CN115873510A - 一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度uv胶及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于胶黏剂技术领域，涉及一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶及制备方法，所述UV胶包括以下重量百分比的组分：20‑70％多巴胺改性多官能度光固化树脂，30‑70％丙烯酸酯类稀释剂，1‑5％自由基光引发剂；0.5‑1％偶联剂；0.1‑0.5％流平剂。本发明UV胶不仅对电池外铝壳具有较高的附着力，于此同时可与聚氨酯结构胶形成一个整体，具有好的结合性及在高温高湿下不容易产生界面开裂、脱落、气泡等现象，在长时间高温高湿的老化条件下具有较小的衰减；本发明的UV胶制备方简单，容易操作，可批量生产；本发明的UV胶提高了紫外光胶黏剂在新能源汽车电池方面的应用，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，尤其涉及一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶及制备方法。
背景技术
传统的电池壳膜表面贴附的是PET胶带，随着新能源汽车的快速发展，对新能源汽车能的电池要求越来越高，其中包括电池的轻量化。为使电池的轻量化及优化各种加工工艺，PET胶带逐渐被紫外光固化胶膜取代。紫外光固化胶具有效率高，操作简单、固化快、环境友好，节约能源，可涂装各种基材等优点，因此在各行各业得到广泛的研究和应用。
目前，在新能源电池中，使用的紫外光固化胶(UV胶)与电池铝壳的附着力还可满足要求，但紫外光固化胶在与聚氨酯结构胶相贴合后会出现粘合不紧密，老化后出现界面分离的情况，从而导致电池散热不良等情况。因此，需要进一步解决紫外光固化胶在新能源电池上的应用，来满足现在新能源汽车对电池的要求。
发明内容
本发明针对上述的现有技术存在的不足，提供一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶。
本发明的具体技术方案如下：
本发明的第一个目的提供一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，包括以下重量百分比的组分：
20-70％多巴胺改性多官能度光固化树脂，30-70％丙烯酸酯类稀释剂，1-5％自由基光引发剂；0.5-1％偶联剂；0.1-0.5％流平剂。
进一步地，所述多巴胺改性多官能度光固化树脂的结构通式如下：
其中R1代表-H或-CH3或-CH2O-(C6H5)；R2代表-CH2-或-CH2CH2-或-CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2O-(C6H4)-O-。
本发明配方所得的UV胶具有双官能度，使所述UV胶在固化的过程中生成更加致密的交联结构，提高胶黏剂自身的强度；所述UV胶对电池外铝壳具有较高的附着力，与此同时酚羟基可以与聚氨酯结构胶中的异氰酸酯基团反应，与结构胶形成一个整体，可与聚氨酯结构胶具有较高的结合性，在高温高湿下不容易产生界面开裂、脱落、气泡等现象，在长时间高温高湿的老化条件下具有较小的衰减。
进一步地，所述多巴胺改性多官能度光固化树脂是由多巴胺、HDI三聚体和含羟基的丙烯酸类单体反应得到，所述多巴胺、HDI三聚体和含羟基的丙烯酸类单体的摩尔比为1：1：2。
采用具有高粘附性能的多巴胺与三官能度的HDI三聚体聚合而成，可以形成具有紫外光固化性能的仿贻贝性能的树脂，多巴胺中的酚羟基可与聚氨酯结构胶中的异氰酸酯基反应。
进一步地，所述含羟基的丙烯酸类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸-3-(4-羟基苯氧基)丙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯中的一种或任意两种组合。
进一步地，所述多巴胺改性多官能度光固化树脂的合成方法，包括如下步骤：
S1：将HDI三聚体加入反应器中，再将含有羟基的丙烯酸酯类单体加入反应器中，在20-30℃下反应20-40min；再在70-80℃下，保持温度反应1.5-3小时，获得NCO反应液；
S2：将反应液降温至室温，将多巴胺加入到反应器中，反应20-40min；再在70-75℃反应，直到当NCO峰完全消失时停止加热，得到多巴胺改性多官能度光固化树脂。
采用以上进一步技术特征具有如下技术效果：
采用上述合成方法可制备的出符合本发明配方要求的多巴胺改性多官能度光固化树脂，形成具有紫外光固化性能的仿贻贝性能的树脂，与此同时可与聚氨酯结构胶中的异氰酸酯基反应形成一个整体的树脂。
进一步地，所述丙烯酸酯类稀释剂为四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或任意几种的混合物。
进一步地，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化磷、α，α’-二甲基苯偶酰缩酮、异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷中的一种或任意几种的混合物。
进一步地，所述偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或任意几种的混合物。
进一步地，所述流平剂为丙烯酸酯类，主要为
19160、PerenolF40、BYK361N中的一种或任意几种的混合物。
本发明的第二个目的提供上述电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶的制备方法：
