TW202039763A - 接著劑、電池用包裝材用接著劑、積層體、電池用包裝材、電池用容器及電池 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種成型性、耐熱性、耐濕熱性優異之二液型接著劑。
本發明係一種二液型接著劑,其含有:包含聚酯多元醇(A1)與聚酯多元醇(A2)之多元醇組成物(A)、以及聚異氰酸酯組成物(B),且聚酯多元醇(A1)與聚酯多元醇(A2)之固形物成分質量比為97/3以上且35/65以下,該聚酯多元醇(A1)之玻璃轉移溫度為-30℃以上且20℃以下,為多元酸(a1)與多羥基醇(a2)之反應產物,多元酸(a1)之50質量%以上為具有芳香族環之多元酸(a1');該聚酯多元醇(A2)之玻璃轉移溫度為50℃以上且110℃以下,為多元酸(a3)與多羥基醇(a4)之反應產物,多元酸(a3)之45質量%以上為具有芳香族環之多元酸(a3'),具有芳香族環之多元酸(a3')之51質量%以上為對苯二甲酸。
Description
本發明係關於一種接著劑,尤其是適合於用以形成鋰離子電池等之電池用容器或電池組之電池用包裝材用之反應性接著劑、使用其而獲得之積層體、電池用包裝材、電池用容器及電池。
由於行動電話、攜帶型電腦等電子機器之迅速普及,鋰離子電池等各種類型之電池之需求正在增加。該等電池藉由包裝材而密封電極或電解質等電子元件,作為包裝材,多使用金屬製罐(金屬罐)。
另一方面,近年來,隨著電動汽車或油電混合車等車輛、家庭蓄電、電腦、相機、行動電話等之高性能化,對電池要求多樣之形狀,並且要求薄型化或輕量化。然而,金屬罐之電池用包裝材難以應對形狀之多樣化,輕量化亦存在極限。因此,作為容易加工成多樣之形狀且可實現薄型化或輕量化之電池用包裝材,提出有依序積層外層側基材層、接著劑層、金屬層、及密封劑層而成之膜狀積層體。
為了形成電池用容器或電池組,由該等膜狀積層體構成之電池用包裝材存在以外層側基材層側構成凸面,且密封劑層側構成凹面之方式成型之情況。
又,於電池用包裝材中,外層側基材層成為外層,密封劑層成為內層,於電池之組裝時,藉由使位於電池元件之周緣之密封劑層彼此熱熔以將電池元件密封,而密封電池元件。
其中,車輛或家庭蓄電用途之二次電池設置於室外,要求長期之使用年限,且要求即便於露天環境下亦長期維持包裝材之各塑膠膜或金屬箔等層間之接著性,進而外觀無異常。
為了提高該等膜狀之電池用包裝材之特性,正在進行各種著眼於用以使塑膠膜與金屬層接著之接著層之研究。
例如於專利文獻1中揭示有:於具備由樹脂膜構成之內層、第1接著劑層、金屬層、第2接著劑層、及由樹脂膜構成之外層之積層型包裝材中,藉由利用包含於側鏈具有活性氫基之樹脂、多官能異氰酸酯類、及多官能胺化合物之接著劑組成物形成上述第1接著劑層及第2接著劑層之至少一者,可獲得對更深之成型可靠性較高之包裝材。
又,於專利文獻2中揭示有:藉由使用數量平均分子量為10,000~100,000且羥值為1~100 mgKOH/g之丙烯酸多元醇(A)及異氰酸酯硬化劑作為具有外層側樹脂膜層、外層側接著劑層、金屬箔層、內層側接著劑層、及熱封劑層之電池用包裝材之外層側接著劑層,且使用來自硬化劑中所包含之芳香族聚異氰酸酯(B)的異氰酸基相對於來自丙烯酸多元醇(A)的羥基之當量比[NCO]/[OH]為10~30之接著劑,可獲得具有優異之成型性且即便於長期耐久性試驗後亦無層間之接著強度之降低、無層間之隆起等外觀不良的電池用包裝材。
又,於專利文獻3中揭示有:藉由使用含有聚酯多元醇(A1):85~99重量%、3官能以上之醇成分(A2):1~15重量%,且上述聚酯多元醇(A1)為由多元酸成分及多羥基醇成分構成之數量平均分子量5000~50000之聚酯多元醇,並且於上述多元酸成分100莫耳%中包含芳香族多元酸成分45~95莫耳%的多元醇成分(A)、及異氰酸酯硬化劑作為與專利文獻2相同構成之外層側接著劑層,且使用硬化劑中所包含之異氰酸基相對於來自多元醇(A)之羥基與羧基之合計之當量比[NCO]/([OH]+[COOH])為0.5~10之接著劑,可獲得具有優異之成型性且即便於105℃、100%RH、168小時之條件下之高溫高濕、長期耐久性試驗後亦無層間之接著強度之降低、無層間之隆起等外觀不良之電池用包裝材。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-287971號公報
[專利文獻2]日本特開2014-185317號公報
[專利文獻3]日本特開2015-82354號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明之目的在於:提供一種電池用包裝材,其具有優異之成型性,即便於為了將電池元件密封而進行之密封劑層彼此之熱熔後,進而進行於高溫高濕下之長期耐久性試驗後,亦無層間之接著強度之降低,且無層間之隆起等外觀不良。又,本發明之目的在於:提供一種適合於製造電池用包裝材之成型性、耐熱性、及耐濕熱性優異之反應性之接著劑。
[解決課題之技術手段]
本發明係關於一種二液型接著劑,其含有:包含聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)之多元醇組成物(A);以及聚異氰酸酯組成物(B);且上述聚酯多元醇(A1)與上述聚酯多元醇(A2)之固形物成分質量比(聚酯多元醇(A1)/聚酯多元醇(A2))為97/3以上且35/65以下,上述聚酯多元醇(A1)之玻璃轉移溫度為-30℃以上且20℃以下,為多元酸或其衍生物(a1)與多羥基醇(a2)之反應產物,且多元酸或其衍生物(a1)之50質量%以上為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1'),上述聚酯多元醇(A2)之玻璃轉移溫度為50℃以上且110℃以下,為多元酸或其衍生物(a3)與多羥基醇(a4)之反應產物,且多元酸或其衍生物(a3)之45質量%以上為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3'),具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')之51質量%以上為對苯二甲酸。
又,本發明係關於一種積層體,其係使用上述記載之二液型接著劑將複數基材貼合而成。
又,本發明係關於一種電池用包裝材,其係至少依序積層外層側基材層1、接著層2、金屬層3、及密封劑層4而成者,且上述接著層2為上述記載之二液型接著劑之硬化物。
又,本發明係關於一種電池用容器,其係將上述記載之電池用包裝材成型而成。
又,本發明係關於一種電池,其係使用上述記載之電池用容器而成。
[發明之效果]
藉由使用本發明之接著劑,能夠獲得一種電池用包裝材,其具有優異之成型性,即便於為了將電池元件密封而進行之密封劑層彼此之熱熔後,進而進行於高溫高濕下之長期耐久性試驗後,亦無層間之接著強度之降低,且無層間之隆起等外觀不良。藉由使用本發明之電池用包裝材而成之電池用容器,能夠提供可靠性優異之電池。
<接著劑>
本發明之接著劑係一種二液型之接著劑,其以多元醇組成物(A)及聚異氰酸酯組成物(B)作為必需成分,且多元醇組成物(A)包含聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)。
(多元醇組成物(A))
(聚酯多元醇(A1))
本發明之多元醇組成物(A)包含聚酯多元醇(A1),該聚酯多元醇(A1)係玻璃轉移溫度為-30℃以上且20℃以下,以多元酸或其衍生物(a1)及多羥基醇(a2)作為必需原料,且多元酸或其衍生物(a1)之30莫耳%以上為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')。
作為用作聚酯多元醇(A1)之原料之多元酸或其衍生物(a1),可列舉:丙二酸、乙基丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、2,2-二甲基琥珀酸、琥珀酸酐、烯基琥珀酸酐、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、伊康酸等脂肪族多元酸;
丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、庚二酸二乙酯、癸二酸二乙酯、反丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二乙酯、順丁烯二酸二甲酯、順丁烯二酸二乙酯等脂肪族多元酸之烷基酯化物;
1,1-環戊烷二羧酸、1,2-環戊烷二羧酸、1,3-環戊烷二羧酸、1,2-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸、四氫鄰苯二甲酸酐、4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、環己烷-1,2,4-三羧酸-1,2-酐、納迪克酸酐(himic anhydride)、氯橋酸酐(het anhydride)等脂環族多元酸;
鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、1,4-萘二羧酸、2,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸酐、萘二羧酸、1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸酐、焦蜜石酸、焦蜜石酸二酐、聯苯二羧酸、1,2-雙(苯氧基)乙烷-p,p'-二羧酸、二苯甲酮四羧酸、二苯甲酮四羧酸二酐、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、四氯鄰苯二甲酸酐、四溴鄰苯二甲酸酐等芳香族多元酸;
對苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二羧酸二甲酯等芳香族多元酸之甲酯化物等;可將1種或2種以上組合使用。
作為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1'),較佳為鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,2,4-苯三甲酸及其酐或其甲酯化合物,更佳為間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,2,4-苯三甲酸及其酸酐或其甲酯化合物。
作為除具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')以外之多元酸或其衍生物(a1),較佳為己二酸、壬二酸、癸二酸、二聚物酸。
作為多羥基醇(a2),可為二醇,亦可為3官能以上之多元醇,上述二醇例如可列舉:乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2,2-三甲基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基-3-異丙基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-雙(羥甲基)環己烷、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇等脂肪族二醇;
聚氧乙二醇、聚氧丙二醇等醚二醇;
藉由上述脂肪族二醇與環氧乙烷、環氧丙烷、四氫呋喃、乙基環氧丙基醚、丙基環氧丙基醚、丁基環氧丙基醚、苯基環氧丙基醚、烯丙基環氧丙基醚等各種含環狀醚鍵之化合物之開環聚合而獲得的改質聚醚二醇;
藉由上述脂肪族二醇與乳酸內酯(lactanoid)、ε-己內酯等各種內酯類之縮聚反應而獲得之內酯系聚酯多元醇;
雙酚A、雙酚F等雙酚;
對雙酚A、雙酚F等雙酚加成環氧乙烷、環氧丙烷等而獲得之雙酚之環氧烷(alkylene oxide)加成物等。
上述3官能以上之多元醇可列舉:三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、甘油、己三醇、新戊四醇等脂肪族多元醇;
藉由上述脂肪族多元醇與環氧乙烷、環氧丙烷、四氫呋喃、乙基環氧丙基醚、丙基環氧丙基醚、丁基環氧丙基醚、苯基環氧丙基醚、烯丙基環氧丙基醚等各種含環狀醚鍵之化合物之開環聚合而獲得之改質聚醚多元醇;
藉由上述脂肪族多元醇與ε-己內酯等各種內酯類之縮聚反應而獲得之內酯系聚酯多元醇等。
本發明中,就提昇積層體之外觀之方面而言,作為多羥基醇(a2),較佳為包含分支伸烷基二醇。
關於分支伸烷基二醇,具體而言,係於其分子結構內具有三級碳原子或四級碳原子之伸烷基二醇,例如可列舉:1,2,2-三甲基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基-3-異丙基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、1,4-雙(羥甲基)環己烷、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇等,可將該等單獨使用或將兩種以上併用。該等之中,就可獲得耐濕熱性尤其優異之聚酯多元醇(A1)之觀點而言,較佳為新戊二醇。
於本發明中,上述聚酯多元醇(A1)可為以多元酸或其衍生物(a1)、多羥基醇(a2)、及聚異氰酸酯作為必需原料之聚酯聚胺酯多元醇(polyester polyurethane polyol)。此種情形時所使用之聚異氰酸酯可列舉二異氰酸酯化合物、或3官能以上之聚異氰酸酯化合物。該等聚異氰酸酯可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。
二異氰酸酯化合物例如可列舉:丁烷-1,4-二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、伸茬基二異氰酸酯、間四甲基伸茬基二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯;
環己烷-1,4-二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4'-二異氰酸酯、1,3-雙(異氰酸基甲基)環己烷、甲基環己烷二異氰酸酯、亞異丙基二環己基-4,4'-二異氰酸酯、降莰烷二異氰酸酯等脂環族二異氰酸酯;
1,5-萘二異氰酸酯、2,2'-二苯甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯甲烷二異氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二異氰酸酯、4,4'-二苯基二甲基甲烷二異氰酸酯、4,4'-二苄基二異氰酸酯、二烷基二苯甲烷二異氰酸酯、四烷基二苯甲烷二異氰酸酯、1,3-伸苯基二異氰酸酯、1,4-伸苯基二異氰酸酯、甲伸苯基二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯。
3官能以上之聚異氰酸酯化合物例如可列舉:二異氰酸酯之寡聚物、分子內具有胺酯鍵部位之加成物型聚異氰酸酯化合物、分子內具有異氰尿酸酯(isocyanurate)環結構之尿酸酯(nurate)型聚異氰酸酯化合物。
分子內具有胺酯鍵部位之加成物型聚異氰酸酯化合物例如可使二異氰酸酯化合物與多羥基醇反應而獲得。該反應中所使用之二異氰酸酯化合物例如可列舉上述作為二異氰酸酯化合物所例示之各種二異氰酸酯化合物,該等可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。又,該反應中所使用之多元醇化合物可列舉上述作為多羥基醇(a2)所例示之各種多元醇化合物、或使多羥基醇與多元酸反應而獲得之聚酯多元醇等,該等可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。
分子內具有異氰尿酸酯環結構之尿酸酯型聚異氰酸酯化合物例如可使二異氰酸酯化合物與單醇及/或二醇反應而獲得。該反應中所使用之二異氰酸酯化合物例如可列舉上述作為二異氰酸酯化合物所例示之各種二異氰酸酯化合物,該等可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。又,作為該反應中所使用之單醇,可列舉:己醇、2-乙基己醇、辛醇、正癸醇、正十一醇、正十二醇、正十三醇、正十四醇、正十五醇、正十七醇、正十八醇、正十九醇、二十醇、5-乙基-2-壬醇、三甲基壬醇、2-己基癸醇、3,9-二乙基-6-十三醇、2-異庚基異十一醇、2-辛基十二醇、2-癸基十四醇等,作為二醇,可列舉上述多羥基醇中所例示之脂肪族二醇等。該等單醇或二醇可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。
本發明中使用之聚酯多元醇(A1)係多元酸或其衍生物(a1)與多羥基醇(a2)之反應產物,且多元酸或其衍生物(a1)中之具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')之比例為30莫耳%以上。藉此,可製成保存穩定性優異之接著劑。進而,就成型性、耐熱性提昇之方面而言,多元酸或其衍生物(a1)中之具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')之比例更佳為50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,更佳為96莫耳%以上。亦可多元酸或其衍生物(a1)全部為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')。
又,本發明中使用之聚酯多元醇(A1)亦可為多元酸或其衍生物(a1)、多羥基醇(a2)、及聚異氰酸酯之反應產物,且多元酸或其衍生物(a1)中之具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')之比例為30莫耳%以上。藉此,可製成保存穩定性優異之接著劑。進而,就成型性、耐熱性提昇之方面而言,多元酸或其衍生物(a1)中之具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')之比例更佳為50莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,更佳為96莫耳%以上。亦可多元酸或其衍生物(a1)全部為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1')。
關於本發明中使用之聚酯多元醇(A1)之羥值,就接著強度更優異之方面而言,較佳為1~40 mgKOH/g之範圍,更佳為3 mgKOH/g以上,且為30 mgKOH/g以下。
關於本發明中使用之聚酯多元醇(A1)之數量平均分子量(Mn),就用於接著劑用途時之接著強度更優異之方面而言,較佳為2,000~100,000之範圍,更佳為2,000~50,000。於數量平均分子量未達2,000之情形時,存在硬化塗膜中之交聯密度過高而導致積層體之外觀、成型性變差之情況。
