶终止胶水；
(4)将所述步骤(3)中的橡胶终止胶水涂布在PET基材上，然后在一定温度下烘干，冷却后在一定温度下熟化一定时间，即制得所述PET基材橡胶终止胶带。
本发明的制备方法中，首先根据各橡胶原料的溶解速度，依次加入天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶和丁腈橡胶，考虑到天然橡胶与聚异丁烯橡胶的相容性不好，因此聚异丁烯橡胶最后加入，并且使用丁苯橡胶来提高天然橡胶和聚异丁烯橡胶之间的相容性，使用交联剂来提高各橡胶原料之间橡胶分子的交联密度。
优选的，所述步骤(1)中的溶剂为乙酯、甲苯、二甲苯、丁酮和二甲基亚砜的一种或几种，所述溶剂的添加量为1500-2000重量份。更为优选的，溶剂为甲苯。
优选的，所述步骤(1)中，搅拌温度为60-80℃；所述步骤(2)中，搅拌温度为60-80℃。
优选的，所述步骤(3)中搅拌温度为常温；所述步骤(4)中，烘干温度为50-150℃，熟化温度为40-80℃，熟化时间为1-4天。
步骤(1)和(2)中搅拌温度越高，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60-80℃，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；步骤(4)中，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。
本发明的有益效果在于：本发明的PET基材橡胶终止胶带克服了目前丙烯酸系胶带，长期高温浸泡电解液，其粘结力骤减的问题。本发明的PET基材橡胶终止胶带经过85℃，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。
本发明的橡胶终止胶层采用的是橡胶胶层，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，并且耐电解液性能更好，克服了目前丙烯酸系胶带难以解决的长期高温浸泡电解液，其粘结力骤减的问题，提高了锂电池的安全使用系数。
本发明的橡胶终止胶层通过使用特定范围门尼粘度的天然橡胶以及丁苯橡胶混合萜烯树脂以及其他几种原料来达到所需的剥离力，以及耐电解液性能。
本发明的PET基材橡胶终止胶带能同时满足初始剥离力大、高温耐电解液等指标。
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PET基材橡胶终止胶带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将70重量份的天然橡胶、30重量份的丁苯橡胶、10重量份的丁基橡胶、2重量份的丁腈橡胶、15-50重量份的萜烯树脂、10重量份的防老剂依次加入2000重量份的甲苯中，在60℃温度下搅拌均匀，将其溶解成均匀明亮的胶水，得到混合液A；
(2)将130重量份的聚异丁烯橡胶和50重量份的无机钴绿颜料依次加入所述步骤(1)中的混合液A中，在60℃温度下搅拌均匀，得到混合液B；
(3)将5重量份的交联剂加入所述步骤(2)中的混合液B中在常温下搅拌均匀，得到橡胶终止胶水；
(4)将所述步骤(3)中的橡胶终止胶水涂布在PET基材上，然后在60℃温度下烘干，冷却后在50℃温度下熟化3天，即制得所述PET基材橡胶终止胶带。
所述天然橡胶的门尼粘度为60-75，所述丁苯橡胶的门尼粘度为40-50，所述丁基橡胶的门尼粘度为60-70，所述丁腈橡胶的门尼粘度为40-50。
所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为15％-18％，所述丁基橡胶中异戊二烯的含量为1％-2％，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为18％-23％。
所述萜烯树脂的软化点100℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂。
所述防老剂为2,2,4-三甲基1,2氢化喹聚合物。
所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯。
实施例2
一种PET基材橡胶终止胶带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100重量份的天然橡胶、5重量份的丁苯橡胶、20重量份的丁基橡胶、10重量份的丁腈橡胶、50重量份的萜烯树脂、20重量份的防老剂依次加入溶剂1500重量份的甲苯中，在80℃温度下搅拌均匀，将其溶解成均匀明亮的胶水，得到混合液A；
(2)将80重量份的聚异丁烯橡胶和10重量份的无机橄榄绿颜料依次加入所述步骤(1)中的混合液A中，在80℃温度下搅拌均匀，得到混合液B；
(3)将10重量份的交联剂加入所述步骤(2)中的混合液B中在常温下搅拌均匀，得到橡胶终止胶水；
(4)将所述步骤(3)中的橡胶终止胶水涂布在PET基材上，然后在150℃温度下烘干，冷却后在60℃温度下熟化2天，即制得所述PET基材橡胶终止胶带。
所述天然橡胶的门尼粘度为70-80，所述丁苯橡胶的门尼粘度为50-60，所述丁基橡胶的门尼粘度为70-80，所述丁腈橡胶的门尼粘度为50-60。
所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为18％-25％，所述丁基橡胶中异戊二烯的含量为2％-3％，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为20％-25％。
所述萜烯树脂的软化点110℃，所述萜烯树脂为聚合萜烯树脂。
所述防老剂为N,N,-二苯基对苯二胺。
所述交联剂为甲苯二异氰酸酯。
实施例3
一种PET基材橡胶终止胶带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将天然橡胶80份、丁苯橡胶15份、丁基橡胶15份、丁腈橡胶5份、萜烯树脂20份、防老剂15份依次加入溶剂乙酯、甲苯、二甲苯、丁酮和二甲基亚砜的一种或几种，所述溶剂的添加量为1800重量份中在70℃温度下搅拌均匀，得到混合液A；
(2)将聚异丁烯橡胶100份和无机颜料25依次加入所述步骤(1)中的混合液A中，在70℃温度下搅拌均匀，得到混合液B；