将多巴胺改性多官能度光固化树脂、丙烯酸酯类稀释剂、自由基光引发剂、偶联剂、流平剂依次加入搅拌机内，在500-1000转/分的速度下搅拌0.5-2小时，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，搅拌均匀后降温至室温，密封包装即可。
本发明的有益效果为：
本发明制备的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其主体树脂多巴胺改性多官能度光固化树脂采用具有高粘附性能的多巴胺与三官能度的HDI三聚体聚合而成，形成具有紫外光固化性能的仿贻贝性能的树脂，使所述UV胶在固化的过程中生成更加致密的交联结构，提高胶黏剂自身的强度；所述UV胶不仅对电池外铝壳具有较高的附着力，于此同时多巴胺中的酚羟基与聚氨酯结构胶中的异氰酸酯基可以反应，使其与结构胶形成一个整体，具有好的结合性及在高温高湿下不容易产生界面开裂、脱落、气泡等现象，在长时间高温高湿的老化条件下具有较小的衰减。本发明的UV胶制备方简单，容易操作，可批量生产。本发明的UV胶提高了紫外光胶黏剂在新能源汽车电池方面的应用，具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶的制备方法，包括如下步骤：
1、多巴胺改性多官能度光固化树脂的制备：
先将504.58gHDI三聚体加入到带有温度计的三口烧瓶中，随后将232g丙烯酸羟乙酯加入到三口烧瓶中，在室温下反应0.5小时；随后将三口烧瓶放入油浴中，保持温度在75℃反应2小时，测试NCO的含量为5.7％，降温将至室温；然后将153g多巴胺加入到三口烧瓶中，反应0.5小时，随后保持温度在75℃反应1小时，采用红外光谱仪测试NCO峰，NCO峰完全消失，即为反应终点，停止加热，获得巴胺改性多官能度光固化树脂1。
2、UV胶的制备
准确称取60g多巴胺改性多官能度光固化树脂1，36g丙烯酸异冰片酯，3g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1gKH570，0.2gBYK361N，将上述组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于800转/分下搅拌0.2小时，搅拌均匀后降温至室温，即得电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，密封包装即可。
实施例2：
一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶的制备方法，包括如下步骤：
1、多巴胺改性多官能度光固化树脂的制备：
先将504.58gHDI三聚体加入到带有温度计的三口烧瓶中，随后将260g丙烯酸羟丙酯加入到三口烧瓶中，在室温下反应0.5小时；随后将三口烧瓶放入油浴中，保持温度在70℃反应2小时，测试NCO的含量为5.5％，降温将至室温；然后将153g多巴胺加入到三口烧瓶中，反应0.5小时，随后保持温度在70℃反应1小时，采用红外光谱仪测试NCO峰，NCO峰完全消失时即为反应终点，停止加热，获得巴胺改性多官能度光固化树脂2。
2、UV胶的制备
准确称取60g多巴胺改性多官能度光固化树脂2，36g丙烯酸异冰片酯，3g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1gKH570，0.2gBYK361N，将上述组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于800转/分下搅拌0.2小时，搅拌均匀后降温至室温，即得电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，密封包装即可。
实施例3：
先将504.58gHDI三聚体加入到带有温度计的三口烧瓶中，随后将260g丙烯酸羟乙酯加入到三口烧瓶中，在室温下反应0.5小时；随后将三口烧瓶放入油浴中，保持温度在70℃反应2小时，测试NCO的含量为5.5％，降温将至室温；然后将153g多巴胺加入到三口烧瓶中，反应0.5小时，随后保持温度在75℃反应1小时，采用红外光谱仪测试NCO峰，NCO峰完全消失时即为反应终点，停止加热，获得巴胺改性多官能度光固化树脂3。
2、UV胶的制备
准确称取60g多巴胺改性多官能度光固化树脂3，36g丙烯酸异冰片酯，3g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1gKH570，0.2gBYK361N，将上述组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于800转/分下搅拌0.2小时，搅拌均匀后降温至室温，即得电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，密封包装即可。
实施例4
先将504.58gHDI三聚体加入到带有温度计的三口烧瓶中，随后将288g甲基丙烯酸羟丙酯加入到三口烧瓶中，在室温下反应0.5小时；随后将三口烧瓶放入油浴中，保持温度在70℃反应2小时，测试NCO的含量为5.3％，降温将至室温；然后将153g多巴胺加入到三口烧瓶中，反应0.5小时，随后保持温度在75℃反应1小时，采用红外光谱仪测试NCO峰，NCO峰完全消失时即为反应终点，停止加热，获得巴胺改性多官能度光固化树脂4。
2、UV胶的制备