另一方面,重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~300,000之範圍,更佳為10,000~200,000之範圍。
再者,於本案發明中,重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)係藉由下述條件之凝膠滲透層析法(GPC)所測得之值。
測定裝置:Tosoh股份有限公司製造 HLC-8320GPC
管柱:Tosoh股份有限公司製造 TSKgel 4000HXL、TSKgel 3000HXL、TSKgel 2000HXL、TSKgel 1000HXL
檢測器:RI(示差折射計)
資料處理:Tosoh股份有限公司製造 Multi Station GPC-8020modelII
測定條件:管柱溫度 40℃
溶劑 四氫呋喃
流速 0.35 ml/分鐘
標準:單分散聚苯乙烯
試樣:將以樹脂固形物成分換算計0.2質量%之四氫呋喃溶液利用微過濾器進行過濾所得者(100 μl)
本發明中使用之聚酯多元醇(A1)之固形物成分酸值並無特別限定,較佳為10.0 mgKOH/g以下。若為5.0 mgKOH/g以下,則耐濕熱性更優異,故而較佳。又,關於固形物成分酸值之下限,並無特別限制,作為一例,為0.5 mgKOH/g以上。亦可為0 mgKOH/g。
本發明中使用之聚酯多元醇(A1)之玻璃轉移溫度為-30℃以上且20℃以下。藉由使聚酯多元醇(A1)之玻璃轉移溫度處於該範圍,而在與下述之聚酯多元醇(A2)併用時,可製成接著強度、成型性、耐熱性、耐濕熱性優異之接著劑。聚酯多元醇(A1)之玻璃轉移溫度更佳為-20℃以上,且更佳為15℃以下。
再者,本案發明中之玻璃轉移溫度係指以如下方式所測得之值。
使用示差掃描熱量測定裝置(SII NanoTechnology股份有限公司製造之DSC-7000,以下稱為DSC),使試樣5 mg於30 mL/分鐘之氮氣氣流下以10℃/分鐘自室溫升溫至200℃,其後,以10℃/分鐘冷卻至-80℃。使之再次以10℃/分鐘升溫至150℃並測定DSC曲線,將使第二次升溫步驟中所觀測到之測定結果中之低溫側之基線延長至高溫側的直線、與在玻璃轉移之階梯狀部分之曲線之斜率成為最大之點所劃的切線之交點作為玻璃轉移點,將此時之溫度作為玻璃轉移溫度。又,雖於第一次升溫中升溫至200℃,但其只要為聚酯多元醇(A1)充分地熔融之溫度即可,於在200℃不充分之情形時進行適當調整。同樣地,關於冷卻溫度,於在-80℃不充分之情形(低於玻璃轉移溫度之情形時等)時亦進行適當調整。
(聚酯多元醇(A2))
本發明之多元醇組成物(A)包含聚酯多元醇(A2),該聚酯多元醇(A2)係玻璃轉移溫度為50℃以上且110℃以下,以多元酸或其衍生物(a3)及多羥基醇(a4)作為必需原料,且多元酸或其衍生物(a3)之45莫耳%以上為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3'),具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')之51莫耳%以上為對苯二甲酸。
又,聚酯多元醇(A2)亦可為聚酯聚胺酯多元醇,該聚酯聚胺酯多元醇係以多元酸或其衍生物(a3)、多羥基醇(a4)、及聚異氰酸酯作為必需原料,且多元酸或其衍生物(a3)之45莫耳%以上為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3'),芳香族多元羧酸(a3')之51莫耳%以上為對苯二甲酸。用作聚酯多元醇(A2)之原料之多元酸或其衍生物(a3)、多羥基醇(a4)、聚異氰酸酯可使用與聚酯多元醇(A1)之原料相同者。
具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')於多元酸或其衍生物(a3)中所占之比例更佳為70莫耳%以上,進而較佳為96莫耳%以上。亦可多元酸或其衍生物(a3)全部為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')。
又,對苯二甲酸於具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')中所占之比例更佳為65莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上。亦可具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')全部為對苯二甲酸。對苯二甲酸於具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')中所占之比例越大,則耐熱性、耐濕熱性越提昇,但多元醇組成物(A)之保存穩定性會降低,並且製成接著劑時對於基材之潤濕性會降低。於重視該等之平衡性之情形時,較佳為將對苯二甲酸之比例設為95莫耳%以下,更佳為設為90莫耳%以下。
作為除具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')以外之多元酸或其衍生物(a3),可較佳地列舉己二酸、壬二酸、癸二酸、二聚物酸。作為與對苯二甲酸併用之具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3'),可較佳地列舉鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、1,2,4-苯三甲酸及其酐或其甲酯化合物。
作為多羥基醇(a4),可較佳地使用乙二醇、丙二醇、新戊二醇等。
關於本發明中使用之聚酯多元醇(A2)之羥值,就接著強度更優異之方面而言,較佳為1~40 mgKOH/g之範圍,更佳為1~30 mgKOH/g,最佳為3~25 mgKOH/g之範圍。
關於本發明中使用之聚酯多元醇(A2)之數量平均分子量(Mn),就用於接著劑用途時之接著強度更優異之方面而言,較佳為3,000~100,000之範圍,更佳為3,500~50,000,最佳為4,000~30,000。於數量平均分子量未達3,000之情形時,存在積層體之外觀、成型加工性變差之情況。
另一方面,重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~300,000之範圍,更佳為10,000~200,000之範圍。
本發明中使用之聚酯多元醇(A2)之固形物成分酸值並無特別限定,較佳為10.0 mgKOH/g以下。若為5.0 mgKOH/g以下,則用於接著劑用途時之耐濕熱性更優異,故而較佳。又,關於固形物成分酸值之下限,並無特別限制,作為一例,為0.5 mgKOH/g以上。亦可為0 mgKOH/g。
本發明中使用之聚酯多元醇(A2)之玻璃轉移溫度為50℃以上且110℃以下。藉由使聚酯多元醇(A2)之玻璃轉移溫度處於該範圍,在與聚酯多元醇(A1)併用時能夠製成接著強度、成型性、耐熱性、耐濕熱性優異之接著劑。聚酯多元醇(A2)之玻璃轉移溫度更佳為60℃以上,更佳為65℃以上。又,聚酯多元醇(A2)之玻璃轉移溫度更佳為100℃以下,更佳為90℃以下。
藉由將此種聚酯多元醇(A2)與聚酯多元醇(A1)併用而成為接著性、加工性、耐熱性、耐濕熱性優異之接著劑的原因並未確定,但推測如下。
關於聚酯多元醇(A2),對苯二甲酸成為因素而表現出結晶性、或於未表現出結晶性之情形時亦表現出近於結晶性之性質,即便在超過玻璃轉移溫度後亦會發揮凝聚力。又,聚酯多元醇(A1)與聚酯多元醇(A2)因其骨架、玻璃轉移溫度差而存在適度之相容性,共存下成為如聚酯多元醇(A1)為海、聚酯多元醇(A2)為島之海島結構的狀態,微觀上而言,認為二液型接著劑之硬化塗膜之物性不均一,物性不同之部位散佈。因此認為發揮出聚酯多元醇(A1)之優異之對基材之潤濕性、接著性、成型性,並且即便於在高溫、高濕下硬化塗膜之源自聚酯多元醇(A1)之部位的黏彈性降低之情形時,源自聚酯多元醇(A2)之部位亦會模擬地發揮出如填料之作用,而表現出良好之接著性。
於聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)之合成時,多元酸或其衍生物與多羥基醇之反應、或者多元酸或其衍生物、多羥基醇及聚異氰酸酯之反應只要利用公知之方法進行即可。
例如多元酸或其衍生物與上述多羥基醇之反應可利用縮聚反應來進行。又,關於多元酸或其衍生物、上述多羥基醇及上述聚異氰酸酯之反應,可藉由使利用上述方法使多元酸或其衍生物與上述多羥基醇反應而得之聚酯多元醇與上述聚異氰酸酯,視需要於公知慣用的胺酯化觸媒之存在下反應,而獲得本發明之聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)。
多元酸或其衍生物與多羥基醇之酯化反應係將多元酸或其衍生物、多羥基醇、及聚合觸媒添加於具備攪拌機、精餾設備之反應容器,攪拌並同時於常壓升溫至130℃左右。其後,於130~260℃之範圍之反應溫度以1小時5~10℃之比例進行升溫並同時蒸餾去除所生成之水。進行4~12小時酯化反應後,自常壓直至1~300 torr之範圍內緩慢地提高減壓度並同時蒸餾去除殘餘之多羥基醇,促進反應,藉此能夠製造聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)。
