一种双面热熔胶带用胶黏剂及其应用

技术领域

本发明涉及胶带技术领域，具体涉及一种双面热熔胶带用胶黏剂及其应用。

背景技术

锂电池具有能量密度高、可多次循环使用、寿命长和污染小等优点，广泛应用于手机、笔记本等领域。随着科技的提高，各领域对锂电池的要求也越来越高，其中对锂电池的抗摔性能提出了很高的要求，锂电池的抗摔性能决定着锂电池的稳定性和安全性。锂电池抗摔性能主要是由电池极组与外包装材料的贴合性决定的，若电池极组与外包装材料贴合性不好，当电池水平或者垂直运动时，极组和外包装材料就会有相对的运动，严重时会造成极组变形导致电池短路，从而带来电池着火、爆炸等危险。因此，亟需一种同时对铝箔和铝塑膜均具有优异的粘结强度的双面热熔胶带，以用于固定电池电芯和外包装铝塑膜。

目前的双面热熔胶带一般采用SIS压敏胶作为胶黏剂，其需要在有机溶剂(如甲苯、二甲苯等)中进行稀释后才能满足涂胶工艺要求，所采用的有机溶剂用量大，在涂布过程中容易挥发，将会危害作业人员的健康，同时对环境造成污染。

发明内容

本发明提供一种双面热熔胶带用胶黏剂及其应用，该胶黏剂含有α-烯烃共聚物和氢化苯乙烯嵌段共聚物，具有优异的粘着性能和耐电解液性能，且在使用过程中无溶剂释放，更加环保。

根据本发明的第一个方面，提供一种双面热熔胶带用胶黏剂，该胶黏剂包括以下重量份的原料：α-烯烃共聚物30～50份，氢化苯乙烯嵌段共聚物40～60份，增粘树脂40～80份，增塑剂80～160份，抗氧化剂2～12份；α-烯烃共聚物选自非晶态α-烯烃共聚物、聚烯烃弹性体POE中的至少一种；非晶态α-烯烃共聚物在180～200℃下的熔融粘度为5000～30000mPa·s；聚烯烃弹性体POE在180～200℃下的熔融指数为30～40g/min。

本发明通过在双面热熔胶带用胶黏剂中引入α-烯烃共聚物和氢化苯乙烯嵌段共聚物，使得胶黏剂具有优异的粘着性能，将该胶黏剂用于双面热熔胶带的制备中，该胶带可使电池极组与外包装材料的贴合性更好，提高锂电池的抗跌落性能，进而提高锂电池的稳定性和安全性。一般电池中的电解液的主要成分为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和六氟磷酸锂等酸性物质，为极性材料。本发明提供的双面热熔胶带用胶黏剂中的组分均为非极性材料，与电池电解液中的成分的结构差异大，不会与电解液中的组分互相混溶，赋予胶黏剂优异的耐电解液性能，并且该胶黏剂在电解液环境中无析出，避免电池内部出现物质迁移而导致短路的现象。另外，本发明提供的双面热熔胶带用胶黏剂的固含量为100％，不含有机溶剂，在涂布过程中无溶剂释放，全程无废气废液排放，不会危害作业人员的健康，也不会对环境造成污染，更加环保。再者，本发明提供的双面热熔胶带用胶黏剂中含有的α-烯烃共聚物选自非晶态α-烯烃共聚物、聚烯烃弹性体POE中的至少一种，非晶态α-烯烃共聚物在180～200℃下的熔融粘度为5000～30000mPa·s，聚烯烃弹性体POE在180～200℃下的熔融指数为30～40g/min，正是由于采用含有上述特性的α-烯烃共聚物作为胶黏剂的组分，使得该胶黏剂在熔胶过程中的粘度能够保持在一定的范围之内，进一步提高由该胶黏剂形成的胶层的粘结性能和耐电解液性能。

