CN110564142A - 一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜及其制备方法，其中，该锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其叠加的膜层结构由自外向内依次包括表面哑光层、芯层和表面功能层；表面哑光层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺40～80份、聚甲醛10～30份、增韧剂5～15份、哑光剂1～5份、黑着色剂0.5～2份、抗氧剂0.1～1份和爽滑剂0.1～0.5份；芯层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺60～90份、增韧剂5～10份和黑着色剂0.5～2份；表面功能层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺60～90份、增韧剂5～10份、黑着色剂0.5～2份和开口剂0.4～1份。该黑色哑光聚酰胺薄膜应用于铝塑复合膜中的双向拉伸聚酰胺层，使得铝塑复合膜具有黑色哑光的外观效果。

Description

一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池包装材料领域，特别涉及一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜及其制备方法。
背景技术
铝塑复合膜(铝塑膜)是软包铝电池封装的关键材料，单片锂电池组装后用铝塑膜密封，形成一个电池，铝塑膜起到保护内容物的作用。作为锂电池产业链中壁垒最高的关键环节，全球铝塑膜市场一直由日本少数企业垄断，占据全球约75％的市场份额。目前，国内企业经过多年积累技术日趋成熟，逐步实现规模化生产，未来国内铝塑复合膜具有极高的市场前景。
铝塑复合膜的典型膜层结构为：双向拉伸聚酰胺层、粘合层、铝层、特殊粘合层和流延聚丙烯层。对于黑色铝塑复合膜，传统的制备工艺是在与粘合层相接的铝层表面涂布一层黑色哑光油，起到遮光作用，同时使黑色铝塑复合膜具有极低的光泽度，给人一种柔和的视觉效果。
然而上述的黑色铝塑复合膜仍存在诸多不足，例如：制备工艺中需要涂布黑色哑光油，因为溶剂的问题会给环境造成一定的污染；制备工艺中多一道涂布工序，成本增加；涂布厚度的问题也使铝塑复合膜的质量稳定性存在一定风险。
因此如何不采用涂布黑色哑光油，而使铝塑复合膜具有黑色哑光效果，是本行业亟待解决的问题。
发明内容
为解决背景技术中的问题，本发明提供一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，该黑色哑光聚酰胺薄膜应用于铝塑复合膜中的双向拉伸聚酰胺层，使得铝塑复合膜具有黑色哑光的外观效果，从而获得黑色铝塑复合膜。
本发明提供的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其叠加的膜层结构由自外向内依次包括表面哑光层、芯层和表面功能层；
所述表面哑光层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺40～80份、聚甲醛10～30份、增韧剂5～15份、哑光剂1～5份、黑着色剂0.5～2份、抗氧剂0.1～1份和爽滑剂0.1～0.5份；
所述芯层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺60～90份、增韧剂5～10份和黑着色剂0.5～2份；
所述表面功能层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺60～90份、增韧剂5～10份、黑着色剂0.5～2份和开口剂0.4～1份。
进一步地，所述聚酰胺选自PA6、PA66、PA56、PA610、PA612、PA10、PA11、PA12的一种或几种组合。
进一步地，所述增韧剂选自共聚尼龙、尼龙弹性体、热塑性弹性体的一种或几种组合。
进一步地，所述哑光剂选自环氧树脂预交联颗粒，粒径为50～100μm。
进一步地，所述黑着色剂选自有机黑色着色剂。
进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂264的一种或几种组合。
进一步地，所述开口剂选自二氧化硅、交联的聚甲基丙烯酸甲酯交联颗粒的一种或几种组合。
进一步地，所述爽滑剂选自氧化聚乙烯蜡。
进一步地，所述表面哑光层和所述表面功能层厚度控制在1～5um；所述芯层的厚度控制在10～30um。
本发明提供的黑色哑光聚酰胺薄膜具有如下特点：
