一种粘合剂、包含其的封装胶带及其应用
阅读：296发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种粘合剂、包含其的封装胶带及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 粘合剂 、包含其的封装 胶带 及其应用。所述粘合剂的制备原料按 质量 百分比计包括30～50％有机磷系阻燃剂、5～10％氮系阻燃剂、30～40％基体 树脂 、5～15％增粘树脂、1～5％ 固化 剂和1～3％ 固化促进剂 。所述粘合剂通过有机磷系阻燃剂与氮系阻燃剂的相互配合，使其具有较好的 阻燃性 能，同时其粘合性能也并未因为基体树脂含量的减少而下降。同时，由所述粘合剂制备得到的封装胶带结构简单，易于制备，且具有较高的粘结强度和拉伸强度，且其阻燃效果较好，适用于封装 电池 的缓冲 垫片 ，提高电池的安全性。，下面是一种粘合剂、包含其的封装胶带及其应用专利的具体信息内容。
1.一种粘合剂，其特征在于，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
30～50％有机磷系阻燃剂、5～10％氮系阻燃剂、30～40％基体树脂、5～15％增粘树脂、1～5％固化剂和1～3％固化促进剂。
2.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，所述有机磷系阻燃剂和氮系阻燃剂的质量比为(4～6):1；
优选地，所述基体树脂和增粘树脂的质量比为(5～7):1。
3.根据权利要求1或2所述的粘合剂，其特征在于，所述有机磷系阻燃剂选自磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丁苯系磷酸酯、丙苯系磷酸酯、苯氧基聚磷腈、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸异丙基苯基酯、磷酸叔丁基苯二基酯、四芳基亚芳基双磷酸酯、间苯二酚磷酸酯或四苯基双酚A-二磷酸酯中的任意一种或两种以上的组合；
优选地，所述氮系阻燃剂中氮的质量含量为15-30％，优选为15-25％；
优选地，所述氮系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐或三聚氰胺氰尿酸络合物中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的粘合剂，其特征在于，所述基体树脂选自聚酯树脂、聚氨酯、醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂或硅树脂中的任意一种或两种以上的组合，优选为环氧树脂；
优选地，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚型环氧树脂或脂肪族环氧树脂中的任意一种或两种以上的组合；
优选地，所述增粘树脂选自酚醛增粘树脂、松香增粘树脂、石油增粘树脂、萜烯增粘树脂中的任意一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的粘合剂，其特征在于，所述固化剂选自酚类固化剂、有机胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂或三氟化硼络合物中的任意一种或两种以上的组合；
优选地，所述固化促进剂选自咪唑化合物、三有机膦化合物、季铵盐或氟硼酸盐中的任意一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的粘合剂，其特征在于，所述阻燃胶层的制备原料还包括1～3％抗氧剂；
优选地，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的粘合剂，其特征在于，所述阻燃胶层的制备原料还包括1～3％分散剂；
优选地，所述分散剂选自羧酸类分散剂、偶联剂类分散剂、硅酸盐类分散剂或二氧化硅中的任意一种或两种以上的组合。
8.一种封装胶带，其特征在于，所述封装胶带包括薄膜层和涂覆在所述薄膜层上的粘合剂层，所述粘合剂层由权利要求1-7任一项所述的粘合剂形成。
9.根据权利要求8所述的封装胶带，其特征在于，所述阻燃胶层的厚度为0.025～
0.050mm，优选为0.030～0.040mm；
优选地，所述薄膜层的厚度为0.025～0.075mm；
优选地，所述薄膜层选自聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜层、聚对苯二甲酸丁二醇酯薄膜层、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜层或聚酰亚胺薄膜层中的任意一种。
10.利用如权利要求8或9所述的封装胶带制备得到的电池缓冲隔热垫。
一种粘合剂、包含其的封装胶带及其应用
技术领域
背景技术
[0002] 在电动汽车发展的过程中，电池的续航能力需要保障。为提高电池的储存电量，电解液在不断革新，目前三元811(NCM 811)为高能量密度电池电芯的首选。但因三元电池本身在充放电过程存在胀缩，同时三元电池必须有热失控的防呆措施。