优选地，α-烯烃共聚物的重均分子量为40000～100000，数均分子量为5000～30000。

本方案采用重均分子量和数均分子量在一定范围内的α-烯烃共聚物，有利于进一步提高胶黏剂的粘结性能，且使得胶黏剂的粘结性能更加稳定。

优选地，氢化苯乙烯嵌段共聚物选自氢化苯乙烯热塑性弹性体SEBS、氢化苯乙烯热塑性弹性体SEPS中的至少一种。

优选地，氢化苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯含量为10～30wt％。

优选地，增粘树脂选自C5石油树脂、C5氢化石油树脂、C9氢化石油树脂、松香树脂、萜烯酚醛树脂中的至少一种。

优选地，增塑剂选自石蜡油、芳烃油、环烷油中的至少一种。

优选地，抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂1726、抗氧化剂168中的至少一种。

根据本发明的第二个方面，提供一种双面热熔胶带，该双面热熔胶带包括基材、第一热熔压敏胶层、第二热熔压敏胶层和离型膜，第一热熔压敏胶层、基材、第二热熔压敏胶层和离型膜依次复合；第一热熔压敏胶层由上述双面热熔胶带用胶黏剂形成，和/或，第二热熔压敏胶层由上述双面热熔胶带用胶黏剂形成。

将本发明提供的胶黏剂应用于双面热熔胶带的制备中，使得双面热熔胶带具有优异的粘结性能，将该双面热熔胶带应用于锂电池中，能够提高电池极组与外包装材料的贴合性，提升锂电池外包装的平整度，进而提高锂电池的抗摔性能，有利于提高锂电池的稳定性和安全性。并且，该双面热熔胶带能够耐受电解液，能够延长锂电池的使用寿命。

优选地，基材的材质选自PET或PI。

优选地，基材包括两个背对设置的表面，其中一个表面上形成用于与第一热熔压敏胶层复合的电晕面，另一个表面上形成用于与第二热熔压敏胶层复合的电晕面。

本方案所涉及的双面热熔胶带中的基材为PET或PI，其分子结构中带有酯基、酰亚胺基等强极性官能基团，而双面热熔胶带用胶黏剂的组分中主要含有烯烃系、氢化苯乙烯系等非极性基团，对基材进行电晕处理，可提高基材表面的极化效果，使得基材表面具有更高的表面能，并使基材表面粗糙化，有利于提高胶黏剂在基材表面的流平性，同时提高了由本发明提供的胶黏剂制备得到的胶层与基材之间的结合力，有利于避免胶层对粘或胶层粘金属箔后出现脱胶的风险。

优选地，上述离型膜为无硅型PET膜。

本方案所涉及的双面热熔胶带中的离型膜采用无硅型PET膜，不会出现硅转移带来的胶层污染的风险，同时双面热熔胶带在使用时易解卷。

优选地，第一热熔压敏胶层的厚度为12～20μm，和/或，第二热熔压敏胶层的厚度为12～20μm。

优选地，基材的厚度为10～50μm。

优选地，离型膜的厚度为12～50μm。

根据本发明的第三个方面，提供上述双面热熔胶带的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将上述双面热熔胶带用胶黏剂于180～200℃下熔解2～6小时，制得粘度为10000～15000cps的胶液；

步骤二，利用供胶泵将胶液涂布于离型膜的表面上以形成第二热熔压敏胶层，在第二热熔压敏胶层的表面上复合基材，然后将胶液涂布于基材的表面上以形成第一热熔压敏胶层，制得双面热熔胶带。

本方案提供的双面热熔胶带的制备方法中，通过对双面热熔胶带用胶黏剂的溶胶温度和溶胶时间进行控制，使得溶胶黏度在10000～15000cps之间，有利于提高涂胶均匀性，涂胶厚度极差小，降低厚度差带来的品质风险，解决涂胶过程颗粒杂质异常、胶面刮线和胶面流平性等问题，并使胶层具有良好的剥离性能和耐电解液性能。若溶胶温度过低或溶胶时间过短，则会出现胶液粘度太高，涂胶性能较差，胶液涂布过程中胶面会好出现麻点和凹凸线条，影响涂胶均匀性；若溶胶温度过高或溶胶时间过长，则会造成胶黏剂中的烯烃、氢化苯乙烯等分子链因受热温度高、受热时间长导致分子链断裂和解聚，进而影响胶层的剥离力和耐电解液性能，还会出现胶层溢胶的情况。另外，涂布后的胶膜无须经过高温熟化反应，即可形成具有良好粘结力的双面热熔胶带，简化了双面热熔胶带的生产过程，节约能源，缩短制备时间。

