CN111205805A - 一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，属于复合软包装领域。本发明利用聚氨酯复膜胶，它由水溶性阴离子聚氨酯和水溶性阳离子聚氨酯复配组成，其中水溶性阴离子由二异氰酸酯、聚乙烯多元醇和成盐剂混合而成，水溶性阳离子聚氨酯是由二异氰酸酯、聚醚酰亚胺、植物油改性多元醇和成盐剂混合而成。最重要的是本发明在高温下能保持锂电池性良好，它对各种锂离子电解液均能起到密封的作用，是一种制备方法简单，使用方便的环保型产品。

Description

一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法

技术领域

本发明属于复合软包装领域的复膜胶技术领域，尤其涉及一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法。

背景技术

复膜胶是指将BOPP薄膜复合在纸张上的一种胶水。包括水性复膜胶及油性复膜胶。现国内以油性复膜胶为主。随着国家环保法规的日益完善和人们环保意识的逐步增强，溶剂型产品水性化已是大势所趋。在国内市场的现状中水性复膜胶复膜已是市场主流。

随着印刷技术的快速发展，复膜工艺的应用领域日趋广泛，其印后加工工艺也面临着越来越多的技术挑战。提高复膜胶的性能和降低成本，已成为国内众多厂家的当务之急。目前，复膜胶的生产技术已非常成熟，其性能和成本密切相关，故在降低成本的同时不能以降低性能为代价。

目前，国内的食品软包装企业的复合还是以干式复合为主。随着经济的快速发展和各方面条件的逐渐成熟，国内无溶剂复合及无溶剂聚氨酯胶粘剂面临前所未有的机遇。越来越多的软包装企业开始引进无溶剂复合生产线，随着这些引进的无溶剂复合生产线在软包装企业的成功使用，不仅是卫生、环保，同时也给企业带来了实实在在的经济效益，带动更多的软包装企业也开始选择无溶剂复合生产线。随着无溶剂复合生产线的迅速增加，无溶剂复合工艺正在国内得到快速地发展。

我国自80年代印刷品采用复膜技术以来发展很快，从高档印刷品直至中小学课本，复膜印刷品无处不见，其用胶量之大显而易见。复膜胶的种类很多，市售纸塑复膜胶主要有:SBS型、EVA型、聚丙烯酸酯型和聚氨酯型等，而根据分散介质不同又可分为溶剂型和水性复膜胶两类。溶剂型聚氨酯复膜胶由于其涂胶方便，干燥迅速，有利于工业化连续高速生产等优点而得到广泛应用。但溶剂型复膜胶所使用的溶剂多为甲苯.汽油、醋酸乙酯等，在涂胶过程中，这些溶剂挥发人空气，既浪费资源，又会对环境造成严重污染，而且易燃易爆，其贮存和运输都较为不便。因此近年来，溶剂型复膜胶有减少的趋势。但由于其具有独特之处，在短期内又不可能全部取消。解决的方法是选用低毒溶剂，提高固含量及密闭通风操作，并进行溶剂回收等。实验以聚醚和蓖麻油为基本原料合成主剂，采用改性异氰酸酯单体为固化剂，选择低毒溶剂配制胶液。其制备方法简单，操作方便，成本低廉，既保持了溶剂型聚氨酯复膜胶的优点，又克服了其污染环境的不足。特别是该产品在较高的固含量下具有较低的粘度，具有广阔的市场前景。

目前国内市场的软包装复合胶粘剂种类齐全，包括早期的单组份溶剂型聚氨酯胶粘剂，国内仍有极少数厂家在用，到双组份溶剂型聚氨酯胶粘剂，再到无溶剂聚氨酯胶粘剂，以及水性聚氨酯胶粘剂和水性丙烯酸酯胶粘剂，其中应用最广泛的为酯溶型聚氨酯复膜胶和无溶剂聚氨酯复膜胶。

酯溶型聚氨酯复膜胶多为聚酯多元醇体系，其耐水性差，且复合铝塑包装时易出现附着力差、复合效果不良等问题；而无溶剂聚氨酯复膜胶虽具备良好的卫生性能，且安全环保，但其复合的包装袋无法包装液体农药及对锂电池要求高的产品。

我国对锂离子电池的开发研究较晚，其密封胶未形成商品化的生产，进口密封胶均随生产线进口。锂电池保护板主要是针对可充电起保护作用的集成电路板。可充型锂电池之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块带采样电阻的保护板和一片电流保险器出现。本发明的锂电池聚氨酯复膜胶具有优异的粘结牢度，对塑料薄膜与金属材料具有优良的复合强度，胶膜固化后透明度佳，具有很好的柔韧性及耐深冲性能，具有优良的耐热性，具有良好的流平性，润湿性能。

