CN113683995B - Uv胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种UV胶，其包括按重量份计的如下组分：光引发剂2份～8份、活性稀释剂26份～41份、光固化树脂预聚物30份～43份、异氰酸酯聚合物16份～27份、填料4份～8份，所述异氰酸酯聚合物为二元异氰酸酯与二官能度多元醇和三官能度多元醇的预聚物。本申请所述UV胶具有高弹性、高粘接性、可快速返修以及快速成型的特性。本申请还提供一种制备上述UV胶的制备方法。

Description

UV胶及其制备方法
技术领域
本申请涉及属于高分子材料加工技术领域，尤其涉及一种UV胶及其制备方法。
背景技术
随着3C数码产品、移动电源和无人机等电子产品的迅速发展，锂离子电池的应用越发广泛与普及。锂离子电池通过焊接将电芯极耳和电池保护电路板(PCB)连接在一起，PCB经过极耳弯折后放置在锂离子电池头部深坑面(软包电池外表面的铝塑膜热封形成顶封边和侧封边，电池极耳穿过顶封边伸出铝塑膜，顶封边至电池大面距离较大的一侧为深坑面，顶封边至电池大面距离较小的一侧为浅坑面)位置，PCB与深坑面通过双面胶进行粘接固定。深坑面外围采用绝缘胶带缠绕粘接辅助固定，顶封边采用单面胶带进行包裹与绝缘，深坑斜坡面粘贴硅胶垫用于防止PCB与深坑斜坡面之间发生刮蹭导致铝塑膜破裂。但是，铝极耳和镍极耳厚度较薄，承受力小，双面胶粘接力不牢固，皆不能较好地起到固定PCB的作用，在电池跌落过程中可能会发生PCB偏移，导致极耳拉扯断裂。PCB若直接与电池本体撞击可能会刮破、刺穿电池铝塑膜，产生漏液与起火，存在潜在的安全风险。
电池跌落过程中，为防止PCB刮破、刺穿电池铝塑膜，造成漏液与起火等风险，常规方法主要是在电池深坑斜坡面贴附一个硅胶垫。但深坑面规整度不足，如深坑面凹凸度公差为+0.1/-0.5mm，硅胶垫的厚度公差为±0.05mm，以致PCB与电池深坑面之间存在较大的空隙未填补，电池在跌落过程中PCB依然存在产生较大位移的风险，引起极耳拉断，导致电池失效。
为解决硅胶垫无法实现充分填充PCB和电芯头部深坑面之间间隙的问题，采用胶水粘接，利用胶水的流动性，可有效填充PCB和电芯头部深坑面之间的间隙，后经胶水的化学反应，实现胶水同时有效粘接PCB和电芯，可解决电池在跌落过程中发生PCB产生较大位移的问题，降低极耳拉断的风险。虽然目前大部分的胶水能实现PCB的较好固定，但一旦出现PCB需要重新拆卸下来的情况，由于胶水的粘接能力过强，内聚强度小于粘接强度，导致PCB难以从电池中拆卸下来，难以实现电芯与PCB安全分离，只能将PCB和电芯整体报废，造成了电芯或PCB的极大浪费。另外，现有技术中有些胶水的固化时间较长，表干时间≥5分钟，完全固化时间大于12小时，难以满足快速成型的工艺要求。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种新型的UV胶，以解决现有技术的胶水无法兼顾高弹性、高粘接性、可快速返修以及快速成型的技术问题。
本申请一实施方式的技术方案是：一种UV胶，按重量份计，包括如下组分：光引发剂2份～8份、活性稀释剂26份～41份、光固化树脂预聚物30份～43份、异氰酸酯聚合物16份～27份、填料4份～8份。其中，异氰酸酯聚合物为二元异氰酸酯与多元醇的预聚物，多元醇包括二官能度多元醇和三官能度多元醇。
光引发剂在紫外光(UV)的照射下产生活性组分，引发链反应。光固化树脂预聚物是指受到光照后能够在短时间内迅速发生物理和化学变化，进行交联固化的物质。在光引发剂作用下并受到光照后，所述光固化树脂预聚物发生交联反应，得到分子链之间紧密交联的具有高弹性的交联状物，从而起到粘接以及在跌落过程中起到缓冲的作用，并确保在返修过程中所述UV胶的胶体可整体剥离。活性稀释剂用于稀释树脂，调节树脂粘度；并且活性稀释剂的渗透性较强，能增加UV胶与基材的附着力，还可以调整光固化树脂预聚物固化后的性能。填料主要作用是提升UV胶的物理性能，例如增稠、哑光、耐磨和耐热，也可改变硬度和热膨胀系数。异氰酸酯聚合物可改善部分区域光照射不到导致不能固化的问题，可通过湿气固化(通过与空气中的水分发生反应而固化)实现UV胶的完全固化；并且UV固化和湿气固化同时进行的方式，能够缩短固化时间。并且，所述异氰酸酯聚合物为二元异氰酸酯与二官能度多元醇和三官能度多元醇的预聚物，有利于促进湿气固化，从而促进所述UV胶的完全固化。