优选地，在步骤二中，供胶泵的泵压为1.0～1.80MPa。

本方案通过将供胶泵的泵压控制在1.0～1.80MPa之间，以使供胶泵的单位时间供胶量在43.2～120kg/h之间，能够保证横向和纵向涂胶厚度均匀性以及涂胶表面的平整度。若供胶泵的泵压过大或过小，将导致供胶量发生较大变化，供胶量不稳定，进而影响胶层的厚度均匀性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明提供的技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种双面热熔胶带，包括PET基材、第一热熔压敏胶层、第二热熔压敏胶层和无硅型PET离型膜，第一热熔压敏胶层、PET基材、第二热熔压敏胶层和无硅型PET离型膜依次复合；

PET基材的厚度为30μm；

第一热熔压敏胶层的厚度为16μm；

第二热熔压敏胶层的厚度为16μm；

无硅型PET离型膜的厚度为30μm。

本实施例提供的双面热熔胶带由以下步骤制备得到：

(1)将双面热熔胶带用胶黏剂于190℃下熔解4小时，制得粘度为10000～15000cps的胶液；

双面热熔胶带用胶黏剂采用100％固含量的热熔胶块，该热熔胶块包括以下重量份的原料：非晶态α-烯烃共聚物40份，氢化苯乙烯热塑性弹性体SEBS 50份，增粘树脂60份，增塑剂120份，抗氧化剂7份；非晶态α-烯烃共聚物的重均分子量为40000～100000，数均分子量为5000～30000；非晶态α-烯烃共聚物在180～200℃下的熔融粘度为5000～30000mPa·s；

(2)将供胶泵的泵压调节为1.4MPa，利用供胶泵将上述胶液涂布于无硅型PET离型膜的表面上，经过冷水辊初步冷却定型，形成第二热熔压敏胶层，在第二热熔压敏胶层的表面上复合PET基材，然后将上述胶液涂布于PET基材的表面上以形成第一热熔压敏胶层，经过冷水辊冷却、空气冷却、牵引、储存、自动收卷、复卷和分切，制得本实施例的双面热熔胶带。

实施例2

一种双面热熔胶带，包括PET基材、第一热熔压敏胶层、第二热熔压敏胶层和无硅型PET离型膜，第一热熔压敏胶层、PET基材、第二热熔压敏胶层和无硅型PET离型膜依次复合；

PET基材的厚度为10μm；

第一热熔压敏胶层的厚度为12μm；

第二热熔压敏胶层的厚度为12μm；

无硅型PET离型膜的厚度为12μm。

本实施例提供的双面热熔胶带由以下步骤制备得到：

(1)将双面热熔胶带用胶黏剂于180℃下熔解6小时，制得粘度为10000～15000cps的胶液；

双面热熔胶带用胶黏剂采用100％固含量的热熔胶块，该热熔胶块包括以下重量份的原料：非晶态α-烯烃共聚物30份，氢化苯乙烯热塑性弹性体SEBS 40份，增粘树脂40份，增塑剂80份，抗氧化剂2份；非晶态α-烯烃共聚物的重均分子量为40000～100000，数均分子量为5000～30000；非晶态α-烯烃共聚物在180～200℃下的熔融粘度为5000～30000mPa·s；

(2)将供胶泵的泵压调节为1.0MPa，利用供胶泵将上述胶液涂布于无硅型PET离型膜的表面上，经过冷水辊初步冷却定型，形成第二热熔压敏胶层，在第二热熔压敏胶层的表面上复合PET基材，然后将上述胶液涂布于PET基材的表面上以形成第一热熔压敏胶层，经过冷水辊冷却、空气冷却、牵引、储存、自动收卷、复卷和分切，制得本实施例的双面热熔胶带。

实施例3

一种双面热熔胶带，包括PET基材、第一热熔压敏胶层、第二热熔压敏胶层和无硅型PET离型膜，第一热熔压敏胶层、PET基材、第二热熔压敏胶层和无硅型PET离型膜依次复合；

