CN109705797B - 一种聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料及其制备方法。本发明所涉及的原材料如下：按摩尔百分比计50%的A组分和50%的B组分，A组分以摩尔百分比计包括80‑95%的脂肪族二聚酸，5‑20%的C4‑C18脂肪族二元酸的一种或几种的混合物；B组分以摩尔百分比计包括70‑90%的脂肪族二元胺、10‑30%聚醚胺；以总质量百分比计5‑20%的松香类增粘改性剂。本发明制备出的聚酰胺特种注塑料具有极好的韧性及低温流动性，也有一定的耐高温能力，同时对聚合物电池的软包材料及塑料边框有极好的粘接性能，可采用特种低压注塑工艺，实现对聚合物电池的封装。

Description

一种聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料及其制备方法属于胶粘剂领域。

背景技术

聚酰胺特种注塑料有优良的耐热性、耐寒性、耐化学和耐介质性，能快速固化，与多种金属和非金属有很好的亲和力，粘接性能优异。广泛用于微动开关、传感器、印刷线路板、继电器、光纤部件、电子和电器部件等元器件的防水，电子部件的绝缘，电子元件的机械保护等。

但在现有的常规聚酰胺特种注塑料的制备和使用中，不能满足其对新兴的聚合物电池的封装使用要求。因为在聚合物电池的封装中，对聚酰胺特种注塑料有三大核心要求：一、要求聚酰胺特种注塑料有较好的耐温性能，因为电池在使用过程中封装材料的耐温是极其重要的；二、要求聚酰胺特种注塑料有极好的低温流动性能，因为聚合物电池在封装时，其聚合物电池电解质不能承受高温，如85℃以上的温度。故要求在封装时，注塑温度不能过高，如高于170℃。若注塑温度过高，会导致聚合物电池电解质失效。同时，在聚合物电池封装时，注塑压力不能过高，否则聚合物电池有爆炸风险。基于这两方面原因，要求聚酰胺特种注塑料要能在很低的温度及极低的压力下注塑，也即要求其具有极好的低温流动性能。三、要求聚酰胺特种注塑料对聚合物电池软包材料以及塑料边框有极好的粘接性能，才能满足其对聚合物电池的封装防水要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物电池封装用的聚酰胺特种注塑料，以解决技术背景提到的缺点，实现聚酰胺特种注塑料在新兴的聚合物电池领域的封装。

本发明的技术方案如下：

按摩尔百分比计50%的A组分和50%的B组分，A组分以摩尔百分比计包括80-95 mol%的脂肪族二聚酸，5 -20 mol %的C4-C18脂肪族二元酸的一种或几种的混合物；B组分以摩尔百分比计包括70%-90%的脂肪族二元胺、10%-30%聚醚胺；以总质量百分比计5%-20%的松香类增粘改性剂。

所述脂肪族二聚酸为 C18不饱和脂肪酸衍生的二聚酸，其中二聚体的含量≥95wt％，优选二聚体的含量≥ 98wt％。可选自亚油酸、油酸、亚麻油、豆油酸和桐油酸衍生的二聚酸中的一种或几种混合，以实现其极好的流动性。

所述脂肪族二元羧酸为C4～ C 14脂肪族二羧酸的一种或几种混合，脂肪族二元胺为C 2～ C 12脂肪二胺的一种或几种混合。

所述聚醚胺为basf购买商品牌号为D230、D400、D2000的一种或几种。

所述松香改性剂为天然松香或改性松香的一种或几种混合，以增加其对聚合物电池软包材料以及塑料边框有极好的粘接性能。

抗氧剂为受阻酚类抗氧剂如抗氧剂1010，催化剂为磷酸、次磷酸、亚磷酸、醋酸等一种或几种混合。

一种聚合物电池封装用的聚酰胺特种注塑料及其制备方法如下：在一个带有温度计、机械搅拌器、冷凝管和氮气通入管的 500ml 反应瓶内加入二元羧酸、二聚脂肪酸、聚醚胺、催化剂等，通入氮气防氧化，搅拌同时加热升温，当反应瓶内的温度达到110℃-180℃时，开始缓慢加入脂肪族二元胺，加料结束后在130℃-180℃保温0-3小时，再缓慢升温至220℃-260℃并保温1-5小时后，用真空泵进行抽真空减压，真空度＜ 100Pa，保持搅拌速率在一定的值，反应 1-3h 后解除真空结束反应后加入松香类改性剂及抗氧剂，搅拌均匀后出料。

