一种胶黏剂组合物，绝缘胶带及其制备方法与流程

1.本发明涉及新能源胶带技术领域，尤其涉及一种胶黏剂组合物，绝缘胶带及其制备方法。


背景技术：

2.新能源汽车在近二十年来快速发展，并有逐步替代传统燃油车的趋势，逐渐形成一个庞大且完善的新能源产业链。新能源汽车的快速发展离不开锂电池性能上的日益提升，进而带动了锂电池相关配套产品产业链的同步发展。
3.目前，锂电池电芯的绝缘防护，主要以塑料基绝缘胶带和喷涂涂料工艺实现，涂料喷涂工艺中容易出现针孔等缺陷，造成电气薄弱点，影响电芯的绝缘性能。塑料基绝缘胶带因其施工工艺简单、良好的电气绝缘性能得到广泛应用。油性压敏胶带因其优异的粘结和耐候性能，广泛应用于各行各业中。但传统油性压敏胶分子量大，粘度高，胶黏剂组合液中需添加大量有机溶剂作为稀释剂，涂布过程中向外排放大量挥发性有机化合物(voc)，且一定程度上增加了压敏胶带中残留voc含量。此外，油性压敏胶的成本普遍高于水性压敏胶和粉末涂料，成本上不占优势。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种胶黏剂组合物、绝缘胶带及其制备方法。所配制的胶黏剂组合物固含量高、粘度低，涂布操作性良好。该胶黏剂组合物所制得的绝缘胶带电气绝缘性能稳定、力学性能优异，遮蔽性佳，阻燃性能良好，贴附性优，voc含量低，可较大程度上降低绝缘胶带的成本。
5.本发明的技术方案如下：
6.本发明的第一个目的是提供一种胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：
7.8.在本发明的一个实施例中，所述丙烯酸树脂为高固含量、低分子量树脂；所述丙烯酸树脂的分子主链中引入了羟基和羧基官能团，分子链两端引入了酯基或环氧基官能团。
9.在本发明的一个实施例中，所述丙烯酸树脂的固含量为55％～75％，粘度为6000cps～15000cps。
10.在本发明的一个实施例中，所述丙烯酸树脂固含量为65％～70％，所述丙烯酸树脂的粘度为8000cps～12000cps。
11.在本发明的一个实施例中，所述增粘树脂选自松香树脂系列、松香衍生物树脂系列、萜烯树脂系列、石油树脂系列、二环戊二烯树脂、古马隆-茚树脂、苯乙烯系列树脂、烷基酚醛树脂和二甲苯树脂中的一种或多种。
12.在本发明的一个实施例中，所述阻燃剂选自卤系化合物、磷酸酯类化合物、有机氮类化合物、磷氮类化合物、双环戊二烯类化合物、硼系、锑系和铝系无机化合物中的一种或多种。进一步优选地，所述阻燃剂包括四溴双酚a、三溴苯酚、五溴联苯醚、十溴联苯醚、十溴二苯乙烷、氯化石蜡及全氯环癸烷等卤系阻燃剂；磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三(2，3-二溴丙基)酯、pyrol99、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯、磷酸三(二溴丙基)酯、次磷酸酯等有机磷类阻燃剂；三嗪及其衍生物、三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸酯、三聚氰胺甲醇缩合物等有机氮类阻燃剂；三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺多聚磷酸盐、聚磷酸铵等磷氮阻燃剂；氯丹酸酐、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锆、有机膦酸锆、氟锆酸盐、硼酸、硼酸锌、硼酸铝、五硼酸铵、偏硼酸钠、氟硼酸铵、偏硼酸钡、三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠等有机和无机阻燃剂中的一种或多种。