(3)将交联剂8份加入所述步骤(2)中的混合液B中在常温下搅拌均匀，得到橡胶终止胶水；
(4)将所述步骤(3)中的橡胶终止胶水涂布在PET基材上，然后在50℃温度下烘干，冷却后在40℃温度下熟化4天，即制得所述PET基材橡胶终止胶带。
所述天然橡胶的门尼粘度为80-95，所述丁苯橡胶的门尼粘度为45-55，所述丁基橡胶的门尼粘度为65-75，所述丁腈橡胶的门尼粘度为60-70。
所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为25％-30％，所述丁基橡胶中异戊二烯的含量为3％-4％，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为23％-30％。
所述萜烯树脂的软化点120℃，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复配而成。
所述防老剂为2,2,4-三甲基1,2氢化喹聚合物和N,N,-二苯基对苯二胺按照质量比为1:1.5复配而成。
所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和甲酚醛按照质量比为1:0.5:1复配而成。
实施例4
一种PET基材橡胶终止胶带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将天然橡胶80份、丁苯橡胶25份、丁基橡胶18份、丁腈橡胶8份、萜烯树脂30份、防老剂18份依次加入溶剂乙酯、甲苯、二甲苯、丁酮和二甲基亚砜的一种或几种，所述溶剂的添加量为1600重量份中在75℃温度下搅拌均匀，得到混合液A；
(2)将聚异丁烯橡胶110份和无机颜料40依次加入所述步骤(1)中的混合液A中，在75℃温度下搅拌均匀，得到混合液B；
(3)将交联剂6份加入所述步骤(2)中的混合液B中在常温下搅拌均匀，得到橡胶终止胶水；
(4)将所述步骤(3)中的橡胶终止胶水涂布在PET基材上，然后在150℃温度下烘干，冷却后在80℃温度下熟化1天，即制得所述PET基材橡胶终止胶带。
所述天然橡胶的门尼粘度为60-75，所述丁苯橡胶的门尼粘度为40-55，所述丁基橡胶的门尼粘度为60-70，所述丁腈橡胶的门尼粘度为40-55。
所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为22％-24％，所述丁基橡胶中异戊二烯的含量为2％-2.5％，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为20％-22％。
所述萜烯树脂的软化点130℃，所述萜烯树脂为氢化萜烯树脂。
所述防老剂为2,2,4-三甲基1,2氢化喹聚合物和N,N,-二苯基对苯二胺按照质量比为1:0.5复配而成。
所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和甲酚醛按照质量比为3:1.2:1复配而成。
下表为本发明实施例1-4中制得的各PET基材橡胶终止胶带的性能测试：
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 (10)
1.一种PET基材橡胶终止胶带，包括PET基材及涂覆于其表面的橡胶终止胶层，其特征在于：所述橡胶终止胶层包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的PET基材橡胶终止胶带，其特征在于：所述天然橡胶的门尼粘度为60-95，所述丁苯橡胶的门尼粘度为40-60，所述丁基橡胶的门尼粘度为60-80，所述丁腈橡胶的门尼粘度为40-70。
3.根据权利要求1所述的PET基材橡胶终止胶带，其特征在于：所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为15％-30％，所述丁基橡胶中异戊二烯的含量为1％-5％，所述丁腈橡胶中丙烯腈的含量为18％-35％。
4.根据权利要求1所述的PET基材橡胶终止胶带，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。
5.根据权利要求1所述的PET基材橡胶终止胶带，其特征在于：所述防老剂为2,2,4-三甲基1,2氢化喹聚合物和/或N,N,-二苯基对苯二胺。
6.根据权利要求1所述的PET基材橡胶终止胶带，其特征在于：所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、甲酚醛和多聚甲醛中的一种或几种。
7.一种如权利要求1-6任意项所述的PET基材橡胶终止胶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、萜烯树脂、防老剂依次加入一定量的溶剂中在一定温度下搅拌均匀，得到混合液A；
(2)将聚异丁烯橡胶和无机颜料依次加入所述步骤(1)中的混合液A中，在一定温度下搅拌均匀，得到混合液B；
(3)将交联剂加入所述步骤(2)中的混合液B中在一定温度下搅拌均匀，得到橡胶终止胶水；
(4)将所述步骤(3)中的橡胶终止胶水涂布在PET基材上，然后在一定温度下烘干，冷却后在一定温度下熟化一定时间，即制得所述PET基材橡胶终止胶带。
8.根据权利要求7所述的PET基材橡胶终止胶带的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的溶剂为乙酯、甲苯、二甲苯、丁酮和二甲基亚砜的一种或几种，所述溶剂的添加量为1500-2000重量份。
9.根据权利要求7所述的PET基材橡胶终止胶带的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，搅拌温度为60-80℃；所述步骤(2)中，搅拌温度为60-80℃。
10.根据权利要求7所述的PET基材橡胶终止胶带的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中搅拌温度为常温；所述步骤(4)中，烘干温度为50-150℃，熟化温度为40-80℃，熟化时间为1-4天。
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