我们对高分子合成和改性入手，制备了锂电池聚氨酯复膜胶，验证并通过了耐电解液性能试验和防漏性能测试。本发明成功地研发了一种锂电池复膜胶，根本的解决了锂电池使用中的难题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提出一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，解决了普通溶剂型聚氨酯复膜胶的固含低，润湿差，耐水解性差，不耐湿热、开放期短，以及与金属复合附着力差等缺陷，不利于锂电池在保存、使用中的性能保持正常，从而满足多种结构基材复合的需要。为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

首先，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分，所述的甲组份含有分子量在350-2000之间的芳香族胺类固化剂，其中：所述的乙组份含有水溶性阴离子聚氨酯和水溶性阳离子聚氨酯复配组成，所述的水溶性阴离子由聚乙烯多元醇、二异氰酸酯、2，2-二羟甲基丙酸和成盐剂混合而成，所述的水溶性阳离子聚氨酯是由二异氰酸酯、数均分子量在500-3000之间的聚醚酰亚胺、植物油改性多元醇和成盐剂混合而成。将水溶性阴离子和水溶性阳离子两种水溶性聚氨酯按比例复配，再辅之以水性固化剂得到锂电池聚氨酯复膜胶。

进一步地，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，阴离子水溶性聚氨酯的合成，是将聚乙烯多元醇、二异氰酸酯反应制备NCO端预聚体；然后将制得NCO端预聚体用2，2-二羟甲基丙酸扩链和封端合成含有羧基的低聚物；最后在将该底聚物加入到成盐剂的水溶液中进行分散得到阴离子水溶性聚氨酯。

进一步地，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，阳离子水溶性聚氨酯是由二异氰酸酯、聚醚酰亚胺反应得到中间物，其中制备预聚体；然后将得到的预聚体与植物油改性多元醇进行扩链反应和封端合成含有氨基的低聚物；最后将氨基封端的低聚物加入到成盐剂乙酸水溶液中，其反应聚乙烯多元醇的种类按化学式量比例加入。其中，进行二氨基化合物进行氨基封端时，为降低氨基活性应使用配有冷却夹套的反应釜，反应过程中控制温度在45℃-105℃之间。

进一步地，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，植物油改性多元醇为环氧大豆油、棕榈油、亚麻油、红花油、米糠油、菜籽油、芝麻油、棉籽油或蓖麻油中的一种或其混合物。

进一步地，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，阴、阳离子水溶性聚氨酯两个组份的官能团的摩尔比为NCO：OH＝0.8-2.2：1。

进一步地，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，聚乙烯多元醇：芳香族胺类固化剂：聚醚酰亚胺：二异氰酸酯：植物油改性多元醇：成盐剂：2，2-二羟甲基丙酸的摩尔量之比为1：0.01-0.5：0.01-1.0：0.01-0.5：0.01-0.5：0.01-0.5：0.01-1.0。

进一步地，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯中的一种或多种，其中作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分中所述异氰酸酯相同或不同。

进一步地，一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分的异氰酸酯为2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或其混合物，其中作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分中所述异氰酸酯相同或不同。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的范围并不受限于该具体实施方式。

实施例1

一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，一种锂电池聚氨酯复膜胶主剂主要由以下质量比的原料组分制成：

其具体制备方法如下：

1).阴离子水溶性聚氨酯的合成，阴离子水溶性聚氨酯的合成，是将聚乙烯多元醇、2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应制备NCO端预聚体；然后将制得NCO端预聚体用2，2-二羟甲基丙酸扩链和封端合成含有羧基的低聚物；最后在将该底聚物加入到成盐剂的水溶液中进行分散得到阴离子水溶性聚氨酯。其中制备预聚体时，根据所选二异氰酸酯和聚醚酰亚胺的种类应按化学式量比例加入，扩链封端时应在75℃-100℃范围内充分搅拌。

2).阳离子水溶性聚氨酯是由二异氰酸酯、聚醚酰亚胺反应得到中间物，其中制备预聚体；然后将得到的预聚体与植物油改性多元醇进行扩链反应和封端合成含有氨基的低聚物；最后将氨基封端的低聚物加入到成盐剂乙酸水溶液中，其反应聚乙烯多元醇的种类按化学式量比例加入，进行二氨基化合物进行氨基封端时，为降低氨基活性应使用配有冷却夹套的反应釜，反应过程中控制温度在45℃-105℃之间。

3).将水溶性阴离子和水溶性阳离子两种水溶性聚氨酯按1：2的比例复配，再辅之以水性固化剂和助剂固化得到锂电池聚氨酯复膜胶。

实验用品做除水预处理，在相对湿度<2％的干燥箱内，将电解液注入装有聚氨酯复膜胶的瓶子，密闭，避光放置。复膜胶对接触的介质成惰性，不变色、不发生化学变化，不被电解液所溶解，长时间保持电解液澄清透明，同时溶胀较小。

