CN115449316A - 一种金属壳动力电池用uv胶膜及其制备方法 - Google Patents

一种金属壳动力电池用uv胶膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及UV胶膜技术领域，具体公开了一种金属壳动力电池用UV胶膜，包括以下重量份原料：聚氨酯丙烯酸酯40‑50份、单体15‑25份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂10‑15份、改性石墨烯5‑10份、引发剂3‑6份、偶联剂2‑5份、流平剂2‑5份、丙酮45‑55份。本发明UV胶膜采用聚氨酯丙烯酸酯、单体为基体料，通过加入引发剂、偶联剂、流平剂作为助剂辅料，采用壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂、改性石墨烯二者原料作为协配增效剂，二者具有协同增效的效果，增强UV胶膜的剪切强度、粘接拉伸强度，提高产品的使用效率。

Description

一种金属壳动力电池用UV胶膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及热熔胶膜技术领域，具体涉及一种金属壳动力电池用UV胶膜及其制备方法。
背景技术
丙烯酸及其同系物的酯类的总称。比较重要的有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯等。能自聚或和其他单体共聚，是制造胶粘剂、合成树脂、特种橡胶和塑料的单体。根据其分子结构中所含的不同交联单体，加工时硫化体系也不相同，由此可将丙烯酸酯橡胶划分为含氯多胺交联型、不含氯多胺交联型、自交联型、羧酸铵盐交联型、皂交联型等五类。此外，还有特种丙烯酸酯橡胶，如含氟型及热塑性丙烯酸酯橡胶等。
现有的动力电池用的UV胶膜剪切强度差，同时粘接拉伸强度一般，胶膜容易脱层，限制了UV胶在动力电池上的应用。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种金属壳动力电池用UV胶膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种金属壳动力电池用UV胶膜，包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯40-50份、单体15-25份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂10-15份、改性石墨烯5-10份、引发剂3-6份、偶联剂2-5份、流平剂2-5份、丙酮45-55份。
优选地，所述UV胶膜包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯45份、单体20份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂12.5份、改性石墨烯7.5份、引发剂4.5份、偶联剂3.5份、流平剂3.5份、丙酮50份。
本发明的发明人发现未添加壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂、改性石墨烯中的一种，产品的强度性能均显著降低，同时湿热性能下降趋势更明显；采用二者原料协配，具有协同增效效果，能够增强产品的强度性能和湿热稳定性效果。
优选地，所述单体为(甲基)丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯按照重量比(1.2-1.6):1配制而成。
优选地，所述壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备方法为：
S01：将碳纳米管、去离子水按照重量比1:5搅拌分散，然后加入盐酸，调节pH至4.5；
S02：随后向纳米二氧化钛中加入总量2-3倍的壳聚糖水溶液，总量10-20％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，得到纳米二氧化钛改性剂；
S03：纳米二氧化钛改性剂、S01产物按照重量比1:5搅拌反应，反应结束，水洗、干燥；
S04：然后于研磨机中研磨，研磨结束，置于55-65℃下预热10-20min，预热结束，冷却至室温，得到壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
本发明的发明人还发现壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备中未加入纳米二氧化钛改性剂，产品的性能有变差趋势，以及纳米二氧化钛改性剂采用常规的纳米二氧化钛、采用碳纳米管、纳米二氧化钛按照重量比2:1复配原料代替，产品的性能均有变差趋势，只有采用本发明的方法制备的纳米二氧化钛改性剂，加入到产品的壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂中，产生的协配增效效果最为显著，壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备具有独特性，只有采用本发明的方法制备的产品原料，产品的性能效果最为显著，采用其他方法代替均不如本发明的效果显著。
优选地，所述S03搅拌反应的温度为55-65℃，搅拌时间为20-30min，搅拌转速为350-400r/min；S04的研磨转速为1000-1500r/min，研磨时间为30-40min。
优选地，所述壳聚糖水溶液的质量分数为10-20％。
优选地，所述改性石墨烯的制备方法为：
S11：将5-10份石墨烯加入到15-25份乙醇溶剂中，搅拌均匀；
S12：随后加入3-5份硫酸镧、1-3份十四烷基三甲基溴化铵和2-5份磷酸三甲酯，搅拌反应，最后水洗、干燥，得到改性石墨烯。
优选地，所述搅拌反应的时间为45-55min，搅拌转速为550-650r/min，搅拌温度为45-55℃。
优选地，所述引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述偶联剂为KH560；所述流平剂为BYK-337。