PET基材的厚度为50μm；

第一热熔压敏胶层的厚度为20μm；

第二热熔压敏胶层的厚度为120μm；

无硅型PET离型膜的厚度为50μm。

本实施例提供的双面热熔胶带由以下步骤制备得到：

(1)将双面热熔胶带用胶黏剂于200℃下熔解2小时，制得粘度为10000～15000cps的胶液；

双面热熔胶带用胶黏剂采用100％固含量的热熔胶块，该热熔胶块包括以下重量份的原料：非晶态α-烯烃共聚物50份，氢化苯乙烯热塑性弹性体SEBS 60份，增粘树脂80份，增塑剂160份，抗氧化剂12份；非晶态α-烯烃共聚物的重均分子量为40000～100000，数均分子量为5000～30000；非晶态α-烯烃共聚物在180～200℃下的熔融粘度为5000～30000mPa·s；

(2)将供胶泵的泵压调节为1.8MPa，利用供胶泵将上述胶液涂布于无硅型PET离型膜的表面上，经过冷水辊初步冷却定型，形成第二热熔压敏胶层，在第二热熔压敏胶层的表面上复合PET基材，然后将上述胶液涂布于PET基材的表面上以形成第一热熔压敏胶层，经过冷水辊冷却、空气冷却、牵引、储存、自动收卷、复卷和分切，制得本实施例的双面热熔胶带。

实施例4

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带用胶黏剂中，采用等量的聚烯烃弹性体POE替代非晶态α-烯烃共聚物，聚烯烃弹性体POE在180～200℃下的熔融指数为30～40g/min。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例5

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：双面热熔胶带中的离型膜为有机硅PET离型膜。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例6

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带的制备步骤(1)不同，具体为，将双面热熔胶带用胶黏剂于220℃下熔解4小时，制得粘度为8000～9000cps的胶液。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例7

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带的制备步骤(1)不同，具体为，将双面热熔胶带用胶黏剂于150℃下熔解4小时，制得黏度为22000～25000cps的胶液(大部分胶黏剂为固态或膏状)。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例8

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带的制备步骤(1)不同，具体为，将双面热熔胶带用胶黏剂于190℃下熔解1小时，制得黏度为13000～14000cps的胶液(大部分胶黏剂为固态或膏状，少部分为胶液形态)。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例9

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带的制备步骤(1)不同，具体为，将双面热熔胶带用胶黏剂于190℃下熔解8小时，制得黏度为11000～12000cps的胶液，此时由于熔胶时间过长胶液泛黄。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例10

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带的制备步骤(2)中，供胶泵的泵压为0.5MPa。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例11

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带的制备步骤(2)中，供胶泵的泵压为2.0MPa。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例12

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：双面热熔胶带中所采用的PET基材的两个背对的表面均经过电晕处理，经过电晕处理的PET基材的两个背对的表面的达因值均≥48。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例13

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：双面热熔胶带用胶黏剂中的非晶态α-烯烃共聚物的重均分子量为20000～30000，数均分子量为3000～4000。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

实施例14

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：双面热熔胶带用胶黏剂中的非晶态α-烯烃共聚物的重均分子量为110000～120000，数均分子量为40000～50000。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

对比例1

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带用胶黏剂中，所采用的非晶态α-烯烃共聚物在180～200℃下的熔融粘度为3500～5000mPa·s。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

对比例2

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带用胶黏剂中，所采用的非晶态α-烯烃共聚物在180～200℃下的熔融粘度为40000～50000mPa·s。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

对比例3

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带用胶黏剂中，采用等量的聚烯烃弹性体POE替代非晶态α-烯烃共聚物，且聚烯烃弹性体POE在180～200℃下的熔融指数为20～30g/min。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

对比例4

本实施例提供一种双面热熔胶带，与实施例1相比，构成的区别是：在双面热熔胶带用胶黏剂中，采用等量的聚烯烃弹性体POE替代非晶态α-烯烃共聚物，且聚烯烃弹性体POE在180～200℃下的熔融指数为50～60g/min。除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。