一种实施方式中，二元异氰酸酯与多元醇的质量比例为1:1～1:2，多元醇中二官能度多元醇与三官能度多元醇的质量比例为1:1～9:1。官能度是指单体分子在发生缩合反应时，参加反应的官能团数目，也就是在反应体系中实际起反应的单体官能团数。
一种实施方式中，二官能度多元醇与三官能度多元醇的质量比例为3:1～7:1。二官能度多元醇为UV胶提供弹性(二官能度多元醇交联时形成线性结构，硬度较小)，三官能度多元醇为UV胶提供硬度及反应速度(三官能度多元醇交联时，形成网状交联结构，硬度较大)。当二官能度多元醇与三官能度多元醇的质量比例范围为3:1～7:1时，所形成的异氰酸酯聚合物作为反应物形成的UV胶具有较合适的硬度(25～35邵D)。
一种实施方式中，二元异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯(CAS号：101-68-8，简称：MDI)、间苯二甲基异氰酸酯(CAS号：3634-83-1，简称：XDI)、六亚甲基二异氰酸酯(CAS号：822-06-0，简称：HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(CAS号：4098-71-9，简称：IPDI)或4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷(又称二环己基甲烷二异氰酸酯或二环己基甲烷-4,4-二异氰酸酯，CAS号：5124-30-1，简称：HMDI)中的至少一种。
一种实施方式中，二官能度多元醇包括1,3-丙二醇(CAS号：504-63-2)、1,2-己二醇(CAS号：6920-22-5)、1,2-戊二醇(CAS号：5343-92-0)、异己二醇(CAS号：107-41-5)、1,5-戊二醇(CAS号：111-29-5)、1,4-丁二醇(CAS号：110-63-4)、1,2-丙二醇(CAS号：57-55-6)或1,8-辛二醇(CAS号：629-41-4)中的至少一种。
一种实施方式中，三官能度多元醇包括1,2,4-丁三醇(CAS号：3068-00-6)、1,2,6-己三醇(CAS号：106-69-4)或1,2,5-戊三醇(CAS号：14697-46-2)中的至少一种。
一种实施方式中，光引发剂包括二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷(又称2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，CAS号：75980-60-8；简称：光引发剂TPO)，光引发剂还包括1-羟基环己基苯基甲酮(CAS号：947-19-3，简称：光引发剂184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(CAS号：7473-98-5，简称：光引发剂1173)、安息香二乙醚(CAS号：24650-42-8；简称：光引发剂651)或苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(CAS号：162881-26-7；简称：光引发剂819)中的至少一种，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷的质量占光引发剂总质量的30％～70％。
一种实施方式中，活性稀释剂包括单官能基反应单体和双官能基反应单体，单官能基反应单体与双官能基反应单体的质量比例为1:1～10:1。官能基指反应性基团，单官能基反应单体是指只含有一个反应性官能基(例如乙醇，只有一个官能基——羟基)的单体，双官能基反应单体是指含有两个反应性官能基的单体(比如乙二醇)。
一种实施方式中，单官能基反应单体包括丙烯酸异壬酯(CAS号：51952-49-9，简称：INAA)、双环戊烯基乙氧化丙烯酸酯(CAS号：65983-31-5，简称：DCPEA)、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(又称丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯，CAS号：7328-17-8，简称：EOEOEA)、丙烯酸异癸酯(CAS号：1330-61-6，简称：IDA)、硬脂酸甲基丙烯酸酯(又称2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯，CAS号：32360-05-7，简称：SMA)、甲基丙烯酸-2-乙基己酯(CAS号：688-84-6，简称：EHMA)、月桂酸丙烯酸酯(又称丙烯酸月桂酯，CAS号：2156-97-0，简称：LA)或硬脂酸烯丙酯(CAS号：6289-31-2，简称：SA)中的至少一种。
