CN114921192A - 一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶及其制备工艺，该压敏胶，以重量份计，包括以下组分量的原料：10‑50份甲基MQ硅树脂，100份端乙烯基硅油；10‑20份含氢硅油，0.7‑1.2份有机硅增粘剂，0.01‑0.03份光催化剂；0.7‑1.2份交联剂；制备工艺为：首先，将甲基MQ硅树脂与端乙烯基硅油在捏合机内混合均匀；接着，将其他配方组分加入到基料中进行混合，光照固化后即得到有机硅压敏胶，制备的压敏胶粘度在2200‑2500mPa·s，剥离力在9.5‑10.0g·25mm^‑1，且应用于锂离子电池胶带具有良好的耐老化性。

Description

一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶及其制备工艺

技术领域

本发明涉及压敏胶技术领域，具体涉及一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶及其制备工艺。

背景技术

终止胶粘带是指在锂电池生产过程中用于电极绕卷、极片保护和卷芯终止等工序的压敏胶粘带在锂电池生产制作过程中电极缠绕、极耳保护、卷芯终止及外壳保护防电解液渗漏等工序需要使用耐高温、耐电解液的胶粘带；这种锂电池专用胶带通常采用高分子薄膜为基材，在此基础上涂上耐锂电池电解液专用胶水，厚度为5-50μm。锂电池专用胶带通常要具有较好的抗拉强度高，粘性好，胶带揭开不留残胶，耐100℃高温，耐电解液(pH值：5.5-6.5)，电气绝缘性高等性能。

有机硅压敏胶是一种具有广阔发展前景的胶黏剂，它不仅具有压敏胶所必须的良好的粘结强度和初粘性，还具有很多独特的性能：(1)对高能和低能表面材料具有良好的粘附性，因此它对未处理的难粘附材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚碳酸酯等都有较好的粘结性能；(2)具有突出的耐高低温性能，在高温和低温下仍然保持其粘结强度和柔韧性；(3)具有良好的化学惰性，使用寿命长，同时具有突出的耐湿性和电性能；(4)具有一定的液体可渗透性和生物惰性。

对于改善加成型有机硅与各类基材的粘接性的研究非常多，都是通过添加带活性基团的增粘剂，但是一般的增粘剂活性基团的活性较低，基本都要求高温(≥100℃)固化后才能实现与基材有比较好的粘接性，而且添加之后有机硅灌封胶的固化性能、粘度、储存稳定性、力学性能和可靠性都受到一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶及其制备工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，以重量份计，包括以下组分量的原料：10-50份甲基MQ硅树脂，100份端乙烯基硅油；10-20份含氢硅油，0.7-1.2份有机硅增粘剂，0.01-0.03份光催化剂；0.7-1.2份交联剂；

所述的有机硅增粘剂的结构式为：

称量21.1-23.5g二苯基硅烷二醇和催化剂0.1-0.15g钛酸异丙酯加入到反应釜中，接着加入10-15g异丙醇，通入氮气置换出反应釜中的空气，在氮气氛围中，边搅拌边加热至70-80℃，接着逐滴滴加58-63g3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，在20-30min内滴加完毕，保温反应35-45min，接着在80-85℃减压蒸馏2-3h，自然冷却到室温，放真空出料，即得到有机硅增粘剂，收率为89.6％；制得的有机硅增粘剂外观呈无色透明，粘度为550cp。

进一步，所述的端乙烯基硅油为粘度为1000mPa·s和20000mPa·s，两种粘度的质量比为1:0.8，端乙烯基硅油中乙烯基含量0.25-0.35％。

进一步，所述的甲基MQ硅树脂的M/Q＝0.8-1.2。

进一步，所述的含氢硅油含氢量0.15-0.18％，粘度80-100cp。

进一步，所述的光催化剂为Pt(acac)₂。

进一步，所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

进一步，有机硅压敏胶的制备工艺为：

第一步：称取10-50份甲基MQ硅树脂，100份端乙烯基硅油在捏合机内混合均匀，升到85-100℃处理1h，然后180℃抽真空2h，制得基料；

第二步：将10-20份含氢硅油，0.7-1.2份有机硅增粘剂，0.01-0.03份光催化剂；0.7-1.2份交联剂混合均匀后加入到第一步制备的基料中，混合均匀后，放真空干燥箱在室温下抽泡5min，然后放入UV固化机中进行光照固化，即得到有机硅压敏胶。

