DE112019000429T5

DE112019000429T5 - Batterieklebstoffzusammensetzung und Batterieklebeelement unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE112019000429T5
Application number: DE112019000429.8T
Authority: DE
Inventors: Tomoya Sugiki; Takahiro Ito; Makoto Imahori
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2021-05-12
Also published as: KR102524762B1; JP7310610B2; CN111601864B; KR20200108426A; US20210087438A1; WO2019142716A1; CN111601864A; JPWO2019142716A1

Abstract

Eine Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie, umfassend ein säuremodifiziertes Polyolefin (A) mit einer Säuregruppe und/oder einer Säureanhydridgruppe und mit einem Säuremodifizierungsgrad von 0,001 bis 0,10 Mol-% und eine Alkoxysilylgruppen enthaltende Verbindung (B) in einer Menge von 2 bis 35 Massenteilen, bezogen auf 100 Massenteile des säuremodifizierten Polyolefins (A). Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie, wobei die Komponente (B) mindestens eine Verbindung umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Polyolefin (b1), einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Vinylpolymer (b2) und einem Silankupplungsmittel besteht. (b3).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieklebstoffzusammensetzung und ein Batterieklebeelement, das dieselbe verwendet.
Hintergrund der Erfindung
In den letzten Jahren wurden Schmelzklebstoffzusammensetzungen in Notebooks, Smartphones, Tablets, Automobilen usw. als Klebefilm oder -folie verwendet, die zu einem Film oder einer Folie geformt wurde (im Folgenden zusammenfassend als „Klebeelement“ bezeichnet). Es wurde für den Einbau in Lithium-Ionen-Batterien, chemischen Batterien wie Brennstoffzellen und physikalischen Batterien wie Solarzellen und Kondensatoren verwendet.
Es ist bekannt, dass die Verwendung einer Schmelzkleberzusammensetzung, die ein olefinisches thermoplastisches Harz, das mit einer Säure modifiziert ist (im Folgenden als „säuremodifiziertes Polyolefin“ bezeichnet), als Hauptkomponente enthält, eine relativ gute Klebkraft zum Verbinden eines metallischen Grundmaterials wie Eisen, Aluminium, Titan, andere Metalle und deren Legierungen bietet, das als Grundmaterial für die Bestandteile der oben genannten Batterien verwendet wird.
Insbesondere in einer Lithium-Ionen-Batterie kann Lithiumhexafluorophosphat, das als Elektrolyt verwendet wird, mit Wasser reagieren, um Flusssäure zu erzeugen, und in einer Brennstoffzelle kann eine Säure wie Flusssäure aus einer Elektrolytmembran erzeugt werden, die ein Bestandteil der Batterie ist. Daher ist ein Säurewiderstand erforderlich.
Ferner ist in einer Lithium-Ionen-Batterie eine Beständigkeit gegenüber Ethylencarbonat, Diethylcarbonat oder ähnlichem erforderlich, das als Lösungsmittel des Elektrolyten verwendet wird, und in einer Brennstoffzelle, in der eine Kühlflüssigkeit einschließlich Ethylenglykol, Pro-Pylenglykol oder ähnlichem zirkuliert, um eine Batterie zu kühlen, die aufgrund der Stromerzeugung Wärme erzeugt hat, ist eine Beständigkeit gegenüber dem Ethylenglykol oder ähnlichem erforderlich (im Folgenden werden diese Beständigkeiten zusammenfassend als „Lösungsmittelbeständigkeit“ bezeichnet).
In Patentliteratur 1 wird eine Klebstoffzusammensetzung offenbart, die ein bestimmtes säuremodifiziertes Polyolefin, ein thermoplastisches Elastomer, das nicht mit einer Säure modifiziert ist, und ein Silan-Kupplungsmittel mit einer Epoxygruppe enthält. Diese Klebstoffzusammensetzung kann dank der chemischen Bindung zwischen dem Silan-Kupplungsmittel und den Hydroxylgruppen auf der Oberfläche des Metallgrundmaterials eine Haftfestigkeit erhalten und hat eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit.
In Patentliteratur 2 wird eine Harzzusammensetzung offenbart, die aus 50 bis 99 Masse-% eines niedrigviskosen Basispolymers auf Propylenbasis, das spezifische Eigenschaften erfüllt, und 1 bis 50 Masse-% eines säuremodifizierten Elastomers auf Propylenbasis, das spezifische Eigenschaften hat, und einem Schmelzklebstoff, der diese Harzzusammensetzung enthält, besteht. Dieser Klebstoff hat eine ausgezeichnete Haftung an einem Polyolefin-Grundmaterial und gleichzeitig eine ausgezeichnete Haftfestigkeit an einem Metall-Grundmaterial.
In Patentliteratur 3 wird eine filmartige Einkapselung für ein elektronisches Bauelement offenbart, die eine Klebharzschicht, die ein säuremodifiziertes Polyolefinharz und ein silanmodifiziertes Polyolefinharz in einem Massenverhältnis von 10:90 bis 90:10 enthält, und eine Wasserdampfsperrharzschicht, die die Permeation von Wasserdampf verhindert oder unterdrückt, umfasst. Diese Einkapselungsmasse hat ausgezeichnete Hafteigenschaften gegenüber einem Klebstoff bei kurzzeitiger Thermokompressionsverklebung, verringert die Haftfestigkeit auch unter feuchten Wärmebedingungen kaum und ist daher in feuchter Wärme ausgezeichnet beständig und besitzt zudem hohe Wasserdampfbarriereeigenschaften.
Zitierverzeichnis
Patentliteratur

Patent Literatur 1: Publizierte japanische Patent Anmeldung Nr. 2011-213767
Patent Literatur 2: Publiziertes japanisches Patent Nr. 2013-060521
Patent Literatur 3: Publiziertes japanisches Patent Nr. 2014-149961

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn die in der Patentliteratur 1 bis 3 beschriebenen Klebstoffzusammensetzungen verwendet werden, um ein Metallgrundmaterial zu verkleben, das als Grundmaterial eines Bestandteils einer Batterie verwendet werden soll, können sie bei Raumtemperatur und unter feuchten Wärmebedingungen eine ausgezeichnete Klebfestigkeit bieten, haben aber insofern Probleme, als sie in der Klebfestigkeit nach dem Eintauchen in eine wässrige saure Lösung bei hoher Temperatur und in der Klebfestigkeit nach dem Eintauchen in ein Lösungsmittel bei hoher Temperatur (im Folgenden zusammenfassend als „Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur“ bezeichnet) schlechter sind.
Eine Verkörperung der vorliegenden Erfindung ist unter Berücksichtigung der oben genannten Umstände gemacht worden, und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie bereitzustellen, die eine ausgezeichnete Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur (95°C) aufweist, wenn ein Metallgrundmaterial, das für Batterieanwendungen verwendet wird, und ein Klebstoffteil für eine Batterie, die dieses verwendet, geklebt wird.
Lösung des Problems
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensive Studien durchgeführt, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und haben eine Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gefunden, die eine ausgezeichnete Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur in der Haftung eines für Batterieanwendungen verwendeten Metallgrundmaterials aufweist, sowie ein Klebstoffteil für eine Batterie, die dieses verwendet.
Die vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Ausführungsformen.

[1] Eine Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie, umfassend ein säuremodifiziertes Polyolefin (A) mit einer Säuregruppe und/oder einer Säureanhydridgruppe und mit einem Säuremodifizierungsgrad von 0,001 bis 0,10 Mol-% und eine Alkoxysilylgruppen enthaltende Verbindung (B) in einer Menge von 2 bis 35 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des säuremodifizierten Polyolefins (A).