一种实施方式中，双官能基反应单体包括聚乙二醇二丙烯酸酯(CAS号：26570-48-9)或三丙二醇二丙烯酸酯(又称二缩三丙二醇二丙烯酸酯，CAS号：42978-66-5，简称：TPGDA)中的至少一种。
一种实施方式中，单官能基反应单体与双官能基反应单体的质量比例为3:1～5:1。
一种实施方式中，光固化树脂预聚物为官能度为2～3的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的粘度为10000cps～65000cps。选用低官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，能够改善芳香族聚氨酯固化后胶硬度较大的缺陷，使UV胶具备较好的弹性，同时还能保证UV胶的内聚力较高，实现UV胶易剥离的特性。
一种实施方式中，填料包括碳酸钙、硫酸钡、气相二氧化硅、氢氧化铝、高岭土或滑石粉中的至少一种。添加一定量的填料，能够调节UV胶的硬度(25～35邵D)和粘度(5000～30000cps)，使得UV胶能够较好地填充在PCB与电芯之间的间隙中，同时又能防止UV胶过度流淌到PCB底部造成电池头部厚度的增加。
一种实施方式中，填料为气相二氧化硅，所述气相二氧化硅的粒径尺寸D90为2400nm～5000nm。
本申请还提供上述UV胶的制备方法，制备方法包括如下步骤：
将光引发剂与活性稀释剂在25℃、真空环境下混合搅拌20～40min，所述真空环境的真空度为0.1MPa；
加入光固化树脂预聚物和异氰酸酯聚合物，设置反应温度为45℃～75℃，搅拌60min；
分批次加入填料，搅拌30～50min，冷却至室温，静置，过滤，封装，最终制得所述UV胶。
本申请提供的UV胶，具有良好的弹性及粘接性能，能实现电池跌落过程中PCB相对于电池本体不发生位移的效果；所述UV胶内聚力强，当返修需要PCB与电芯分离时，能快速且容易地将UV胶剥离去除，同时不破坏电芯表面的铝塑膜；所述UV胶的固化时间快，能满足工艺生产的CT(Cycle time，设备完成一个产品的加工工序所需要的周期时间)或UPH(UnitPer Hour，每小时的产出)。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请实施例。
应注意的是，尽管下述说明书描述了许多特征并列举了诸多实施例，但是某些特征可以组合在一起以形成其它的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，本说明书所说明的特征之间的组合并非旨在限制。
本申请一实施方式提供一种UV胶，按重量份计，包括如下组分：光引发剂2份～8份、活性稀释剂26份～41份、光固化树脂预聚物30份～43份、异氰酸酯聚合物16份～27份、填料4份～8份。其中，异氰酸酯聚合物为二元异氰酸酯与多元醇的预聚物，多元醇包括二官能度多元醇和三官能度多元醇。
光引发剂在紫外光(UV)的照射下产生活性组分，引发链反应。光固化树脂预聚物是指受到光照后能够在短时间内迅速发生物理和化学变化，进行交联固化的物质。在光引发剂作用下并受到光照后，光固化树脂预聚物发生交联反应，得到分子链之间紧密交联的具有高弹性的交联状物，从而起到粘接以及在跌落过程中起到缓冲的作用，并确保在返修过程中UV胶的胶体可整体剥离。活性稀释剂用于稀释树脂，调节树脂粘度；并且活性稀释剂的渗透性较强，能增加UV胶与基材的附着力，还可以调整光固化树脂预聚物固化后的性能。填料主要作用是提升UV胶的物理性能，例如增稠、哑光、耐磨和耐热，也可改变硬度和热膨胀系数。异氰酸酯聚合物可改善部分区域光照射不到导致不能固化的问题，可通过湿气固化(通过与空气中的水分发生反应而固化)实现UV胶的完全固化；并且UV固化和湿气固化同时进行的方式，能够缩短固化时间。并且，异氰酸酯聚合物为二元异氰酸酯与二官能度多元醇和三官能度多元醇的预聚物，有利于促进湿气固化，从而促进所述UV胶的完全固化。
