一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂制造技术

本发明专利技术公开一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，属于胶粘剂制备技术领域，包括聚氨酯胶粘主体、固化剂和改性剂，其中，按重量份数计，所述聚氨酯胶粘主体、所述固化剂和所述改性剂的质量比例为100：（8

【技术实现步骤摘要】
一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂


[0001]本专利技术涉及胶粘剂制备
，具体涉及一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池因容量大、循环寿命长、重量轻以及无记忆效应等优势在数码电子领域得到广泛应用。锂电池分为软包和硬包两种形式，软包锂电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳。随着新能源的产业发展需求，大容量蓄能、大功率放电的市场需求逐渐增加，特化的软包锂动力电池因其安全性、大容量、相对较低的容量衰减速度而逐渐成为市场主流需求，特别是对多种外形状态的动力锂电池的应用发展要求，不断在扩大设计灵活的软包锂动力电池的需求。
[0003]锂电池软包装现已成为一种应用越来越广泛的包装方式，其主要结构是由三层膜材料复合而成，从外到内依次为保护层、铝箔层及热封层，通常保护层为双向拉伸的尼龙膜，热封层为流延聚丙烯(CPP)，CPP与铝箔层间常以丙烯酸或聚氨酯为胶粘剂，但铝塑膜在粘接的过程中以及电池组装的过程或者使用过程中会使胶层有微小的裂纹，这种微裂纹不易检测，不易修复，更不可能更换材料，一旦出现裂纹，则会造成锂电池使用寿命缩短和安全性降低，造成设备的使用功能下降。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中铝塑膜在粘接的过程以及电池组装的过程或者使用过程中会使胶层有微小的裂纹问题，本专利技术提供一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂。
[0005]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，包括聚氨酯胶粘主体、固化剂和改性剂，其中，按重量份数计，所述聚氨酯胶粘主体、所述固化剂和所述改性剂的质量比例为100：（8
‑
14）：（12
‑
20）；所述改性剂包括环碳酸酯的胺化产物。
[0006]优选的，所述聚氨酯胶粘主体的制备方法包括以下步骤：在保护气氛下，将二异氰酸酯和催化剂加入到溶剂中，升温至70
‑
80℃搅拌混合1
‑
2h，缓慢加入脱水处理的多元醇，继续保温搅拌反应3
‑
6h，反应中加入溶剂调节粘度，反应结束后冷却出料，制得所述聚氨酯胶粘主体；其中，所述二异氰酸酯与所述多元醇的比例满足异氰基与羟基摩尔比为（1.1
‑
1.2）：1。
[0007]优选的，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或2,4
‑
二异氰酸酯甲苯酯。
[0008]优选的，所述催化剂为有机锡类催化剂。
[0009]优选的，所述溶剂为乙酸乙酯。
[0010]优选的，所述多元醇为小分子二元醇（如乙二醇）和/或小分子三元醇（如丙三醇）。
[0011]优选的，所述固化剂为聚酯多元醇或聚醚多元醇。
[0012]优选的，所述环碳酸酯的胺化产物的制备方法包括以下步骤：（1）环碳酸酯制备在保护气氛下，称取双(三羟甲基)丙烷并分散溶解在无水四氢呋喃中，得到悬浮液，在搅拌条件下，向所述悬浮液中加入氯甲酸乙酯，在冰水浴条件下加入三乙胺，混合均匀后再在室温下搅拌反应1
‑
3h，分离沉淀，将溶液蒸除溶剂后得到白色沉淀，再在四氢呋喃中重结晶，制得产物A；其中，所述双(三羟甲基)丙烷与所述氯甲酸乙酯、所述三乙胺的质量比例为2：（5
‑
5.2）：（4.8
‑
5）；（2）胺化开环反应将多胺化合物溶解在无水二氯甲烷中，加入所述产物A，充分混合并搅拌反应2
‑
6h，反应完成后减压蒸去溶剂，在90
‑
100℃下保温1
‑
2h，制得所述环碳酸酯的胺化产物；其中，所述多胺化合物与所述产物A的质量比例为（3
‑
5.6）：10。
[0013]优选的，所述多胺化合物为二元胺和/或三元胺，所述三元胺为三(2
‑
氨基乙基)胺、2
‑
氨基乙基
‑
二(3
‑
氨基丙基)胺、三聚氰胺或1,3,5
‑
三(4
‑
氨基苯氧基)苯。
[0014]优选的，所述多胺化合物包括胱胺。
[0015]优选的，所述多胺化合物包括改性柱芳烃，所述改性柱芳烃的制备方法包括以下步骤：（a）分别称取对乙氧基苯酚和溴乙酸乙酯并溶解在无水丙酮溶剂中，加入碳酸钾，充分搅拌分散制得悬浮液，加热升温并回流8