13.在本发明的一个实施例中，所述扩链剂选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯三聚体、二苯基甲烷二异氰酸酯三聚体和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
14.在本发明的一个实施例中，所述酞菁蓝色粉为纳米级填料，主要通过砂磨、工艺将酞菁蓝加工成纳米级粉体。
15.在本发明的一个实施例中，所述钛白粉为纳米级填料，主要通过砂磨、工艺将钛白粉加工成纳米级粉体。
16.在本发明的一个实施例中，所述分散剂选自胺盐类、季胺盐类、吡啶鎓盐类、油酸盐类、羧酸盐类、硫酸酯盐类、磺酸盐、脂肪酸类、脂肪族酰胺类、高级脂肪酸金属盐类、改性聚烯烃盐类、低分子蜡类和非离子型高分子共聚物中的一种或多种。
17.在本发明的一个实施例中，所述固化剂选自环氧型固化剂、金属盐螯合物类固化剂、咪唑类固化剂、酰肼类固化剂和胺类固化剂中的一种或多种。
18.在本发明的一个实施例中，所述溶剂选自丙酮、丁酮、环己酮、异佛尔酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、甲苯、二甲苯、丙二醇单甲醚和二丙二醇甲醚中的一种或多种。
19.本发明的第二个目的是提供一种胶黏剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
20.s1：将丙烯酸树脂和溶剂混合，加入酞菁蓝色、钛白粉和分散剂，混合后得到组合液，将所述组合液砂磨，得到色浆组合液；
21.s2：将溶剂和阻燃剂混合，加入丙烯酸树脂、增粘树脂、扩链剂、固化剂和s1制得的
色浆组合液，混合，得到所述胶黏剂组合物。
22.在本发明的一个实施例中，胶黏剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
23.s1：取定量的丙烯酸树脂和乙酸乙酯，高速分散机搅拌10min，加入酞菁蓝色粉、钛白粉和分散剂于上述树脂溶液中，高速分散机搅拌15min。所配制的组合液加入砂磨机中砂磨5次，最后用600目滤布过滤，得到色浆组合液，待用；
24.s2：在搅拌缸中分别加入溶剂和阻燃剂，高速分散机分散60min，然后加入丙烯酸树脂、增粘树脂、扩链剂、固化剂和s1中配制的色浆组合液，高速搅拌50min，得到所述胶黏剂组合物。
25.本发明的第三个目的是提供一种绝缘胶带，包括依次层叠设置的第一基材层、第一胶黏剂层、第二基材层、第二胶黏剂层和离型层，结构示意图如图1所示；所述第一胶黏剂层和第二胶黏剂层均为所述的胶黏剂组合物；所述第一基材层和第二基材层均选自pet、pi、pp和pen中的一种或多种；所述离型层为以pet或格拉辛纸为面材的离型膜或离型纸。
26.在本发明的一个实施例中，所述第一和第二胶黏剂层的厚度独立的分别为0.015mm～0.035mm，进一步优选地，所述第一和第二胶黏剂层的厚度独立的分别为0.020mm～0.030mm。
27.在本发明的一个实施例中，所述第一和第二基材层的厚度独立的分别为0.020mm～0.075mm，进一步优选地，所述第一和第二基材层的厚度独立的分别为0.020mm～0.050mm。
28.在本发明的一个实施例中，所述离型材以pet基膜或格拉辛纸为面材，进一步优选地，所述离型材的离型力为10g/25mm～20g/25mm。
29.本发明的第四个目的是提供一种绝缘胶带的制备方法，包括以下步骤：
30.将所述胶黏剂组合物涂布于基材上，贴合离型膜，得到第一卷半成品的基材面；再将所述胶黏剂组合物涂布于另一卷基材上，贴合于第一卷半成品的基材面，得到所述绝缘胶带。