若光引发剂的重量份数低于2份会导致固化不完全；若光引发剂的重量份数超过8份，则会导致固态的光引发剂不能完全溶解，成品外观不良。若活性稀释剂的重量份数超过41份，UV胶粘度不足，胶体难成形，易流淌；若活性稀释剂的重量份数低于26份，则无法完全稀释光引发剂，成品UV胶的交联密度和硬度过低，无法达到缓震效果，同时与基材附着力不足。若光固化树脂预聚物的重量份数超过43份，形成的胶体硬度过大，缓震效果减低；若光固化树脂预聚物的重量份数低于30份，会导致固化时间增加。若异氰酸酯聚合物的重量份数超过27份，胶体表干能力较差，容易沾染污渍；若异氰酸酯聚合物的重量份数低于16份，光照不足的地方的胶体难完全固化。若填料的重量份数超过8份，会导致胶料发硬、质地较脆；若填料的重量份数低于4份，会导致粘度过低，未固化前易流淌、形变。
一些实施例中，二元异氰酸酯与多元醇的质量比例为1:1～1:2，多元醇中二官能度多元醇与三官能度多元醇的质量比例为1:1～9:1。官能度是指单体分子在发生缩合反应时，参加反应的官能团数目，也就是在反应体系中实际起反应的单体官能团数。
进一步地，二官能度多元醇与三官能度多元醇的质量比例为3:1～7:1。二官能度多元醇为UV胶提供弹性(二官能度多元醇交联时形成线性结构，硬度较小)，三官能度多元醇为UV胶提供硬度及反应速度(三官能度多元醇交联时，形成网状交联结构，硬度较大)。当二官能度多元醇与三官能度多元醇的质量比例范围为3:1～7:1时，所形成的异氰酸酯聚合物作为反应物形成的UV胶具有较合适的硬度(25～35邵D)。
进一步地，二元异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯(CAS号：101-68-8，简称：MDI)、间苯二甲基异氰酸酯(CAS号：3634-83-1，简称：XDI)、六亚甲基二异氰酸酯(CAS号：822-06-0，简称：HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(CAS号：4098-71-9，简称：IPDI)或4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷(又称二环己基甲烷二异氰酸酯或二环己基甲烷-4,4-二异氰酸酯，CAS号：5124-30-1，简称：HMDI)中的至少一种。
进一步地，二官能度多元醇包括1,3-丙二醇(CAS号：504-63-2)、1,2-己二醇(CAS号：6920-22-5)、1,2-戊二醇(CAS号：5343-92-0)、异己二醇(CAS号：107-41-5)、1,5-戊二醇(CAS号：111-29-5)、1,4-丁二醇(CAS号：110-63-4)、1,2-丙二醇(CAS号：57-55-6)或1,8-辛二醇(CAS号：629-41-4)中的至少一种。
进一步地，三官能度多元醇包括1,2,4-丁三醇(CAS号：3068-00-6)、1,2,6-己三醇(CAS号：106-69-4)或1,2,5-戊三醇(CAS号：14697-46-2)中的至少一种。
一些实施例中，光引发剂包括二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷(又称2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，CAS号：75980-60-8；简称：光引发剂TPO)，光引发剂还包括1-羟基环己基苯基甲酮(CAS号：947-19-3，简称：光引发剂184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(CAS号：7473-98-5，简称：光引发剂1173)、安息香二乙醚(CAS号：24650-42-8；简称：光引发剂651)或苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(CAS号：162881-26-7；简称：光引发剂819)中的至少一种，也即至少一种引发剂为二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷。二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷的质量占光引发剂总质量的30％～70％。
一些实施例中，光引发剂的重量份数为4份～7份。