[0003] 在三元电池电芯成组过程中，需要在电芯之间增加防火及缓冲的垫片，固定安装于锂离子单体电池的侧面，可以有效地阻止锂离子单体电池间的热传递现象，降低锂电池爆燃产生的能量，避免锂离子单体电池着火情况的发生，从而减少了锂离子电池着火或爆炸所产生的连锁反应，在很大程度上提高锂离子电池的安全性。
[0004] CN207517802U公开了一种新型聚合物锂离子电池组结构，包括电芯、电芯保护板和外壳，电芯保护板和电芯之间设有聚酰亚胺高温胶带、碳纤维及C/C复合层和折叠波浪形缓冲垫组成，碳纤维及C/C复合层通过HY-305高温快干胶水层与电芯的侧面固定连接在一起，聚酰亚胺高温胶带设置在电芯保护板的内表面，电芯保护板与电芯的底面之间设有密封垫圈。此发明中，通过在电芯之间增加缓冲垫等增加电池的防撞击能力和导热性，防止电池膨胀鼓包和爆炸，然而所使用的胶带为聚酰亚胺高温胶带，具有一定的耐热性，但是不具有阻燃性能。
[0005] CN109554136A公开了一种锂离子电池专用胶带及其应用，锂离子电池专用胶带包括防护层、基材层和粘结层，所述防护层为聚酰胺薄膜，所述基材层由上层和下层组成，上层为PET聚酯薄膜，下层为聚丙烯薄膜。通过采用所述锂离子电池专用胶带，可以增加电芯的安全性能，减少电芯在充放电使用过程中产生的形变，以及极片的膨胀，从而可以改善正负极片界面，提高电芯的电化学性能。此发明提供的胶带结构简单，易于制作，然而同样不具有阻燃性能。
[0006] 目前，用于封装电池中缓冲垫片的均为普通胶带，无阻燃性能；随着对动力电池阻燃性能要求的提升，对此封装胶带的要求也在进一步提高。
[0007] 因此，提供一种具有良好的粘接性能和优异的阻燃性能的封装胶带是本领域急需解决的问题。
发明内容
[0008] 鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种粘合剂、包含其的封装胶带及其应用。所述粘合剂具有较好的粘结性能和优异的阻燃性，使用该粘合剂制备的封装胶带可以在较短时间直接热压封装动力电池隔热缓冲垫片，使其具有优异的绝缘性和阻燃性。为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0009] 第一方面，本发明提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0011] 本发明提供的粘合剂，通过有机磷系阻燃剂与氮系阻燃剂的相互配合，再添加一定量的增粘树脂，氮系阻燃剂和增粘树脂可以减少有机磷系阻燃剂燃烧时滴落物的产生，使其具有较好的阻燃性能，同时其粘合性能也并未因为原料中基体树脂含量的减少而下降。
[0012] 本发明中所述的有机磷系阻燃剂具有阻燃与增塑双重功能，它可使阻燃剂实现无卤化，其增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好，可抑制燃烧后的残余物，产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少。其主要优点是效率较高；加工和燃烧中腐蚀性小；有阻碍复燃的作用；极少或不增加阻燃材料的质量且在材料中的分散性较好。但大多数磷酸酯类阻燃剂也存在着一些缺点：如挥发性大、耐热性差、相容性不理想，而且在燃烧时有滴落物产生等。使用氮系阻燃剂和增粘树脂与其配合使用，可以减少燃烧时滴落物的产生，提高所得材料的阻燃性。
[0013] 本发明中，所述有机磷系阻燃剂的质量百分比为30～50％，例如可以是30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％或50％等。
[0014] 所述氮系阻燃剂的质量百分比为5～10％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
[0015] 所述基体树脂的质量百分比为30～40％，例如可以是30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％等。
[0016] 所述增粘树脂的质量百分比为5～15％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等。
[0017] 所述固化剂的质量百分比为1～5％，例如可以是1％、1.2％、1.5％、2％、3％、4％、4.5％或5％等。
[0018] 所述固化促进剂的质量百分比为1～3％，例如可以是1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％等。
[0019] 作为本发明一种优选的技术方案，所述有机磷系阻燃剂和氮系阻燃剂的质量比为(4～6):1，例如可以是4:1、4.2:1、4.5:1、5:1、5.2:1、5.5:1、5.8:1或6:1等。
[0020] 作为本发明一种优选的技术方案，所述基体树脂和增粘树脂的质量比为(5～7):1，例如可以是5:1、5.2:1、5.5:1、5.8:1、6:1、6.2:1、6.5:1、6.8:1或7:1等。