1.采用聚酰胺与聚甲醛合金复合材料作为表面哑光层的基材，是利用聚甲醛树脂的高结晶性赋予薄膜表面均匀的凸起，达到降低光泽度的效果；
2.添加初始粒径为100～500μm的环氧预交联颗粒，其在螺杆熔融挤出过程中，会再次熔融，利于有机黑着色剂浸润，保证色泽均匀；且预交联颗粒会进一步细化，粒径分步在0.1～1μm之间，协同降低薄膜表面的光泽度，又起到防粘作用；同时聚酰胺中的酰胺基、聚甲醛中的醛基及环氧预交联颗粒中的环氧基团发生反应，促进各组份材料的相容性，提高力学性能；
3.添加增韧剂，是为了提升聚酰胺薄膜的柔韧性，提高铝塑复合膜的冲深深度，添加抗氧剂是防止复合薄膜的生产加工过程中发生热氧老化，添加有机黑色着色剂是为了聚酰胺薄膜的力学性能；
4.添加爽滑剂OPE蜡是降低薄膜哑光层的摩擦系数，提高爽滑性，同时与聚酰胺一起协同吸收甲醛，防止聚甲醛加工过程中受热分解，起到热稳定剂的作用；
5.添加开口剂主要是起到破真空的作用，防止薄膜粘连断裂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的黑色哑光聚酰胺薄膜的膜层结构示意图；
附图标记：
1表面哑光层 2芯层 3表面功能层
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
聚酰胺薄膜为三层膜结构，薄膜的结构由自外向内依次为表面哑光层1、芯层2、表面功能层3；
表面哑光层1的组分为：60份PA6、20份聚甲醛、10份尼龙弹性体、2份环氧预交联颗粒、1份有机黑着色剂、0.5份抗氧剂1010、0.3份OPE蜡。
芯层2的组分为：89份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂。
表面功能层3的组分为：88.95份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂、0.5份二氧化硅。
实施例2
聚酰胺薄膜为三层膜结构，薄膜的结构由自外向内依次为表面哑光层1、芯层2、表面功能层3；
表面哑光层1的组分为：46.95份PA6、30份聚甲醛、15份共聚PA6/PA66、5份环氧预交联颗粒、2份黑着色剂、1份抗氧剂264、0.5份OPE蜡。
芯层2的组分为：83份PA6、15份共聚PA6/PA66、2份有机黑着色剂。
表面功能层3的组分为：82.9份PA6、15份共聚PA6/PA66、2份有机黑着色剂、1份二氧化硅。
实施例3
聚酰胺薄膜为三层膜结构，薄膜的结构由自外向内依次为表面哑光层1、芯层2、表面功能层3；
表面哑光层1的组分为：83.39份PA66、10份聚甲醛、5份热塑性弹性体POE、1份环氧预交联颗粒、0.5份有机黑着色剂、0.1份抗氧剂168、0.1份OPE蜡。
芯层2的组分为：94.5份PA66、5份热塑性弹性体POE、0.5份有机黑着色剂。
表面功能层3的组分为：94.46份PA66、5份热塑性弹性体POE、0.5份有机黑着色剂、0.4份交联聚甲基丙烯酸甲酯。
比较例1
市场现有的双向拉伸聚酰胺6薄膜。
比较例2
聚酰胺薄膜为三层膜结构，薄膜的结构由自外向内依次为上表层、芯层、下表层；
上表层的组分为：98.93份PA6、1份炭黑、0.5份二氧化硅、0.2份芥酸酰胺。
芯层的组分为：99份PA6、1份炭黑。
下表层的组分为：99.05份PA6、1份炭黑、0.5份二氧化硅。
比较例3
聚酰胺薄膜为三层膜结构，薄膜的结构由自外向内依次为上表层、芯层、下表层；
上表层的组分为：60份PA6、10份尼龙弹性体、2份环氧预交联颗粒、1份有机黑着色剂、0.5份抗氧剂1010、0.3份OPE蜡。
芯层的组分为：89份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂。
下表层的组分为：88.95份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂、0.5份二氧化硅。
比较例4
聚酰胺薄膜为三层膜结构，薄膜的结构由自外向内依次为上表层、芯层、下表层；
上表层的组分为：60份PA6、20份聚甲醛、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂、0.5份抗氧剂1010、0.3份OPE蜡。
芯层的组分为：89份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂。
下表层的组分为：88.95份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂、0.5份二氧化硅。
比较例5
聚酰胺薄膜为三层膜结构，薄膜的结构由自外向内依次为上表层、芯层、下表层；
上表层的组分为：60份PA6、20份聚甲醛、10份尼龙弹性体、2份环氧预交联颗粒、1份有机黑着色剂、0.5份抗氧剂1010。
