CN112029454B - 一种耐电解液的无溶剂型胶及应用其的胶带的制备方法 - Google Patents

一种耐电解液的无溶剂型胶及应用其的胶带的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐电解液的无溶剂型胶：其原料包括：增粘树脂；增塑剂；共聚物树脂，共聚物树脂包括苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和/或氢化苯乙烯‑聚丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物；以苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物所占原料的质量百分比为A1，以氢化苯乙烯‑聚丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物所占原料的质量百分比为A2；在温度200℃、负荷为5kg的条件下，苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为MI1，氢化苯乙烯‑聚丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为MI2；令N＝A1×MI1+A2×MI2×10‑2，共聚物树脂满足：1.2g/10min≤N≤8.5g/10min。应用该耐电解液胶可直接进行涂布，无须在涂布前掺兑溶剂，容易挥干，能够达到较高的涂布速度，安全环保。

Description

一种耐电解液的无溶剂型胶及应用其的胶带的制备方法
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，具体地，涉及一种耐电解液的无溶剂型胶及应用其的胶带的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、自放电小、可多次循环使用，使用寿命长、环保性高等特点，广泛应用于手机、汽车、笔记本等领域。锂电池内部使用大量特种胶带用于提高电池的安全性和稳定性，例如终止胶带，双面热熔胶带，尾部单面绕胶等，这些胶带处于电池内部，因此要有优异的耐电解液性能。例如专利CN104610883采用的方法是以PET薄膜为基材，常温具有粘结性的SIS 压敏胶，聚烯烃橡胶等经过溶剂涂布的方式制成双面热熔胶带，用于裸电芯与铝塑膜之间的粘接固定，提高电池刚跌落性能。专利CN108192532采用聚异丁烯橡胶、环氧化聚异丁烯橡胶、端氨基液体丁腈橡胶、萜烯树脂等原料，用溶剂涂布的方式涂布在基材上，制成终止胶带，起到绝缘保护的左右。目前此类橡胶型特种胶带都是采用溶剂型涂布的方式得到，由于涂布用的胶黏剂中含有大量的有机溶剂，在涂布过程中存在涂布速度慢(15-30m/min)、耗能(溶剂烘干)、环境污染、安全性差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐电解液的无溶剂型胶及应用其的胶带的制备方法，以解决上述技术问题中的至少一个。
根据本发明的一个方面，提供一种耐电解液的无溶剂型胶：其原料包括：增粘树脂，增粘树脂选自氢化石油树脂和/或氢化萜烯树脂；增塑剂，增塑剂包括环烷油、石蜡油和白油中的至少一种；共聚物树脂，共聚物树脂包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；以苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物所占原料的质量百分比为A1，以氢化苯乙烯- 聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物所占原料的质量百分比为A2；在温度为200℃、负荷为5kg的条件下，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为MI1，氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为MI2；令N＝A1×MI1+A2×MI2×10-2，共聚物树脂满足：1.2g/10min≤N≤10g/8.5min。
优选地，共聚物树脂满足：2g/10min≤N≤6g/10min。
优选地，共聚物树脂满足：3g/10min≤N≤4g/10min。
优选地，共聚物树脂所占的原料的质量百分比不超过50％。
优选地，MI1满足：8g/10min≤MI1≤18g/10min；MI2满足：200g/10 min≤MI2≤400g/10min。
优选地，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的苯乙烯含量为10％～30％，并且，A1满足，20％≤A1≤45％；氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的苯乙烯含量为15％～30％，并且，A2满足，A2≤20％。
优选地，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物包括直链型苯乙烯-异戊二烯- 苯乙烯嵌段共聚物和/或星形苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