胶接体密封表面预处理，上4-5μm厚胶层，晾置、常温固化用于锂电池封口。耐电解液20-70℃/72h不脱胶。

实施例2

一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，一种锂电池聚氨酯复膜胶主剂主要由以下质量比的原料组分制成：

其具体制备方法如下：

1).阴离子水溶性聚氨酯的合成，阴离子水溶性聚氨酯的合成，是将聚乙烯多元醇、2，4-甲苯二异氰酸酯反应制备NCO端预聚体；然后将制得NCO端预聚体用2，2-二羟甲基丙酸扩链和封端合成含有羧基的低聚物；最后在将该底聚物加入到成盐剂的水溶液中进行分散得到阴离子水溶性聚氨酯。其中制备预聚体时，根据所选二异氰酸酯和聚醚酰亚胺的种类应按化学式量比例加入，扩链封端时应在75℃-100℃范围内充分搅拌。

2).阳离子水溶性聚氨酯是由二异氰酸酯、聚醚酰亚胺反应得到中间物，其中制备预聚体；然后将得到的预聚体与植物油改性多元醇进行扩链反应和封端合成含有氨基的低聚物；最后将氨基封端的低聚物加入到成盐剂乙酸水溶液中，其反应聚乙烯多元醇的种类按化学式量比例加入，进行二氨基化合物进行氨基封端时，为降低氨基活性应使用配有冷却夹套的反应釜，反应过程中控制温度在45℃-105℃之间。

3).将水溶性阴离子和水溶性阳离子两种水溶性聚氨酯按1：2的比例复配，再辅之以水性固化剂和助剂固化得到锂电池聚氨酯复膜胶。

实验用品做除水预处理，在相对湿度<2％的干燥箱内，将电解液注入装有聚氨酯复膜胶的瓶子，密闭，避光放置。复膜胶对接触的介质成惰性，不变色、不发生化学变化，不被电解液所溶解，长时间保持电解液澄清透明，同时溶胀较小。

胶接体密封表面预处理，上4-5μm厚胶层，晾置、常温固化用于锂电池封口。耐电解液20-70℃/72h不脱胶。

Claims (8)

1.一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，包括作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分，所述的甲组份含有分子量在350-2000之间的芳香族胺类固化剂，其中：所述的乙组份含有水溶性阴离子聚氨酯和水溶性阳离子聚氨酯复配组成，所述的水溶性阴离子由聚乙烯多元醇、二异氰酸酯、2，2-二羟甲基丙酸和成盐剂混合而成，所述的水溶性阳离子聚氨酯是由二异氰酸酯、数均分子量在500-3000之间的聚醚酰亚胺、植物油改性多元醇和成盐剂混合而成。将水溶性阴离子和水溶性阳离子两种水溶性聚氨酯按比例复配，再辅之以水性固化剂得到锂电池聚氨酯复膜胶。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，所述的阴离子水溶性聚氨酯的合成，是将聚乙烯多元醇、二异氰酸酯反应制备NCO端预聚体；然后将制得NCO端预聚体用2，2-二羟甲基丙酸扩链和封端合成含有羧基的低聚物；最后在将该底聚物加入到成盐剂的水溶液中进行分散得到阴离子水溶性聚氨酯。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，所述阳离子水溶性聚氨酯是由二异氰酸酯、聚醚酰亚胺反应得到中间物，其中制备预聚体；然后将得到的预聚体与植物油改性多元醇进行扩链反应和封端合成含有氨基的低聚物；最后将氨基封端的低聚物加入到成盐剂乙酸水溶液中，其反应聚醚酰亚胺的种类按化学式量比例加入。其中，进行二氨基化合物进行氨基封端时，为降低氨基活性应使用配有冷却夹套的反应釜，反应过程中控制温度在45℃-105℃之间。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，所述的植物油改性多元醇为环氧大豆油、棕榈油、亚麻油、红花油、米糠油、菜籽油、芝麻油、棉籽油或蓖麻油中的一种或其混合物。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，阴、阳离子水溶性聚氨酯两个组份的官能团的摩尔比为NCO：OH＝0.8-2.2：1。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，聚乙烯多元醇：芳香族胺类固化剂：聚醚酰亚胺：二异氰酸酯：植物油改性多元醇：成盐剂：2，2-二羟甲基丙酸摩尔量之比为1：0.01-0.5：0.01-1.0：0.01-0.5：0.01-0.3：0.01-0.2：0.01-1.0。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，所述作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯中的一种或多种，其中作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分中所述异氰酸酯相同或不同。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池聚氨酯复膜胶的制备方法，其特征在于，所述作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分的异氰酸酯为2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或其混合物，其中作为固化剂的甲组分和作为主剂的乙组分中所述异氰酸酯相同或不同。