准确称取60g多巴胺改性多官能度光固化树脂4，36g丙烯酸异冰片酯，3g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1gKH570，0.2gBYK361N，将上述组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于800转/分下搅拌0.2小时，搅拌均匀后降温至室温，即得电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，密封包装即可。
对比例
一种紫外光固化胶的制备方法，包括如下步骤：
准确称取60g聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，35g丙烯酸异冰片酯(IBOA)，3g光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1gKH570，0.2gBYK361N，将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于800转/分下搅拌0.2小时，搅拌均匀后降温至室温，即得到紫外光固化胶，密封包装即可。
试验验证
通过以下试验验证本发明上述实施例值得的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶与对比例制得的紫外光固化胶的性能。
光固化条件:光强30mW/cm2,光照时间100s；
硬度测试：依据GB/T 2411-1980测试；
附着力测试：依据DIN EN ISO 2409；
剪切强度测试：万能试验机，GBT 7124/ISO 4587；基材：3003AL；结构胶为聚氨酯结构胶；
高温高湿测试：85℃，85％RH，500h；结构件为剪切强度样件。
测试结果如下表1所示：
表1实施例与对比例的测试结果表
从表1可以看出，本发明所制备的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶具有优良的附着力，与聚氨酯结构胶具有良好的结合性，在长时间的高温高湿下同样具有较高的剪切强度，与界面均无开裂及脱落的情况，性能优良，可以完全可以用在新能源汽车的电池壳表面。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：
20-70％多巴胺改性多官能度光固化树脂，30-70％丙烯酸酯类稀释剂，1-5％自由基光引发剂；0.5-1％偶联剂；0.1-0.5％流平剂。
2.根据权利要求1所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述多巴胺改性多官能度光固化树脂的结构通式如下：
其中R1代表-H或-CH3或-CH2O-(C6H5)；R2代表-CH2-或-CH2CH2-或-CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2O-(C6H4)-O-。
3.根据权利要求2所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述多巴胺改性多官能度光固化树脂是由多巴胺、HDI三聚体和含羟基的丙烯酸类单体反应得到，所述多巴胺、HDI三聚体和含羟基的丙烯酸类单体的摩尔比为1：1：2。
4.根据权利要求3所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述含羟基的丙烯酸类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸-3-(4-羟基苯氧基)丙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯中的一种或任意两种组合。
5.根据权利要求3所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述多巴胺改性多官能度光固化树脂的合成方法，包括如下步骤：
S1：将HDI三聚体加入反应器中，再将含有羟基的丙烯酸酯类单体加入反应器中，在20-30℃下反应20-40min；再在70-80℃下，保持温度反应1.5-3小时，获得NCO反应液；
S2：将反应液降温至室温，将多巴胺加入到反应器中，反应20-40min；再在70-75℃反应，直到当NCO峰完全消失时停止加热，得到多巴胺改性多官能度光固化树脂。
6.根据权利要求1所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述丙烯酸酯类稀释剂为四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或任意几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化磷、α，α’-二甲基苯偶酰缩酮、异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷中的一种或任意几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或任意几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸酯类，主要为
19160、PerenolF40、BYK361N中的一种或任意几种的混合物。
10.一种如权利要求1-9任一项所述电池壳膜用耐高温高湿高粘结强度UV胶的制备方法，其特征在于，将多巴胺改性多官能度光固化树脂、丙烯酸酯类稀释剂、自由基光引发剂、偶联剂、流平剂依次加入搅拌机内，在
500-1000转/分的速度下搅拌0.5-2小时，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，
搅拌均匀后降温至室温，密封包装即可。
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