CN109593507A - 一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂，按重量份计，A组份由以下原料构成：多元醇35‑50份、增粘树脂10‑25份、交联剂0‑5份、导热填料25‑55份、触变剂4‑10份、除水剂0‑5份、催化剂0‑0.1份；B组份由以下原料构成：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体35‑50份、交联剂0‑10份、导热填料30‑65份、触变剂2‑8份、除水剂0‑5份；本发明对软包电池电芯材料PET、铝合金具有优异的粘接性能，对PET的粘接剪切强度＞5MPa，对铝合金的粘接剪切强度＞7MPa;60小时依然保持较好粘结性能，对PET的粘接剪切强度＞3MPa，对铝合金的粘接剪切强度＞4.5MPa。

Description

一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，特别是涉及一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂。
背景技术
相较于方型和圆柱型锂电池，软包电池具有安全性高、重量轻、灵能密度大、内阻小、循环性能好、使用寿命长、设计灵活等多种优点，可广泛适用于3C领域、动力及储能领域。受益于锂电池市场需求的不断增长以及软包电池在动力电池领域的加速渗透，我国软包电池将保持年均35%的增长速度，到2020年软包电池需求量将达到58.9GWh，渗透率将由目前的12上升到41%。
软包电池电芯之间的粘接目前主要使用单组分或双组分硅橡胶，单组分硅胶施胶涂覆方便但是存在大面积使用固化速度慢或内部不固化的问题。双组分硅胶虽然能解决上述问题，但是缩合型双组分硅胶会产生小分子迁移到电芯保护层产生负面影响，同时收缩率大、本体强度低，加成型双组分硅胶存在易发生催化剂中毒、粘接强度低等缺点。而双组分聚氨酯胶黏剂在避免以上硅胶存在问题的的同时具有固化后胶层柔韧、耐冲击性好、收缩率低、粘接强度高等优点。
综上所述，开发一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂是十分有前景的。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂，该胶黏剂通过加入增粘树脂，赋予胶黏剂可与硅胶媲美的初粘力，同时采用具有苯环的多元醇，具有较高的热稳定性，在较高温度下依然保持较好的粘接强度，采用延迟性催化剂可提供较长的施胶操作时间。
具体是通过以下技术方案得以实现的：一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂，其特征在是由A、B两种组份构成。按重量份数计，其中A组份由以下原料构成：多元醇35-50份、增粘树脂10-25份、交联剂0-5份、导热填料25-55份、触变剂4-10份、除水剂0-5份、催化剂0-0.1份；B组份由以下原料构成：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体35-50份、交联剂0-10份、导热填料30-65份、触变剂2-8份、除水剂0-5份。
所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体由二元醇和异氰酸酯反应生成；所述二元醇是芳香族聚酯二元醇（作为优选，选用华大化学的芳香族聚酯多元醇系列产品）和疏水性蓖麻油改性二元醇（作为优选，选用凡特鲁斯公司生产的POLYCIN®D系列蓖麻油改性多元醇）以任意比例构成，平均分子量＞1500；异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、液化MDI中的一种或多种。
所述A、B组分混合比例为体积比1:1。
所述多元醇为阿科玛公司生产的Dianol®和Adiansol®系列多元醇、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸-1,6-己二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇己二醇聚酯二醇、Alberdingk公司的蓖麻油改性多元醇中的多种。
所述A组份中交联剂为官能度≥3，分子量800-2000的聚环氧丙烷多元醇。
所述增粘树脂为端羟基氢化聚丁二烯。
所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或多种，粒径1-10μm，所述触变剂为气相二氧化硅。
所述催化剂为德因化学的延迟性催化剂DY-5508，所述除水剂为分子筛。
所述交联剂为聚合MDI、HDI三聚体、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯中的一种或多种。
所述的一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将二元醇加热升温至100-115℃，抽真空至-0.098MPa，此过程搅拌处理，搅拌速度为300-500r/min，保持搅拌脱水1.5-2.5h后降温至40-55℃，按比例加入异氰酸酯，待反应温度不再上冲后调整温度至70-80℃，保持搅拌反应1.5-3h后冷却至室温即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
所述的一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂的制备方法：按比例分别将A、B组份的各种原料混合均匀即得A、B组份 。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、对软包电池电芯材料PET、铝合金具有优异的粘接性能，对PET的粘接剪切强度＞5MPa，对铝合金的粘接剪切强度＞7MPa。
2、60小时依然保持较好粘结性能，对PET的粘接剪切强度＞3MPa，对铝合金的粘接剪切强度＞4.5MPa。
具体实施方式：
实施例1
（1）端异氰酸酯基聚氨酯预聚体制备：取60kg凡特鲁斯 POLYCIN®D2000和40kg华大化学CMA-2085加热升温至110℃并抽真空至-0.098MPa，此过程搅拌处理，搅拌速度为450r/min，保持搅拌脱水2h后降温至45℃，按比例加入120kg液化MDI，待反应温度不再上冲后调整温度至70℃，保持搅拌反应2h后冷却至室温即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，待用；
（2）A组份制备：取20kg Dianol® 3120、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇10kg、20kgAlbodur® 941、端羟基氢化聚丁二烯12kg、氧化铝30kg、氮化硼3kg、氧化镁20kg、气相二氧化硅4kg、分子筛5kg、延迟催化剂0.1kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得A组份；
（3）B组份制备：取端异氰酸酯基聚氨酯预聚体60kg、HDI三聚体8kg、氧化铝35kg、气相二氧化硅1.5kg、分子筛4kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得B组份。
实施例2
（1）端异氰酸酯基聚氨酯预聚体制备：取65kg凡特鲁斯 POLYCIN®D3000和38kg华大化学CMA-2085加热升温至110℃并抽真空至-0.098MPa，此过程搅拌处理，搅拌速度为450r/min，保持搅拌脱水2h后降温至45℃，按比例加入120kg二苯基甲烷二异氰酸酯，待反应温度不再上冲后调整温度至70℃，保持搅拌反应2h后冷却至室温即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，待用；
（2）A组份制备：取21kg Dianol® 260 NF、15kg聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、18kg Albodur® 941、聚环氧化丙烯三元醇5kg、端羟基氢化聚丁二烯12kg、氧化铝30kg、氮化硼3kg、氧化镁20kg、气相二氧化硅4kg、分子筛5kg、延迟催化剂0.1kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得A组份；
（3）B组份制备：取端异氰酸酯基聚氨酯预聚体59kg、聚合MDI6kg、氧化铝35kg、气相二氧化硅1.5kg、分子筛4kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得B组份。
实施例3
（1）端异氰酸酯基聚氨酯预聚体制备：取100kg凡特鲁斯 POLYCIN®D2000加热升温至110℃并抽真空至-0.098MPa，此过程搅拌处理，搅拌速度为450r/min，保持搅拌脱水2h后降温至45℃，按比例加入120kg二苯基甲烷二异氰酸酯，待反应温度不再上冲后调整温度至70℃，保持搅拌反应2h后冷却至室温即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，待用；
（2）A组份制备：取20kg Adiansol® TO 470、10kg聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、20kg Albodur® 956、聚环氧丙烯三元醇5kg、端羟基氢化聚丁二烯11.5kg、氧化铝30kg、氮化硼3kg、氧化镁20kg、气相二氧化硅4kg、分子筛5kg、延迟催化剂0.1kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得A组份；
（3）B组份制备：取端异氰酸酯基聚氨酯预聚体72kg、氧化铝35kg、气相二氧化硅1.5kg、分子筛4kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得B组份。
实施例4
（1）端异氰酸酯基聚氨酯预聚体制备：取100kg华大化学CMA-2085加热升温至110℃并抽真空至-0.098MPa，此过程搅拌处理，搅拌速度为450r/min，保持搅拌脱水2h后降温至45℃，按比例加入120kg二苯基甲烷二异氰酸酯，待反应温度不再上冲后调整温度至70℃，保持搅拌反应2h后冷却至室温即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，待用；
（2）A组份制备：取20kg Dianol® 3120、10kg聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、19kgAlbodur® 941、端羟氢化聚丁二烯11.5kg、氧化铝35kg、碳化硅10kg、气相二氧化硅4kg、分子筛5kg、延迟催化剂0.1kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得A组份；
（3）B组份制备：取端异氰酸酯基聚氨酯预聚体55kg、HDI三聚体8.7kg氧化铝32kg、气相二氧化硅1.5kg、分子筛4kg高速分散搅拌均匀，转速1200r/min，搅拌2h后即得B组份。
以上实施例制成的一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂，将A、B组份按体积比1:1混合均匀测试其在25℃、60℃对PET和铝合金的粘接的剪切强度，剪切强度按照GB/T 7124-2008测试。结果如表1所示。
表1
*注：测试所用铝合金为3003铝
在保持硅胶使用特性的同时，本发明的一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂对PET、铝合金材质具有优异的粘接性能，在较高温度下也保持了良好的粘接性能，适用于软包电池电池电芯的粘接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (4)

