一种锂电池铝塑膜外层用胶及其合成方法技术

本发明专利技术属于高分子材料合成领域，具体涉及一种锂电池铝塑膜外层用胶及其合成方法。将脂肪族二元醇和脂肪族、芳香族二元酸混合进行酯化反应，待产物中羟值：酸值在8～35:1，加入酸酐进行酰化，而后在环氧化合物和催化剂作用下进行开环反应，获得规整的、分子链中各功能结构片段分布更为均匀的、分子量在20000～50000的高分子聚合物。本发明专利技术反应条件温和，产品品质、应用性能稳定，产品强度和柔韧性能好，抗拉伸性能优良，具有很好的耐水解性、粘结性和抗冲击性能。本发明专利技术制备的外层用胶，可满足锂电池铝塑膜的应用性能要求。池铝塑膜的应用性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池铝塑膜外层用胶及其合成方法


[0001]本专利技术属于高分子材料合成领域，具体涉及一种锂电池铝塑膜外层用胶及其合成方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池自问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展。锂电池芯的包装在其使用过程中涉及较为苛刻的物理机械性和化学相容性、耐性、阻隔性、电化学反应性等方面的要求，这些苛刻的指标均与层间胶黏剂的性能直接相关。目前市售的软包锂电池铝塑膜产品通常至少有三层，内层基材为无毒的聚烯烃(PP、PE等)层，铝箔作为中层，外层常为尼龙薄膜，每层之间通过不同种类的粘接性助剂复合。
[0003]目前高端锂电池的铝塑膜在世界上只有少数几家供应商，几乎完全被日本所垄断。为了满足国内锂电池企业替代进口的需求，国内曾有企业从事过锂电池用铝塑复合膜技术的研发工作，但因为性能不稳定，产品无法得到市场认可。国产铝塑膜各层材料间粘合所使用的胶黏剂性能无法满足应用要求，是国产的铝塑膜没有大量推广的关键因素之一。
[0004]由于内外层基材是不同种类材质的材料(聚烯烃、尼龙等)，这些材料与中间层铝箔需要采用不同种类的胶黏剂粘接，才能将基材和铝箔完好地结合起来，并且使铝塑膜剥离、冲深、耐热等诸多应用性能达到性能要求。
[0005]CN201810805592.2公开了一种铝塑膜和锂电池的专利技术技术，其中第一胶粘剂层(铝塑膜外层)是由聚氨酯胶粘剂形成的，所述聚氨酯胶粘剂含有由聚酯多元醇、聚异氰酸酯和环氧树脂形成的聚合物。其中，聚酯多元醇采用常规的酯化和缩聚方法制备，再与聚异氰酸酯和环氧树脂按一定比例物理混合，得到胶粘剂产品。该合成工艺制备的胶粘剂产品，由于合成过程中各原料进入主链形成的单元差异较大，无法实现较为均匀的分布状态，导致产品在应用过程中，出现局部粘结力不足而导致粘结和耐水解性能无法达标的情况。
[0006]CN201911243738.X公开了一种电池软包装用聚氨酯胶粘剂，主剂A组分采用氮乙烯基化合物改性的聚丙烯酸酯多元醇，固化剂采用芳香族聚异氰酸酯。其中，主剂A组分所使用的原料包括：乙酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、氮乙烯基吡咯烷酮和偶氮二异丁腈。基于主剂的结构特点可以看出，该高分子化合物柔韧性突出，但明显欠缺刚性强度，在高温环境下胶粘剂的粘结强度要弱于主链中具有芳香结构的胶粘剂产品。
[0007]在化学反应中，环氧基团可以与羧基或羟基发生开环反应，在生成酯键或醚键的同时，获得侧羟基。相对而言，羧基与环氧基团的反应活性更高，所需反应温度也更低，从而导致该两种基团在反应过程中，难以控制反应的速度，若物料分布不均，极易出现分子量分布太宽、分子分布不均的情况出现，甚至会导致后续反应或处理过程中难以溶解的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种锂电池铝塑膜外层用胶的合成方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：
[0010]一种锂电池铝塑膜外层用胶聚合物的合成方法，将脂肪族二元醇和脂肪族、芳香族二元酸混合进行酯化反应，待产物中羟值：酸值在8～35:1，加入酸酐进行酰化，使酯化物分子结构更为规整的同时，增加中间产物的分子量；而后在环氧化合物和催化剂作用下进行开环反应，获得规整的、分子链中各功能结构片段分布更为均匀的、分子量在20000～50000的高分子聚合物。