作為酯化反應中使用之聚合觸媒,較佳為由選自由週期表之第2族、第4族、第12族、第13族、第14族、第15族所組成之群中之至少1種金屬、或該金屬之化合物構成之聚合觸媒。作為由該金屬或其金屬化合物構成之聚合觸媒,可列舉Ti、Sn、Zn、Al、Zr、Mg、Hf、Ge等金屬、該等金屬之化合物,更具體而言,可列舉四異丙氧鈦、四丁氧鈦、氧基乙醯丙酮鈦、辛酸錫、2-乙基己酸錫、乙醯丙酮鋅、四氯化鋯、四氯化鋯四氫呋喃錯合物、四氯化鉿、四氯化鉿四氫呋喃錯合物、氧化鍺、四乙氧基鍺等。
作為酯化反應中可使用之聚合觸媒之市售品,可較佳地列舉Matsumoto Fine Chemica公司製造之ORGATIX TA series、TC series、ZA series、ZC series、AL series;日東化成公司製造之有機錫系觸媒、無機金屬觸媒、無機錫化合物。
關於該等聚合觸媒之使用量,只要能夠控制酯化反應且可獲得良好品質之聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2),則無特別限制,作為一例,相對於多元酸或其衍生物與多羥基醇之合計量為10~1000 ppm,較佳為20~800 ppm。為了抑制聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)之著色,進而較佳為30~500 ppm。
又,本發明中使用之聚酯聚胺酯多元醇可將藉由上述方法而獲得之聚酯多元醇利用聚異氰酸酯進行鏈延長而獲得。作為具體之製造方法,將聚酯多元醇、聚異氰酸酯、鏈延長觸媒、及視需要而使用之聚酯多元醇與聚異氰酸酯之良溶劑添加於反應容器,並於60~90℃之反應溫度進行攪拌。進行反應直至源自所使用之聚異氰酸酯之異氰酸基實質上不殘存,而獲得本發明中使用之聚酯聚胺酯多元醇。
作為上述鏈延長觸媒,可使用通常用作胺酯化觸媒之公知常用之觸媒。具體而言,可列舉有機錫化合物、有機羧酸錫鹽、鉛羧酸鹽、鉍羧酸鹽、鈦化合物、鋯化合物等,可單獨使用或併用。作為上述鏈延長觸媒之使用量,只要為充分地促進聚酯多元醇與聚異氰酸酯之反應之量即可,具體而言,較佳為相對於聚酯多元醇與聚異氰酸酯之合計量為5.0質量%以下。為了抑制由觸媒引起之對樹脂之水解或著色,更佳為1.0質量%以下。進而該等鏈延長觸媒亦可考慮作為下述之聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)與異氰酸酯組成物(B)之硬化觸媒的作用而使用。
作為異氰酸基之剩餘量之確認方法,可列舉藉由紅外吸收光譜測定來確認有無源自異氰酸基之吸收光譜即於2260 cm-1
附近所觀察到之吸收波峰,或藉由滴定法對異氰酸基進行定量。
作為聚酯聚胺酯多元醇之製造所使用之良溶劑,可列舉乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、丙二醇單甲醚乙酸酯、甲苯、二甲苯等。可單獨使用,亦可將兩種以上併用。
多元醇組成物(A)中之聚酯多元醇(A1)與聚酯多元醇(A2)之固形物成分質量比(聚酯多元醇(A1)/聚酯多元醇(A2))為97/3以上且35/65以下。若聚酯多元醇(A2)之比率過少,則無法獲得良好之耐熱性或耐濕熱性。若聚酯多元醇(A2)之比率過多,則有若於接著時不加熱,則接著強度降低、或成型性降低,而導致生產性降低之虞。若考慮接著性、成型性、耐熱性、耐濕熱性與生產性之平衡性,則聚酯多元醇(A1)與聚酯多元醇(A2)之固形物成分質量比較佳為97/3~75/25。另一方面,於重視接著性、成型性、耐熱性、耐濕熱性之情形時,較佳為75/25~35/65。
(聚異氰酸酯組成物(B))
本發明中使用之聚異氰酸酯組成物(B)包含異氰酸酯化合物(B)。異氰酸酯化合物(B)只要為一分子中具有2個以上異氰酸基之化合物,則並無特別限定,可使用各種化合物。具體而言,可使用上述聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)之原料中所述之各種二異氰酸酯化合物、二異氰酸酯化合物之寡聚物、各種使二異氰酸酯化合物與二醇化合物反應而獲得之加成物改質二異氰酸酯化合物、該等之縮二脲改質體、脲甲酸酯改質體、或各種3官能以上之聚異氰酸酯化合物。該等異氰酸酯化合物(B)可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。
(接著劑 其他成分)
本發明之接著劑可於無損本發明之效果之範圍內併用其他成分。例如於多元醇組成物(A)中,較佳為除聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)以外,亦含有聚碳酸酯多元醇化合物。此時,關於聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)之總量與聚碳酸酯多元醇化合物之摻合比率,就成為對各種基材之接著性較高、耐濕熱性亦優異之接著劑之方面而言,相對於兩者之合計質量,聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)之總質量較佳為30~99.5質量%之範圍,較佳為60~99質量%之範圍。
關於聚碳酸酯多元醇化合物之數量平均分子量(Mn),就成為對各種基材之接著性較高、耐濕熱性亦優異之接著劑之方面而言,較佳為300~2,000之範圍。其羥值較佳為30~250 mgKOH/g之範圍,更佳為40~200 mgKOH/g之範圍。又,聚碳酸酯多元醇化合物較佳為聚碳酸酯二醇化合物。
又,多元醇組成物(A)較佳為除聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)以外,亦含有聚氧伸烷基改質多元醇化合物。此時,關於聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)之總量與聚氧伸烷基改質多元醇化合物之摻合比率,就成為對各種基材之接著性較高、耐濕熱性亦優異之接著劑之方面而言,相對於兩者之合計質量,聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)之總質量較佳為30~99.5質量%之範圍,較佳為60~99質量%之範圍。
關於聚氧伸烷基改質多元醇化合物之數量平均分子量(Mn),就成為對各種基材之接著性較高、耐濕熱性亦優異之接著劑之方面而言,較佳為300~2,000之範圍。其羥值較佳為40~250 mgKOH/g之範圍,更佳為50~200 mgKOH/g之範圍。又,聚氧伸烷基改質多元醇化合物較佳為聚氧伸烷基改質二醇化合物。
本發明中使用之上述多元醇組成物(A)除聚酯多元醇(A1)、聚酯多元醇(A2)以外,亦可含有其他樹脂成分。於使用其他樹脂成分之情形時,較佳為相對於主劑之總質量以50質量%以下而使用,較佳為以30質量%以下而使用。作為其他樹脂成分之具體例,可列舉環氧樹脂。上述環氧樹脂例如可列舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂;聯苯型環氧樹脂、四甲基聯苯型環氧樹脂等聯苯型環氧樹脂;二環戊二烯-苯酚加成反應型環氧樹脂等。該等可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。該等之中,就成為對各種基材之接著性較高、耐濕熱性亦優異之接著劑之方面而言,較佳為使用雙酚型環氧樹脂。
關於上述環氧樹脂之數量平均分子量(Mn),就成為對各種基材之接著性較高、耐濕熱性亦優異之接著劑之方面而言,較佳為300~2,000之範圍。又,其環氧當量較佳為150~1000 g/當量之範圍。
於使用上述環氧樹脂之情形時,關於聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)之總量與環氧樹脂之摻合比率,就成為對各種基材之接著性較高、耐濕熱性亦優異之接著劑之方面而言,相對於兩者之合計質量,聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2)之總質量較佳為30~99.5質量%之範圍,較佳為60~99質量%之範圍。
本發明中使用之上述多元醇組成物(A)亦可含有黏著賦予劑。作為黏著賦予劑,例如可列舉:松香系或松香酯系黏著賦予劑、萜系或萜酚系黏著賦予劑、飽和烴樹脂、苯并呋喃系黏著賦予劑、苯并呋喃茚系黏著賦予劑、苯乙烯樹脂系黏著賦予劑、二甲苯樹脂系黏著賦予劑、酚樹脂系黏著賦予劑、石油樹脂系黏著賦予劑、酮樹脂系黏著賦予劑等。較佳為酮樹脂系黏著賦予劑、松香系或松香酯系黏著賦予劑,更佳為酮樹脂系黏著賦予劑。該等可分別單獨使用,亦可將兩種以上併用。於使用黏著賦予劑之情形時,相對於聚酯多元醇(A1)與黏著賦予劑之合計質量,聚酯多元醇(A1)之總質量較佳為80~99.99質量%,更佳為85~99.9質量%。
作為松香系或松香酯系,可列舉:聚合松香、歧化松香、氫化松香、順丁烯二醯化松香、反丁烯二醯化松香、及該等之甘油酯、新戊四醇酯、甲酯、乙酯、丁酯、乙二醇酯、二乙二醇酯、三乙二醇酯等。
作為萜系或萜酚系,可列舉低聚合萜系、α-蒎烯聚合物、β-蒎烯聚合物、萜酚系、芳香族改質萜系、氫化萜系等。
作為石油樹脂系,可例示:使由戊烯、戊二烯、異戊二烯等獲得之碳數5個之石油餾分進行聚合而得之石油樹脂;使由茚、甲基茚、乙烯基甲苯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯等獲得之碳數9個之石油餾分進行聚合而得之石油樹脂;由上述各種單體獲得之C5-C9共聚石油樹脂及使該等氫化而得之石油樹脂;由環戊二烯、二環戊二烯而獲得之石油樹脂;以及該等石油樹脂之氫化物;將該等石油樹脂利用順丁烯二酸酐、順丁烯二酸、反丁烯二酸、(甲基)丙烯酸、苯酚等進行改質而得之改質石油樹脂等。
