扣式电池触点避让示踪涂层及其制备方法和应用与流程

本发明属于电池涂层制备，具体涉及扣式电池触点避让示踪涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、扣式电池因具有体积小、重量轻、容量稳定以及便于携带等特点，被广泛应用于电子手表、计算器、助听器、智能穿戴设备、儿童玩具及其他便携式电子产品中。其中，锂锰扣式电池、碱性扣式电池、氧化银扣式电池等小型电池通常采用金属壳体作为外部封装结构，并通过正、负极壳体与设备内部导电端子进行电连接。由于扣式电池尺寸较小、外观光滑、易被儿童或特殊人群误认为糖果、药片等物品，存在被误吞入口腔的风险。扣式电池进入人体后，电池外壳与唾液接触，在电化学反应、局部电流作用以及组织液环境影响下，可能造成口腔、食道或胃肠道组织损伤。因此，如何提高扣式电池误入口腔时的识别能力，降低误吞风险，已成为小型电池安全防护领域的重要研究方向。

2、现有技术中，为提高扣式电池的误吞识别能力，通常采用在电池外壳表面设置警示标识、印刷文字图案、设置颜色标记或增加苦味物质等方式。然而，传统油墨印刷层主要依靠视觉识别，无法在黑暗环境或儿童无法主动辨识的情况下发挥有效作用；同时，普通标识层与金属壳体之间附着力有限，在运输、摩擦或长期储存过程中容易出现脱落、磨损或褪色现象。此外，单独添加苦味剂时，苦味物质容易受到封装材料阻隔，难以在短时间内与唾液充分接触，导致刺激效果不足。部分现有涂层为提高附着性能而采用高交联或非水溶性树脂体系，但该类涂层存在唾液环境下释放速度慢、难以兼顾附着稳定性与快速示警性能的问题。

3、因此，亟需开发一种适用于扣式电池外壳表面的触点避让示踪涂层，使其在正常储存和使用过程中具有良好的附着性、耐摩擦性和电绝缘安全性，同时在误入口腔并与唾液接触时能够快速释放示踪染料和苦味剂，实现视觉提示和味觉刺激双重警示。此外，该涂层还应避免覆盖扣式电池有效电接触区域，防止影响电池与电子设备之间的导电连接，从而满足扣式电池安全防护与正常使用性能兼容的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供扣式电池触点避让示踪涂层及其制备方法和应用，用于解决现有扣式电池外壳警示涂层在储存、运输和装配摩擦后易磨损或脱落，遇唾液时示踪染料和苦味剂释放速度不足，以及涂层覆盖有效电接触区域后易导致接触电阻升高的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供扣式电池触点避让示踪涂层，由以下重量份成分组成：35-45份水溶性成膜树脂、45-55份唾液示踪染料、3-6份苦味剂、2-5份附着促进剂、0.1-0.5份表面活性剂和1-2份流变剂。

4、作为优选，所述水溶性成膜树脂的制备方法，包括以下步骤：

5、s1：将高分子量聚乙烯醇和低分子量聚乙烯醇加入去离子水中，加热搅拌溶解，降温，得到复配母液；

6、s2：将聚丙烯酸钠加入至去离子水中，搅拌混合后，得到羧基组分溶液；将植酸盐加入至去离子水中，搅拌混合后，得到植酸基组分溶液；将聚合物磷酸酯加入至乙醇水溶液中，搅拌混合后，得到磷酸酯组分溶液；将羧基组分溶液、植酸基组分溶液和磷酸酯组分溶液混合搅拌，调节ph，得到改性液；

7、s3：将改性液加入至复配母液中，搅拌熟化后，调节ph，加入十二烷基硫酸钠，继续进行搅拌，过滤，脱泡，静置，得到水溶性成膜树脂。

8、作为优选，高分子量聚乙烯醇、低分子量聚乙烯醇和去离子水的用量比为（4-10）g：（1.8-3.6）g：（90-110）ml，高分子量聚乙烯醇的重均分子量为50000-150000g/mol，水解度为87-93%；所述低分子量聚乙烯醇的重均分子量为5000-50000g/mol，水解度为80-88%；加热搅拌温度为85-95℃，时间为60-90min，搅拌速度为600-1000rpm，降温至30-40℃。

9、作为优选，所述植酸盐选自植酸钠、植酸钾和植酸铵中的一种或多种；所述聚合物磷酸酯选自羟基官能化聚合物磷酸酯、羧基官能化聚合物磷酸酯、聚醚型磷酸酯、聚酯型磷酸酯和丙烯酸酯型磷酸酯中的一种或多种；羧基组分溶液、植酸基组分溶液和磷酸酯组分溶液的体积比为（6-12）：（0.8-2.4）：（2-6），乙醇水溶液的体积分数为20-60vt%，羧基组分溶液的浓度为5-12wt%，植酸基组分溶液的浓度为5-10wt%，磷酸酯组分溶液的浓度为10-16wt%，在20-30℃下混合搅拌20-40min，用1mol/l的naoh水溶液调节ph=6.0-6.8。