‑
16h，分离沉淀后减压蒸去溶剂，经二氧化硅柱纯化制得产物B；其中，所述对乙氧基苯酚与所述溴乙酸乙酯、所述碳酸钾的质量比例为1：（1.2
‑
1.25）：（1.5
‑
1.6）；（b）称取1，4
‑
二乙氧基苯并溶解在无水二氯甲烷溶剂中，加入多聚甲醛和所述产物B，充分搅拌混合后加入三氟化硼乙醚络合物，在室温下搅拌反应0.5
‑
1h，加入碳酸氢钠水溶液稀释，分离沉淀后将有机相减压蒸去溶剂，经二氧化硅柱纯化制得产物C；其中，所述1，4
‑
二乙氧基苯与所述多聚甲醛、所述产物B、所述三氟化硼乙醚络合物的质量比例为1：（0.8
‑
0.9）：（0.3
‑
0.4）：（1.2
‑
1.3）；（c）将所述产物C溶解在二甲基甲酰胺溶剂中，加入乙二胺，在90
‑
100℃下保温搅拌反应4
‑
6h，反应完成后减压蒸除溶剂，制得所述改性柱芳烃；其中，所述产物C与所述乙二胺的质量比例为1：（2
‑
4）。
[0016]本专利技术的有益效果为：针对现有技术中的胶粘剂在锂电池组装或使用过程中容易出现微小裂缝的问题，本专利技术通过复合改性，在保证胶接强度的前提下制备得到一种兼具良好柔韧性和抗裂性的高性能聚氨酯胶粘剂，具体的，本专利技术在常规聚氨酯胶粘剂的基础上，以环碳酸酯的胺化产物为改性剂，具体是利用环碳酸酯与多胺化合物的开环反应生成的羟基化氨基甲酸酯，在保留聚氨酯胶粘剂本身良好胶粘作用的同时引入羟基，一方面可以部分参与聚氨酯预聚体的固化，一方面赋予胶层良好的柔韧性和自修复性能，这可能与胶层中酯
‑
醇的非共价可逆相互作用有关，进而避免出现微小裂缝影响电池寿命和安全性；进一步的，本专利技术以胱胺作为参与环碳酸酯开环的多胺化合物，进而在胶粘剂的固化产物链上引入硫
‑
硫键，基于硫
‑
硫键良好的动态可逆性，进一步提高胶层的自修复性能；硫
‑
硫键的引入对胶粘剂的热稳定
性并无明显影响，但对固化胶层的力学性能影响较大，更进一步的，本专利技术以乙酸乙酯化的对乙氧基苯酚为共聚单体制备得到柱芳烃，再通过胺解反应得到改性柱芳烃并部分替代所述多胺化合物，基于柱芳烃本身大的超分子结构，在聚氨酯结构中引入具有刚性骨架和多位点协同作用的微相分离结构，增强胶层韧性，进而提升胶层力学性能。
具体实施方式
[0017]结合以下实施例对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，其特征在于，包括聚氨酯胶粘主体、固化剂和改性剂，其中，按重量份数计，所述聚氨酯胶粘主体、所述固化剂和所述改性剂的质量比例为100：（8
‑
14）：（12
‑
20）；所述改性剂包括环碳酸酯的胺化产物。2.根据权利要求1所述的一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚氨酯胶粘主体的制备方法包括以下步骤：在保护气氛下，将二异氰酸酯和催化剂加入到溶剂中，升温至70
‑
80℃搅拌混合1
‑
2h，缓慢加入脱水处理的多元醇，继续保温搅拌反应3
‑
6h，反应中加入溶剂调节粘度，反应结束后冷却出料，制得所述聚氨酯胶粘主体；其中，所述二异氰酸酯与所述多元醇的比例满足异氰基与羟基摩尔比为（1.1
‑
1.2）：1。3.根据权利要求2所述的一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或2,4
‑
二异氰酸酯甲苯酯。4.根据权利要求2所述的一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述催化剂为有机锡类催化剂。5.根据权利要求1所述的一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述固化剂为聚酯多元醇或聚醚多元醇。6.根据权利要求1所述的一种环保锂电池用高性能聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述环碳酸酯的胺化产物的制备方法包括以下步骤：（1）环碳酸酯制备在保护气氛下，称取双(三羟甲基)丙烷并分散溶解在无水四氢呋喃中，得到悬浮液，在搅拌条件下，向所述悬浮液中加入氯甲酸乙酯，在冰水浴条件下加入三乙胺，混合均匀后再在室温下搅拌反应1
‑
3h，分离沉淀，将溶液蒸除溶剂后得到白色沉淀，再在四氢呋喃中重结晶，制得产物A；其中，所述双(三羟甲基)丙烷与所述氯甲酸乙酯、所述三乙胺的质量比例为2：（5
‑
5.2）：（4.8
‑
5）；（2）胺化开环反应将多胺化合物溶解在无水二氯甲烷中，加入所述产物A，充分混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖炜，王友虎，石林，旷爱忠，孙力，
申请(专利权)人：广东远东高分子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：