一些实施例中，活性稀释剂包括单官能基反应单体和双官能基反应单体，单官能基反应单体与双官能基反应单体的质量比例为1:1～10:1。官能基指反应性基团，单官能基反应单体是指只含有一个反应性官能基(例如乙醇，只有一个官能基——羟基)的单体，双官能基反应单体是指含有两个反应性官能基的单体(比如乙二醇)。
进一步地，单官能基反应单体包括丙烯酸异壬酯(CAS号：51952-49-9，简称：INAA)、双环戊烯基乙氧化丙烯酸酯(CAS号：65983-31-5，简称：DCPEA)、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(又称丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯，CAS号：7328-17-8，简称：EOEOEA)、丙烯酸异癸酯(CAS号：1330-61-6，简称：IDA)、硬脂酸甲基丙烯酸酯(又称2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯，CAS号：32360-05-7，简称：SMA)、甲基丙烯酸-2-乙基己酯(CAS号：688-84-6，简称：EHMA)、月桂酸丙烯酸酯(又称丙烯酸月桂酯，CAS号：2156-97-0，简称：LA)或硬脂酸烯丙酯(CAS号：6289-31-2，简称：SA)中的至少一种。
进一步地，双官能基反应单体包括聚乙二醇二丙烯酸酯(CAS号：26570-48-9)或三丙二醇二丙烯酸酯(又称二缩三丙二醇二丙烯酸酯，CAS号：42978-66-5，简称：TPGDA)中的至少一种。其中，聚乙二醇二丙烯酸酯可为聚乙二醇(300)二丙烯酸酯(简称：PEG(300)DA)和/或聚乙二醇(600)二丙烯酸酯(简称：PEG(600)DA)。
一些实施例中，单官能基反应单体与双官能基反应单体的质量比例为3:1～5:1。
一些实施例中，光固化树脂预聚物为官能度为2～3的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的粘度为10000cps～65000cps。优选地，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯可为但不限于长兴6118、长兴6142H-80、长兴616-100、长兴6168、长兴61856、长兴DR-U096、长兴DR-U240、长兴DR-U311、长兴DR-U330或长兴DR-U384中的任一种。选用低官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，能够改善芳香族聚氨酯固化后胶硬度较大的缺陷，使UV胶具备较好的弹性，同时还能保证UV胶的内聚力较高，实现UV胶易剥离的特性。
一些实施例中，填料包括碳酸钙、硫酸钡、气相二氧化硅、氢氧化铝、高岭土或滑石粉中的至少一种。添加一定量的填料，能够调节UV胶的硬度(25～35邵D)和粘度(5000～30000cps)，使得UV胶能够较好地填充在PCB与电芯之间的间隙中，同时又能防止UV胶过度流淌到PCB底部造成电池头部厚度的增加。
进一步地，填料为气相二氧化硅，气相二氧化硅的粒径尺寸D90为2400nm～5000nm。
本申请还提供上述UV胶的制备方法，制备方法包括如下步骤：
将光引发剂与活性稀释剂在25℃、真空环境下混合搅拌20～40min，所述真空环境的真空度为0.1MPa；加入光固化树脂预聚物和异氰酸酯聚合物，设置反应温度为45℃～75℃，搅拌60min；
分批次加入填料，搅拌30～50min，冷却至室温，静置，过滤，封装，最终制得所述UV胶。
一些实施例中，上述制备方法在真空动力混合机中进行。
本申请还提供一种利用上述UV胶固定电池的PCB和电芯的使用方法，步骤如下：
将UV胶装入压电式点胶机后，点胶头温度设置为40～70℃；
对电池的PCB和极耳进行弯折；
使用压电式点胶机对PCB与深坑斜坡面之间的缝隙位置进行填充点胶，点胶量约为150～300mg；
对UV胶进行UV光照射，照射时间为5～20秒，UV光的波长为365nm，功率为0.6W，固化能量7J/cm2，经过所述照射后，UV胶基本表干，胶体不流动；
将电池置于室内常温(湿度为60±10％)条件下，放置2～5天UV胶可完全固化，最终得到PCB与电芯固定好的电池。