10、作为优选，改性液、复配母液和十二烷基硫酸钠的用量比为（15-25）g：（80-95）g：（0.1-0.18）g，在40-50℃下搅拌熟化1-3h，调节ph=6.0-6.5，经60-80μm滤网过滤，脱泡20-30min，静置8-10h。

11、作为优选，所述唾液示踪染料由亮蓝fcf、胭脂红、柠檬黄和诱惑红中的一种或多种组成；所述苦味剂为苯甲酸地那铵；所述附着促进剂由磷酸化聚乙烯醇和聚乙烯膦酸中的一种或多种组成；所述表面活性剂由吐温80、十二烷基硫酸钠和烷基糖苷中的一种或多种组成；所述流变剂由羟乙基纤维素、黄原胶、纳米纤维素和海藻酸钠中的一种或多种组成。

12、作为优选，所述的扣式电池触点避让示踪涂层的制备方法，包括以下步骤：

13、步骤一：将水溶性成膜树脂加入至去离子水中，搅拌分散后，得到树脂分散液；

14、步骤二：将唾液示踪染料加入至去离子水中，搅拌溶解后，过滤，得到示踪染料溶液；

15、步骤三：将苦味剂加入至去离子水中，搅拌溶解，得到苦味剂溶液；

16、步骤四：将树脂分散液、示踪染料溶液和苦味剂溶液进行混合，随后加入附着促进剂、表面活性剂和流变剂，搅拌均匀后，调节ph，过滤，脱泡，得到扣式电池触点避让示踪涂布液；

17、步骤五：将得到的扣式电池触点避让示踪涂布液涂覆于扣式电池外壳的非触点功能区域，干燥后，得到扣式电池触点避让示踪涂层。

18、作为优选，所述步骤一中，树脂分散液的固含量为10-20wt%，搅拌速度为800-1200rpm，时间为40-60min；所述步骤二中，示踪染料溶液的浓度为20-35wt%。

19、作为优选，所述步骤三中，苦味剂溶液的浓度为10-25wt%；所述步骤四中，得到的扣式电池触点避让示踪涂布液的总固含量为20-30wt%，ph=6.0-6.5，25℃下黏度为1500-2500mpa·s，经50-80μm滤膜进行过滤，脱泡时间为20-40min。

20、作为优选，扣式电池触点避让示踪涂层的应用，将涂层应用于锂锰扣式电池正极壳体和负极壳体外表面的非触点功能区域。

21、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

22、1.本发明采用高分子量聚乙烯醇与低分子量聚乙烯醇复配构成水溶性成膜主体，高分子量聚乙烯醇能够提高涂层的连续性、机械强度、耐摩擦性及干态完整性，低分子量聚乙烯醇则有利于改善树脂的分散性能、降低体系黏度并提高涂层遇水或唾液后的溶胀和溶解速度。通过进一步引入聚丙烯酸钠、植酸盐和聚合物磷酸酯，使聚乙烯醇羟基与羧酸盐基、磷酸基及磷酸酯基之间形成氢键、离子缔合及多点络合作用，构成功能化复合成膜网络，从而在保持涂层水溶性和快速释放性能的同时，提高涂层的内聚强度、柔韧性及对扣式电池金属外壳的附着稳定性，减少涂层在包装、运输和装配过程中发生开裂、脱落或掉粉的现象。

23、2.本发明通过植酸盐、聚合物磷酸酯以及外加附着促进剂的协同作用，在涂层与镀镍钢、不锈钢等扣式电池壳体之间提供多个能够与金属表面氧化层相互作用的锚定基团，有利于增强涂层与金属基材之间的界面结合力。改性液的制备及其与复配母液的熟化过程均在弱酸性至近中性条件下进行，避免采用强酸、强碱以及高温固化处理，能够降低对扣式电池金属壳体、密封垫圈和封口结构产生腐蚀或破坏的风险。同时，通过控制聚丙烯酸钠、植酸盐和聚合物磷酸酯的浓度、比例及体系ph，可减小树脂凝胶化、沉淀、分层和黏度异常升高的可能性，使所得水溶性成膜树脂具有较好的储存稳定性和工艺适应性。

24、3.本发明在涂层中同时设置高含量唾液示踪染料和苦味剂，当扣式电池误入口腔并与唾液接触时，水溶性成膜树脂能够迅速吸水、溶胀、溶解或崩解，使示踪染料和苦味剂快速释放。释放出的示踪染料可对口腔、舌部、手部或与电池接触的水性介质产生明显颜色标记，便于监护人员及时识别扣式电池被含入口腔或误吞的风险；释放出的苦味剂可产生强烈而持久的厌恶性味觉刺激，有助于促使使用者将电池吐出。染料示踪作用与苦味刺激作用相互配合，相对于仅加入苦味剂或仅设置颜色标记的涂层，能够形成更加直观、及时的双重警示效果，提高扣式电池误入口腔场景下的风险识别能力。