[0021] 优选地，所述有机磷系阻燃剂选自磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丁苯系磷酸酯、丙苯系磷酸酯、苯氧基聚磷腈、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸异丙基苯基酯、磷酸叔丁基苯二基酯、四芳基亚芳基双磷酸酯、间苯二酚磷酸酯或四苯基双酚A-二磷酸酯中的任意一种或两种以上的组合。
[0022] 优选地，所述氮系阻燃剂中氮的质量含量为15-30％，例如可以是15％、18％、20％、22％、24％、26％、28％或30％等，优选为15-25％。
[0023] 优选地，所述氮系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐或三聚氰胺氰尿酸络合物中的任意一种或两种以上的组合。
[0026] 本发明中使用环氧树脂，可以防止有机磷系阻燃剂产生滴落物，提高粘合剂的阻燃性能。
[0027] 优选地，所述增粘树脂选自酚醛增粘树脂、松香增粘树脂、石油增粘树脂、萜烯增粘树脂中的任意一种或两种以上的组合。
[0028] 作为本发明一种优选的技术方案，所述固化剂选自酚类固化剂、有机胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂或三氟化硼络合物中的任意一种或两种以上的组合。
[0029] 优选地，所述固化促进剂选自咪唑化合物、三有机膦化合物、季铵盐或氟硼酸盐中的任意一种或两种以上的组合。
[0030] 作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃胶层的制备原料还包括1～3％(例如可以是1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％等)抗氧剂。
[0031] 优选地，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
[0032] 作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃胶层的制备原料还包括1～3％(例如可以是1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％等)分散剂。
[0034] 本发明的粘合剂的原料配方中还可以添加适量分散剂，有利于提升阻燃剂与树脂之间相容性，
[0035] 第二方面，本发明还提供一种封装胶带，所述封装胶带包括薄膜层和涂覆在所述薄膜层上的粘合剂层，所述粘合剂层由第一方面所述的粘合剂形成。
[0036] 本发明提供的封装胶带与动力电池隔热缓冲垫片(气凝胶垫或硅胶垫)有较好的粘合性、绝缘性能好、易于加工。
[0037] 作为本发明一种优选的技术方案，所述阻燃胶层的厚度为0.025～0.050mm，例如可以是0.025mm、0.028mm、0.030mm、0.035mm、0.040mm、0.045mm或0.050mm等，优选为0.030～0.040mm。
[0038] 优选地，所述薄膜层的厚度为0.025～0.075mm，例如可以是0.025mm、0.030mm、0.035mm、0.040mm、0.045mm、0.050mm、0.055mm、0.060mm、0.065mm、0.070mm或0.075mm等。
[0040] 第三方面，利用如第二方面所述的封装胶带制备得到的电池缓冲隔热垫。
[0041] 本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0042] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0043] (1)本发明提供的粘合剂在基体树脂中添加有机磷系阻燃剂和氮系阻燃剂，两种阻燃剂之间相互配合，在保证粘合剂粘结性能的前提下，使所得粘合剂具有较高的阻燃性能，且所得粘合剂中增加增粘树脂，进一步提高了粘合剂的粘结强度，该粘合剂性能稳定，生产效率高，性价比高；
[0044] (2)本发明提供的封装胶带由薄膜层和粘合剂层组合而成，其结构简单，易于制备，其阻燃效果较好，阻燃等级可达VTM-0，且其粘结强度为0.8～1.5N/mm，击穿电压为6.2～6.8Kv，拉伸强度为163～172MPa，利用其封装的缓冲垫片能够应用于锂离子电池中，提高锂离子电池的安全性。附图说明
[0045] 图1是本发明提供的封装胶带的结构示意图，其中1表示薄膜层，2表示粘合剂层。
具体实施方式
[0048] 表1
[0049]
[0050] 实施例1
[0051] 提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0052] 40％含磷阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、8％含氮阻燃剂、40％基体树脂(南亚树脂，NPEL-128)、8％松香季戊四醇树脂、1％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占0.5％)、1％固化促进剂、1％抗氧剂和1％分散剂(G-700和BYK-163各占0.5％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0053] 实施例2