一些实施例中，在对电池的PCB和极耳进行弯折前，还可在室温下先对电池顶峰处的铝塑膜边缘进行定位点胶(点胶量约为10～20mg)，起到顶封边绝缘的作用，然后对UV胶进行2～10秒的UV光照射以固化UV胶，其中，UV光的波长为365nm，功率为0.6W，固化能量为7J/cm2。
以下将结合具体实施例和对比例对本申请作进一步详细的说明。
实施例1
在真空动力混合机中加入光引发剂TPO和光引发剂1173，其中光引发剂TPO的重量份数为3.1份，光引发剂1173的重量份数为4.9份，然后加入硬脂酸烯丙酯(活性稀释剂)31份和聚乙二醇(600)二丙烯酸酯(活性稀释剂)10份，在25℃、真空环境下搅拌20min，真空度为0.1MPa。
加入长兴6168(光固化树脂预聚物)30份和PM1(异氰酸酯聚合物)16份，设置反应温度为75℃，搅拌60min，其中，PM1为二苯基甲烷二异氰酸酯封端的二苯基甲烷二异氰酸酯、二官能度多元醇与三官能度多元醇制得的聚合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯、1,8-辛二醇、1,2,6-己三醇的重量份数分别为9.6份、7.2份、2.4份，即二苯基甲烷二异氰酸酯质量：(1,8-辛二醇与1,2,6-己三醇质量之和)＝1:1。
分3批次加入气相二氧化硅(填料)共5份，搅拌30min，冷却至室温，静置，过滤，封装，最终制得UV胶。
实施例2
在真空动力混合机中加入光引发剂TPO和光引发剂184，其中光引发剂TPO的重量份数为2.8份，光引发剂184的重量份数为1.2份，然后加入月桂酸丙烯酸酯(活性稀释剂)22份和聚乙二醇(300)二丙烯酸酯(活性稀释剂)7份，在25℃、真空环境下搅拌30min，真空度为0.1MPa。
加入长兴615-100(光固化树脂预聚物)36份和PM2(异氰酸酯聚合物)27份，设置反应温度为45℃，搅拌60min，其中，PM2为异佛尔酮二异氰酸酯封端的异佛尔酮二异氰酸酯、二官能度多元醇与三官能度多元醇制得的聚合物，其中异佛尔酮二异氰酸酯、1,5-戊二醇、1,2,4-丁三醇的重量份数分别为10.8份、12.15份、4.05份，即异佛尔酮二异氰酸酯质量：(1,5-戊二醇与1,2,4-丁三醇质量之和)＝2:3。
分3批次加入气相二氧化硅(填料)共4份，搅拌50min，冷却至室温，静置，过滤，封装，最终制得UV胶。
实施例3
在真空动力混合机中加入光引发剂TPO和光引发剂651，其中光引发剂TPO的重量份数为1.1份，光引发剂651的重量份数为0.9份，然后加入丙烯酸异壬酯(活性稀释剂)20份和三丙二醇二丙烯酸酯(活性稀释剂)6份，在25℃、真空环境下搅拌40min，真空度为0.1MPa。
加入长兴6168(光固化树脂预聚物)43份和PM3(异氰酸酯聚合物)21份，设置反应温度为60℃，搅拌60min，其中，PM3为异佛尔酮二异氰酸酯封端的异佛尔酮二异氰酸酯与多元醇制得的聚合物，其中异佛尔酮二异氰酸酯、1,8-辛二醇、1,2,5-戊三醇的重量份数分别为6.3份、10.5份、2.1份，即异佛尔酮二异氰酸酯质量：(1,8-辛二醇与1,2,5-戊三醇质量之和)＝1:2。
分3批次加入气相二氧化硅(填料)共8份，搅拌40min，冷却至室温，静置，过滤，封装，最终制得UV胶。
对比例1
市售UV胶1，德国某公司产品紫外光固化胶，含湿气固化成分。MSDS(化学品安全说明书)表明，该UV胶包含2-羟基乙基丙烯酸脂和脂肪族的异氰酸酯的混合物、丙烯酸酯单体、N,N,-二甲基丙烯酰胺、对甲苯硫代异氰酸酯、亚磷酸三苯酯和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化磷等。
对比例2
市售UV胶2，德国某公司产品紫外光固化胶，不含湿气固化成分。MSDS(化学品安全说明书)表明，该UV胶包含异冰片基丙烯酸酯、N,N,-二甲基丙烯酰胺、2,2-二甲氧基-苯基乙酮、3-环氧丙基丙基三甲氧基硅烷、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦和莰烯等。
对比例3
常规电池中使用的背胶硅胶垫。
对比例4
在真空动力混合机中加入光引发剂TPO和光引发剂1173，其中光引发剂TPO的重量份数为3.1份，光引发剂1173的重量份数为4.9份，然后加入硬脂酸烯丙酯(活性稀释剂)31份和聚乙二醇(600)二丙烯酸酯(活性稀释剂)10份，在25℃、真空环境下搅拌20min，真空度为0.1MPa。
