CN115805736A - 一种封装性能优异的干法铝塑复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封装性能优异的干法铝塑复合膜，包括尼龙层、第一胶黏层、铝箔、第二胶黏层和聚丙烯膜层，聚丙烯膜层包括热封层、粘结层及位于热封层和粘结层之间的中间层，粘结层与第二胶黏层相连，热封层的制备原料包括无规共聚聚丙烯和酸改性聚丙烯，无规共聚聚丙烯和酸改性聚丙烯的质量比为1‑3:1；粘结层的制备原料包括无规共聚聚丙烯；中间层的制备原料包括嵌段聚丙烯。该干法铝塑复合膜通过在聚丙烯膜层的热封层中加入一定量的酸改性聚丙烯，不仅能促进层间物料相容，同时还可以增大酸改性聚丙烯的热封面界面极性，显著提高干法铝塑复合膜的热封强度，也有利于耐电解液性能的提升。本发明还提供一种干法铝塑复合膜的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及铝塑复合膜技术领域，更具体地涉及一种封装性能优异的干法铝塑复合膜及其制备方法。
背景技术
锂离子电池广泛应用于数码、交通工具、军事以及储能方面的新能源系统，当前，锂离子电池软包装膜主要应用的是铝塑复合膜(也简称铝塑膜)。软包锂电池用铝塑膜按结构分为外层尼龙层、中间铝箔层和内层聚丙烯薄膜层，尼龙层与铝箔层之间采用胶水粘接，铝箔与聚丙烯薄膜之间的粘接方式不同可以将铝塑膜分为干法和热法两种。也就是说，干法铝塑复合膜由外层的尼龙保护层、第一胶黏层、中间的铝箔、第二胶黏层、内层的CPP(聚丙烯)层组成。干法铝塑复合膜的优势在于具有良好的成型性能，在铝箔和CPP之间采用胶水粘结而成，一般是铝箔侧上胶，经烘干后与CPP通过加热复合后收卷得到铝塑复合膜。但是，干法铝塑膜普遍存在封装温度要求高，低温下强度低封装不牢的问题，大大制约了干法铝塑膜的应用。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种热封强度优良的干法铝塑复合膜，也有利于耐电解液性能的提升。
为了实现上述目的，本发明公开了一种封装性能优异的干法铝塑复合膜，包括尼龙层、第一胶黏层、铝箔、第二胶黏层和聚丙烯膜层，所述聚丙烯膜层包括热封层、粘结层及位于所述热封层和所述粘结层之间的中间层，所述粘结层与所述第二胶黏层相连，所述热封层的制备原料包括无规共聚聚丙烯和酸改性聚丙烯，所述无规共聚聚丙烯和所述酸改性聚丙烯的质量比为1-3:1；所述粘结层的制备原料包括无规共聚聚丙烯；所述中间层的制备原料包括嵌段聚丙烯。
与现有技术相比，本发明的封装性能优异的干法铝塑复合膜，通过在聚丙烯膜层的热封层中加入一定量的酸改性聚丙烯，不仅能促进层间物料相容，同时还可以增大酸改性聚丙烯的热封面界面极性，显著提高干法铝塑复合膜的热封强度，也有利于耐电解液性能的提升，软包装封装后具有更佳的封装效果。
较佳地，所述酸改性聚丙烯包括马来酸酐接枝改性聚丙烯或及马来酸酐接枝改性聚丙烯的衍生物中的至少一种。
较佳地，所述酸改性聚丙烯的熔点在140-155℃，作为示例地，酸改性聚丙烯的熔点可为但不限于140℃、141℃、142℃、143℃、144℃、145℃、146℃、147℃、148℃、149℃、150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃。熔点低于140℃时，可能强度不足，熔点高于155℃时，与铝箔层不易贴合。
较佳地，所述酸改性聚丙烯的熔指在5-10g/10min，将熔指设置在该范围内，有助于流延工艺的稳定控制，作为示例地，酸改性聚丙烯的熔指可为但不限于5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min、10g/10min。熔指太低或者太高都不利于流延工艺控制，熔指低于5g/10min，流延挤出难度增大，同时与其它物料的相容性差，熔指高于10g/10min时，流动性太好挤出量不宜控制。
较佳地，嵌段聚丙烯中乙烯含量为7％-15％，作为示例地，嵌段聚丙烯中乙烯含量可为但不限于7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％。嵌段聚丙烯指由丙烯和部分乙烯共聚得到，抗冲击性能较佳，可提高干法铝塑复合膜的冲深性能。
