[发明专利]一种环氧改性聚氨酯主剂树脂及其单组分本征抗水解、耐蒸煮的铝塑膜外层胶黏剂

说明书

本发明属于锂电池软包装技术领域，具体涉及一种环氧改性聚氨酯主剂树脂及其单组分本征抗水解、耐蒸煮的铝塑膜外层胶黏剂。以铝塑膜外层胶黏剂的总质量百分比为计，包括以下组分：10％‑30％环氧改性聚氨酯主剂树脂，0.1％‑5％潜固化剂，2％‑5％助剂，0.5％‑3％石墨烯材料，65％‑85％溶剂。通过高分子结构设计及组装，在环氧改性聚氨酯主剂树脂中引入多种高性能官能基团，从根本上改进主剂树脂的粘结力、耐湿热和耐水解等性能。引入石墨烯材料，可有效促进铝塑膜的冲深性能、抗撕裂强度和耐化学腐蚀性的提升。本发明的胶黏剂为单组分湿热固化型环氧树脂改性聚氨酯胶黏剂，施工工艺简单，可大幅提高铝塑膜生产效率和效益。

技术领域

本发明属于锂电池软包装的技术领域，尤其涉及一种环氧改性聚氨酯主剂树脂及其单组分本征抗水解、耐蒸煮的铝塑膜外层胶黏剂。

背景技术

自锂离子电池问世以来，因其容量大、充放电效率高、循环寿命长等优势，得到长足的发展，被广泛应用于便携式电子产品，近年来逐渐向新能汽车和其它大型储能设备应用延伸。目前锂离子电池一直朝着轻量化、高安全性、更高能量密度等优异性能方向发展，可以有效地解决新能汽车里程焦虑等问题。传统锂电池的硬质钢壳和铝壳包装正逐步被设计灵活、轻量化、机械性能更优异铝塑膜所取代。

铝塑膜是锂离子软包电池核心材料，它是由双向拉伸的尼龙膜(PA)、铝箔、流延聚丙烯膜(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层层复合构成的复合材料。层与层之间材料不同，因此需要不同类型胶黏剂进行压合粘结，如环氧树脂胶黏剂、丙烯酸树脂胶黏剂和聚氨酯树脂胶黏剂。外层胶主要是粘结尼龙膜与铝箔，而尼龙薄膜结晶度较高，普通胶黏剂对其粘结性不强，容易脱胶；使用进口胶水，生产成本较高，且面临着随时被封锁断供的风险。

铝塑膜外层与周围的环境相接触，尼龙分子链上含有酰胺基(-CONH-)，容易吸收空气中水分，吸湿后尼龙膜阻隔性会大大降低；同时锂电池在运行过程中产生大量热，使电池温度升高。常时间处于湿温环境中，普通胶黏剂水解、老化较为严重，出现脱胶、分层现象，严重影响电池稳定性和安全性。

目前，现有国内合成技术中，还未发现有专门制备铝塑膜用的抗水解、耐蒸煮单组分外层胶黏剂的相关专利公开。专利公开号CN109851763A公开了一种将脂肪族二元醇、脂肪族二元酸和芳香族二元酸进行酯化反应，再加入脂肪族多元醇进行缩聚反应，制备锂电池铝塑膜外层胶黏剂的方法。通过此专利公开方法制备出的多羟基聚合物含有大量易水解酯基(-COOR)。因此该聚合物在抗水解、耐湿热性能方面很难达到应用要求，同时其也无法单独使用，需要配合市售多异氰酸酯固化剂一起才能应用于尼龙膜(PA)与铝箔之间粘结。专利公开号CN112143437A公开了一种锂电池铝塑膜胶黏剂的制备方法，其胶黏剂由多羟基的聚酯(A)和多异氰酸酯(B)两组分构成，涂布前需要根据中A、B组份比例进行搅拌混合才能使用，同时铝塑膜制备后期还要进行高温长时间熟化处理，生产效率低、能耗高，且影响铝塑膜品质向更高方向提升，目前市场正在朝中低熟化(40-60℃)技术发展而获得更高品质的铝塑膜。

发明内容

针对当前锂电池铝塑膜外层胶黏剂需要两种组分混合使用、易水解及粘结强度低的技术问题，本发明提出一种环氧改性聚氨酯主剂树脂及其单组分本征抗水解、耐蒸煮的铝塑膜外层胶黏剂，所制备胶黏剂从根本上改进铝塑膜外层胶黏剂的粘结力底、易水解的问题，并能提高铝塑膜的冲深性能、抗撕裂强度等性能，简化铝塑膜制备工艺，提高生产效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种环氧改性聚氨酯主剂树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚二元醇与二异氰酸酯在催化剂作用下进行加成反应制得异氰酸酯预聚体；

(2)将步骤(1)制备的异氰酸酯预聚体与环氧改性剂进行反应，制得异氰酸酯封端含有噁唑烷酮基的聚氨酯-环氧树脂嵌段共聚物；

(3)将步骤(2)制备的聚氨酯-环氧树脂嵌段共聚物与交联剂进行交联反应，制得微交联高分子聚合物；