1.一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂，其特征在于，A、B组分混合比例为体积比1:1，按重量份计，A组份由以下原料构成：多元醇35-50份、增粘树脂10-25份、交联剂0-5份、导热填料25-55份、触变剂4-10份、除水剂0-5份、催化剂0-0.1份；B组份由以下原料构成：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体35-50份、交联剂0-10份、导热填料30-65份、触变剂2-8份、除水剂0-5份；
所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的制备方法，包括如下步骤：
将二元醇加热升温至100-115℃，抽真空至-0.098MPa，此过程搅拌处理，搅拌速度为300-500r/min，保持搅拌脱水1.5-2.5h后降温至40-55℃，按比例加入异氰酸酯，待反应温度不再上冲后调整温度至70-80℃，保持搅拌反应1.5-3h后冷却至室温即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述二元醇是芳香族聚酯二元醇和疏水性蓖麻油改性二元醇以任意比例构成，平均分子量＞1500；所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、液化MDI中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述多元醇为阿科玛公司生产的Dianol®和Adiansol®系列多元醇、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸-1,6-己二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸新戊二醇己二醇聚酯二醇、Alberdingk公司的蓖麻油改性多元醇中的多种;所述交联剂为官能度≥3，分子量800-2000的聚环氧丙烷多元醇；所述增粘树脂为端羟基氢化聚丁二烯；所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或多种，粒径1-10μm，所述触变剂为气相二氧化硅；所述催化剂为德因化学的延迟性催化剂DY-5508。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯胶黏剂，其特征在于，所述交联剂为聚合MDI、HDI三聚体、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯中的一种或多种。
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