优选地，原料还包括非晶态α-烯烃共聚物，非晶态α-烯烃共聚物所占的原料的质量百分比不超过20％。
优选地，非晶态α-烯烃共聚物的190℃熔融粘度介于1000～8000mPa·s。
优选地，增塑剂的100℃粘度介于5～50mPa·s。
优选地，增粘树脂所占的原料的质量百分比为30％～50％，增粘树脂选自氢化C5树脂、氢化C9树脂、氢化DCPD树脂中的一种或一种以上。
优选地，增粘树脂的软化点为80℃～150℃。
优选地，原料还包括抗氧化剂，抗氧化剂所占的原料的质量百分比不超过 1％，抗氧化剂包括Irganox1010。
可选地，原料还包括颜料。颜料由无机颜料、有机颜料中的一种或两种构成。优选地，无机颜料包括钴蓝、铁蓝、钴绿、铬绿中的至少一种；优选地，有机颜料包括钛青蓝和/或酞青绿。
根据本发明的另一个方面，提供一种应用如上所述耐电解液的无溶剂型胶的胶带的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将原料中除增粘树脂以外的物料混合，升温至180℃，保温并搅拌至物料充分熔化、混合，得到液态树脂混合物；步骤二，向液态树脂混合物中添加增粘树脂，继续保温并搅拌1～3小时，制得胶液；步骤三，将步骤二制得的胶液直接涂布于基材的表面，挥干后制得成品。在步骤三中，可选择基材的离型面和/或非离型面进行胶液涂布。
本发明提供的耐电解液的无溶剂型胶容易铺展、容易挥干，可以直接应用其胶液进行涂布操作而无须为了进行涂布而掺兑溶剂，由此，在制胶和应用的过程中都不会发生溶剂大量挥发的情况，避免由使用溶剂而导致的安全隐患和环境污染等问题，同时，无需为了烘干溶剂而产生额外能耗，既提高了涂布的速度，也节省了生产成本。另一方面，通过设该无溶剂型胶的配方，使共聚树脂的熔融指数和用量满足一定的数量关系，由此制得的无溶剂型胶既适合涂布工艺的要求 (不会因为热熔粘度过高而难以铺展)，也能够为应用其的基材提供足够的粘度，同时，还具有优异的耐电解液性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
实施例1
1.备料
本实施例制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料信息如表1所示，按照表1 所展示的信息备料。在本实施例中，
N＝[(20％×15)+(15×350×10-2)]g/10min＝3.525g/10min
表1实施例1制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料用量
Figure RE-GDA0002728436850000031
Figure RE-GDA0002728436850000041
2.制胶
步骤一：将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、非晶态α-烯烃共聚物、Irganox 1010、增塑剂至溶胶反应釜中，升高温度至180℃，保温并搅拌2小时，物料均溶解呈液态并均匀混合，得到液态树脂混合物。
步骤二：向步骤一得到的液态树脂混合物中加入氢化C5，继续保温并搅拌 2小时，混合均匀后出料，备用。
3.上胶
采用12μm厚的单面离型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作为基材，将制好的无溶剂型胶置入热熔涂布机的溶胶装置，首先将溶胶装置的温度设置为 150～200℃，打开冷却装置，设置涂布厚度相关阐述，当上述无溶剂型胶熔化0.5～1 小时后即可进行涂布。在本实施例中，涂布速度最快可达300m/min。
实施例2
1.备料
本实施例制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料信息如表2所示，按照表1 所展示的信息备料。在本实施例中，
N＝[(27％×20)+(8％×100×10-2)]g/10min＝5.48g/10min
表2实施例2制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料用量
Figure RE-GDA0002728436850000042
Figure RE-GDA0002728436850000051
2.制胶
具体操作和参数设置与实施例1保持一致。
3.上胶
具体操作和参数设置与实施例1保持一致。在本实施例中，涂布速度最快可达200m/min。
实施例3
1.备料
本实施例制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料信息如表2所示，按照表1 所展示的信息备料。在本实施例中，
N＝[(5％×8)+(30％×200×10-2)]g/10min＝1g/10min
表3实施例3制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料用量
Figure RE-GDA0002728436850000052
2.制胶
具体操作和参数设置与实施例1保持一致。
3.上胶
具体操作和参数设置与实施例1保持一致。在本实施例中，涂布速度最快可达50m/min。