所述该聚酰胺特种注塑料其软化点在120~140℃之间；150℃粘度小于5000mPa.s，优选小于4000mPa.s；注塑压力1.0~40Bar，优选1.0~20Bar。

与现有技术相比，本发明的有益效果是 ：本发明制备出种聚合物电池封装用的不仅具备传统聚酰胺特种注塑料的优点，其对聚合物外包材料及塑料边框有很好的粘接性，有极好的低温流动性你，能在150℃及极低的压力下如小于10Bar注塑，能对聚合物电池内部起到很好的保护以及防水封装的作用。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面详细描述本发明提供的实施例。

实施例 1

在一个带有温度计、机械搅拌器、冷凝管和氮气通入管的 500ml 反应瓶内加入以摩尔百分比记：5 mol % 癸二酸、95mol % 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸、20mol %D2000、10mol%D400，质量分数0.2%的次磷酸，恒压滴液管中装入70mol %乙二胺，通入氮气防氧化，搅拌同时加热升温，当反应瓶内的温度达到 110℃时，开始滴加乙二胺后，温度控制在140℃，恒温2h后缓慢升温至 240℃左右，在240℃恒温4小时后，用真空泵进行抽真空减压，真空度＜ 100Pa，保持搅拌速率在一定的值，反应 2h 后解除真空，加入质量百分数2%抗氧剂1010以及质量分数8%的松香改性酚醛树脂搅拌均匀后结束反应出料。

对比例 1

在一个带有温度计、机械搅拌器、冷凝管和氮气通入管的 500ml 反应瓶内加入以摩尔百分比记：5 mol % 癸二酸、95mol % 二聚体含量大于80%的二聚脂肪酸、20mol %D2000、10mol%D400，质量分数0.2%的次磷酸，恒压滴液管中装入70mol %乙二胺，通入氮气防氧化，搅拌同时加热升温，当反应瓶内的温度达到 110℃时，开始滴加乙二胺后，温度控制在140℃，恒温2h后缓慢升温至 240℃左右，在240℃恒温4小时后，用真空泵进行抽真空减压，真空度＜ 100Pa，保持搅拌速率在一定的值，反应 2h 后解除真空，加入质量百分数2%抗氧剂1010以及质量分数8%的松香改性酚醛树脂搅拌均匀后结束反应出料。

实施例 2

在一个带有温度计、机械搅拌器、冷凝管和氮气通入管的 500ml 反应瓶内加入以摩尔百分比记：10 mol % 癸二酸、90mol % 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸、10mol %D2000、10mol%D400，质量分数0.2%的次磷酸，恒压滴液管中装入80mol %乙二胺，通入氮气防氧化，搅拌同时加热升温，当反应瓶内的温度达到 110℃时，开始滴加乙二胺后，温度控制在140℃，恒温2h后缓慢升温至 240℃左右，在240℃恒温4小时后，用真空泵进行抽真空减压，真空度＜ 100Pa，保持搅拌速率在一定的值，反应 2h 后解除真空，加入质量百分数2%抗氧剂1010以及质量分数15%的松香改性酚醛树脂搅拌均匀后结束反应出料。

对比例2

在一个带有温度计、机械搅拌器、冷凝管和氮气通入管的 500ml 反应瓶内加入以摩尔百分比记：10 mol % 癸二酸、90mol % 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸、10mol %D2000、10mol%D400，质量分数0.2%的次磷酸，恒压滴液管中装入80mol %乙二胺，通入氮气防氧化，搅拌同时加热升温，当反应瓶内的温度达到 110℃时，开始滴加乙二胺后，温度控制在140℃，恒温2h后缓慢升温至 240℃左右，在240℃恒温4小时后，用真空泵进行抽真空减压，真空度＜ 100Pa，保持搅拌速率在一定的值，反应 2h 后解除真空，加入质量百分数2%抗氧剂1010搅拌均匀后结束反应出料。

实施例 3

在一个带有温度计、机械搅拌器、冷凝管和氮气通入管的 500ml 反应瓶内加入以摩尔百分比记：8 mol % 癸二酸、92mol % 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸、10mol %D2000，质量分数0.2%的次磷酸，恒压滴液管中装入90mol %乙二胺，通入氮气防氧化，搅拌同时加热升温，当反应瓶内的温度达到 110℃时，开始滴加乙二胺后，温度控制在140℃，恒温2h后缓慢升温至 240℃左右，在240℃恒温4小时后，用真空泵进行抽真空减压，真空度＜100Pa，保持搅拌速率在一定的值，反应 2h 后解除真空，加入质量百分数2%抗氧剂1010以及质量分数5%的松香改性酚醛树脂搅拌均匀后结束反应出料。