本发明还提供了一种金属壳动力电池用UV胶膜的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合均匀，然后送入到50-60℃下热处理10-20min，且紫外光照，光照强度为5-10j/cm2，处理结束，得到UV胶膜。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明UV胶膜采用聚氨酯丙烯酸酯、单体为基体料，通过加入引发剂、偶联剂、流平剂作为助剂辅料，采用壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂、改性石墨烯二者原料作为协配增效剂，二者具有协同增效的效果，增强UV胶膜的剪切强度、粘接拉伸强度，提高产品的使用效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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做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。
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜，包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯40-50份、单体15-25份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂10-15份、改性石墨烯5-10份、引发剂3-6份、偶联剂2-5份、流平剂2-5份、丙酮45-55份。
本实施例的UV胶膜包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯45份、单体20份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂12.5份、改性石墨烯7.5份、引发剂4.5份、偶联剂3.5份、流平剂3.5份、丙酮50份。
本实施例的单体为(甲基)丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯按照重量比(1.2-1.6):1配制而成。
本实施例的壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备方法为：
S01：将碳纳米管、去离子水按照重量比1:5搅拌分散，然后加入盐酸，调节pH至4.5；
S02：随后向纳米二氧化钛中加入总量2-3倍的壳聚糖水溶液，总量10-20％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，得到纳米二氧化钛改性剂；
S03：纳米二氧化钛改性剂、S01产物按照重量比1:5搅拌反应，反应结束，水洗、干燥；
S04：然后于研磨机中研磨，研磨结束，置于55-65℃下预热10-20min，预热结束，冷却至室温，得到壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
本实施例的S03搅拌反应的温度为55-65℃，搅拌时间为20-30min，搅拌转速为350-400r/min；S04的研磨转速为1000-1500r/min，研磨时间为30-40min。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为10-20％。
本实施例的改性石墨烯的制备方法为：
S11：将5-10份石墨烯加入到15-25份乙醇溶剂中，搅拌均匀；
S12：随后加入3-5份硫酸镧、1-3份十四烷基三甲基溴化铵和2-5份磷酸三甲酯，搅拌反应，最后水洗、干燥，得到改性石墨烯。
本实施例的搅拌反应的时间为45-55min，搅拌转速为550-650r/min，搅拌温度为45-55℃。
本实施例的引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述偶联剂为KH560；所述流平剂为BYK-337。
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合均匀，然后送入到50-60℃下热处理10-20min，且紫外光照，光照强度为5-10j/cm2，处理结束，得到UV胶膜。
实施例1.
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜，包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯40份、单体15份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂10份、改性石墨烯5份、引发剂3份、偶联剂2份、流平剂2份、丙酮45份。
本实施例的单体为(甲基)丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯按照重量比1.2:1配制而成。
本实施例的壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备方法为：
S01：将碳纳米管、去离子水按照重量比1:5搅拌分散，然后加入盐酸，调节pH至4.5；
S02：随后向纳米二氧化钛中加入总量2倍的壳聚糖水溶液，总量10％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，得到纳米二氧化钛改性剂；
S03：纳米二氧化钛改性剂、S01产物按照重量比1:5搅拌反应，反应结束，水洗、干燥；
S04：然后于研磨机中研磨，研磨结束，置于55℃下预热10min，预热结束，冷却至室温，得到壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
本实施例的S03搅拌反应的温度为55℃，搅拌时间为20min，搅拌转速为350r/min；S04的研磨转速为1000r/min，研磨时间为30min。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为10％。
本实施例的改性石墨烯的制备方法为：
S11：将5份石墨烯加入到15份乙醇溶剂中，搅拌均匀；
S12：随后加入3份硫酸镧、1份十四烷基三甲基溴化铵和2份磷酸三甲酯，搅拌反应，最后水洗、干燥，得到改性石墨烯。
本实施例的搅拌反应的时间为45min，搅拌转速为550r/min，搅拌温度为45℃。
本实施例的引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述偶联剂为KH560；所述流平剂为BYK-337。
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合均匀，然后送入到50℃下热处理10min，且紫外光照，光照强度为5j/cm2，处理结束，得到UV胶膜。
实施例2.