[2] Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß [1], wobei die Komponente (B) mindestens einen Bestandteil umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Polyolefin (b1), einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Vinylpolymer (b2) und einem Silan-Kupplungsmittel besteht (b3).
[3] Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie nach [1] oder [2], die eine Schmelzflussrate von 1,0 bis 20,0 g/10 min aufweist, gemessen unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 1,96 MPa.
[4] Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß einem von [1] bis [3], wobei die Batterie eine Brennstoffzelle ist.
[5] Ein Klebeelement für eine Batterie, umfassend eine klebende Harzschicht, die durch Härten der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß einem von [1] bis [4] gebildet wird, wobei die klebende Harzschicht einen 100%-Modul von 10 bis 20 MPa und einen 300%-Modul von 11 bis 30 MPa aufweist und eine Bruchdehnung von 300 bis 700%.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die Klebemittelzusammensetzung für eine Batterie und das Klebemittel für eine Batterie, das gemäß der vorliegenden Offenlegung verwendet wird, kann beim Verkleben eines für Batterieanwendungen verwendeten Metallgrundmaterials eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Säure und Lösungsmittel bei hoher Temperatur erreichen.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der in der vorliegenden Beschreibung offen gelegten Technologie im Detail beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Beschreibung Acrylat und/oder Methacrylat als (Meth)acrylat bezeichnet werden.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung (die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung) bezieht sich auf eine Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie, umfassend ein säuremodifiziertes Polyolefin (A), das eine Säuregruppe und/oder eine Säureanhydridgruppe aufweist und einen Säuremodifizierungsgrad von 0,001 bis 0,10 Mol-% hat, und eine Alkoxysilylgruppen enthaltende Verbindung (B) in einem spezifischen Verhältnis.
Nachfolgend werden nun die Komponenten (A), (B), andere Komponenten, die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, das Klebeelement für eine Batterie und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendungen beschrieben.
Komponente (A)
Die Komponente (A) ist ein säuremodifiziertes Polyolefin mit einer Säuregruppe und/oder einer Säureanhydridgruppe und mit einem Säuremodifizierungsgrad von 0,001 bis 0,10 Mol-% und re-feriert zu einem Polyolefin, das mit einem eine Säuregruppe enthaltenden Monomer und/oder einem eine Säureanhydridgruppe enthaltenden Monomer.
Spezifische Beispiele für die Säuregruppe sind eine Carbonsäuregruppe, eine Sulfonsäuregruppe und eine Phosphorsäuregruppe. Unter diesen ist eine Carbonsäuregruppe vorzuziehen, da die Modifikation leicht durchzuführen ist.
Spezifische Beispiele für die Säureanhydridgruppe sind eine Carbonsäureanhydridgruppe, eine Sulfonsäureanhydridgruppe und eine Phosphorsäureanhydridgruppe. Unter diesen ist eine Carbonsäureanhydridgruppe vorzuziehen, da die Rohstoffe leicht verfügbar sind und die Modifizierung leicht durchgeführt werden kann.
Als Methode für die Modifikation kann eine bekannte Methode verwendet werden. Beispiele für das Verfahren sind ein Verfahren, bei dem ein Monomer, das saure Gruppen enthält, und/oder ein Monomer, das Säureanhydridgruppen enthält, mit einem Polyolefin in Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators, wie einem organischen Peroxid oder einer aliphatischen Azoverbindung, schmelzgeknetet wird, um eine Pfropfmodifikation durchzuführen, und ein Verfahren, bei dem ein Monomer, das saure Gruppen enthält, und/oder ein Monomer, das Säureanhydridgruppen enthält, mit einem Olefin copolymerisiert wird.
1-1. Säuregruppen enthaltendes Monomer
Das säuregruppenhaltige Monomer, das als Rohmaterial für die Komponente (A) dient, ist eine Verbindung mit einer ethylenischen Doppelbindung, einer Carbonsäuregruppe und anderen im gleichen Molekül. Beispiele hierfür können verschiedene ungesättigte Monocarbonsäureverbindungen und ungesättigte Dicarbonsäureverbindungen sein.
Konkrete Beispiele für ungesättigte Monocarbonsäureverbindungen sind ungesättigte Monocarbonsäureverbindungen wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure und Isocrotonsäure.
Konkrete Beispiele für ungesättigte Dicarbonsäureverbindungen sind Maleinsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Nadinsäure und Endinsäure.
Als säuregruppenhaltiges Monomer ist eine ungesättigte Dicarbonsäureverbindung vorzuziehen, wobei Maleinsäure besonders bevorzugt wird, da die Modifikation leicht durchzuführen ist.
Diese säuregruppenhaltigen Monomere können einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden.
Wenn ein Teil des säuregruppenhaltigen Monomers, das zur Modifizierung verwendet wird, unreagiert bleibt, ist es vorzuziehen, die Komponente (A) zu verwenden, aus der das unreagierte säuregruppenhaltige Monomer durch ein bekanntes Verfahren wie Destillation unter vermindertem Druck entfernt wurde, um eine nachteilige Auswirkung auf die Haftfestigkeit zu vermeiden.
1-2. Säureanhydridgruppen enthaltendes Monomer
Das Säureanhydridgruppen enthaltende Monomer, das als Rohmaterial der Komponente (A) dient, ist eine Verbindung mit einer ethylenischen Doppelbindung, einer Carbonsäureanhydridgruppe und anderen im gleichen Molekül. Beispiele hierfür können ein Säureanhydrid der oben beschriebenen ungesättigten Monocarbonsäureverbindungen und ein Säureanhydrid der oben beschriebenen ungesättigten Dicarbonsäureverbindungen sein.
Konkrete Beispiele für Säureanhydride ungesättigter Monocarbonsäureverbindungen sind Acrylsäureanhydrid, Methacrylsäureanhydrid, Crotonsäureanhydrid und Isocrotonsäureanhydrid.
Konkrete Beispiele für Säureanhydride ungesättigter Dicarbonsäureverbindungen sind Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Nadinsäureanhydrid und Endinsäureanhydrid.
Als Säureanhydridgruppen enthaltendes Monomer ist ein Säureanhydrid einer ungesättigten Dicarbonsäureverbindung vorzuziehen, und Maleinsäureanhydrid ist besonders vorzuziehen, da die Modifikation leicht durchzuführen ist.
Diese Säureanhydridgruppen enthaltenden Monomere können einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden.
Wenn ein Teil des Säureanhydridgruppen enthaltenden Monomers, das zur Modifizierung verwendet wird, unreagiert bleibt, ist es vorzuziehen, die Komponente (A) zu verwenden, aus der das unreagierte Säureanhydridgruppen enthaltende Monomer durch ein bekanntes Verfahren entfernt wurde, um eine nachteilige Auswirkung auf die Haftfestigkeit zu unterdrücken.
1-3. Polyolefin
Das als Rohstoff der Komponente (A) dienende Polyolefin ist ein Polyolefin, das weder eine Säuregruppe noch eine Säureanhydridgruppe aufweist (im Folgenden als „Komponente (a1)“ bezeichnet).