加入长兴6168(光固化树脂预聚物)30份和PM4(异氰酸酯聚合物)16份，设置反应温度为75℃，搅拌60min，其中，PM4为二苯基甲烷二异氰酸酯封端的二苯基甲烷二异氰酸酯与二官能度多元醇制得的聚合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯与1,8-辛二醇的重量份数分别为6.4份、9.6份，即二苯基甲烷二异氰酸酯质量：1,8-辛二醇质量＝2:3。
分3批次加入气相二氧化硅(填料)共5份，搅拌30min，冷却至室温，静置，过滤，封装，最终制得UV胶。
上述实施例1-3及对比例4中的各组分及含量请见表1，上述实施例1-3及对比例4中的制备参数请见表2。
表1
Figure BDA0003239604300000111
Figure BDA0003239604300000121
表2
Figure BDA0003239604300000122
按照下列方法，将上述各实施例制得的UV胶和对比例中制得的UV胶、市售UV胶以及背胶硅胶垫分别进行硬度以及表干时间的测试，测试结果请见表3。将上述各实施例和对比例中的UV胶分别对电池进行点胶，然后按照下列方法，对点胶后的电池、贴附背胶硅胶垫的电池(计为对比例3)进行头部推力测试以及微跌测试，测试结果请见表3。
硬度测试：参考GB/T 531-1999使用艾德堡LX-D硬度计测试UV胶的邵氏硬度。
表干时间测试：参考GB/T 13477.5-2002进行测试。
头部推力测试：使用万能拉力机INSTRON 5944进行实验，用顶针在0.033mm/s的速度下对电池头部PCB推2mm，测试最大推力。
微跌测试：将电池背面使用双面胶粘贴于钢壳跌落模具中，测量初始电阻和初始电压后，进行正反面各10000次、左右上下侧各2000次、跌落高度10cm的微跌落测试，共28000次为1个循环，每次换面前进行电压与电阻的测试与对比；判定标准：当(R即时电阻-R初始电阻)/R初始电阻≤10％或U即时电压-U初始电压≤0.1V时，判定电池合格(PASS)，否则判定为失效(FAIL)；电池跌落次数≥28000次为合格(PASS)，否则为不合格(FAIL)；UV胶不脱离铝塑膜为合格(PASS)，脱离为失效(FAIL)；PCB不出现裂缝为合格(PASS)，开裂为不合格(FAIL)。
剥离后残胶面积测试：使用压电点胶机将200mg胶水点于黑色铝塑膜，胶水在黑色铝塑膜的涂覆面积为50*3mm2，进行紫外固化10s后，将胶与黑色铝塑膜进行剥离，然后使用显微观测仪测量与统计残胶的总面积。
上述测试结果请见表3。
表3
Figure BDA0003239604300000131
在对比例1中，由于市售UV胶1完全固化后的硬度过高，跌落时受冲击力容易出现胶体整体脱落，将导致PCB松动。在对比例2中，在电池深坑面点胶后，市售UV胶2会流动至PCB背面等缝隙处，紫外光照射时不能直接照射到该位置，由于不能湿气固化，导致没有照到紫外光的UV胶不能完全固化，在跌落时未固化的UV胶会受挤压溢出。在对比例3中，头部推力只有11.09N，头部推力值越小代表其头部稳定性不够，而实施例1-3和对比例1-2及对比例4中点胶后的电池的头部推力都高于11.09N，并且实施例1-3中点胶后电池的头部推力显著高于对比例1-4中的电池头部推力，表明填充了本申请实施例1-3所述UV胶的电池头部更加稳固安全性更高。对比例4中，由于异氰酸酯聚合物是由二元异氰酸酯与二官能度多元醇制备而成，多元醇中缺乏三官能度多元醇，导致不能完全固化，深坑面附近会渗漏未固化的液态胶。本申请实施例1-3制备的UV胶硬度适中，在跌落过程中能起到缓冲的作用；表干时间快(2～6秒)，能满足快速成型的工艺需求。由微跌测试结果可知，填充本申请实施例1-3中的UV胶的电池跌落次数远大于对比例1-3中的跌落次数，且UV胶不脱离铝塑膜、PCB不出现裂缝，表明电池头部稳定性较高，不脱胶、不渗胶，PCB相对于电池本体不容易产生位移。由剥离后残胶面积的测试结果可知，本申请实施例1-3中的UV胶剥离后残胶的面积显著小于对比例1-4中残胶的面积，表明本申请UV胶的内聚力强，能被快速且完整地剥离，不破坏电芯表面的铝塑膜。
本申请提供的UV胶，具有良好的弹性及粘接性能，能实现电池跌落过程中PCB相对于电池本体不发生位移的效果；所述UV胶内聚力强，当返修需要PCB与电芯分离时，能快速且容易地将UV胶剥离去除，同时不破坏电芯表面的铝塑膜；所述UV胶的固化时间快，能满足工艺生产的CT/UPH。