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜，包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯50份、单体25份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂15份、改性石墨烯10份、引发剂6份、偶联剂5份、流平剂5份、丙酮55份。
本实施例的单体为(甲基)丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯按照重量比1.6:1配制而成。
本实施例的壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备方法为：
S01：将碳纳米管、去离子水按照重量比1:5搅拌分散，然后加入盐酸，调节pH至4.5；
S02：随后向纳米二氧化钛中加入总量3倍的壳聚糖水溶液，总量10-20％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，得到纳米二氧化钛改性剂；
S03：纳米二氧化钛改性剂、S01产物按照重量比1:5搅拌反应，反应结束，水洗、干燥；
S04：然后于研磨机中研磨，研磨结束，置于65℃下预热20min，预热结束，冷却至室温，得到壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
本实施例的S03搅拌反应的温度为65℃，搅拌时间为30min，搅拌转速为400r/min；S04的研磨转速为1500r/min，研磨时间为40min。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为20％。
本实施例的改性石墨烯的制备方法为：
S11：将10份石墨烯加入到25份乙醇溶剂中，搅拌均匀；
S12：随后加入5份硫酸镧、3份十四烷基三甲基溴化铵和5份磷酸三甲酯，搅拌反应，最后水洗、干燥，得到改性石墨烯。
本实施例的搅拌反应的时间为55min，搅拌转速为650r/min，搅拌温度为55℃。
本实施例的引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述偶联剂为KH560；所述流平剂为BYK-337。
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合均匀，然后送入到60℃下热处理20min，且紫外光照，光照强度为10j/cm2，处理结束，得到UV胶膜。
实施例3.
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜，包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯45份、单体20份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂12.5份、改性石墨烯7.5份、引发剂4.5份、偶联剂3.5份、流平剂3.5份、丙酮50份。
本实施例的单体为(甲基)丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯按照重量比1.4:1配制而成。
本实施例的壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备方法为：
S01：将碳纳米管、去离子水按照重量比1:5搅拌分散，然后加入盐酸，调节pH至4.5；
S02：随后向纳米二氧化钛中加入总量2.5倍的壳聚糖水溶液，总量15％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，得到纳米二氧化钛改性剂；
S03：纳米二氧化钛改性剂、S01产物按照重量比1:5搅拌反应，反应结束，水洗、干燥；
S04：然后于研磨机中研磨，研磨结束，置于60℃下预热15min，预热结束，冷却至室温，得到壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
本实施例的S03搅拌反应的温度为60℃，搅拌时间为25min，搅拌转速为375r/min；S04的研磨转速为1250r/min，研磨时间为35min。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为15％。
本实施例的改性石墨烯的制备方法为：
S11：将7.5份石墨烯加入到20份乙醇溶剂中，搅拌均匀；
S12：随后加入4份硫酸镧、2份十四烷基三甲基溴化铵和3.5份磷酸三甲酯，搅拌反应，最后水洗、干燥，得到改性石墨烯。
本实施例的搅拌反应的时间为50min，搅拌转速为600r/min，搅拌温度为50℃。
本实施例的引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述偶联剂为KH560；所述流平剂为BYK-337。
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合均匀，然后送入到55℃下热处理15min，且紫外光照，光照强度为7.5j/cm2，处理结束，得到UV胶膜。
实施例4.
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜，包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯42份、单体16份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂12份、改性石墨烯6份、引发剂4份、偶联剂3份、流平剂3份、丙酮47份。
本实施例的单体为(甲基)丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯按照重量比1.3:1配制而成。
本实施例的壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备方法为：
S01：将碳纳米管、去离子水按照重量比1:5搅拌分散，然后加入盐酸，调节pH至4.5；
S02：随后向纳米二氧化钛中加入总量2.2倍的壳聚糖水溶液，总量12％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，得到纳米二氧化钛改性剂；
S03：纳米二氧化钛改性剂、S01产物按照重量比1:5搅拌反应，反应结束，水洗、干燥；
S04：然后于研磨机中研磨，研磨结束，置于57℃下预热12min，预热结束，冷却至室温，得到壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
本实施例的S03搅拌反应的温度为57℃，搅拌时间为22min，搅拌转速为360r/min；S04的研磨转速为1200r/min，研磨时间为32min。
本实施例的壳聚糖水溶液的质量分数为12％。
本实施例的改性石墨烯的制备方法为：
S11：将6份石墨烯加入到17份乙醇溶剂中，搅拌均匀；
S12：随后加入4份硫酸镧、2份十四烷基三甲基溴化铵和3份磷酸三甲酯，搅拌反应，最后水洗、干燥，得到改性石墨烯。
本实施例的搅拌反应的时间为47min，搅拌转速为560r/min，搅拌温度为46℃。
本实施例的引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述偶联剂为KH560；所述流平剂为BYK-337。
本实施例的一种金属壳动力电池用UV胶膜的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合均匀，然后送入到57℃下热处理12min，且紫外光照，光照强度为6j/cm2，处理结束，得到UV胶膜。
对比例1.