Spezifische Beispiele für die Komponente (a1) umfassen Polyethylen, Polypropylen, ein statistisches Copolymer aus Propylen und Ethylen, ein Blockcopolymer aus Propylen und Ethylen, ein statistisches Copolymer aus Ethylen und einem α-Olefin, ein Blockcopolymer aus Ethylen und einem α-Olefin, ein statistisches Copolymer aus Propylen und einem α-Olefin und ein Blockcopolymer aus Propylen und einem α-Olefin. Beispiele für das α-Olefin sind 1-Buten, Isobutylen, 1-Hexen und 1-Octen.
Unter diesen sind unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen Polypropylen-Polymere wie Polypropylen, ein Propylen-Ethylen-Blockcopolymer, ein statistisches Propylen-Ethylen-Copolymer, ein statistisches Propylen-α-Olefin-Copolymer und ein Propylen-α-Olefin-Blockcopolymer vorzuziehen. Darüber hinaus ist es besonders vorzuziehen, dass die Propyleneinheit 50 Masse-% oder mehr des Polyolefins ausmacht.
Diese Komponenten (a1) können einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden.
Wenn der Grad der Säuremodifikation der Komponente (A) 0,001 Mol% oder mehr beträgt, kann die Haftfestigkeit an einem metallischen Grundmaterial verbessert werden. Der Grad der Säuremodifikation beträgt vorzugsweise 0,005 Mol-% oder mehr, und noch bevorzugter 0,01 Mol-% oder mehr. Wenn der Säuremodifizierungsgrad 0,10 Mol-% oder weniger beträgt, kann außerdem die Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen verbessert werden, so dass unter diesem Gesichtspunkt 0,07 Mol-% oder weniger und 0,05 Mol-% oder weniger vorzuziehen sind.
Der Grad der Säuremodifikation des Bestandteils (A) bedeutet das Verhältnis der Molzahl des säuregruppen- und/oder säureanhydridgruppenhaltigen Monomers, das mit dem Polyolefin gepfropft (oder copolymerisiert) ist, zur Molzahl der Wiederholungseinheit, die das Polyolefin bildet, und wird durch den folgenden Ausdruck unter Verwendung der Säurezahl definiert, die durch die unten beschriebene Messung erhalten wird. $Grad der S \ddot{a} uremodifikation (Mol%) = \frac{S \ddot{a} urewert \times (Mn + 1,008) \times 100}{(1000 \times 56.1 \times V - S \ddot{a} urewert \times Mp)}$

Mm = Molekulargewicht des Säureanhydridgruppen enthaltenden Monomers
Mp = Molekulargewicht der sich wiederholenden Einheit des Polyolefins
V = Wertigkeit der Säuregruppe, wenn das Säureanhydridgruppen enthaltende Monomer hydrolysiert wird
- Methode zur Messung des Säurewertes
Die Säurezahl gibt die Anzahl der Milligramm Kaliumsiumhydroxid an, die erforderlich ist, um die in 1 g einer Probe enthaltene Säure zu neutralisieren, und wird gemäß JIS K0070: 1992 gemessen.
Konkret werden 0,2 g der zu messenden Probe gewogen und in einen mit einem Stopfen versehenen Erlenmeyerkolben gegeben, 20 mL Xylol hinzugefügt und die Mischung unter Erwärmung aufgelöst, um eine Probelösung zu erhalten. Als nächstes werden dieser Probelösung einige Tropfen einer 1 Gew./Vol.-%igen Phenolphthaleinlösung in Ethanol als Indikator zugesetzt. Unter Verwendung von 0,1 mol/L Po-Kaliumhydroxidlösung in Ethanol als Titriermittel wird titriert, bis eine blassrote Farbe von 10 se-Kondenzen erscheint. Die Säurezahl wird gemäß folgendem Ausdruck berechnet. $S \ddot{a} urezahl (mg KOH/g) = (T \times F \times 56,11 \times 0,1) /W$
Im obigen Berechnungsausdruck steht T für den Titer (mL), F für den Faktor des Titriermittels und W für die Probenmenge(g).
Die Komponente (A) kann ein Gemisch aus einem säuremodifizierten Polyolefin mit einer Säuregruppe und/oder einer Säureanhydridgruppe, das als Ergebnis der Modifizierung der unmodifizierten Komponente (a1) mit einem eine Säuregruppe und/oder Säureanhydridgruppe enthaltenden Monomer erhalten wird, und einem Polyolefin, das die unmodifizierte Komponente (a1) enthält, sein.
Ferner kann die Komponente (A) eine Polyolefinmischung sein, deren Grad der Säuremodifikation auf 0,001 bis 0,10 Mol-% durch Mischen der Komponente (a1) mit einem säuremodifizierten Polyolefin mit einer Säuregruppe und/oder einer Säureanhydridgruppe und mit einem Säuremodifikationsgrad von 0,001 bis 10,0 Mol-% eingestellt worden ist.
Unter dem Gesichtspunkt, die Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur verbessern zu können, macht die Propyleneinheit vorzugsweise 50 Masse-% oder mehr, bevorzugter 80 Masse-% oder mehr und weiter bevorzugt 90 Masse-% oder mehr des Polyolefins als Komponente (A) aus.
Der Schmelzpunkt der Komponente (A) liegt vorzugsweise bei 100 bis 200°C und noch bevorzugter bei 120 bis 180°C. Er liegt vorzugsweise bei 100°C oder darüber, um die Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen zu verbessern, und vorzugsweise bei 200°C oder darunter, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern.
Die Schmelzflussrate (nachfolgend als „MFR“ bezeichnet) der Komponente (A), die von einem Fachmann auf der Grundlage des MFR, des Molekulargewichts und dergleichen der Komponente (a1) angemessen eingestellt werden kann, beträgt vorzugsweise 0,1 bis 30 g/10 min und noch bevorzugter 0,1 bis 20 g/10 min unter Messbedingungen von 230C und 1,96 MPa. Der MFR beträgt vorzugsweise 0,1 g/10 min oder mehr unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Verarbeitbarkeit und vorzugsweise 30 g/10 min oder weniger unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur.
In der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenlegung können die Komponenten (A) einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden.
Der Gehalt des Bestandteils (A) beträgt unter dem Gesichtspunkt der ausgezeichneten Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur vorzugsweise 70 bis 98 Masse-% und noch bevorzugter 80 bis 98 Masse-%, bezogen auf 100 Masse-% der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie.
Komponente (B)
Die Komponente (B) ist eine alkoxysilylgruppenhaltige Verbindung. Wenn die Alkoxysilyl-Gruppe durch Feuchtigkeit gehärtet wird, um eine Vernetzung zu bewirken, wird die Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur ausgezeichnet.
Die Komponente (B) umfasst vorzugsweise mindestens ein Polyolefin, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Polyolefin (im Folgenden als Komponente (b1) bezeichnet), einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Vinylpolymer (im Folgenden als Komponente (b2) bezeichnet) und einem Silan-Kupplungsmittel (im Folgenden als Komponente (b3) bezeichnet).
Wenn das Gehaltsverhältnis der Komponente (B) 2 bis 35 Massenteile pro 100 Massenteile der Komponente (A) beträgt, ist die Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur ausgezeichnet. Dieser Gehalt beträgt vorzugsweise 5 bis 35 Masseteile, noch bevorzugter 10 bis 35 Masseteile und besonders bevorzugt 20 bis 35 Masseteile.
Im Folgenden werden die Komponente (b1), die Komponente (b2) und die Komponente (b3) beschrieben.