作為酚樹脂系,可使用苯酚類與甲醛之縮合物。作為該苯酚類,可列舉:苯酚、間甲酚、3,5-二甲苯酚、對烷苯酚、間苯二酚等,可例示利用鹼觸媒使該等苯酚類與甲醛進行加成反應而得之可溶酚醛樹脂、或利用酸觸媒進行縮合反應而得之酚醛清漆等。又,亦可例示藉由利用酸觸媒對松香加成苯酚並進行熱聚合而獲得之松香酚樹脂等。
作為酮樹脂,可列舉公知慣用者,但可較佳地使用甲醛樹脂、環己酮-甲醛樹脂,又,酮醛縮合樹脂等。
關於黏著賦予劑,可獲得具有各種軟化點者,就在與構成上述多元醇組成物(A)之其他樹脂混合之情形時之相容性、色調或熱穩定性等方面而言,較佳為軟化點為70~160℃,較佳為80~100℃之酮樹脂系黏著賦予劑、或者軟化點為80~160℃,較佳為90~110℃之松香系樹脂及其氫化衍生物,更佳為軟化點為70~160℃,較佳為80~100℃之酮樹脂系黏著賦予劑。又,較佳為酸值為2~20 mgKOH/g、羥值為10 mgKOH/g以下之酮樹脂系黏著賦予劑、氫化松香系黏著賦予劑,更佳為酸值為2~20 mgKOH/g、羥值為10 mgKOH/g以下之酮樹脂系黏著賦予劑。
於本發明之接著劑中,作為進而又一良好之態樣,可併用公知之磷酸類或其衍生物。藉此,接著劑之初期接著性進一步提昇,能夠消除穿隧等困擾。
作為此處所使用之磷酸類或其衍生物,可列舉例如次磷酸、亞磷酸、正磷酸、低磷酸等磷酸類;例如偏磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、多磷酸、過磷酸等縮合磷酸類;例如正磷酸單甲酯、正磷酸單乙酯、正磷酸單丙酯、正磷酸單丁酯、正磷酸單-2-乙基己酯、正磷酸單苯酯、亞磷酸單甲酯、亞磷酸單乙酯、亞磷酸單丙酯、亞磷酸單丁酯、亞磷酸單-2-乙基己酯、亞磷酸單苯酯、正磷酸二-2-乙基己酯、正磷酸二苯酯、亞磷酸二甲酯、亞磷酸二乙酯、亞磷酸二丙酯、亞磷酸二丁酯、亞磷酸二-2-乙基己酯、亞磷酸二苯酯等單、二酯化物、來自縮合磷酸與醇類之單、二酯化物;例如對上述磷酸類加成例如環氧乙烷、環氧丙烷等環氧化合物而成者;例如對脂肪族或芳香族之二環氧丙基醚加成上述磷酸類而得之環氧磷酸酯類等。
上述磷酸類或其衍生物可使用一種或兩種以上。作為含有上述磷酸類或其衍生物之方法,只需混入即可。
又,於本發明之接著劑中亦可使用接著促進劑。關於接著促進劑,可列舉矽烷偶合劑、鈦酸酯系偶合劑、鋁系等之偶合劑、環氧樹脂等。
作為矽烷偶合劑,例如可列舉:γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲基二甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷等胺基矽烷;β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧矽烷;乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等乙烯基矽烷;六甲基二矽氮烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷等。
作為鈦酸酯系偶合劑,例如可列舉:四異丙氧基鈦、四正丁氧基鈦、鈦酸丁酯二聚物、鈦酸四硬脂酯、乙醯丙酮酸鈦、乳酸鈦、四辛二醇鈦酸酯、乳酸鈦、四硬脂氧基鈦等。
又,作為鋁系偶合劑,例如可列舉乙醯烷氧基二異丙氧基鋁等。
作為接著促進劑,較佳為使用矽烷偶合劑。又,接著促進劑之含量(固形物成分)相對於多元醇組成物(A)之固形物成分100質量份,較佳為0.1質量份以上,更佳為0.3質量份以上,更佳為0.5質量份以上,進而較佳為0.7質量份以上。又,接著促進劑之含量(固形物成分)相對於多元醇組成物(A)之固形物成分100質量份,較佳為10質量份以下,更佳為8質量份以下,進而較佳為5質量份以下。
於本發明之接著劑中,關於多元醇組成物(A)與聚異氰酸酯組成物(B)之摻合比,較佳為將多元醇組成物(A)所包含之羥基的合計莫耳數[OH]與聚異氰酸酯組成物(B)所包含之異氰酸基的莫耳數[NCO]的比[NCO]/[OH]設為1.5~15.0之範圍。藉此,成為成型性、耐熱性、耐濕熱性優異之二液型接著劑。
二液型接著劑所存在之過量之異氰酸酯化合物會濕氣硬化而成為具有脲鍵之聚合物、寡聚物,認為有助於硬化塗膜之耐熱性、耐濕熱性提昇。因此,於[NCO]/[OH]比相對較小之情形時,例如若為1.5左右,則存在耐熱性、耐濕熱性不充分之情況,此時例如能夠藉由增加多元醇組成物(A)中之聚酯多元醇(A2)之摻合量來應對。又,於[NCO]/[OH]比相對較高之情形時,例如若為15.0左右,則存在因交聯密度或具有脲鍵之聚合物、寡聚物之影響而使塗膜過硬從而導致成型性降低之情況。此時,能夠藉由增加多元醇組成物(A)中之聚酯多元醇(A1)之摻合量來應對。為了確保二液型接著劑之設計自由度並且確實地提昇耐熱性、耐濕熱性,更佳為[NCO]/[OH]比為2.0~10、更佳為2.5~8.0。
本發明之接著劑可為溶劑型或無溶劑型之任一形態。再者,本發明中所謂「溶劑型」之接著劑係指用於以下方法,即所謂乾式層壓法之形態:將接著劑塗佈至基材後,利用烘箱等進行加熱而使塗膜中之有機溶劑揮發,其後,與其他基材貼合。多元醇組成物(A)及聚異氰酸酯組成物(B)之任一者、或兩者包含能夠使本發明中使用之上述多元醇組成物(A)或聚異氰酸酯組成物(B)溶解的溶解性較高之有機溶劑。於溶劑型之情形時,於多元醇組成物(A)或聚異氰酸酯組成物(B)之構成成分之製造時用作反應介質之有機溶劑有時亦進而於塗裝時用作稀釋劑。作為溶解性較高之有機溶劑,例如可列舉:乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸賽璐蘇等酯類;丙酮、甲基乙基酮、異丁基酮、環己酮等酮類;四氫呋喃、二烷等醚類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;二氯甲烷、二氯乙烷等鹵代烴類;二甲亞碸、二甲基磺醯胺等。
於本說明書中,「無溶劑型」之接著劑係指以下接著劑之形態:多元醇組成物(A)及聚異氰酸酯組成物(B)實質上不含如上述之溶解性較高之有機溶劑,尤其是乙酸乙酯或甲基乙基酮,用於將接著劑塗佈至基材後,不歷經利用烘箱等進行加熱使溶劑揮發之步驟而與其他基材貼合之方法即所謂無溶劑層壓法。於多元醇組成物(A)或聚異氰酸酯組成物(B)之構成成分、或其原料之製造時用作反應介質之有機溶劑未被完全去除,而於多元醇組成物(A)或聚異氰酸酯組成物(B)中殘留有微量有機溶劑的情形時,理解為實質上不含有機溶劑。又,於多元醇組成物(A)包含低分子量醇之情形時,由於低分子量醇與聚異氰酸酯組成物(B)反應而成為塗膜之一部分,故而於塗佈後無需使其揮發。因此,此種形態亦視作無溶劑型接著劑。
於本發明之接著劑為溶劑型之情形時,由於黏度能夠藉由溶劑稀釋而降低,故而即便所使用之上述多元醇組成物(A)或聚異氰酸酯組成物(B)之黏度稍高,亦能夠使用。另一方面,於無溶劑型之情形時,於藉由加溫來降低黏度之特性上低黏度受到重視,作為降低黏度之手段,聚異氰酸酯組成物(B)多使用降低了有助於黏度之芳香族濃度者。
本發明之接著劑亦可含有紫外線吸收劑、抗氧化劑、矽系添加劑、氟系添加劑、流變控制劑、消泡劑、抗靜電劑、防霧劑等各種添加劑。
本發明之接著劑之用途並無特別限定,由於接著強度、成型性、耐濕熱性、耐熱性優異,故而作為一例,可較佳地用於電池用包裝材。
<積層體>
本發明之積層體係使用本發明之接著劑並利用乾式層壓法或無溶劑層壓法將複數基材進行貼合而獲得。作為基材,可列舉由紙、烯烴系樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、聚氯乙烯系樹脂、氟系樹脂、聚(甲基)丙烯酸系樹脂、碳酸酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚苯醚系樹脂、聚苯硫醚系樹脂或聚酯系樹脂而獲得之合成樹脂膜、銅箔、鋁箔之類的金屬箔等。
基材之膜厚並無特別限制,例如可自10~400 μm進行選擇。為了提昇基材與接著劑之密接性,亦可對基材之供塗佈接著劑之面進行表面處理。作為該表面處理,可列舉電暈處理、電漿處理、臭氧處理、火焰處理、放射線處理等。
<電池用包裝材>
如圖1所示,電池用包裝材係由至少依序積層外層側基材層1、接著層2、金屬層3、及密封劑層4而成之積層體構成。於本發明之電池用包裝材中,外層側基材層1成為最外層,密封劑層4成為最內層。即,於電池之組裝時,藉由使位於電池元件之周緣之密封劑層4彼此熱熔而將電池元件密封,可將電池元件密封。本發明之接著劑係用於接著層2。又,如圖2所示,本發明之電池用包裝材亦可於金屬層3與密封劑層4之間視需要而設置接著層5以提高該等之接著性。
(外層側基材層1)
於本發明之電池用包裝材中,外層側基材層1係形成最外層之層。關於形成外層側基材層1之素材,只要為具備絕緣性者,則並無特別限制,可列舉聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚胺酯樹脂、矽樹脂、酚樹脂、及該等之混合物或共聚物等之樹脂膜。該等之中,較佳為聚酯樹脂、聚醯胺樹脂,更佳為雙軸延伸聚酯樹脂、雙軸延伸聚醯胺樹脂。作為聚酯樹脂,具體而言,可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、共聚聚酯、聚碳酸酯等。又,作為聚醯胺樹脂,具體而言,可列舉:尼龍6、尼龍6,6、尼龍6與尼龍6,6之共聚物、尼龍6,10、聚己二醯間苯二甲胺(MXD6)等。