较佳地，无规共聚聚丙烯的熔点为120-150℃。作为示例地，无规共聚聚丙烯的熔点可为但不限于120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃。无规共聚聚丙烯的熔点低于120℃时，可能会造成铝塑膜封装时的挤胶，熔点高于150℃可能造成封装难度增大。
较佳地，嵌段聚丙烯的熔点为155-170℃，作为示例地，嵌段聚丙烯的熔点可为但不限于155％、160％、165％、170％。
较佳地，无规共聚聚丙烯中乙烯含量为1％-4％，作为示例地，无规共聚聚丙烯中乙烯含量可为但不限于1％、2％、3％、4％。
相应地，本发明提供一种封装性能优异的干法铝塑复合膜的制备方法，包括步骤：
(1)制备聚丙烯膜层：
将粘接层的制备原料、中间层的制备原料和热封层的制备原料分别混合后吸入到对应的料斗中，通过三螺杆定量输送、挤出机挤出及过滤、从T形模头流延经冷却辊冷却、切边、收卷、再分切，制得聚丙烯膜层；
(2)提供铝箔，在铝箔的亮面涂覆第二胶黏层，干法复合聚丙烯膜层；
(3)在铝箔的哑面涂覆第一胶黏层，干法复合尼龙层。
较佳地，在铝箔的哑面涂覆第一胶黏层，再贴合尼龙层，在50-70℃条件下固化1-5天。
较佳地，在铝箔的亮面涂覆第二胶黏层，再贴合聚丙烯膜层，在50-70℃条件下固化1-5天。
附图说明
图1本发明的干法铝塑复合膜的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
请参考图1，本发明的干法铝塑复合膜，由外至内，包括尼龙层10、第一胶黏层20、铝箔30、第二胶黏层40和聚丙烯膜层50，尼龙层10位于最外层，耐磨、耐腐蚀，作为保护之用；第一胶黏层20将尼龙层10和铝箔30进行粘结固定，例如第一胶黏层20可采用但不限于聚氨酯和异氰酸酯固化剂的双组份胶水；第二胶黏层40将铝箔30和聚丙烯膜层50进行粘结固定，例如第二胶黏层40可采用但不限于酸改性聚烯烃与异氰酸酯固化剂的双组份胶水、酸改性聚烯烃与环氧树脂固化剂的双组份胶水等。其中，所述聚丙烯膜层50包括粘结层51、热封层53及位于所述热封层53和所述粘结层51之间的中间层52，所述粘结层51与所述第二胶黏层40相连，所述热封层53的制备原料包括无规共聚聚丙烯和酸改性聚丙烯，所述无规共聚聚丙烯和所述酸改性聚丙烯的质量比为1-3:1；所述粘结层51的制备原料包括无规共聚聚丙烯；所述中间层52的制备原料包括嵌段聚丙烯。通过在聚丙烯膜层的热封层53中加入一定量的酸改性聚丙烯，不仅能促进层间物料相容，同时还可以增大酸改性聚丙烯的热封面界面极性，显著提高干法铝塑复合膜的热封强度，也有利于耐电解液性能的提升。
下面，通过几个具体实施方式进一步阐述本发明的干法铝塑复合膜，但不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种封装性能优异的干法铝塑复合膜的制备方法，包括步骤：
(1)制备聚丙烯膜层：
将无规共聚聚丙烯R140M(熔指6g/10min，熔点约145℃)与马来酸酐改性聚丙烯QE840(熔指9g/10min，熔点约141℃)按质量比1:1混合均匀，得热封层的制备原料；中间层的制备原料选用嵌段聚丙烯BC5FA(熔指5g/10min，熔点166℃)，粘结层制备原料选用无规共聚聚丙烯RD239CF(熔指8g/10min，熔点约139℃)。
将粘接层的制备原料、中间层的制备原料和热封层的制备原料分别混合后吸入到对应的料斗中，按照三层厚度分别为8μm、24μm、8μm进行设计，通过三螺杆定量输送、挤出机挤出及过滤、从T形模头流延经冷却辊冷却、切边、电晕处理、收卷、再分切，制得聚丙烯膜层；
(2)提供铝箔，将铝箔双面钝化处理，在铝箔的亮面涂覆酸改性聚烯烃与异氰酸酯固化剂的双组份胶水，酸改性聚烯烃选用三井化学的XP11B，固化剂选用拜耳的N3300，干法复合聚丙烯膜层，上胶量为3g/m2，复合温度为90℃，复合后在70℃条件下固化3天，得到半成品；