实施例4
1.备料
本实施例制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料信息如表4所示，按照表4 所展示的信息备料。在本实施例中，
N＝(35％×10)g/10min＝3.5g/10min
表4实施例4制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料用量
Figure RE-GDA0002728436850000061
2.制胶
步骤一：将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、增塑剂至溶胶反应釜中，升高温度至180℃，保温并搅拌2小时，物料均溶解呈液态并均匀混合，得到液态树脂混合物。
步骤二：向步骤一得到的液态树脂混合物中加入氢化C9，继续保温并搅拌 2小时，混合均匀后出料，备用。
3.上胶
采用12μm厚的单面离型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作为基材，将制好的无溶剂型胶置入热熔涂布机的溶胶装置，首先将溶胶装置的温度设置为 150～200℃，打开冷却装置，设置涂布厚度相关阐述，当上述无溶剂型胶熔化0.5～1 小时后即可进行涂布。在本实施例中，涂布速度最快可达300m/min。
实施例5
1.备料
本实施例制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料信息如表5所示，按照表5 所展示的信息备料。在本实施例中，
N＝(25％×18)g/10min＝4.5g/10min
表5实施例5制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料用量
Figure RE-GDA0002728436850000071
2.制胶
步骤一：将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、钴蓝、增塑剂至溶胶反应釜中，升高温度至180℃，保温并搅拌2小时，物料均溶解呈液态并均匀混合，得到液态树脂混合物。
步骤二：向步骤一得到的液态树脂混合物中加入氢化DCPD，继续保温并搅拌2小时，混合均匀后出料，备用。
3.上胶
采用12μm厚的单面离型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作为基材，将制好的无溶剂型胶置入热熔涂布机的溶胶装置，首先将溶胶装置的温度设置为 150～200℃，打开冷却装置，设置涂布厚度相关阐述，当上述无溶剂型胶熔化0.5～1 小时后即可进行涂布。在本实施例中，涂布速度最快可达200m/min。
实施例6
1.备料
本实施例制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料信息如表6所示，按照表6 所展示的信息备料。在本实施例中，
N＝(45％×10)g/10min＝4.5g/10min
表6实施例6制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料用量
Figure RE-GDA0002728436850000081
2.制胶
步骤一：将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、酚青绿、Irganox1010、增塑剂至溶胶反应釜中，升高温度至180℃，保温并搅拌2小时，物料均溶解呈液态并均匀混合，得到液态树脂混合物。
步骤二：向步骤一得到的液态树脂混合物中加入氢化CDCPD，继续保温并搅拌2小时，混合均匀后出料，备用。
3.上胶
采用12μm厚的单面离型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作为基材，将制好的无溶剂型胶置入热熔涂布机的溶胶装置，首先将溶胶装置的温度设置为 150～200℃，打开冷却装置，设置涂布厚度相关阐述，当上述无溶剂型胶熔化0.5～1 小时后即可进行涂布。在本实施例中，涂布速度最快可达200m/min。
实施例7
1.备料
本实施例制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料信息如表7所示，按照表7 所展示的信息备料。在本实施例中，
N＝(45％×20)g/10min＝9g/10min
表7实施例7制备的耐电解液的无溶剂型胶的原料用量
Figure RE-GDA0002728436850000091
2.制胶
具体操作和参数设置与实施例6保持一致。
3.上胶
具体操作和参数设置与实施例6保持一致。在本实施例中，胶液过于粘稠，无法顺利涂布。
对比例1
以中国发明专利CN108192532B中的产品作为对比例，配方如表8所示，并按照CN108192532B提供的方式制胶，将制好的胶通过涂布的方式上胶制备胶带。
Figure RE-GDA0002728436850000092
Figure RE-GDA0002728436850000101
本实施例中，涂布速度最快可达20m/min。
测试例
测试对象：实施例1-6制备的胶带和对比例制备的胶带，实施例7的胶液因无法顺利涂布，因此不参与测试