2-1. Komponente (b1)
Die Komponente (b1) ist ein alkoxysilylgruppenhaltiges Polyolefin. Beispiele für die Komponente (b1) sind ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polyethylen, ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polypropylen und ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polyethylen-Vinylacetat-Copolymer. Unter dem Gesichtspunkt der ausgezeichneten Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur sind ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polyethylen und ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polypropylen vorfärbbar. Wie das Alkoxysilylgruppen enthaltende Polyethylen ist ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polyethylen niedriger Dichte vorzuziehen..
Als Verfahren zur Herstellung des Bauteils kann eine bekannte Methode verwendet werden (b1). Beispiele für das Verfahren sind ein Verfahren, bei dem eine ungesättigte Silanverbindung in Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators, wie z.B. eines organischen Peroxids oder einer aliphatischen Azoverbindung, mit der vorgenannten Komponente (a1) pfropfmodifiziert wird.
Die ungesättigte Silanverbindung ist vorzugsweise eine Vinylsilanverbindung. Spezifische Beispiele für die Vinylsilanverbindung sind Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltripropoxysilan, Vinyltriisopropoxysilan, Vinyltri-Butoxysilan, Vinyltripentyloxysilan, Vinyltriphenoxy-Silan, Vinyltribenzyloxysilan, Vinyltrimethylendioxy-Silan, Vinyltriethylendioxysilan, Vinylpropionyloxy-Silan, Vinyltriacetoxysilan und Vinyltricarboxysilan. Diese können einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr.
Die Menge der ungesättigten Silanverbindung, die mit der Komponente (a1) pfropfmodifiziert werden soll, beträgt pro 100 Masseteile der Komponente (a1) vorzugsweise 0,1 bis 10 Masseteile, besonders bevorzugt 0,3 bis 7 Masseteile, und weiter bevorzugt 0,5 bis 5 Masseteile. Wenn die Menge der zu pfropfmodifizierenden ungesättigten Silanverbindung innerhalb des obigen Bereichs liegt, hat das erhaltene alkoxysilylgruppenhaltige Polyolefin eine hohe Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur.
Der MFR der Komponente (b1) beträgt unter den Messbedingungen von 230C und 1,96 MPa vorzugsweise 0,1 bis 2.000 g/10 min und noch bevorzugter 0,1 bis 1.000 g/10 min. Unter dem Gesichtspunkt, die Verarbeitbarkeit verbessern zu können, beträgt der MFR vorzugsweise 0,1 g/10 min oder mehr, und unter dem Gesichtspunkt, die Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur verbessern zu können, beträgt der MFR vorzugsweise 2.000 g/10 min oder weniger.
Zu den kommerziell erhältlichen Produkten des alkoxysilylgruppenhaltigen Polyolefins gehören LINKRON PK500N, LINKRON HF800N, LINKRON SL800N und LINKRON XVF600N, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation, zum Beispiel.
2-2. Komponente (b2)
Die Komponente (b2) ist ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes Vinylpolymer.
Die Komponente (b2) wird durch Polymerisation eines Alkoxysilylgruppen enthaltenden Vinylmonomers, wie z.B. eines Vinylalkoxysilans und eines Alkoxysilylgruppen enthaltenden (Meth)acrylats, erhalten und vorzugsweise durch Copolymerisation mit einem anderen Vinylmonomer als dem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Vinylmonomer.
Spezifische Beispiele für Vinylalkoxysilan sind Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan und Vinylmethyldimethoxysilan.
Spezifische Beispiele für das Alkoxysilylgruppen enthaltendes (Meth)acrylat sind 3-(Meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilan und 3-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan.
Das Verfahren zur Herstellung der Komponente (b2) ist nicht besonders begrenzt, solange es leicht das Vinylpolymer herstellen kann, das keine unnötigen Verunreinigungen enthält, und der Bestandteil (b2) vorzugsweise durch Lösungspolymerisation, kontinuierliche Hochtemperaturpolymerisation oder ähnliches unter Verwendung des oben beschriebenen alkoxysilylgruppenhaltigen Vinylmonomers hergestellt wird.
Bei der Lösungspolymerisation ist es im Allgemeinen vorzuziehen, einen Polymerisationsinitiator wie Wasserstoffperoxid zu verwenden; ein Persulfat wie Natriumpersulfat, Ammoniumpersulfat oder Kaliumpersulfat; ein organisches Peroxid, wie Hydroperoxid, Dialkylperoxid, Diacylperoxid, Peroxyester, Benzoylperoxid oder Lauroylperoxid; Peressigsäure oder Persuccinsäure; oder eine Azoverbindung, wie 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril). Der Gehalt dieses Polymerisationsinitiators beträgt vorzugsweise 0,01 bis 10 Masseteile, wenn die Gesamtmenge des Vinylmonomers 100 Masseteile beträgt.
Das Polymerisationslösungsmittel ist nicht besonders begrenzt, solange es das hergestellte Copolymer auflösen kann. Beispiele hierfür sind: aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol und Xylol; Essigsäureester wie Ethylacetat, Butylacetat, Cellosolve Acetat, Methylpropylenglykolacetat, Carbitolacetat, Methylpropylenglykolacetat, Carbitolacetat und Ethylcarbitolacetat; und Ketone wie Aceton und Methylethylketon. Der Gehalt des Polymerisationslösungsmittels wird vorzugsweise so eingestellt, dass der Feststoffgehalt des erhaltenen Copolymers 10 bis 90 Masse-% beträgt.
Wenn die Komponente (b2) durch Lösungspolymerisation hergestellt wird, ist die Verwendung des Vinylmonomers nicht besonders beschränkt, aber vorzugsweise ist ein Teil des Vinylmonomers vor Beginn der Polymerisation im Reaktionssystem enthalten, und die Polymerisation wird weiter durchgeführt, während das restliche Vinylmonomer kontinuierlich oder intermittierend mit fortschreitender Polymerisationsreaktion zugegeben wird. Nach diesem Verfahren kann eine Komponente (b2) mit einer niedrigen Polydispersität hergestellt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Polymerisationstemperatur in Abhängigkeit von der Art des Vinylmonomers, der Art des Polymerisationsinitiators, der Zersetzungstemperatur oder Halbwertszeit des Polymerisationsinitiators, dem Siedepunkt des Polymerisationslösungsmittels und dergleichen gewählt wird, vorzugsweise jedoch 50°C bis 120°C beträgt.
Wenn die Komponente (b2) durch kontinuierliche Hochtemperatur-Polymerisation hergestellt wird, können die in den publizierten japanischen Patenten Nrn. S57-502171 , S59-6207 , S60-215007 u.ä. offengelegten Methoden verwendet werden. Ein Beispiel für dieses Verfahren ist ein Verfahren, bei dem ein unter Druck setzbarer Reaktor mit einem Lösungsmittel gefüllt wird und nach dem Aushärten auf eine vorbestimmte Temperatur unter Druck eine Rohmaterialkomponente, die nur aus einem Vinylmonomer oder einer Mischung aus einem Vinylmonomer und einem Polymerisationslösungsmittel besteht, mit einer konstanten Zufuhrgeschwindigkeit in den Reaktor eingespeist wird und eine Menge an Reaktionsflüssigkeit, die der Menge der eingespeisten Rohmaterialkomponente entspricht, extrahiert wird.