31.本发明的技术方案具有以下优点：
32.(1)本发明采用高固含量、低分子量、低粘度丙烯酸树脂为载体，可在控制胶黏剂组合液粘度的同时，提高了组合液的固含量，有效减少了涂布排放的有机溶剂，降低了胶带中voc含量。
33.(2)本发明通过在涂布过程中的二段扩链技术，实现丙烯酸树脂分子量的快速增大，提供了压敏胶足够的内聚性能、粘结性能和耐候性能等。
34.(3)本发明从配方层面采用磷/氮系阻燃剂复配、氧化锑/溴系阻燃剂复配、磷/金属氢氧化物复配等，在提供阻燃剂协效作用的同时，有效的控制了产品成本。
35.(4)本发明通过钛白粉、阻燃剂粉体的触变性，一定程度上降低了胶黏剂组合液的粘度，有利于组合液固含量的提升。
36.(5)本发明的胶黏剂组合物以高固含、低分子量、低粘度的丙烯酸树脂为主体，萜烯、松香树脂等为增粘树脂，以多异氰酸酯为扩链剂，环氧化合物、金属盐螯合物等为固化剂，酞菁蓝色粉为颜料，钛白粉为遮蔽剂，复配分散剂、阻燃填料和溶剂制得。所配制的胶黏剂组合物固含量高、粘度低，涂布操作性良好。该胶黏剂组合物所制得的绝缘胶带电气绝缘性能稳定、力学性能优异，遮蔽性佳，阻燃性能良好，贴附性优，涂布溶剂排放量低，成品胶
带voc含量低，是一种环境友好型胶带，可较大幅度的降低材料成本。
附图说明
37.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
38.图1为本发明绝缘胶带的结构示意图；其中11为第一基材层，12为第一胶黏剂层，13为第二基材层，14为第二胶黏剂层，15为离型层。
具体实施方式
39.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
40.本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。所述溶剂主要以碳酸二甲酯、乙酸乙酯、丁酮等，所述溶剂均为电子级纯度。
41.实施例和对比例中所用的丙烯酸树脂sw-6031(固含量为70％)为苏州赛伍应用技术股份有限公司自主研发产品，不对市场公开销售，其制备方法如下：
42.(1)在干燥容器中加入按重量份数计的以下溶剂：18份甲苯、9份乙酸乙酯和3份甲醇，边搅拌边升温至75℃，且通入氮气2小时，直至排尽空气；
43.(2)在氮气氛围、75℃的恒温条件下，将61份丙烯酸正丁酯、25份丙烯酸异辛酯、3份丙烯酸、3份丙烯酸羟乙酯、2.5份丙烯酸吗啉、0.07份巯基乙醇及0.05份偶氮二异丁腈混合均匀后连续滴加到反应釜，滴加时间为3小时，滴加结束后升温至85℃继续反应1小时；
44.(3)将6份甲基丙烯酸缩水甘油酯及0.12份过氧化苯甲酰加入到反应体系中，85℃反应4小时，降温至40℃以下，得到高固含量(固含量为70％)低粘度的丙烯酸树脂sw-6031。
45.实施例1
46.本实施例的胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：
47.100份丙烯酸树脂sw-6031、6份松香树脂(科茂化工，138)、12份萜烯酚树脂(荒川化学，t-85)、25份有机磷酸盐(岭星新材，rsf-12a)、5份磷氮阻燃剂(岭星新材，rs-100p)、0.6份tdi三聚体扩链剂(三井化学，d-204t-3)、1.4份酞菁蓝(山东宇虹，酞菁蓝bgs)、0.3份钛白粉(方圆，fr-767)、0.2份分散剂(毅克化学，yck-2440)、1.2份环氧固化剂(绿田，l-70)、15份乙酸乙酯和33份碳酸二甲酯。
48.本实施例的绝缘胶带，包括自上而下依次层叠设置的第一基材层11、第一胶黏剂层12、第二基材层13、第二胶黏剂层14和离型层15。所述第一基材层和第二基材层分别独立地为25μmpet(翔宇，pd-xy)，第一胶黏剂层和第二胶黏剂层分别独立地为30μm所述胶黏剂组合物制备得到的压敏胶，所述离型层为25μm离型膜(云梦德邦，tl251)。