(1)热压后剥离强度测试
将实施例1-6和对比实施例1提供的测试胶带胶带贴于铝箔上，用0.5MPa 压力，80℃热压60min，冷却到常温后按照国家标准GB/T 2792-2014所述方法进行剥离强度测试；
(2)热压泡电解液后剥离强度测试
电解液质量配比如下：EC/PC/DEC/EP＝30/10/30/30，1M LiPF6锂盐质量比按12.5％计算，粘性面粘接铝箔，将实施例1–4和对比实施例1提供的测试胶带贴于铝箔上，用0.5MPa压力，80℃热压60min，放置在电解液中，在85℃下浸泡24h(胶带和电解液质量比例1:50)，冷却到常温后按照国家标准GB/T 2792-2014所述方法进行剥离强度测试；
(3)实验结果
测试结果如表9所示，综合实施例1～7的制胶、上胶现象可知，当无溶剂型胶的共聚物树脂满足1.2g/10min≤N≤10g/8.5min，所制得的无溶剂型胶都具备较好的挥干效果，在涂布时能够达到较快的涂布速度，当然，在满足8g/10 min≤MI1≤18g/10min、200g/10min≤MI2≤400g/10min的条件下，所制得的胶液的挥干效果会更好。与当前溶剂型涂布制备的胶带相比，实施例1～6所制得的无溶剂型胶除了能够达到更佳的涂布效果以外，还具有更优异的耐电解液性能，并且能够为铝箔提供足够的粘性，使其在热压或热压泡电解液后仍具有较高的剥离强度。
表9性能测试结果
Figure RE-GDA0002728436850000102
Figure RE-GDA0002728436850000111
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种耐电解液的无溶剂型胶，其特征在于：
其原料包括：增粘树脂，所述增粘树脂选自氢化石油树脂和/或氢化萜烯树脂；增塑剂，所述增塑剂包括环烷油、石蜡油和白油中的至少一种；共聚物树脂，所述共聚物树脂包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；
所述共聚物树脂所占的所述原料的质量百分比不超过50％，以所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物所占所述原料的质量百分比为A1，以所述氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物所占所述原料的质量百分比为A2；
在温度为200℃、负荷为5kg的条件下，所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为MI1，所述MI1满足：8g/10min≤MI1≤18g/10min，所述氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数为MI2，所述MI2满足：200g/10min≤MI2≤400g/10min；
令N＝A1×MI1+A2×MI2×10-2，所述共聚物树脂满足：2g/10min≤N≤6g/10min。
2.如权利要求1所述耐电解液的无溶剂型胶，其特征在于：
所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的苯乙烯含量为10％～30％，并且，所述A1满足，20％≤A1≤45％；
所述氢化苯乙烯-聚丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的苯乙烯含量为15％～30％，并且，所述A2满足，A2≤20％。
3.如权利要求2所述耐电解液的无溶剂型胶，其特征在于：所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物包括直链型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或星形苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
4.如权利要求2所述耐电解液的无溶剂型胶，其特征在于：所述原料还包括非晶态α-烯烃共聚物，所述非晶态α-烯烃共聚物所占的所述原料的质量百分比不超过20％。
5.如权利要求1所述耐电解液的无溶剂型胶，其特征在于：所述增粘树脂所占的所述原料的质量百分比为30％～50％，所述增粘树脂选自氢化C5树脂、氢化C9树脂、氢化DCPD树脂中的一种或一种以上。
6.如权利要求1所述耐电解液的无溶剂型胶，其特征在于：所述原料还包括抗氧化剂，所述抗氧化剂所占的所述原料的质量百分比不超过1％，所述抗氧化剂包括Irganox 1010。
7.一种应用如权利要求1～6任一项所述耐电解液的无溶剂型胶的胶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将所述原料中除所述增粘树脂以外的物料混合，升温至180℃，保温并搅拌至所述物料充分熔化、混合，得到液态树脂混合物；
步骤二，向所述液态树脂混合物中添加所述增粘树脂，继续保温并搅拌1～3小时，制得胶液；
步骤三，将所述步骤二制得的胶液直接涂布于基材的表面，挥干后制得成品。
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