测试例

1.参试对象

本测试例以实施例1～14和对比例1～4制得的双面热熔胶带为参试对象，对参试进行各项性能测试。

2.测试内容

(1)剥离强度

参照GB/T 2792-1998《压敏胶粘带180°剥离强度试验方法》。将实施例1～14和对比例1～4制得的双面热熔胶带裁剪为25mm宽的胶带样品，将胶带样品贴在洁净不锈钢板上，使用2kg橡胶辊以10mm/s的速度来回辊压3次，在23±1℃55±5％条件下静置20min后，使用万能拉力机试验机，以180度角、300mm/min的速度拉开，测试取20～80mm位移间剥离强度平均值。

(2)耐电解液性能

将实施例1～14和对比例1～4制得的双面热熔胶带裁剪为25mm宽的胶带样品，将胶带样品贴贴在12um铝箔上，使用2KG压辊来回辊压3次，将贴合好的胶带样品静置20min，得到待测样品。将待测样品对折后放入瓶子中，倒入电解液，待测样品需要完全浸泡在电解液中，其中，电解液质量配比如下：EC/PC/DEC/EP＝30/10/30/30，1M LiPF

3.测试结果

表1双面热熔胶带各项性能测试结果

实施例1～14和对比例1～4制得的双面热熔胶带的各项性能测试结果如表1所示。

由表1可知，实施例1～3提供的双面热熔胶带的第一热熔压敏胶层和第二热熔压敏胶层所采用的胶黏剂含有非晶态α-烯烃共聚物和氢化苯乙烯热塑性弹性体SEBS，其中，非晶态α-烯烃共聚物的重均分子量为40000～100000，数均分子量为5000～30000，其在180～200℃下的熔融粘度为5000～30000mPa·s，最终制得的双面热熔胶带具有优异的粘结性能和耐电解液性能。

与实施例1～3相比，实施例4提供的双面热熔胶带的第一热熔压敏胶层和第二热熔压敏胶层所采用的胶黏剂含有聚烯烃弹性体POE和氢化苯乙烯热塑性弹性体SEBS，其中，聚烯烃弹性体POE在180～200℃下的熔融指数为30～40g/min，最终制得的双面热熔胶带的两个胶层的粘结性能和耐电解液性能与实施例1～3相当。

实施例5提供的双面热熔胶带所采用的离型膜为有机硅PET离型膜，容易出现硅转移，进而影响胶层的粘结力，双面热熔胶带的两个胶层的剥离强度略低于实施例1～3。

实施例6和实施例7在制备双面热熔胶带的过程中，对胶黏剂进行熔解时的熔胶温度过高或过低，实施例8和实施例9在制备双面热熔胶带的过程中，对胶黏剂进行熔解时的熔胶时间过短或过长，将会影响双面热熔胶带的粘结性能以及涂胶的厚度均匀性、贴胶外观平整性。

实施例10和实施例11在制备双面热熔胶带的过程中，涂布胶液时的泵压过大过小将会影响涂胶均匀性，并影响贴胶外观平整性。

实施例12提供的双面热熔胶带中的PET基材层的两面在涂布胶液前均进行了电晕处理，能够提高基材表面的极化效果，使得基材表面具有更高的表面能，并使基材表面粗糙化，有利于提高胶黏剂在基材表面的流平性，同时提高了由胶黏剂制备得到的胶层与基材之间的粘结力，因而实施例12提供的双面热熔胶带的两个胶层的剥离强度高于实施例1～3。

实施例13和实施例14提供的双面热熔胶带的第一热熔压敏胶层和第二热熔压敏胶层所采用的胶黏剂含有的非晶态α-烯烃共聚物的重均分子量不在40000～100000范围之内，数均分子量也不在5000～30000范围之内，最终制得的双面热熔胶带具有优异的粘结性能和耐电解液性能低于实施例1～3。

对比例1～4提供的双面热熔胶带的第一热熔压敏胶层和第二热熔压敏胶层所采用的胶黏剂含有的非晶态α-烯烃共聚物的熔融粘度过高或过低、聚烯烃弹性体POE的熔融指数过高或过低，均会对双面热熔胶带的两个胶层的粘结性能造成一定的影响，其剥离强度均低于实施例1～3。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但这些修改或替换均在本发明的保护范围之内。