与实施例3不同是未添加壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
对比例2.
与实施例3不同是壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备中未加入纳米二氧化钛改性剂。
对比例3.
与实施例3不同是纳米二氧化钛改性剂采用纳米二氧化钛代替。
对比例4.
与实施例3不同是壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂直接采用碳纳米管、纳米二氧化钛按照重量比2:1复配。
对比例5.
与实施例3不同是未添加改性石墨烯。
对比例6.
与实施例3不同是改性石墨烯采用石墨烯代替。
实施例1-4及对比例1-6性能测量结果如下
将制备得到的UV胶涂抹在玻璃基材表面，室温25℃，放置2h固化后，利用MTB510进行粘结拉伸强度测试；
湿热处理为湿度80％、温度50℃下放置48h；
Figure BDA0003869912790000101
Figure BDA0003869912790000111
从实施例1-4及对比例1-6中得出，
实施例3的产品具有优异的剪切强度和粘接拉伸强度，同时在湿热处理下，粘接拉伸强度具有优异的稳定性；
未添加壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂、改性石墨烯中的一种，产品的强度性能均显著降低，同时湿热性能下降趋势更明显；采用二者原料协配，具有协同增效效果，能够增强产品的强度性能和湿热稳定性效果；
壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备中未加入纳米二氧化钛改性剂，产品的性能有变差趋势，以及纳米二氧化钛改性剂采用常规的纳米二氧化钛、采用碳纳米管、纳米二氧化钛按照重量比2:1复配原料代替，产品的性能均有变差趋势，只有采用本发明的方法制备的纳米二氧化钛改性剂，加入到产品的壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂中，产生的协配增效效果最为显著，壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备具有独特性，只有采用本发明的方法制备的产品原料，产品的性能效果最为显著，采用其他方法代替均不如本发明的效果显著；
此外，改性石墨烯采用石墨烯代替，产品的性能效果变优不明显，只有采用本发明的方法制备的改性石墨烯增强产品的效果显著。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯40-50份、单体15-25份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂10-15份、改性石墨烯5-10份、引发剂3-6份、偶联剂2-5份、流平剂2-5份、丙酮45-55份。
2.根据权利要求1所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述UV胶膜包括以下重量份原料：
聚氨酯丙烯酸酯45份、单体20份、壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂12.5份、改性石墨烯7.5份、引发剂4.5份、偶联剂3.5份、流平剂3.5份、丙酮50份。
3.根据权利要求1所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述单体为(甲基)丙烯酸异冰片酯、四氢呋喃丙烯酸酯按照重量比(1.2-1.6):1配制而成。
4.根据权利要求1所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂的制备方法为：
S01：将碳纳米管、去离子水按照重量比1:5搅拌分散，然后加入盐酸，调节pH至4.5；
S02：随后向纳米二氧化钛中加入总量2-3倍的壳聚糖水溶液，总量10-20％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，得到纳米二氧化钛改性剂；
S03：纳米二氧化钛改性剂、S01产物按照重量比1:5搅拌反应，反应结束，水洗、干燥；
S04：然后于研磨机中研磨，研磨结束，置于55-65℃下预热10-20min，预热结束，冷却至室温，得到壳聚糖改性碳纳米管复配纳米二氧化钛剂。
5.根据权利要求4所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述S03搅拌反应的温度为55-65℃，搅拌时间为20-30min，搅拌转速为350-400r/min；S04的研磨转速为1000-1500r/min，研磨时间为30-40min。
6.根据权利要求1所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述壳聚糖水溶液的质量分数为10-20％。
7.根据权利要求1所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述改性石墨烯的制备方法为：
S11：将5-10份石墨烯加入到15-25份乙醇溶剂中，搅拌均匀；
S12：随后加入3-5份硫酸镧、1-3份十四烷基三甲基溴化铵和2-5份磷酸三甲酯，搅拌反应，最后水洗、干燥，得到改性石墨烯。
8.根据权利要求7所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述搅拌反应的时间为45-55min，搅拌转速为550-650r/min，搅拌温度为45-55℃。
9.根据权利要求1所述的一种金属壳动力电池用UV胶膜，其特征在于，所述引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述偶联剂为KH560；所述流平剂为BYK-337。
10.一种如权利要求1-9任一项所述金属壳动力电池用UV胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料依次搅拌混合均匀，然后送入到50-60℃下热处理10-20min，且紫外光照，光照强度为5-10j/cm2，处理结束，得到UV胶膜。
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