[0054] 提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0055] 40％含磷阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、8％含氮阻燃剂、42％基体树脂(南亚树脂，NPEL-128)、8％松香季戊四醇树脂、1％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占0.5％)和1％固化促进剂，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0056] 实施例3
[0057] 提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0058] 30％磷酸盐系阻燃剂(珠海万通化工，BEP-F12B)、5％氮系阻燃剂、35％基体树脂(南亚树脂，NPES-901)、15％石油树脂、6％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占3％)、3％固化促进剂、3％抗氧剂和3％分散剂(G-700、DOPA-22和BYK-163各占1％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0059] 实施例4
[0060] 提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0061] 30％有机磷系阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、10％氮系阻燃剂、40％基体树脂、10％松香季戊四醇树脂、4％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占2％)、2％固化促进剂、2％抗氧剂和2％分散剂(G-700和BYK-163各占1％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0062] 实施例5
[0063] 提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0064] 50％有机磷系阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、5％氮系阻燃剂、30％基体树脂(国都化工，YD-128SH)、10％松香季戊四醇树脂、2％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占1％)、1％固化促进剂、1％抗氧剂、1％分散剂(G-700和BYK-163各占0.5％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0065] 实施例6
[0066] 提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0067] 41％有机磷系阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、9％氮系阻燃剂、30％基体树脂(国都化工，YD-128SH)、16％松香季戊四醇树脂、1％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占0.5％)、1％固化促进剂、1％抗氧剂、1％分散剂(G-700和BYK-163各占0.5％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0068] 实施例7
[0069] 提供一种粘合剂，所述粘合剂的制备原料按质量百分比计包括：
[0070] 42％有机磷系阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、9％氮系阻燃剂、40％基体树脂(国都化工，YD-011)、5％松香季戊四醇树脂、1％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占0.5％)、1％固化促进剂、1％抗氧剂、1％分散剂(G-700和BYK-163各占0.5％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0071] 对比例1
[0072] 与实施例1的区别在于，本对比例中不含氮系阻燃剂，有机磷系阻燃剂的含量为48％，其余组分及制备方法同实施例1。
[0073] 对比例2
[0074] 与实施例1的区别在于，本对比例中不含有机磷系阻燃剂，氮系阻燃剂的含量为48％，其余组分及制备方法同实施例1。
[0075] 对比例3
[0076] 与实施例1的区别在于，本对比例中不含松香季戊四醇树脂，基体树脂的含量为48％，其余组分及制备方法同实施例1。
[0077] 对比例4
[0079] 对比例5
[0080] 与实施例1的区别在于，本对比例中将氮系阻燃剂替换为氯系阻燃剂(氯化石蜡，济南浩化实业有限责任公司)，其余组分及制备方法同实施例1。
[0081] 对比例6
[0082] 与实施例1的区别在于，本对比例中阻燃剂含量为65％，具体配方为：