Wenn die Rohmaterialkomponente eine Mischung aus einem Vinylmonomer und einem Polymerisationslösungsmittel ist, kann das Polymerisationslösungsmittel das gleiche oder ein anderes sein als das Lösungsmittel, das zu Beginn der Reaktion im Reaktor vorher enthalten war. Das Lösungsmittel und das Polymerisationslösungsmittel können die oben als Beispiele für das bei der Lösungspolymerisation verwendete organische Lösungsmittel beschriebenen Verbindungen sein, oder es kann ein Alkohol wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol und Tripropylenglykol verwendet oder damit kombiniert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass das Anteilsverhältnis des Polymerisationslösungsmittels in der Rohmaterialkomponente vorzugsweise 200 Massenteile oder weniger pro 100 Massenteile der Gesamtmenge des Vinylmonomers beträgt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Rohmaterialkomponente einen Polymerisationsinitiator enthalten kann oder nicht. Wenn die Rohmaterialkomponente einen Polymerisationsinitiator enthält, beträgt der Gehalt des Polymerisationsinitiators vorzugsweise 0,001 bis 5 Masseteile pro 100 Masseteile der Gesamtmenge des Vinylmonomers.
Die Polymerisationstemperatur bei der kontinuierlichen Hochtemperaturpolymerisation beträgt vorzugsweise 150°C bis 350°C. Wenn die Polymerisationstemperatur niedriger als 150°C ist, kann ein solches Problem wie eine Verlangsamung der Reaktionsgeschwindigkeit auftreten, wenn das Molekulargewicht des resultierenden Copolymers zu groß wird. Andererseits, wenn die Temperatur 350°C übersteigt, kann eine Zersetzungsreaktion des hergestellten Polymers auftreten, um die Polymerisationslösung zu färben.
Der Druck des Reaktionssystems hängt von der Polymerisationstemperatur und den Siedepunkten des Vinylmonomers und des verwendeten Polymerisationslösungsmittels ab. Dieser Druck kann ein Druck sein, der die Polymerisationsreaktion nicht beeinflusst, aber die Polymerisationstemperatur aufrechterhalten kann. Die Verweilzeit des Vinylmonomers im Reaktionssystem beträgt vorzugsweise 2 bis 60 Minuten. Wenn diese Verweilzeit zu kurz ist, kann nicht umgesetztes Vinylmonomer zurückbleiben. Ist sie dagegen zu lang, kann die Produktivität sinken.
Nach der oben beschriebenen kontinuierlichen Hochtemperaturpolymerisation kann ein Copolymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 1.000 bis 30.000 und einer relativ niedrigen Viskosität erhalten werden. Weiterhin ist es möglich, ein Copolymer mit einer geringeren Polydispersität im Vergleich zu den durch Lösungspolymerisation hergestellten zu erhalten. Darüber hinaus erfordert diese Polymerisationsmethode nicht die Verwendung eines thermischen Polymerisationsinitiators, oder selbst wenn ein thermischer Polymerisationsinitiator verwendet wird, kann ein Copolymer mit einem gewünschten Molekulargewicht mit nur einer kleinen Menge erhalten werden, so dass ein hochreines Copolymer, das fast keine Verunreinigungen enthält, die durch Wärme oder Licht Radikalspezies erzeugen, erhalten werden kann.
Beispiele für kommerziell erhältliche Produkte aus dem alkoxysilylgruppenhaltigen Vinylpolymer sind ARUFON (eingetragenes Warenzeichen) US-6100 und ARUFON (eingetragenes Warenzeichen) US-6170, hergestellt von Toagosei Co., Ltd.
2-3. Komponente (b3)
The component (b3) is a compound having one or more alkoxysilyl groups in one molecule.
Beispiele für die Komponente (b3) sind Alkylalkoxysilane, Aminoalkoxysilane, Epoxyalkoxysilane, Vinylalkoxysilane und ein Alkoxysilylgruppen enthaltendes (Meth)acrylat.
Spezifische Beispiele für Alkylalkoxysilane sind Methyltrimethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Trimethylmethoxysilan und n-Propyltrimethoxysilan.
Spezifische Beispiele für Aminoalkoxysilane sind N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butyliden)propylamin und N-Phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilan.
Spezifische Beispiele für Epoxyalkoxysilane sind 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan und 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan.
Spezifische Beispiele für Vinylalkoxysilane sind Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan und Vinylmethyldimethoxysilan.
Spezifische Beispiele für das Alkoxysilylgruppen enthaltende (Meth)acrylat sind 3-(Meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyltrimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilan und 3-(Meth)acryloxypropyltriethoxysilan.
Unter den Komponenten (b1) bis (b3) ist unter dem Gesichtspunkt einer hohen Kompatibilität mit der Komponente (A) die Komponente (b1) vorzuziehen. Ferner sind unter dem Gesichtspunkt, dass eine ausgezeichnete Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur bei einer relativ geringen Zugabemenge erreicht wird, die Komponente (b2) und die Komponente (b3) vorzuziehen. Beispiele für eine bevorzugte Komponente (b3) sind Aminoalkoxysilane und Epoxyalkoxysilane.
Andere Komponenten
Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenlegung enthält die Komponente (A) und die Komponente (B), kann aber je nach Zweck mit verschiedenen Komponenten ergänzt werden.
Spezifische Beispiele für andere Komponenten sind ein Härtungskatalysator, ein thermoplastisches Styrol-Elastomer, ein Klebrigmacher, ein Antioxidationsmittel, ein gehindertes Amin als Lichtstabilisator, ein Ultraviolettabsorber, ein Antistatikum, ein Flammschutzmittel, ein Farbstoff, ein Dispergiermittel, ein Haftvermittler, ein Entschäumungsmittel, ein Verlaufsmittel, ein Weichmacher, ein Schmiermittel und ein Füllstoff.
Im Folgenden werden diese Komponenten beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass hinsichtlich der anderen nachfolgend beschriebenen Bestandteile nur eine der beispielhaft aufgeführten Verbindungen verwendet werden darf oder zwei oder mehrere davon in Kombination verwendet werden dürfen.
3-1. Aushärtungskatalysator
Ein Aushärtungskatalysator kann hinzugefügt werden, um die Feuchtigkeitshärtbarkeit der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie zu verbessern. Beispiele für den Härtungskatalysator sind Zinnverbindungen, Titanate, Organoaluminiumverbindungen, Chelatverbindungen und Aminverbindungen.
Spezifische Beispiele für Zinnverbindungen sind Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndiacetoacetonat, Dibutylzinndiethylhexanolat, Dibutylzinndioctat, Dibutylzinndimethylmalat, Dibutylzinndiethylmalat, Dibutylzinndibutylmalat, Dibutylzinndiisooctylmalat, Dibutylzinnditridecylmalat, Dibutylzinndibenzylmalat, Dibutylzinnmaleat, Dioctylzinndiacetat, Dioctylzinndistearat, Dioctylzinndilaurat, Dioctylzinndiethylmalat und Dioctylzinndiisooctylmalat.
Spezifische Beispiele für Titanate sind TetrabutylTitanat und Tetrapropyl-Titanat.
Spezifische Beispiele für
Organoaluminiumverbindungen sind
Aluminiumtrisacetylacetonat,
Aluminiumtrisethylacetoacetat und
Diisopropoxyaluminiumethylacetoacetat.
Spezifische Beispiele für Chelatverbindungen sind Zirkoniumtetraacetylacetonat und
Titantetraacetylacetonat.
Spezifische Beispiele für Aminverbindungen sind Butylamin, Octylamin, Laurylamin, Dibutylamin, Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Oleylamin, Cyclohexylamin, Benzylamin, Diethylaminopropylamin, Xylylendiamin, Triethylendiamin, Guanidin, Diphenylguanidin, 2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)phenol, Morpholin, N-Methylmorpholin, 2-Ethyl-4-Methylimidazol und 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undecen-7 (DBU).