(3)在铝箔的哑面涂覆聚氨酯和异氰酸酯固化剂的双组份胶水，选用东洋油墨的聚氨酯胶黏剂，主剂选用TM-K55，固化剂选用CAT-10L，干法复合25μm尼龙层，上胶量为4g/m2，复合温度为90℃，复合后在70℃条件下固化3天，得到干法铝塑复合膜。
实施例2
一种封装性能优异的干法铝塑复合膜的制备方法，包括步骤：
(1)制备聚丙烯膜层：
将无规共聚聚丙烯R140M(熔指6g/10min，熔点约145℃)与马来酸酐改性聚丙烯QE840(熔指9g/10min，熔点约141℃)按质量比3:1混合均匀，得热封层的制备原料；中间层的制备原料选用嵌段聚丙烯BC5FA，粘结层制备原料选用无规共聚聚丙烯RD239CF(熔指8g/10min，熔点约139℃)。
将粘接层的制备原料、中间层的制备原料和热封层的制备原料分别混合后吸入到对应的料斗中，按照三层厚度分别为8μm、24μm、8μm进行设计，通过三螺杆定量输送、挤出机挤出及过滤、从T形模头流延经冷却辊冷却、切边、电晕处理、收卷、再分切，制得聚丙烯膜层；
(2)提供铝箔，将铝箔双面钝化处理，在铝箔的亮面涂覆酸改性聚烯烃与异氰酸酯固化剂的双组份胶水，酸改性聚烯烃选用三井化学的XP11B，固化剂选用拜耳的N3300，干法复合聚丙烯膜层，上胶量为3g/m2，复合温度为90℃，复合后在60℃条件下固化4天，得到半成品；
(3)在铝箔的哑面涂覆聚氨酯和异氰酸酯固化剂的双组份胶水，选用东洋油墨的聚氨酯胶黏剂，主剂选用TM-K55，固化剂选用CAT-10L，干法复合25μm尼龙层，上胶量为5g/m2，复合温度为90℃，复合后在60℃条件下固化4天，得到干法铝塑复合膜。
对比例1
该对比例中热封层的制备原料不含酸改性聚丙烯，其余与实施例1相同，具体如下：
一种干法铝塑复合膜的制备方法，包括步骤：
(1)制备聚丙烯膜层：
热封层的制备原料为无规共聚聚丙烯R140M；中间层的制备原料选用嵌段聚丙烯BC5FA，粘结层制备原料选用无规共聚聚丙烯RD239CF，
将粘接层的制备原料、中间层的制备原料和热封层的制备原料分别混合后吸入到对应的料斗中，按照三层厚度分别为8μm、24μm、8μm进行设计，通过三螺杆定量输送、挤出机挤出及过滤、从T形模头流延经冷却辊冷却、切边、电晕处理、收卷、再分切，制得聚丙烯膜层；
(2)提供铝箔，将铝箔双面钝化处理，在铝箔的亮面涂覆酸改性聚烯烃与异氰酸酯固化剂的双组份胶水，酸改性聚烯烃选用三井化学的XP11B，固化剂选用拜耳的N3300，干法复合聚丙烯膜层，上胶量为3g/m2，复合温度为90℃，复合后在70℃条件下固化3天，得到半成品；
(3)在铝箔的哑面涂覆聚氨酯和异氰酸酯固化剂的双组份胶水，选用东洋油墨的聚氨酯胶黏剂，主剂选用TM-K55，固化剂选用CAT-10L，干法复合25μm尼龙层，上胶量为4g/m2，复合温度为90℃，复合后在70℃条件下固化3天，得到干法铝塑复合膜。
对比例2
该对比例中热封层的制备原料为质量比是4:1无规共聚聚丙烯R140M与马来酸酐改性聚丙烯QE840，而实施例1中热封层的制备原料为质量比是1:1无规共聚聚丙烯R140M与马来酸酐改性聚丙烯QE840，其余与实施例1相同，在此不再阐述。
对比例3
该对比例中热封层的制备原料为质量比是1：1无规共聚聚丙烯R140M(熔指6g/10min，熔点约145℃)与马来酸酐改性聚丙烯P565(熔指5.6g/10min，熔点约153℃)，而实施例1中热封层的制备原料为质量比是1:1无规共聚聚丙烯R140M与马来酸酐改性聚丙烯QE840(熔指9g/10min，熔点约141℃)，其余与实施例1相同，在此不再阐述。
将实施例1-2和对比例1-3制得铝塑复合膜进行性能检测，结果如表1所示，测试项目和方法如下：
耐电解液性能：将样条裁切为15mm宽，150mm长，测得CPP/Al初始剥离力，放入1mol/L六氟磷酸锂电解液中，并加入1％水，然后放在85度烘箱烘烤24h后测试CPP与铝箔的末期剥离力(即测得耐电解液性能)，结果如表1所示。
热封强度：将铝塑膜裁切为(15±0.1)mm宽的长样条，按照QB/T 2358-1998的规定进行试验，热封条件如下：热封温度180℃，压力0.5MPa，时间3s，封装后用拉力试验机测试其封装强度。