8.根据权利要求7所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：所述的光照固化的条件为：光照波长为365nm，能量为2000m J/cm²，光照次数为7-12次。

本发明的有益效果：

本发明制备的有机硅增粘剂引入了活性基团环氧基，对有机硅压敏胶具有良好的粘结促进性，另外，由于制备的有机硅增粘剂粘度只有550cp，所以随着添加量的增加，胶料的粘度会逐渐下降。因此可以看到当添加量由0.7g增加到1.2g时，压敏胶的粘度由2500mPa·s下降到2200mPa·s，这对于压敏胶的实际应用是非常有利的，因为粘度降低可以减少排泡的时间，还能提高压敏性，使之更容易贴附。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

具体实施方式

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

称量21.5g二苯基硅烷二醇、60g3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和催化剂0.1g钛酸异丙酯加入到反应釜中，接着加入10g异丙醇，通入氮气置换出反应釜中的空气，在氮气氛围中，边搅拌边加热至75℃，保温反应40min，接着在80℃减压蒸馏2h，自然冷却到室温，放真空出料，即得到有机硅增粘剂；有机硅增粘剂外观呈乳白色，收率为56.4％；

起始时，将二苯基硅烷二醇和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷混合后，在催化剂的催化下反应下，温度达到后，即会出现乳白色，可能的原因是二苯基硅烷二醇和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的反应速率过快导致，容易自交联形成了大量的低聚物副产物，低聚物与有机硅增粘剂不相容形成乳白色。

称量60g3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和催化剂0.12g钛酸异丙酯加入到反应釜中，接着加入15g异丙醇，通入氮气置换出反应釜中的空气，在氮气氛围中，边搅拌边加热至80℃，接着逐滴滴加21.2g二苯基硅烷二醇，在30min内滴加完毕，保温反应45min，接着在80℃减压蒸馏3h，自然冷却到室温，放真空出料，即得到有机硅增粘剂。

有机硅增粘剂外观呈乳白色，收率为68.3％，

与对比例相同产物呈现乳白色，可能的原因同样是产生自交联形成了大量的低聚物副产物，低聚物与有机硅增粘剂不相容形成乳白色。

因此二苯基硅烷二醇和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的添加顺序和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的滴加速度的控制比较关键。

称量22.0g二苯基硅烷二醇和催化剂0.10g钛酸异丙酯加入到反应釜中，接着加入15g异丙醇，通入氮气置换出反应釜中的空气，在氮气氛围中，边搅拌边加热至80℃，接着逐滴滴加60g3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，在30min内滴加完毕，保温反应40min，接着在80℃减压蒸馏2h，自然冷却到室温，放真空出料，即得到有机硅增粘剂，收率为89.6％。

有机硅增粘剂外观呈无色透明，粘度为550cp。HRMS(ESI):Calcd.forC₃₂H₅₂O₁₀Si₃[M]⁺:680.1322；found:680.1319。

本实施例制备的有机硅增粘剂用于下述实施例中

实施例2

有机硅压敏胶的制备方法为：

第一步：称取40g甲基MQ硅树脂，100g端乙烯基硅油在捏合机内混合均匀，升到85℃混合处理1h，然后180℃抽真空2h，制得基料；

第二步：将15g含氢硅油，0.7g有机硅增粘剂，0.01g光催化剂Pt(acac)₂，1g交联剂甲基三甲氧基硅烷混合均匀后加入到第一步制备的基料中，混合均匀后，放真空干燥箱在室温下抽泡5min，然后放入UV固化机中进行光照固化，光照波长为365nm，能量为2000m J/cm²，光照次数为10次，即得到有机硅压敏胶；压敏胶的粘度2500mPa·s。