Unter diesen sind zinnorganische Verbindungen und stark basische Aminverbindungen wie DBU wegen ihrer hohen katalytischen Wirkung vorzuziehen.
Das Gehaltsverhältnis des Aushärtungskatalysators beträgt vorzugsweise 0,01 bis 20 Masseteile pro 100 Masseteile des Gesamtfeststoffgehalts einschließlich der Komponenten (A) und (B). Durch Einstellung des Verhältnisses des Härtungskatalysators auf 0,01 Massenteile oder mehr ist es leicht, die katalytische Wirkung ausreichend zu erzielen. Durch die Einstellung des Verhältnisses des Aushärtungskatalysators auf 20 Massenteile oder weniger kann die Lagerstabilität der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gesichert werden.
3-2. Thermoplastisches Styrol-Elastomer
Das thermoplastische Styrol-Elastomer kann zum Zweck der Verbesserung der Haftfestigkeit zugegeben werden.
Konkrete Beispiele für das thermoplastische Styrol-Elastomer sind Styrolharze, wie z.B. ein Styrol-Butadien-Copolymer, ein epoxymodifiziertes Styrol-Butadien-Copolymer, ein Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, ein Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol-Blockcopolymer (im Folgenden als „Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol-Blockcopolymer“ bezeichnet), (im Folgenden als „SEPS“ bezeichnet), ein Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcopolymer (im Folgenden als „SEBS“ bezeichnet), ein Styrol-Isopren/Butadien-Styrol-Blockcopolymer und ein Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer. Das thermoplastische Styrol-Elastomer kann ein solches sein, das keine Säuregruppe oder Säureanhydridgruppe hat, und kann ein solches sein, das eine Aminogruppe.
Als Modifikationsmethode zur Einführung einer Säuregruppe und/oder einer Säureanhydridgruppe kann eine bekannte Methode angewendet werden. Beispiele für das Verfahren sind ein Verfahren, bei dem das säuregruppen- und/oder säureanhydridgruppenhaltige Monomer mit dem Styrolharz in Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators, wie z.B. eines organischen Peroxids oder einer aliphatischen Azoverbindung, schmelzgeknetet wird, um eine Pfropfmodifikation durchzuführen.
Als Modifikationsmethode zur Einführung einer Aminogruppe kann eine bekannte Methode angewendet werden. Beispiele für das Verfahren umfassen eine terminale Modifikation, bei der eine aminogruppenhaltige Verbindung an das lebende Ende des oben beschriebenen Styrolharzes, das durch lebende anionische Polymerisation erhalten wird, angefügt wird, und ein Verfahren, bei dem eine Aminverbindung mit einer ungesättigten Bindung, wie 2-(1-Cyclohexenyl)ethylamin, mit dem Styrolharz in Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators, wie eines organischen Peroxids oder einer aliphatischen Azoverbindung, schmelzgeknetet wird, um eine Pfropfmodifikation durchzuführen.
Unter diesen sind SEPS und SEBS vorzuziehen, da es möglich ist, sowohl Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen als auch Verarbeitbarkeit zu erreichen.
Die Säurezahl des thermoplastischen Styrol-Elastomers beträgt vorzugsweise 80 mg KOH/g oder weniger unter dem Gesichtspunkt einer stabilen Qualität. Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen liegt die Säurezahl vorzugsweise bei 50 mg KOH/g oder weniger, besonders bevorzugt bei 20 mg KOH/g oder weniger, und kann 0,0 mg KOH/g betragen.
Der MFR des thermoplastischen Styrol-Elastomers beträgt vorzugsweise 1 bis 100 g/10 min und noch bevorzugter 1 bis 90 g/10 min unter den Messbedingungen von 230C und 1,96 MPa. Unter dem Gesichtspunkt, die Verarbeitbarkeit verbessern zu können, beträgt der MFR vorzugsweise 1 g/10 min oder mehr, und unter dem Gesichtspunkt, die Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen verbessern zu können, beträgt der MFR vorzugsweise 100 g/10 min oder weniger.
Was den Gehalt an thermoplastischem Styrolelastomer betrifft, so ist es vorzuziehen, 80 bis 90 Masse-% der Komponente (A) und 1 bis 20 Masse-% des thermoplastischen Styrolelastomers, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponente (A) und des thermoplastischen Styrolelastomers, zu enthalten.
Der Gehalt des thermoplastischen Styrol-Elastomers beträgt unter dem Gesichtspunkt der ausgezeichneten Verarbeitbarkeit vorzugsweise 1 Masse-% oder mehr und unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur vorzugsweise 20 Masse-% oder weniger.
3-3. Haftvermittler
Der Haftvermittler kann zum Zweck der Verbesserung der Haftfestigkeit hinzugefügt werden.
Als Haftvermittler kann ein bekannter Haftvermittler verwendet werden. Beispiele hierfür sind ein Polyterpenharz, ein Kolophoniumharz, ein aliphatisches Petroleumharz, ein alizyklisches Petroleumharz, ein copolymeres Petroleumharz und ein hydriertes Petroleumharz.
Konkrete Beispiele für das Polyterpenharz sind ein α-Pinen-Polymer, ein β-Pinen-Polymer und Copolymere davon mit Phenol, Bisphenol A oder ähnlichem.
Spezifische Beispiele für das Kolophoniumharz sind ein natürliches Kolophonium, ein polymerisiertes Kolophonium und Esterderivate davon.
Konkrete Beispiele für das aliphatische Erdölharz sind ein auch als C5-Harz bezeichnetes Harz, das im Allgemeinen ein Harz ist, das aus der C5-Fraktion des Erdöls synthetisiert wird. Das alizyklische Petroleumharz, das auch als C9-Harz bezeichnet wird, ist im Allgemeinen ein Harz, das aus der C9-Fraktion des Erdöls synthetisiert wird.
Spezifische Beispiele für das copolymerisierte Petroleumharz sind ein C5/C9 copolymerisiertes Harz.
Hydrierte Petroleumharze werden im Allgemeinen durch Hydrierung der oben beschriebenen verschiedenen Petroleumharze hergestellt.
Der Gehalt des Haftvermittlers beträgt unter dem Gesichtspunkt der ausgezeichneten Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur vorzugsweise 1 bis 20 Masse-% und noch bevorzugter 1 bis 10 Masse-% pro 100 Masse-% der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie.
Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie
Wie oben beschrieben, umfasst die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenlegung 2 bis 35 Masseteile der Komponente (B) pro 100 Masseteile der Komponente (A).
Der MFR der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenlegung kann von einem Fachmann auf der Grundlage des MFR, des Molekulargewichts und dergleichen der Komponente (A) sowie des Molekulargewichts, der Polarität und dergleichen der Komponente (B) angemessen eingestellt werden. Unter den Messbedingungen von 230°C und 1,96 MPa beträgt der MFR vorzugsweise 1,0 bis 20 g/10 min, und noch bevorzugter 5 bis 20 g/10 min. Unter dem Gesichtspunkt, die Verarbeitbarkeit verbessern zu können, beträgt der MFR vorzugsweise 1 g/10 min oder mehr, und unter dem Gesichtspunkt der ausgezeichneten Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen beträgt der MFR vorzugsweise 20 g/10 min oder weniger.
Verfahren zur Herstellung der
Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung (Verfahren zur Herstellung der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung) ist ein Verfahren zur Herstellung der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie. Für das Verfahren zur Herstellung der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein bekanntes Verfahren angewendet werden.