[0083] 60％有机磷系阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、5％氮系阻燃剂、28％基体树脂(南亚树脂，NPEL-128)、3％松香季戊四醇树脂、1％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占0.5％)、1％固化促进剂、1％抗氧剂和1％分散剂(G-700和BYK-163各占0.5％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0084] 对比例7
[0085] 与实施例1的区别在于，本对比例中阻燃剂含量为25％，具体配方为：
[0086] 20％有机磷系阻燃剂(日本大塚化学，SPB-100)、5％氮系阻燃剂、68％基体树脂(南亚树脂，NPEL-128)、3％松香季戊四醇树脂、1％固化剂(双氰胺和二氨基二苯酚各占0.5％)、1％固化促进剂、1％抗氧剂和1％分散剂(G-700和BYK-163各占0.5％)，将上述组分混合均匀即得所述粘合剂。
[0087] 应用实施例1～7
[0088] 提供由实施例1～7制备得到的封装胶带，所述封装胶带包括：50μmPET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜和涂布在薄膜上的30μm的粘合剂层，所述粘合剂层由实施例1～7提供的粘合剂形成，且所述封装胶带的结构可由图1表示，所得胶带分为薄膜层和粘合剂层，其结构简单，易于制备。
[0089] 应用实施例8
[0090] 提供一种封装胶带，所述封装胶带包括：50μm PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜和涂布在薄膜上的40μm的粘合剂层，所述粘合剂层由实施例1提供的粘合剂形成。
[0091] 应用实施例9
[0092] 提供一种封装胶带，所述封装胶带包括：50μm PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜和涂布在薄膜上的50μm的粘合剂层，所述粘合剂层由实施例1提供的粘合剂形成。
[0093] 应用对比例1～7
[0094] 提供由对比例1～7制备得到的封装胶带，所述封装胶带包括：50μm PET薄膜和涂布在薄膜上的30μm的粘合剂层，所述粘合剂层由对比例1～7提供的粘合剂形成。
[0095] 性能测试
[0096] 将应用实施例1～9与应用对比例1～7提供的封装胶带进行如下性能测试：
[0097] (1)粘结强度(N/mm)
[0098] 把胶带裁切成10mm宽度的样条，尺寸10mm×125mm，经过高温160℃压力1Mpa条件下层压压合600s，恢复至室温25℃，10分钟后，测试胶带和带底涂的硅胶垫之间的粘接强度，单位N/mm，依据标准180°角度测试，剥离速度100mm/min。
[0099] (2)击穿电压(Kv)
[0100] 将上述胶带裁切出100mm×100mm尺寸的样品，样品夹于两个金属电极间，电极1直径25mm，高25mm，电极2直径75mm，高15mm，两个电极同轴放置浸泡于变压器油中，升压速率1Kv/s。
[0101] (3)拉伸强度(Mpa)
[0102] 将上述胶带沿着卷轴方向，裁出100mm×10mm的样条，用万能拉力机牵引拉伸，直到胶带断裂为止，拉伸速率300mm/min。
[0103] (4)阻燃性
[0104] 将上述胶带经过高温150℃，60min的烘烤，冷却至室温，裁切成尺寸长200mm，宽50mm的制样，依据UL94标准，进行燃烧，并依据标准判定阻燃等级。最终各项性能测试的数据如表2所示。
[0105] 表2
[0106]
[0107]
[0108] 通过比较应用实施例1与应用对比例6和7可知，制备所述材料时，阻燃剂的量需要控制在合理的范围之内，否则会导致粘结强度与阻燃性能之间存在矛盾；且通过应用实施例1与应用对比例4和5可知，本发明中选用的有机磷系阻燃剂和氮系阻燃剂之间存在协同增效的作用，若替换为其他的阻燃剂，达不到本发明中的阻燃效果和粘结强度，同时，比较应用实施例1与应用实施例4和5可知，有机磷系阻燃剂与氮系阻燃剂的质量比会影响材料的粘接强度，且当粘合剂中有机磷系阻燃剂与氮系阻燃剂的质量比为3:1时，所得材料的阻燃性能较差；由应用实施例1与应用实施例6和7比较可知，当粘合剂中基体树脂与增粘树脂的质量比过大或过小时，其粘接强度均会下降；比较应用实施例1与应用实施例8和9可知，当粘合剂层的厚度大于40μm时，其阻燃效果很好但是由于热压时溢胶量大，粘接强度下降。
[0109] 综上所述，本发明提供的粘合剂制备得到的封装胶带，在添加一定量的有机磷系阻燃剂和氮系阻燃剂后，同时与基体树脂、增粘树脂合理配合，相互协调，使其粘结强度可达1.5N/mm；同时所述粘合剂的阻燃效果较好，通过选择阻燃剂与树脂相互配合，本发明提供的封装胶带不仅阻燃效果较好，且物理性能较好，适用于锂电池中缓冲垫的封装，利于工业化应用。
[0110] 申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
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