表1性能测试结果
由表1的数据可知，实施例1-2中的铝塑复合膜较对比例1-3而言，其热封强度得到较大幅度的提升，原因是本发明干法铝塑复合膜的制备方法中，通过在聚丙烯膜层的热封层中加入一定量的酸改性聚丙烯，不仅能促进层间物料相容，同时还可以增大酸改性聚丙烯的热封面界面极性，显著提高干法铝塑复合膜的热封强度，也有利于耐电解液性能的提升。
对比例1因未加入酸改性聚丙烯，热封强度明显不如实施例1。对比例2-3中虽然加入了酸改性聚丙烯，但是其热封强度依然不理想，原因是对比例2中酸改性聚丙烯的含量少而无规共聚聚丙烯含量大，导致酸改性聚丙烯占比较低，对热封强度的改善未能起到明显效果；对比例3中热封强度不理想，这是由于马来酸酐改性聚丙烯P565的熔点过高，酸改性聚丙烯的加入需要更高的封装条件，故而在相同的封装测试的同一热封温度下并未表现出其优势，而高温封装能耗较大，且低温封装且强度高封装牢靠是行业的追求，故而，酸改性聚丙烯的熔点不宜过高。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种封装性能优异的干法铝塑复合膜，包括尼龙层、第一胶黏层、铝箔、第二胶黏层和聚丙烯膜层，其特征在于，所述聚丙烯膜层包括热封层、粘结层及位于所述热封层和所述粘结层之间的中间层，所述粘结层与所述第二胶黏层相连，所述热封层的制备原料包括无规共聚聚丙烯和酸改性聚丙烯，所述无规共聚聚丙烯和所述酸改性聚丙烯的质量比为1-3:1；所述粘结层的制备原料包括无规共聚聚丙烯；所述中间层的制备原料包括嵌段聚丙烯。
2.如权利要求1所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜，其特征在于，所述酸改性聚丙烯选自马来酸酐接枝改性聚丙烯或及马来酸酐接枝改性聚丙烯的衍生物中的至少一种。
3.如权利要求1所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜，其特征在于，所述酸改性聚丙烯的熔点为140-155℃。
4.如权利要求1所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜，其特征在于，所述酸改性聚丙烯的熔指为5-10g/10min。
5.如权利要求1所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜，其特征在于，所述无规共聚聚丙烯的熔点为120-150℃。
6.如权利要求1所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜，其特征在于，所述嵌段聚丙烯的熔点为155-170℃。
7.如权利要求1所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜，其特征在于，所述嵌段聚丙烯中乙烯的含量为7％-15％。
8.如权利要求1所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜，其特征在于，所述无规共聚聚丙烯中乙烯的含量为1％-4％。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)制备聚丙烯膜层：
将粘接层的制备原料、中间层的制备原料和热封层的制备原料分别混合后吸入到对应的料斗中，通过三螺杆定量输送、挤出机挤出及过滤、从T形模头流延经冷却辊冷却、切边、收卷、再分切，制得聚丙烯膜层；
(2)提供铝箔，在铝箔的亮面涂覆第二胶黏层，干法复合聚丙烯膜层；
(3)在铝箔的哑面涂覆第一胶黏层，干法复合尼龙层。
10.如权利要求7所述的封装性能优异的干法铝塑复合膜的制备方法，其特征在于，在铝箔的哑面涂覆第一胶黏层，再贴合尼龙层，在50-70℃条件下固化1-5天；
在铝箔的亮面涂覆第二胶黏层，再贴合聚丙烯膜层，在50-70℃条件下固化1-5天。
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