Konkret kann die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenlegung in Form von Pellets erhalten werden, indem man einen Schritt (Mischschritt) durchläuft, bei dem man eine Mischung durch Mischen der Komponente (A), der Komponente (B) und gegebenenfalls weiterer Komponenten mit einem Henschel-Mischer erhält, einem Banbury-Mischer, einem V-Mischer, einem Tumbler-Mischer, einem Bandmischer oder dergleichen, und einem Schritt (Schmelzknetschritt) des Schmelzknetens der Mischung bei einer Temperatur von 180 bis 300°C, und vorzugsweise 190 bis 260°C, unter Verwendung eines Kurzschneckenextruders, eines Mehrschneckenextruders, einer Walze, eines Kneters oder dergleichen.
Klebeelement für eine Batterie
Ein Klebeelement für eine Batterie, das ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist (Klebeelement für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung), enthält eine klebende Harzschicht, die durch Aushärten der oben beschriebenen Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gebildet wird. Unter dem Gesichtspunkt der ausgezeichneten Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur hat die Klebharzschicht vorzugsweise einen 100%-Modul von 10 bis 20 MPa und einen 300%-Modul von 11 bis 30 MPa und weist eine Bruchdehnung von 300 bis 700% auf.
Die Form des Klebeelements für eine Batterie kann je nach Verwendung und ähnlichem angemessen eingestellt werden, und Beispiele für die Form sind unter anderem eine Folienform, eine Plattenform, eine Plattenform, eine Winkelform und eine Stabform.
Verfahren zur Herstellung des Klebeelements für eine Batterie
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung (Verfahren zur Herstellung des Klebeelements für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung) ist ein Verfahren zur Herstellung des Klebeelements für eine Batterie. Das Klebeelement für eine Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann als ein Klebeelement für eine Batterie hergestellt werden, das eine Klebharzschicht enthält, die aus einem Aushärtungsprodukt der oben beschriebenen Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gebildet ist, indem die oben beschriebene Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie nach oder während ihrer Formung in eine flache Plattenform mit einer Filmbildungsmaschine ausgehärtet wird.
Darüber hinaus kann es als Klebeelement für eine Batterie hergestellt werden (im Folgenden als „Klebeelement für eine Batterie mit einem Metallbasismaterial“, „Klebeelement für eine Batterie mit einem Glasbasismaterial“ oder „Klebeelement für eine Batterie mit einem thermoplastischen Harzbasismaterial“ bezeichnet), bei dem eine aus der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie gebildete Klebstoffharzschicht auf eine Seite oder beide Seiten eines Basismaterials laminiert ist, nämlich ein Metallbasismaterial, ein Glasbasismaterial oder ein thermoplastisches Harzbasismaterial, durch Schmelzkneten der Klebstoffzusammensetzung bei einer Temperatur von 50C bis 200C und Durchführung des Extrusionsformens unter Verwendung eines T-Düsen-Systems, eines Aufblassystems, eines Kalendersystems oder eines Schneckenextruders.
Wenn das Klebeelement für eine Batterie hergestellt wird, ist es unter dem Gesichtspunkt der Produktivität vorzuziehen, die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie zu verwenden, die zu Pellets geformt wurde.
Beispiele für das metallische Grundmaterial sind Eisen, Aluminium, Titan, Magnesium, Kupfer, Nickel, Chrom, andere Metalle und deren Legierungen. Unter diesen ist unter dem Gesichtspunkt der ausgezeichneten Säurebeständigkeit Titan oder eine Titanlegierung vorzuziehen.
Die Dicke des metallischen Grundmaterials kann je nach Material, Verwendung und dergleichen angemessen eingestellt werden und ist daher nicht besonders begrenzt.
Beispiele für das Basismaterial Glas sind Alkali-Glas, Nicht-Alkali-Glas und Quarzglas.
Die Dicke des Glasgrundmaterials kann je nach Material, Verwendung und dergleichen angemessen eingestellt werden und ist daher nicht besonders begrenzt.
Beispiele für das Basismaterial des thermoplastischen Harzes sind ein Polyolefinharz, ein Polyesterharz, ein Polyamidharz, ein Polyacrylnitrilharz, ein Polyvinylalkoholharz und ein Polyvinylchloridharz.
Die Dicke des Basismaterials aus thermoplastischem Harz kann je nach Material, Verwendung und dergleichen angemessen eingestellt werden und ist daher nicht besonders begrenzt.
Das Klebeelement für eine Batterie mit dem oben beschriebenen Metallbasismaterial kann auf ein Metallbasismaterial, Glasbasismaterial oder thermoplastisches Harzbasismaterial laminiert und durch Erhitzen, vorzugsweise durch Erhitzen und Pressen, daran gebunden werden.
Ferner kann das Klebeelement für eine Batterie mit dem oben beschriebenen thermoplastischen HarzBasismaterial auf ein Metall-Basismaterial laminiert und damit durch Erhitzen, vorzugsweise durch Erhitzen und Pressen, verbunden werden.
Die Dicke der Klebeharzschicht kann entsprechend dem Material des Metallgrundmaterials, der Verwendung oder ähnlichem angemessen eingestellt werden. Die Dicke ist nicht besonders begrenzt, sondern beträgt vorzugsweise 10 bis 200 µm, und noch bevorzugter 20 bis 200 µm.
Anwendungen
Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie und das Klebeelement für eine Batterie, das diese gemäß der vorliegenden Offenlegung verwendet, kann in Batterien in verschiedenen industriellen Produktbereichen verwendet werden, wie z.B. im elektrischen Bereich, im Automobilbereich, in der industriellen Produktion und in anderen Bereichen.
Beispiele für diese Batterien sind chemische Batterien und physikalische Batterien. Beispiele für chemische Batterien sind eine Lithium-Ionen-Batterie und eine Brennstoffzelle, die in Laptops, Smartphones, Tablets, Automobilen und dergleichen eingesetzt werden können. Beispiele für physikalische Batterien sind eine Solarbatterie und ein Kondensator, die in Laptop-Computern, Smartphones, Tablets, Autos usw. eingesetzt werden können.
Unter diesen ist unter dem Gesichtspunkt einer großen Wirkung der vorliegenden Erfindung die Anwendung auf eine Lithium-Ionen-Batterie und eine Brennstoffzelle vorzuziehen, wobei die Anwendung auf eine Brennstoffzelle besonders vorzuziehen ist.
Beispiel
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen konkret beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Beispiele 1-10, Vergleichende Beispiele 1-5
1) Herstellung der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie
Die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Mischungen wurden im Voraus in den in Tabelle 1 angegebenen Massenteilmengen gemischt und dann in einen Doppelschneckenextruder mit L/D = 42 und ∅ = 58 mm aus dessen Trichter gefüllt, um die Zusammensetzung zu schmelzen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Zylindertemperatur auf 170°C eingestellt. Es wurde eine Entlüftung durchgeführt und die Mischung strangförmig ausgetragen. Das ausgetragene Harz wurde durch einen Wassertank gekühlt, durch einen Pelletierer zu Pellets verarbeitet und in einem Bad mit konstanter Temperatur bei 40°C getrocknet, um eine pelletierte Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie herzustellen.