外層側基材層1可由1層樹脂膜形成,但為了提昇耐針孔性或絕緣性,亦可由2層以上樹脂膜所形成。於由多層樹脂膜形成外層側基材層1之情形時,樹脂膜彼此只要經由接著劑或接著性樹脂等接著成分進行積層即可,關於所使用之接著成分之種類或量等,與下述之接著層2或接著層5之情形相同。再者,作為使2層以上樹脂膜積層之方法,並無特別限制,可採用公知之方法,例如可列舉乾式層壓法、夾層層壓法等,較佳可列舉乾式層壓法。於藉由乾式層壓法進行積層之情形時,較佳為使用接著劑作為接著層。此時,作為接著層之厚度,例如為0.5~10 μm左右。
關於外層側基材層1之厚度,只要電池用包裝材滿足上述物性,則並無特別限制,例如為10~50 μm左右,較佳為15~35 μm左右。
(金屬層3)
於電池用包裝材中,金屬層3係除提昇電池用包裝材之強度以外,亦作為用以防止水蒸氣、氧、光等侵入至電池內部之障壁層而發揮功能之層。作為構成金屬層3之金屬,具體而言,可列舉鋁、不鏽鋼、鈦等,較佳為鋁。金屬層3可藉由金屬箔或金屬蒸鍍等而形成,較佳為藉由金屬箔而形成,進而較佳為藉由鋁箔而形成。又,為了接著之穩定化、防止溶解或腐蝕等,金屬層3較佳為至少一面,較佳為兩面進行過化學處理。此處,化學處理係指於金屬層之表面形成耐酸性皮膜之處理。
關於金屬層3之厚度,只要電池用包裝材滿足上述物性,則並無特別限制,例如可設為10~50 μm左右,較佳為25~45 μm左右。
(密封劑層4)
於本發明之電池用包裝材中,密封劑層4相當於最內層,係於電池之組裝時密封劑層彼此熱熔而將電池元件密封之層。
關於密封劑層4所使用之樹脂成分,只要能夠熱熔,則並無特別限制,例如可列舉聚烯烴、環狀聚烯烴、羧酸改質聚烯烴、羧酸改質環狀聚烯烴。
作為上述聚烯烴,具體而言,可列舉:低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線狀低密度聚乙烯等聚乙烯;均聚丙烯、聚丙烯之嵌段共聚物(例如丙烯與乙烯之嵌段共聚物)、聚丙烯之無規共聚物(例如丙烯與乙烯之無規共聚物)等聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯之三元共聚物等。該等聚烯烴之中,較佳可列舉聚乙烯及聚丙烯。
上述環狀聚烯烴係烯烴與環狀單體之共聚物,關於作為上述環狀聚烯烴之構成單體之烯烴,例如可列舉乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、苯乙烯、丁二烯、異戊二烯等。又,關於作為上述環狀聚烯烴之構成單體之環狀單體,例如可列舉降莰烯等環狀烯;具體而言,可列舉環戊二烯、二環戊二烯、環己二烯、降莰二烯等環狀二烯等。該等聚烯烴之中,較佳可列舉環狀烯,進而較佳可列舉降莰烯。
上述羧酸改質聚烯烴係藉由利用羧酸使上述聚烯烴進行嵌段聚合或接枝聚合而改質而成之聚合物。作為改質所使用之羧酸,例如可列舉順丁烯二酸、丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、順丁烯二酸酐、伊康酸酐等。
上述羧酸改質環狀聚烯烴係藉由以α,β-不飽和羧酸或其酐代替構成環狀聚烯烴之單體之一部分來進行共聚、或藉由使α,β-不飽和羧酸或其酐對環狀聚烯烴進行嵌段聚合或接枝聚合而獲得之聚合物。關於供羧酸改質之環狀聚烯烴,與上述相同。又,作為改質所使用之羧酸,與上述酸改質環烯烴共聚物之改質所使用者相同。
密封劑層4可由1種樹脂成分單獨地形成,又,亦可藉由將2種以上樹脂成分組合而成之摻合聚合物而形成。進而,密封劑層4可僅由1層而形成,亦可藉由相同或不同之樹脂成分由2層以上而形成。
又,作為密封劑層4之厚度,只要電池用包裝材滿足上述物性,則並無特別限制,例如為10~100 μm左右,較佳為20~90 μm左右。
(接著層5)
於本發明之電池用包裝材中,接著層5係為了使金屬層3與密封劑層4牢固地接著而於該等之間視需要而設置之層。
接著層5係藉由能夠使金屬層3與密封劑層4接著之接著劑而形成。作為接著層5所使用之接著層,例如可使用將聚烯烴樹脂與多官能異氰酸酯組合而成之接著劑、將多元醇與多官能異氰酸酯組合而成之接著劑、改質聚烯烴樹脂、含有雜環狀化合物及硬化劑之接著劑。或者亦可將酸改質聚丙烯等接著劑利用T字模擠出機熔融擠出至金屬層上而形成接著層5,於上述接著層5重疊密封劑層4,而將金屬層3與密封劑層4貼合。
於接著層2及接著層5兩者必須老化之情形時,可一併老化。再者,藉由將老化溫度設為室溫~90℃,於2天~2週內完成硬化,而表現出成型性。
關於接著層5之厚度,只要電池用包裝材滿足上述物性,則並無特別限制,例如為0.5~50 μm左右,較佳為2~30 μm左右。
(塗佈層6)
於本發明之電池用包裝材中,為了提昇設計性、耐電解液性、耐摩擦性、成型性等,亦可視需要於外層側基材層1之上(外層側基材層1之與金屬層3相反之側)設置塗佈層6。塗佈層6係於組裝電池時位於最外層之層。
塗佈層6例如可藉由聚偏二氯乙烯、聚酯樹脂、胺酯樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂等形成,較佳為藉由二液硬化型樹脂形成。作為形成塗佈層6之二液硬化型樹脂,例如可列舉二液硬化型胺酯樹脂、二液硬化型聚酯樹脂、二液硬化型環氧樹脂等。又,於塗佈層6中亦可摻合消光劑(matting agent)。
作為消光劑,例如可列舉粒徑為0.5 nm~5 μm左右之微粒子。關於消光劑之材質,並無特別限制,例如可列舉金屬、金屬氧化物、無機物、有機物等。又,關於消光劑之形狀,亦無特別限制,例如可列舉球狀、纖維狀、板狀、不定形、氣球狀等。作為消光劑,具體而言,可列舉:滑石、二氧化矽(silica)、石墨、高嶺土、膠嶺石(montmorilloide)、蒙脫石、合成雲母、菱水鎂鋁石、矽膠、沸石、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氧化釹、氧化銻、氧化鈦、氧化鈰、硫酸鈣、硫酸鋇、碳酸鈣,矽酸鈣、碳酸鋰、苯甲酸鈣,草酸鈣,硬脂酸鎂、碳黑、奈米碳管類、高熔點尼龍、交聯丙烯酸、交聯苯乙烯、交聯聚乙烯、苯胍𠯤、金、鋁、銅、鎳等。該等消光劑可單獨使用,亦可將2種以上組合使用。該等消光劑之中,就分散穩定性或成本等之觀點而言,較佳為二氧化矽、硫酸鋇、氧化鈦。又,關於消光劑,亦可對表面實施絕緣處理、高分散性處理等各種表面處理。
作為形成塗佈層6之方法,並無特別限制,例如可列舉將形成塗佈層6之二液硬化型樹脂塗佈於外層側基材層1之一表面上的方法。於摻合消光劑之情形時,只要於二液硬化型樹脂添加消光劑並混合後進行塗佈即可。
(電池用包裝材之製造方法)
關於本發明之電池用包裝材之製造方法,只要可獲得使特定組成之各層積層而成之積層體,則並無特別限制,例示以下方法。
首先,形成依序積層外層側基材層1、接著層2、及金屬層3而成之積層體(以下,有時亦標記為「積層體A」)。關於積層體A之形成,具體而言,可藉由以下之乾式層壓法而進行:於外層側基材層1上或視需要而表面經化學處理之金屬層3上利用擠出法、凹版塗佈法、輥塗法等塗佈方法塗佈本發明之接著劑並乾燥後,使該金屬層3或外層側基材層1積層並使接著層2硬化。
繼而,使密封劑層4積層於積層體A之金屬層3上。於使密封劑層4直接積層於金屬層3上之情形時,只要藉由凹版塗佈法、輥塗法等方法於積層體A之金屬層3上塗佈構成密封劑層4之樹脂成分即可。又,於在金屬層3與密封劑層4之間設置接著層5之情形時,例如可列舉以下方法:藉由於積層體A之金屬層3上共擠壓接著層5及密封劑層4而進行積層(共擠壓層壓法);另外形成積層接著層5與密封劑層4而成之積層體,藉由熱層壓法將其積層於積層體A之金屬層3上;於積層體A之金屬層3上將用以形成接著層5之接著劑藉由擠出法或於溶液塗佈之高溫乾燥並進而進行燒接之方法進行積層,並藉由熱層壓法將預先製膜為片狀之密封劑層4積層於該接著層5上;使已熔融之接著層5流入至積層體A之金屬層3與預先製膜為片狀之密封劑層4之間,並且經由接著層5將積層體A與密封劑層4貼合(夾層層壓法)等。
於設置塗佈層6之情形時,於外層側基材層1之與金屬層3相反之側之表面積層塗佈層6。塗佈層6例如將形成塗佈層6之上述樹脂塗佈於外層側基材層1之表面而形成。再者,於外層側基材層1之表面積層金屬層3之步驟與在外層側基材層1之表面積層塗佈層6之步驟的順序並無特別限制。例如,亦可於外層側基材層1之表面形成塗佈層6後,於外層側基材層1之與塗佈層6相反之側之表面形成金屬層3。
以上述方式形成由視需要而設置之塗佈層6/外層側基材層1/接著層2/視需要表面經化學處理之金屬層3/視需要而設置之接著層5/密封劑層4構成之積層體,為了加強接著層2及視需要而設置之接著層5之接著性,亦可進而供於熱輥接觸式、熱風式、近或遠紅外線式等之加熱處理。作為此種加熱處理之條件,例如可列舉於80~250℃1~5分鐘。
於本發明之電池用包裝材中,關於構成積層體之各層,為了使製膜性、積層化加工、最終產品2次加工(袋化、壓紋成型)適性等提昇或穩定化,亦可視需要實施電暈處理、噴砂處理、氧化處理、臭氧處理等表面活化處理。
<電池用容器>
本發明之電池用容器可使用上述電池用包裝材,以外層側基材層1構成凸面、密封劑層4構成凹面之方式進行成型而獲得。
再者,作為凹部之成型方法,有如下方法。
・加熱壓空成型法:將電池用包裝材夾於具有供給高溫、高壓之空氣的孔之下模與具有袋形狀之凹部之上模,使之加熱軟化並同時供給空氣而形成凹部之方法。
・預熱器平板式壓空成型法:使電池用包裝材加熱軟化後,將之夾於具有供給高壓之空氣的孔之下模與具有袋形狀之凹部之上模,供給空氣而形成凹部之方法。