49.本实施例胶黏剂组合物制备方法为：
50.s1：称取20份丙烯酸树脂sw-6031和15份乙酸乙酯，高速搅拌10min。然后分别加入1.4份酞菁蓝(bgs)、0.3份钛白粉fr-767和0.2份分散剂(yck-2440)于上述混合液中，高速搅拌15min。所制得混合液通过砂磨机砂磨5次，然后用600目滤布过滤，得到色浆组合液，备用。
51.s2：在搅拌缸中分别加入33份碳酸二甲酯、25份有机磷酸盐(rsf-12a)和5份磷氮阻燃剂(rs-100p)，高速搅拌60min，然后分别加入80份丙烯酸树脂(sw-6031)、6份138树脂、12份t-85树脂、0.6份扩链剂d-204t-3、1.2份环氧固化剂l-70和s1中制得色浆组合液，高速搅拌50min，制得所述胶黏剂组合物。
52.本实施例绝缘胶带制备方法为：
53.s3：将所制得胶黏剂组合物，涂布于25μmpet基材上，经过烘箱系统风干后，贴合25μm离型膜，收卷制得半成品的基材面。
54.s4：将所制得胶黏剂组合物，涂布于另一卷25μmpet基材上，经过烘箱系统风干后，贴合s1制得一工程半成品基材面，收卷制备得到绝缘胶带。
55.实施例2
56.本实施例的胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：100份丙烯酸树脂sw-6031、6份松香树脂(科茂化工，138)、12份萜烯酚树脂(荒川化学，t-85)、10份有机磷酸盐(岭星新材，rsf-11c)、35份氢氧化铝(盛达化工，ath)、0.6份tdi三聚体扩链剂(三井化学，d-204t-3)、1.4份酞菁蓝(山东宇虹，酞菁蓝bgs)、0.3份钛白粉(方圆，fr-767)、0.2份分散剂(毅克化学，yck-2440)、1.2份环氧固化剂(绿田，l-70)、15份乙酸乙酯和43份碳酸二甲酯。
57.本实施例的绝缘胶带结构、胶黏剂组合物制备方法和绝缘胶带制备方法同实施例1。
58.实施例3
59.本实施例的胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：100份丙烯酸树脂sw-6031、10份石油树脂(三井化学，ftr-6100)、8份松香改性酚醛树脂(住友化学，pr-12603)、10份有机磷酸盐(岭星新材，rsf-11c)、35份氢氧化铝(盛达化工，ath)、0.6份tdi三聚体扩链剂(三井化学，d-204t-3)、1.4份酞菁蓝(山东宇虹，酞菁蓝bgs)、0.3份钛白粉(方圆，fr-767)、0.2份分散剂(毅克化学，yck-2440)、1.2份环氧固化剂(绿田，l-70)、15份乙酸乙酯和43份碳酸二甲酯。
60.本实施例的绝缘胶带结构、胶黏剂组合物制备方法和绝缘胶带制备方法同实施例1。
61.实施例4
62.本实施例的胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：100份丙烯酸树脂sw-6031、6份松香树脂(科茂化工，138)、12份萜烯酚树脂(荒川化学，t-85)、10份有机磷酸盐(岭星新材，rsf-11c)、35份氢氧化铝(盛达化工，ath)、0.9份六亚甲基二异氰酸酯扩链剂(科思创，hdi)、1.4份酞菁蓝(山东宇虹，酞菁蓝bgs)、0.3份钛白粉(方圆，fr-767)、0.2份分散剂(毅克化学，yck-2440)、1.2份环氧固化剂(绿田，l-70)、15份乙酸乙酯和43份碳酸二甲酯。
63.本实施例的绝缘胶带结构、胶黏剂组合物制备方法和绝缘胶带制备方法同实施例1。