芯层的组分为：89份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂。
下表层的组分为：88.95份PA6、10份尼龙弹性体、1份有机黑着色剂、0.5份二氧化硅。
本发明对上述实施例1-3和比较例1-5所获得的聚酰胺薄膜进行一系列实验测试，其测试结果如表1所示：
表1
注：冲压成型时，使用的模具成型深度10个样品，未观察到薄膜出现裂纹极限深度，冲深深度。
制膜过程中，观察膜面，发现色泽偏暗，暗纹或者气泡等问题，用“Х”表示，没有用“○”表示，评估表观质量。
由表1的实验数据可知，比较例3的组分不添加聚甲醛树脂，与比较例3相比，实施例1-3在组分中通过添加聚甲醛树脂，利用聚甲醛树脂的高结晶性赋予薄膜表面均匀的凸起，达到降低光泽度的效果；而在比较例5中，我们发现在组分中缺少OPE蜡时，薄膜的膜面会出现外观质量缺陷；经分析，配方中利用聚甲醛树脂的高结晶性赋予薄膜表面均匀的凸起达到降低光泽度的效果，但另一方面，由于聚甲醛树脂的引入，聚甲醛树脂在生产工艺中会出现受热分解导致薄膜的膜面出现外观质量缺陷，我们发现原本作为爽滑剂的OPE蜡，其能与聚酰胺一起协同吸收甲醛，防止聚甲醛加工过程中受热分解，起到热稳定剂的作用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：其叠加的膜层结构由自外向内依次包括表面哑光层、芯层和表面功能层；
所述表面哑光层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺40～80份、聚甲醛10～30份、增韧剂5～15份、哑光剂1～5份、黑着色剂0.5～2份、抗氧剂0.1～1份和爽滑剂0.1～0.5份；
所述芯层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺60～90份、增韧剂5～10份和黑着色剂0.5～2份；
所述表面功能层的组分按照质量份数计包括：聚酰胺60～90份、增韧剂5～10份、黑着色剂0.5～2份和开口剂0.4～1份。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述聚酰胺选自PA6、PA66、PA56、PA610、PA612、PA10、PA11、PA12的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述增韧剂选自共聚尼龙、尼龙弹性体、热塑性弹性体的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述哑光剂选自环氧树脂预交联颗粒，粒径为50～100μm。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述黑着色剂选自有机黑色着色剂。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂264的一种或几种组合。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述开口剂选自二氧化硅、交联的聚甲基丙烯酸甲酯交联颗粒的一种或几种组合。
8.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述爽滑剂选自氧化聚乙烯蜡。
9.根据权利要求1所述的一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜，其特征在于：所述表面哑光层和所述表面功能层厚度控制在1～5um；所述芯层的厚度控制在10～30um。
10.一种锂电池外包装用的黑色哑光聚酰胺薄膜的制备方法，按以下步骤进行：
第一步：将表面哑光层、芯层、表面功能层中各组分按比例添加至高混机中混合均匀；再通过挤出机挤出造粒，烘干水分、打包；其中，挤出机温度为185～260℃，水槽水温为35～55℃，烘箱温度为60～90℃；粒子水分≤1500ppm；
第二步：将表面哑光层、芯层、表面功能层通过各自的挤出机熔融后，统一经过T型模头流出，在冷辊上冷却，形成未拉伸片材，其中冷辊的温度为15～35℃，未拉伸片材的厚度为120～400um；
第三步：将未拉伸片材在加热状态下利用线性电机轨道进行同步拉伸，其中拉伸温度为170～210℃，拉伸倍率为3.0*3.0～3.5*3.5；
第四步：将拉伸后的薄膜进行热定型，其中定型温度为190～230℃，定型时间为40～120s，最后得到所述的耐高温阻燃聚酰胺薄膜，薄膜厚度为10～60um。
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