・滾筒式真空成型法:將電池用包裝材利用加熱滾筒局部加熱軟化後,對具有袋形狀之凹部的滾筒之該凹部進行抽真空以成型凹部之方法。
・銷釘(pin)成型法:將底材片加熱軟化後利用袋形狀之凹凸模具進行壓接之方法。
・預熱器助壓塞(plug assist)壓空成型法:其係使電池用包裝材加熱軟化後,將其夾於具有供給高壓之空氣的孔之下模與具有袋形狀之凹部之上模,供給空氣以形成凹部的方法,且於成型時使凸形狀之塞(plug)上升及下降以輔助成型。
其中,作為加熱真空成型法之預熱器助壓塞壓空成型法就可均勻地獲得成型後之底材之厚度之方面而言較佳。
(電池用包裝材之用途)
本發明之電池用包裝材係用作密封正極、負極、電解質等電池元件並進行收容之電池用容器。
具體而言,利用本發明之電池用包裝材以與上述正極及負極各者連接之金屬端子向外側突出之狀態,並以能夠於電池元件之周緣形成凸緣部(密封劑層彼此接觸之區域)之方式,被覆至少具備正極、負極、及電解質之電池元件,將上述凸緣部之密封劑層彼此進行熱封以進行密封,藉此提供使用電池用包裝材之電池。再者,於使用本發明之電池用包裝材來收容電池元件之情形時,係以本發明之電池用包裝材之密封劑部分成為內側(與電池元件相接之面)之方式而使用。
本發明之電池用包裝材可用於一次電池、二次電池之任一者,較佳為可用於二次電池。關於應用本發明之電池用包裝材之二次電池之種類,並無特別限制,例如可列舉:鋰離子電池、鋰離子聚合物電池、鉛蓄電池、鎳-氫蓄電池、鎳-鎘蓄電池、鎳-鐵蓄電池、鎳-鋅蓄電池、氧化銀-鋅蓄電池、金屬空氣電池、多價陽離子電池、蓄電器(condenser)、電容器(capacitor)等。該等二次電池之中,作為本發明之電池用包裝材之較佳之應用對象,可列舉鋰離子電池及鋰離子聚合物電池。
[實施例]
以下,列舉具體之合成例、實施例而更詳細地說明本發明,但本發明並不限定於該等實施例。再者,於以下之例中,關於「份」及「%」,只要無特別表明,則分別表示「質量份」及「質量%」。
<聚酯多元醇之製備>
(合成例1)聚酯多元醇(A1-1)之合成
使用間苯二甲酸790.8份、對苯二甲酸339.4份、1,2,4-苯三甲酸酐20.0份、1,6-己二醇738.0份、及新戊二醇107.4份,按照慣用方法合成聚酯多元醇。將所獲得之聚酯多元醇利用乙酸乙酯稀釋至樹脂固形物成分58%,獲得數量平均分子量(Mn)為7,900、重量平均分子量(Mw)為25,700、樹脂羥值(固形物成分換算)為22.2 mgKOH/g、樹脂酸值(固形物成分換算)為0.82 mgKOH/g、玻璃轉移溫度(Tg)為7.3℃之聚酯多元醇(A1-1)。
(合成例2)聚酯多元醇(A1-2)之合成
使用間苯二甲酸191.5份、己二酸252.5份、1,6-己二醇243.0份、新戊二醇16.6份、及PM-8701L(日本乳化劑股份有限公司,雙酚A之環氧乙烷加成物)296.5份,按照慣用方法合成聚酯多元醇。將所獲得之聚酯多元醇利用乙酸乙酯稀釋至樹脂固形物成分60%,獲得數量平均分子量(Mn)為2,820、重量平均分子量(Mw)為12,550、樹脂羥值(固形物成分換算)為26.6 mgKOH/g、樹脂酸值(固形物成分換算)為0.81 mgKOH/g、玻璃轉移溫度(Tg)為-15.6℃之聚酯多元醇(A1-2)。
(合成例3)聚酯多元醇(A2-1)之合成
使用對苯二甲酸697.2份、乙二醇72.9份、及1,2-丙二醇229.9份,按照慣用方法獲得聚酯多元醇。將所獲得之聚酯多元醇利用甲基乙基酮稀釋至樹脂固形物成分30%,獲得數量平均分子量(Mn)為8,400、重量平均分子量(Mw)為61,300、樹脂羥值(固形物成分換算)為5.0 mgKOH/g、樹脂酸值(固形物成分換算)為4.0 mgKOH/g、玻璃轉移溫度為84℃之聚酯多元醇(A2-1)。
(合成例4)聚酯多元醇(A2-2)之合成
使用間苯二甲酸167.6份、對苯二甲酸530.8份、1,2-丙二醇220.7份、及乙二醇80.9份,按照慣用方法獲得聚酯多元醇。將所獲得之聚酯多元醇利用甲基乙基酮稀釋至樹脂固形物成分30%,獲得數量平均分子量(Mn)為5,400、重量平均分子量(Mw)為63,200、樹脂羥值(固形物成分換算)為5.0 mgKOH/g、樹脂酸值(固形物成分換算)為2.0 mgKOH/g、玻璃轉移溫度為79℃之聚酯多元醇(A2-2)。
(合成例5)聚酯多元醇(A2-3)之合成
使用間苯二甲酸278.7份、對苯二甲酸318.5份、癸二酸80.8份、新戊二醇183.1份、及乙二醇138.9份,按照慣用方法獲得聚酯多元醇。將所獲得之聚酯多元醇利用甲基乙基酮稀釋至樹脂固形物成分30%,獲得數量平均分子量(Mn)為3,600、重量平均分子量(Mw)為40,500、樹脂羥值(固形物成分換算)為5.0 mgKOH/g、樹脂酸值(固形物成分換算)為2.0 mgKOH/g、玻璃轉移溫度為47℃之聚酯多元醇(A2-3)。
(合成例6)聚酯多元醇(A2-4)之合成
使用間苯二甲酸332.17份、對苯二甲酸332.15份、新戊二醇216.6份、及乙二醇119.1份,按照慣用方法獲得聚酯多元醇。將所獲得之聚酯多元醇利用甲基乙基酮稀釋至樹脂固形物成分30%,獲得數量平均分子量(Mn)為11,400、重量平均分子量(Mw)為45,800、樹脂羥值(固形物成分換算)為6.0 mgKOH/g、樹脂酸值(固形物成分換算)為2.0 mgKOH/g、玻璃轉移溫度為67℃之聚酯多元醇(A2-4)。
將上述合成例中所獲得之聚酯多元醇之物性示於表1。
[表1]
A:數量平均分子量
B:重量平均分子量
C:固形物成分羥值(mgKOH/g)
D:固形物成分酸值(mgKOH/g)
E:玻璃轉移溫度(℃)
F:具有芳香族環之多元酸或其衍生物於合成所使用之多元酸或其衍生物中所占之摻合量(莫耳%)
G:對苯二甲酸於具有芳香族環之多元酸或其衍生物中所占之摻合量(莫耳%)
A | B | C | D | E | F | G | |
聚酯多元醇(A1-1) | 7,900 | 25,700 | 22.2 | 0.82 | 7.3 | 100 | 29.5 |
聚酯多元醇(A1-2) | 2,820 | 12,550 | 26.6 | 0.81 | -15.6 | 40 | 0 |
聚酯多元醇(A2-1) | 8,400 | 61,300 | 5.0 | 4.0 | 84.0 | 100 | 100 |
聚酯多元醇(A2-2) | 5,400 | 63,200 | 5.0 | 2.0 | 79.0 | 100 | 76 |
聚酯多元醇(A2-3) | 3,600 | 40,500 | 5.0 | 2.0 | 47.0 | 90 | 53.3 |
聚酯多元醇(A2-4) | 11,400 | 45,800 | 6.0 | 2.0 | 67.0 | 100 | 50 |
上述合成例中所獲得之聚酯多元醇之物性係以如下方式進行測定。
(分子量測定法)
測定裝置:Tosoh股份有限公司製造 HLC-8320GPC
管柱:Tosoh股份有限公司製造 TSKgel 4000HXL、TSKgel 3000HXL、TSKgel 2000HXL、TSKgel 1000HXL
檢測器:RI(示差折射計)
資料處理:Tosoh股份有限公司製造 Multi Station GPC-8020modelII
測定條件:管柱溫度 40℃
溶劑 四氫呋喃
流速 0.35 ml/分鐘
標準:單分散聚苯乙烯
試樣:將以樹脂固形物成分換算計0.2質量%之四氫呋喃溶液利用微過濾器進行過濾所得者(100 μl)
(酸值測定法)
準確稱量試樣5.0 g,加入中性溶劑30 mL以使之溶解,使用0.1 mol/L氫氧化鉀溶液(甲醇性)進行滴定。指示劑係使用酚酞。測定結果係換算為中和1 g試樣所需要之氫氧化鉀之量,單位設為mgKOH/g。
(羥值測定法)
準確稱量試樣4.0 g(固形物成分換算),加入由乙酸酐/吡啶(容量比1/19)構成之乙醯化劑25 mL,進行密閉並以100℃加熱1小時。乙醯化後,加入離子交換水10 mL及四氫呋喃100 mL,使用0.5 mol/L氫氧化鉀溶液(醇性)進行滴定。指示劑係使用酚酞。測定結果係換算為對使1 g試樣乙醯化時所產生之乙酸進行中和所需要之氫氧化鉀之量,單位設為mgKOH/g。
(玻璃轉移溫度測定法)
使用DSC,使試樣5 mg於30 mL/分鐘之氮氣氣流下自室溫以10℃/分鐘升溫至200℃,其後,以10℃/分鐘冷卻至-80℃,再次以10℃/分鐘升溫至150℃,而測定DSC曲線。於第二次升溫步驟中所觀測到之測定結果中,將使低溫側之基線延長至高溫側的直線與在玻璃轉移之階梯狀部分的曲線之斜率成為最大之點所劃的切線之交點作為玻璃轉移點,將此時之溫度作為玻璃轉移溫度。
<接著劑組成物之製備>
(實施例1)
於以聚酯多元醇(A1-1)之樹脂固形物成分成為95.0份、聚酯多元醇(A2-1)之樹脂固形物成分成為5份之方式摻合而成之混合溶液加入KBM-403(信越化學公司製造之矽烷偶合劑 不揮發成分:100%)1.9份,並充分攪拌直至KBM-403完全溶解。以不揮發成分量成為35.9份之方式向其中加入KW-75(DIC公司製造之異氰酸酯 不揮發成分:75% NCO%:13.3),進而以不揮發成分成為25%之方式加入乙酸乙酯並充分攪拌,而製作實施例1之接著劑。
(實施例2)~(實施例8)
將接著劑之製備所使用之材料、組成調整為表1中記載之值,除此之外,以與實施例1相同之方式製造實施例2~實施例8之接著劑。
(比較例1)~(比較例6)
將接著劑之製備所使用之材料、組成調整為表1中記載之值,除此之外,以與實施例1相同之方式製造比較例1~比較例6之接著劑。