以上说明是本申请一些具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这些实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本申请的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种UV胶，其特征在于，包括按重量份计的如下组分：
光引发剂 2份~8份；
活性稀释剂 26份~41份；
光固化树脂预聚物 30份~43份；
异氰酸酯聚合物 16份~27份；
填料 4份~8份；
其中，所述异氰酸酯聚合物为二元异氰酸酯与多元醇的预聚物，所述多元醇包括二官能度多元醇和三官能度多元醇，所述二官能度多元醇与所述三官能度多元醇的质量比例为3:1~7:1；所述二官能度多元醇包括1,3-丙二醇、1,2-己二醇、1,2-戊二醇、异己二醇、1,5-戊二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇或1,8-辛二醇中的至少一种，所述三官能度多元醇包括1,2,4-丁三醇、1,2,6-己三醇或1,2,5-戊三醇中的至少一种；所述光固化树脂预聚物为官能度为2~3的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的粘度为10000cps~65000cps。
2.如权利要求1所述的UV胶，其特征在于，所述二元异氰酸酯与所述多元醇的质量比例为1:1~1:2。
3.如权利要求1所述的UV胶，其特征在于，所述二元异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷中的至少一种。
4.如权利要求1所述的UV胶，其特征在于，所述光引发剂包括二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷，所述光引发剂还包括1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、安息香二乙醚或苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种，所述二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷的质量占所述光引发剂总质量的30%~70%。
5.如权利要求1所述的UV胶，其特征在于，所述活性稀释剂包括单官能基反应单体和双官能基反应单体，所述单官能基反应单体与所述双官能基反应单体的质量比例为1:1~10:1。
6.如权利要求5所述的UV胶，其特征在于，所述单官能基反应单体包括丙烯酸异壬酯、双环戊烯基乙氧化丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异癸酯、硬脂酸甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、月桂酸丙烯酸酯或硬脂酸烯丙酯中的至少一种。
7.如权利要求5所述的UV胶，其特征在于，所述双官能基反应单体包括聚乙二醇二丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
8.如权利要求5所述的UV胶，其特征在于，所述单官能基反应单体与所述双官能基反应单体的质量比例为3:1~5:1。
9.如权利要求1所述的UV胶，其特征在于，所述填料包括碳酸钙、硫酸钡、气相二氧化硅、氢氧化铝、高岭土或滑石粉中的至少一种。
10.如权利要求9所述的UV胶，其特征在于，所述填料为气相二氧化硅，所述气相二氧化硅的粒径尺寸D90为2400nm~5000nm。
11.一种制备如权利要求1~10任一项所述的UV胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将光引发剂与活性稀释剂在25℃、真空环境下混合搅拌20~40min，所述真空环境的真空度为0.1MPa；
加入光固化树脂预聚物和异氰酸酯聚合物，设置反应温度为45℃~75℃，搅拌60min；
分批次加入填料，搅拌30~50min，冷却至室温，静置，过滤，封装，最终制得所述UV胶。
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