实施例2-1

有机硅增粘剂添加量为1.0g，其余同实施例2；制得压敏胶的粘度2400mPa·s。

实施例2-2

有机硅增粘剂添加量为1.2g，其余同实施例2；压敏胶的粘度2200mPa·s。

实施例3

有机硅压敏胶的制备方法为：

第一步：称取20g甲基MQ硅树脂，100g端乙烯基硅油在捏合机内混合均匀，升到100℃混合处理1h，然后180℃抽真空2h，制得基料；

第二步：将10g含氢硅油，1.0g有机硅增粘剂，0.02g光催化剂Pt(acac)₂,0.8g交联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合均匀后加入到第一步制备的基料中，混合均匀后，放真空干燥箱在室温下抽泡5min，然后放入UV固化机中进行光照固化，光照波长为365nm，能量为2000m J/cm²，光照次数为8次，即得到有机硅压敏胶；压敏胶的粘度2400mPa·s。

实施例4

有机硅压敏胶的制备方法为：

第一步：称取30g甲基MQ硅树脂，100g端乙烯基硅油在捏合机内混合均匀，升到90℃混合处理1h，然后180℃抽真空2h，制得基料；

第二步：将10g含氢硅油，1.2g有机硅增粘剂，0.03g光催化剂Pt(acac)₂,1.2g交联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合均匀后加入到第一步制备的基料中，混合均匀后，放真空干燥箱在室温下抽泡5min，然后放入UV固化机中进行光照固化，光照波长为365nm，能量为2000m J/cm²，光照次数为8次，即得到有机硅压敏胶；压敏胶的粘度2200mPa·s。

制备的压敏胶进行性能测试

应用于锂离子电池胶带的耐老化性测试

将实施例4中制备的压敏胶涂覆在PET基材上进行进行光照固化后，将PET压敏胶带贴附在锂离子电池外放置于温度为80℃，湿度为85％的高温高湿试验机中进行测试，测试的剥离力变化情况，可以看出经过14天的高温高湿老化后，压敏胶层无气泡产生，剥离力的爬升率在25％以内，说明剥离力较为稳定，能够实现压敏胶与铝材和PCB板有比较好的粘接性。

测试时间	外观	剥离力/g·25mm-1
			第一天	无气泡	10
第三天	无气泡	10
			第7天	无气泡	11
第10天	无气泡	11.5
			第14天	无气泡	12

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：以重量份计，包括以下组分量的原料：10-50份甲基MQ硅树脂，100份端乙烯基硅油；10-20份含氢硅油，0.7-1.2份有机硅增粘剂，0.01-0.03份光催化剂；0.7-1.2份交联剂；

所述的有机硅增粘剂的结构式为：

2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：所述的端乙烯基硅油为粘度为1000mPa·s和20000mPa·s，两种粘度的质量比为1:0.8，端乙烯基硅油中乙烯基含量0.25-0.35％。

3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：所述的甲基MQ硅树脂的M/Q＝0.8-1.2。

4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：所述的含氢硅油含氢量0.15-0.18％，粘度80-100cp。

5.根据权利要求1所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：所述的光催化剂为Pt(acac)₂。

6.根据权利要求1所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：有机硅压敏胶的制备工艺为：

第一步：称取10-50份甲基MQ硅树脂，100份端乙烯基硅油在捏合机内混合均匀，升到85-100℃处理1h，然后180℃抽真空2h，制得基料；

第二步：将10-20份含氢硅油，0.7-1.2份有机硅增粘剂，0.01-0.03份光催化剂；0.7-1.2份交联剂混合均匀后加入到第一步制备的基料中，混合均匀后，放真空干燥箱在室温下抽泡5min，然后放入UV固化机中进行光照固化，即得到有机硅压敏胶。

8.根据权利要求7所述的一种用于锂电池胶带的有机硅压敏胶，其特征在于：所述的光照固化的条件为：光照波长为365nm，能量为2000m J/cm²，光照次数为7-12次。