64.对比例1
65.本对比例的胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：100份丙烯酸树脂(固含量为50％，湖州绿田，lt-300)、4.3份松香树脂(科茂化工，138)、8.6份萜烯酚树脂(荒川化学，
6031、6份松香树脂(科茂化工，138)、12份萜烯酚树脂(荒川化学，t-85)、0.6份tdi三聚体扩链剂(三井化学，d-204t-3)、1.4份酞菁蓝(山东宇虹，酞菁蓝bgs)、0.3份钛白粉(方圆，fr-767)、0.2份分散剂(毅克化学，yck-2440)、1.2份环氧固化剂(绿田，l-70)、15份乙酸乙酯和43份碳酸二甲酯。
81.本对比例的绝缘胶带结构、胶黏剂组合物制备方法和绝缘胶带制备方法同对比例1。
82.对比例5
83.本对比例的胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：100份丙烯酸树脂sw-6031、6份松香树脂(科茂化工，138)、12份萜烯酚树脂(荒川化学，t-85)、10份有机磷酸盐(岭星新材，rsf-11c)、35份氢氧化铝(盛达化工，ath)、1.4份酞菁蓝(山东宇虹，酞菁蓝bgs)、0.3份钛白粉(方圆，fr-767)、0.2份分散剂(毅克化学，yck-2440)、1.2份环氧固化剂(绿田，l-70)、15份乙酸乙酯和43份碳酸二甲酯。
84.本对比例的绝缘胶带结构、胶黏剂组合物制备方法和绝缘胶带制备方法同对比例1。
85.对比例6
86.本对比例的胶黏剂组合物，按重量份计，包含以下组分：100份丙烯酸树脂sw-6031、10份有机磷酸盐(岭星新材，rsf-11c)、35份氢氧化铝(盛达化工，ath)，0.6份tdi三聚体扩链剂(三井化学，d-204t-3)、1.4份酞菁蓝(山东宇虹，酞菁蓝bgs)、0.3份钛白粉(方圆，fr-767)、0.2份分散剂(毅克化学，yck-2440)、1.2份环氧固化剂(绿田，l-70)、15份乙酸乙酯和95份碳酸二甲酯。
87.本对比例的绝缘胶带结构、胶黏剂组合物制备方法和绝缘胶带制备方法同对比例1。
88.测试方法
89.为了对比说明本发明各实施例和对比例制备得到的胶黏剂组合物和绝缘胶带，对胶黏剂组合物固含量、粘度，绝缘胶带的溶剂残留量、剥离力、保持力做对比，测试仪器和方法主要如下，对比结果见表1：
90.(1)固含量：用锡箔托盘称量0.5～1.0g胶黏剂组合物，在150℃高温烘箱中烘烤30min，测试烘烤前后胶水质量，计算胶水固含量；
91.(2)粘度：用150ml塑料瓶称量100g胶黏剂组合物，用旋转粘度计测试粘度；
92.(3)剥离力：参照gb/t2792-1998标准，测试设备为科健kj-1065a拉力机；
93.(4)保持力：参照gb/t4851-1998标准，测试设备为ph-768b保持力试验机；
94.(5)voc含量；取单位平方胶带，撕除离型材，在150℃烘箱中烘烤胶带，测试烘烤前后绝缘胶带的质量，计算voc含量；
95.(6)阻燃等级：参照ul94-2021标准测试。
96.表1实施例与对比例胶黏剂组合物、胶带性能对比
[0097][0098]
*：
○‑‑
低，
△‑‑
中，
×‑‑
高
[0099]
从上表中可知，本发明通过自产高固含、低粘度树脂复配增粘树脂，在保持一定粘度区间的同时，可以保证胶黏剂组合物有较高的固含量。钛白粉等粉体填料的引入，在一定程度上可有效降低胶水粘度，促进固含量的进一步提升，进而减少涂布阶段voc的排放量，降低成品胶带的voc含量。
[0100]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。