Unter Verwendung der erhaltenen Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie wurde deren MFR nach der unten beschriebenen Methode gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
MFR Messmethode
MFR was measured under the following conditions in accordance with JIS K7210 (1999). The results are shown in Table 1. Gerät: Durchfluss-Tester CFT-500 (hergestellt durch Shimadzu Corporation)

Würfel: ∅1 mm × 10 mm

Druck: 1.96 MPa

Zylinder Fläche: 1 cm²

Zylinder Temperatur: 230°C
Es wird darauf hingewiesen, dass die Zahlen in Tabelle 1 in Teilen nach Masse angegeben sind.
Außerdem bedeuten die Abkürzungen in Tabelle 1 Folgendes.
Polyolefin
P553A: Säuremodifiziertes Polypropylen (Grad der Säuremodifikation: 0,015 Mol%, MFR: 1,9 g/10 min, Schmelzpunkt: 148°C), MODIC P553A hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
QF551: Säuremodifiziertes Polypropylen (Grad der Säuremodifikation: 0,15 mol%, MFR: 5,7 g/10 min, Schmelzpunkt: 135°C), ADMER QF551 hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.
S400: Polypropylene (degree of acid modification: 0 mol%, MFR: 2,000 g/10 min, melting point: 80°C), L-MODU S400 manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polyolefin
PK500N: Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polypropylen (MFR: 11 g/10 min), LINKRON PK500N hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
HF800N: Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polyethylen (MFR: 1 g/10 min), LINKRON HF800N hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
SL800N: Alkoxysilylgruppen enthaltendes Polyethylen niedriger Dichte (MFR: 4 g/10 min), LINKRON SL800N hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation
Alkoxysilylgruppen enthaltendes Vinylpolymer
US6100: Alkoxysilylgruppen enthaltendes Vinylpolymer (gewichtsmittleres Molekulargewicht 2.500), ARUFON (eingetragenes Warenzeichen) US-6100, hergestellt von Toagosei Co., Ltd.
US6170: Alkoxysilylgruppen enthaltendes Vinylpolymer (gewichtsmittleres Molekulargewicht 3.000), ARUFON (eingetragenes Warenzeichen) US-6170, hergestellt von Toagosei Co., Ltd.
Silan-Haftvermittler
A1100: γ- Aminopropyltriethoxysilan, SILQUEST A-1100 SILANE hergestellt von Momentive Performance Materials Inc.
Z6043: 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, DOW KORNING Z6043 SILANE, hergestellt von Dow Corning Toray Co., Ltd.
Aushärtungskatalysator
DBTDL: Dibutylzinndilaurat, ADEKA STAB BT-11 hergestellt von ADEKA Corporation
DBU: Diazabicycloundecene
2) Herstellung des Klebeelements für eine Batterie
Unter Verwendung einer Filmbildungsmaschine wurde die in 1.1) oben erhaltene pelletierte Zusammensetzung zu einer flachen Platte mit einer Dicke von 50 m geformt, dann 24 Stunden lang bei 80°C und 90% r.F. stehen gelassen und dann 24 Stunden lang bei 25°C und 50% r.F. stehen gelassen, um vernetzt zu werden, wodurch ein Klebeelement für eine Batterie hergestellt wurde..
3) Messung der physikalischen Eigenschaften des Klebeelements für eine Batterie
Verfahren zur Messung der Zugeigenschaften
Teststücke des in 1.2) erhaltenen Klebeelements für eine Batterie wurden unter Verwendung einer hantelförmigen Matrize Nr. 3 vorbereitet, und der 100%-Modul, der 300%-Modul und die Bruchdehnung wurden bei einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min gemäß JIS K6251 (2010) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
4) Bewertung des Klebeelements für eine Batterie
Das in 1.2) erhaltene Klebeelement für eine Batterie wurde zwischen zwei Titanfolien (Breite 10 mm, Länge 50 mm, Dicke 100 m) eingelegt und durch Druck von beiden Seiten der Titanfolien mittels einer Wärmepresse unter Druck verklebt.
Die Bindungsbedingungen zu dieser Zeit waren eine Temperatur von 160C, ein Druck von 1 MPa und eine Druckbindungszeit von 10 Sekunden. Dann wurde dieses integrierte Stück 3 Tage lang bei 25°C gealtert, um ein Teststück vorzubereiten.
Säurebeständigkeit bei hoher Temperatur
Das Prüfstück wurde 200 Stunden lang in eine wässrige Schwefelsäurelösung (pH 2, 100 ppm Natriumfluorid zugesetzt) bei 95°C getaucht, und dann wurde die Schälfestigkeit (Messtemperatur 25°C) durch einen T-Schälversuch (Zuggeschwindigkeit 100 mm/min) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Es wird angemerkt, dass ein praktischer Wert 2 N/mm oder mehr beträgt.
Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur
Das Prüfstück wurde 200 Stunden lang in eine Lösung aus Ethylenglykol/Wasser (50/50 Massen-%) bei 95°C getaucht, und dann wurde die Schälfestigkeit (Messtemperatur 25°C) durch einen T-Schälversuch (Zuggeschwindigkeit: 100 mm/min) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Es wird festgestellt, dass ein praktisches Niveau 2 N/mm oder mehr beträgt..
5) Evaluationsergebnisse
Wie aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 10 hervorgeht, wies die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie nach der vorliegenden Offenlegung eine ausgezeichnete Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf.
Im Gegensatz dazu wiesen die Klebstoffzusammensetzungen für eine Batterie von Vergleichsbeispielen 1 bis 5 bei hoher Temperatur eine schlechte Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit auf.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie mit ausgezeichneter Säure- und Lösungsmittelbeständigkeit bei hoher Temperatur bei der Verklebung eines für Batterieanwendungen verwendeten Metallgrundmaterials, die auf chemische Batterien, wie z.B. eine Lithium-Ionen-Batterie und eine Brennstoffzelle zum Einbau in Laptop-Computer, Smartphones, Tablets, Autos und dergleichen, sowie auf physikalische Batterien, wie z.B. eine Solarzelle und einen Kondensator, aufgebracht werden kann. Unter diesen ist die Anwendung auf eine Lithium-Ionen-Batterie und eine Brennstoffzelle vorzuziehen, und die Anwendung auf eine Brennstoffzelle ist besonders zu bevorzugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011213767 [0008]
JP 2013060521 [0008]
JP 2014149961 [0008]
JP S57502171 [0066]
JP S596207 [0066]
JP S60215007 [0066]

Claims

Eine Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie, umfassend ein säuremodifiziertes Polyolefin (A) mit einer Säuregruppe und/oder einer Säureanhydridgruppe und mit einem Säuremodifizierungsgrad von 0,001 bis 0,10 Mol-% und eine Alkoxysilylgruppen enthaltende Verbindung (B) in einer Menge von 2 bis 35 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des säuremodifizierten Polyolefins (A).
Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie nach Anspruch 1, wobei die Komponente (B) mindestens einen Bestandteil umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt ist umfassend, die aus einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Polyolefin (b1), einem Alkoxysilylgruppen enthaltenden Vinylpolymer (b2) und einem Silan-Kupplungsmittel besteht. (b3).
Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie nach Anspruch 1 oder 2, die eine Schmelzflussrate von 1,0 bis 20,0 g/10 min aufweist, gemessen unter den Bedingungen einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 1,96 MPa.
Die Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Batterie eine Brennstoffzelle ist.
Ein Klebeelement für eine Batterie, umfassend eine Klebstoffharzschicht, die durch Härten der Klebstoffzusammensetzung für eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gebildet wird, wobei die Klebstoffharzschicht einen 100%-Modul von 10 bis 20 MPa und einen 300%-Modul von 11 bis 30 MPa und eine Bruchdehnung von 300 bis 700% aufweist.