再者,表1、表2中記載之值為固形物成分量(不揮發成分量)。
<電池用包裝材之製造 圖2之構成>
(實施例1)
於作為金屬層3之厚度40 μm之鋁箔之無光澤面,將實施例1之接著劑以成為塗佈量:4 g/平方米之量藉由乾式貼合機進行塗佈以作為接著層2,使溶劑揮散後,積層作為外層側基材層1之厚度25 μm之延伸聚醯胺膜。
繼而,於所獲得之積層膜之金屬層3之鋁箔的光澤面,將接著層5用之接著劑以成為塗佈量:4 g/平方米之量藉由乾式貼合機進行塗佈,使溶劑揮散後,積層作為密封劑層4之厚度40 μm之未延伸聚丙烯膜,其後,進行60℃、5天之硬化(老化),使接著劑硬化而獲得層壓物。
(實施例2)~(實施例8)
以與實施例1相同之方式使用實施例2~8之接著劑作為接著層2,獲得實施例2~實施例8之電池用包裝材。
(比較例1)~(比較例6)
以與實施例1相同之方式使用比較例1~6之接著劑作為接著層2,獲得比較例1~6之電池用包裝材。
電池用包裝材之評價係以如下方式進行。
<接著強度>
使用島津製作所股份有限公司之「Autograph AGS-J」,以剝離速度100 mm/分鐘、剝離寬度15 mm、剝離形態180°剝離之條件,對實施例或比較例之電池用包裝材之外層側基材層1與金屬層3之界面的接著強度進行評價。數值越高,表示作為接著劑越佳。
<成型性>
使用山岡製作所股份有限公司之「1 ton桌上伺服壓力機(SBN-1000)」,將實施例或比較例之電池用包裝材切割成60×60 mm之大小,而製成空白樣品(被成型材、素材)。對上述空白樣品,以鋁箔無光澤面成為凸側之方式,利用無成型高度之直型模具(straight mold)將成型高度自4.5 mm改變至6.5 mm來進行拉伸成型,藉由不會產生鋁箔之斷裂、或各層間之隆起之最大成型高度對成型性進行評價。
再者,所使用之模具之衝頭形狀為一邊30 mm之正方形且角R2 mm、衝頭肩R1 mm。所使用之模具之模孔形狀為一片34 mm之正方形且模孔角R2 mm、模孔肩R:1 mm,衝頭與模孔之間隙為單側0.3 mm。因上述間隙而產生與成型高度對應之梯度。視成型之高度進行以下3個等級之評價。
〇:5.0 mm以上(實用上優異)
△:4.5 mm(實用區域)
×:於4.5 mm時產生鋁箔之斷裂、或各層間之隆起
<耐熱性>
使用山岡製作所股份有限公司之「1 ton桌上伺服壓力機(SBN-1000)」,將實施例或比較例之電池用包裝材切割成60×60 mm之大小,以鋁箔無光澤面成為外側之方式,利用無成型高度之直型模具以成型高度5.0 mm進行拉伸成型。以所獲得之30 mm方型托盤之凸緣部與側壁部相接之方式,以190℃緊貼熱封桿3秒,確認凸緣部與側壁部之邊界部附近之外觀,評價於延伸聚醯胺膜與鋁箔之間是否產生隆起。
〇:無隆起(實用上優異)
△:產生隆起(實用區域)
×:產生隆起
<耐濕熱性>
使用山岡製作所股份有限公司之「1 ton桌上伺服壓力機(SBN-1000)」,將實施例或比較例之電池用包裝材切割成60×60 mm之大小,以鋁箔無光澤面成為外側之方式,利用無成型高度之直型模具以成型高度5.0 mm進行拉伸成型。將所獲得之30 mm方型之托盤放入至85℃、85%RH氣體環境下之恆溫恆濕槽中並靜置48小時。自恆溫恆濕槽中取出上述托盤,確認凸緣部與側壁部之邊界部附近之外觀,評價於延伸聚醯胺膜與鋁箔之間是否產生隆起。
〇:無隆起(實用上優異)
△:產生隆起(實用區域)
×:產生隆起
將結果示於表2、表3。
[表2]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | |
聚酯多元醇(A1-1) | 95.0 | 90.0 | 85.0 | 85.0 | 70.1 | 50.8 | 85.0 | |
聚酯多元醇(A1-2) | 84.8 | |||||||
聚酯多元醇(A2-1) | 5.0 | 10.0 | 15.0 | 15.0 | 29.9 | 49.2 | 15.2 | |
聚酯多元醇(A2-2) | 15.0 | |||||||
KBM-403 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.8 |
KW-75 | 35.9 | 35.9 | 25.0 | 35.9 | 35.7 | 36.3 | 36.0 | 35.7 |
NCO當量比 [NCO]/[OH] | 4.5 | 4.7 | 3.4 | 4.9 | 5.6 | 6.9 | 3.7 | 4.9 |
接著強度(N/15 mm) | 7.0 | 7.4 | 9.0 | 7.8 | 8.5 | 11.0 | 5.7 | 6.0 |
成型性 | △ | △ | △ | △ | 〇 | △ | 〇 | △ |
耐熱性 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
耐濕熱性 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 |
[表3]
比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | 比較例5 | 比較例6 | |
聚酯多元醇(A1-1) | 100 | 30.0 | 85.0 | 85.0 | ||
聚酯多元醇(A1-2) | 100 | |||||
聚酯多元醇(A2-1) | 70.0 | 100 | ||||
聚酯多元醇(A2-3) | 15.0 | |||||
聚酯多元醇(A2-4) | 15.0 | |||||
KBM-403 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 1.9 |
KW-75 | 36.0 | 36.3 | 36.4 | 36.4 | 35.9 | 35.9 |
NCO當量比 [NCO]/[OH] | 4.4 | 3.2 | 9.2 | 17.3 | 4.9 | 4.8 |
接著強度(N/15 mm) | 7.5 | 6.0 | 4.2 | 4.9 | 7.8 | 7.7 |
成型性 | 〇 | △ | × | × | △ | △ |
耐熱性 | 〇 | × | 〇 | × | 〇 | 〇 |
耐濕熱性 | × | × | × | × | × | × |
根據本結果明確得知:藉由使用本發明之接著劑,能夠獲得一種電池用包裝材,其具有優異之成型性,即便於為了密封電池元件而進行之密封劑層彼此之熱熔後,進而於高溫高濕下之長期耐久性試驗後,亦無層間之接著強度之降低,層間之隆起等外觀不良得到抑制。
1:外層側基材層
2:接著層
3:金屬層
4:密封劑層
5:接著層
[圖1]係本發明之依序積層外層側基材層1、接著層2、金屬層3、及密封劑層4而成之積層體的具體態樣之一例。
[圖2]係本發明之依序積層外層側基材層1、接著層2、金屬層3、接著層5、及密封劑層4而成之積層體的具體態樣之一例。
1:外層側基材層
2:接著層
3:金屬層
4:密封劑層
Claims (10)
- 一種二液型接著劑,其含有:多元醇組成物(A),其包含聚酯多元醇(A1)及聚酯多元醇(A2);以及 聚異氰酸酯組成物(B);且 上述聚酯多元醇(A1)之玻璃轉移溫度為-30℃以上且20℃以下,為多元酸或其衍生物(a1)與多羥基醇(a2)之反應產物,上述多元酸或其衍生物(a1)之30莫耳%以上為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a1'); 上述聚酯多元醇(A2)之玻璃轉移溫度為50℃以上且110℃以下,為多元酸或其衍生物(a3)與多羥基醇(a4)之反應產物,多元酸或其衍生物(a3)之45莫耳%以上為具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3'),上述具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')之51莫耳%以上為對苯二甲酸,且上述聚酯多元醇(A1)與上述聚酯多元醇(A2)之固形物成分質量比(聚酯多元醇(A1)/聚酯多元醇(A2))為97/3以上且35/65以下。
- 如請求項1之二液型接著劑,其中,上述聚酯多元醇(A1)與上述聚酯多元醇(A2)之固形物成分質量比(聚酯多元醇(A1)/聚酯多元醇(A2))為97/3~75/25。
- 如請求項1之二液型接著劑,其中,上述聚酯多元醇(A1)與上述聚酯多元醇(A2)之固形物成分質量比(聚酯多元醇(A1)/聚酯多元醇(A2))為75/25~35/65。
- 如請求項1至3中任一項之二液型接著劑,其中,聚異氰酸酯組成物(B)之異氰酸基與多元醇組成物(A)所具有之羥基之比[NCO]/[OH]為1.5以上且15.0以下。
- 如請求項1至4中任一項之二液型接著劑,其中,聚異氰酸酯組成物(B)之異氰酸基與多元醇組成物(A)所具有之羥基之比[NCO]/[OH]為2.0以上且10.0以下。
- 如請求項1至5中任一項之二液型接著劑,其中,對苯二甲酸於上述具有芳香族環之多元酸或其衍生物(a3')中所占之比例為65莫耳%以上。
- 如請求項1至6中任一項之二液型接著劑,其用於電池用包裝材。
- 一種電池用包裝材,其係至少依序積層外層側基材層1、接著層2、金屬層3、及密封劑層4而成者,且上述接著層2為請求項1至7中任一項之二液型接著劑之硬化物。
- 一種電池用容器,其係將請求項8之電池用包裝材成型而成。
- 一種電池,其係使用請求項9之電池用容器而成。
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