实施例 4

在一个带有温度计、机械搅拌器、冷凝管和氮气通入管的 500ml 反应瓶内加入以摩尔百分比记：20 mol % 癸二酸、80mol % 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸、10mol %D2000、10mol%D400，质量分数0.2%的次磷酸，恒压滴液管中装入80mol %乙二胺，通入氮气防氧化，搅拌同时加热升温，当反应瓶内的温度达到 110℃时，开始滴加乙二胺后，温度控制在140℃，恒温2h后缓慢升温至 240℃左右，在240℃恒温4小时后，用真空泵进行抽真空减压，真空度＜ 100Pa，保持搅拌速率在一定的值，反应 2h 后解除真空，加入质量百分数2%抗氧剂1010以及质量分数18%的松香改性酚醛树脂搅拌均匀后结束反应出料。

按以下方法对实施例及对比例进行测试：

熔融粘度测试 ：采用 Brookfield DV-E 型旋转粘度计测试样品的熔融粘度，称取10.0g 聚酰胺热熔胶样品，测试时选择型号为 S27 的转子，温度控制在 200℃，并不断调节旋转速率，使其测试值位于 20％～ 90％的线性范围内，稳定后记录测量值。

拉伸强度和伸长率测试 ：将样品按照标准 ASTM-D638-2003 制成哑铃型，测量厚度后进行拉伸性能测试。

邵氏硬度测试：根据ASTM D-2240-05测试。

软化点测试：根据ASTM E-28测试。

PC片与铝塑复合膜180°剥离强度：根据GB/T 2790测试。

实施例 1 ～ 4制得的样品与普通聚酰胺热熔胶对比例1～2性能对比测试结果见表 1。

表一：

从上述结果可以看出，采用本发明的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料对聚合物软包材料及塑料边框有极好的粘接性能，且能在低温低压注塑，如150℃下注塑压力仅有4Bar，对聚合物电池起到了很好的封装防水保护。

Claims (12)

1.一种聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所涉及的原材料按摩尔百分比如下：

按摩尔百分比计50%的A组分和50%的B组分，A组分以摩尔百分比计包括95mol% 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸，5 mol % 癸二酸；

B组分以摩尔百分比计包括70mol %乙二胺，20mol % D2000和 10mol%D400；

以及

以总质量百分比计8%的松香改性酚醛树脂。

2.根据权利要求1所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其软化点为122℃。

3.根据权利要求2所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其150℃粘度为3800mPa.s；注塑压力4Bar。

4.一种聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所涉及的原材料按摩尔百分比如下：

按摩尔百分比计50%的A组分和50%的B组分，A组分以摩尔百分比计包括90mol% 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸，10 mol % 癸二酸；

B组分以摩尔百分比计包括80mol %乙二胺，10mol % D2000和 10mol%D400；

以及

以总质量百分比计15%的松香改性酚醛树脂。

5.根据权利要求4所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其软化点为132℃。

6.根据权利要求5所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其150℃粘度为4000mPa.s；注塑压力5 Bar。

7.一种聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所涉及的原材料按摩尔百分比如下：

按摩尔百分比计50%的A组分和50%的B组分，A组分以摩尔百分比计包括92mol% 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸，8 mol % 癸二酸；

B组分以摩尔百分比计包括90mol %乙二胺，10mol % D2000；

以及

以总质量百分比计5%的松香改性酚醛树脂。

8.根据权利要求7所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其软化点为125℃。

9.根据权利要求8所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其150℃粘度为3900mPa.s；注塑压力4 Bar。

10.一种聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所涉及的原材料按摩尔百分比如下：

按摩尔百分比计50%的A组分和50%的B组分，A组分以摩尔百分比计包括80mol% 二聚体含量大于98%的二聚脂肪酸，20 mol % 癸二酸；

B组分以摩尔百分比计包括80mol %乙二胺，10mol % D2000和 10mol%D400；

以及

以总质量百分比计18%的松香改性酚醛树脂。

11.根据权利要求10所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其软化点在138℃。

12.根据权利要求11所述的聚合物电池封装用聚酰胺特种注塑料，其特征在于，所述聚酰胺特种注塑料其150℃粘度为4100mPa.s；注塑压力5 Bar。