[0011]进一步的说，将脂肪族二元醇和脂肪族、芳香族二元酸混合，在抗氧剂作用下，并以20～50℃/h的速度升温至120～180℃进行酯化反应，保温反应1～4h，产物中羟值：酸值在10～30:1，然后加入酸酐，于180～220℃继续反应2～4h，而后控制温度至80～150℃，加入环氧化合物和催化剂，于5～40KPa绝对压强下进行开环反应1～5h，获得规整的、分子链中各功能结构片段分布更为均匀的、分子量在20000～50000的高分子聚合物。
[0012]所述获得高分子聚合物后将反应体系恢复至常压，加入溶剂至温度降到溶剂回流温度，使固体物料全部溶解，至体系内聚合物的质量百分比浓度为25～40％。
[0013]所述脂肪族二元醇、脂肪族二元酸、芳香族二元酸、酸酐和环氧化合物的摩尔比为10～20:5～10:4～12:1:0.05～0.25。
[0014]再进一步的说，将脂肪族二元醇和脂肪族、芳香族二元酸混合于酯化釜，再加入抗氧剂，在氮气保护下搅拌，并以30～50℃/h的速度升温至150～170℃进行酯化反应，保温反应2～3h，产物中羟值：酸值在15～25:1，然后加入酸酐，于190～210℃继续反应2～3h，转移至减压反应釜，控制温度至110～130℃，加入环氧化合物和催化剂，于20～30KPa绝对压强下进行开环反应2～3h，获得目标分子量20000～50000的高分子聚合物。其中，脂肪族二元醇、脂肪族二元酸、芳香族二元酸、酸酐和环氧化合物的摩尔比为13～18:6～9:6～10:1:0.1～0.2。
[0015]所述脂肪族二元醇为C2‑
C
12
的直链或支链二元醇；优选为乙二醇、1,3
‑
丁二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、2
‑
乙基
‑
1,3
‑
己二醇、2
‑
甲基
‑
2,4
‑
戊二醇、3
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二醇、2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
己二醇、1,2
‑
丙二醇、1,2
‑
丁二醇、2,3
‑
丁二醇、1,2
‑
辛二醇、1,2
‑
戊二醇、1,2
‑
己二醇等脂肪二元醇；进一步优选乙二醇、1,3
‑
丁二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、2
‑
乙基
‑
1,3
‑
己二醇、2
‑
甲基
‑
2,4
‑
戊二醇、3
‑
甲基
‑
1,3
‑
丁二醇或2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
己二醇。
[0016]所述脂肪族二元酸为C3‑
C
10
的脂肪二元酸；优选1,3
‑
丙二酸、1,4
‑
丁二酸、1,5
‑
戊二酸、1,6
‑
己二酸、1,7
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池铝塑膜外层用胶聚合物的合成方法，其特征在于：将脂肪族二元醇和脂肪族、芳香族二元酸混合进行酯化反应，待产物中羟值：酸值在8～35:1，加入酸酐进行酰化，而后在环氧化合物和催化剂作用下进行开环反应，获得规整的、分子链中各功能结构片段分布更为均匀的、分子量在20000～50000的高分子聚合物。2.按权利要求1所述的锂电池铝塑膜外层用胶聚合物的合成方法，其特征在于：将脂肪族二元醇和脂肪族、芳香族二元酸混合，在抗氧剂作用下，并以20～50℃/h的速度升温至120～180℃进行酯化反应，保温反应1～4h，然后加入酸酐，于180～220℃继续反应2～4h，而后控制温度至80～150℃，加入环氧化合物和催化剂，于5～40KPa绝对压强下进行开环反应1～5h，获得规整的、分子链中各功能结构片段分布更为均匀的、分子量在20000～50000的高分子聚合物。3.按权利要求2所述的锂电池铝塑膜外层用胶聚合物的合成方法，其特征在于：所述获得高分子聚合物后将反应体系恢复至常压，加入溶剂至温度降到溶剂回流温度，使固体物料全部溶解，至体系内聚合物的质量百分比浓度为25～40％。4.按权利要求2所述的锂电池铝塑膜外层用胶聚合物的合成方法，其特征在于：所述脂肪族二元醇、脂肪族二元酸、芳香族二元酸、酸酐和环氧化合物的摩尔比为10～20:5～10:4～12:1:0.05～0.25。5.按权利要求1或2所述的锂电池铝塑膜外层用胶聚合物的合成方法，其特征在于：所述脂肪族二元醇为C2‑
C
12
的直链或支链二元醇；所述脂肪族二元酸为C3‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉灿，付洪娥，李致轩，王新，魏田，鲁琴，刘博，
申请(专利权)人：沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：