一种新能源耐酸密封胶及其制备方法与流程

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1.本发明涉及密封胶技术领域，具体涉及一种新能源耐酸密封胶及其制备方法。

背景技术：

2.随着科技的快速发展，储能电池、动力电池等新能源产品的产量得到快速提升。然而，这两种电池均有涉及到酸性液体的使用，因此就要求用于新能源电池的密封胶具有优异的耐酸性、水汽阻隔性、耐机械冲击和耐高低温冲击，此外还要具有比较低的压缩永久变形率，确保密封胶不但耐酸，而且也不漏酸，以延长电池使用寿命。
3.目前，市面上的耐酸密封胶在很多情况下，在还没达到电池的使用寿命时，就因降解或者老化而失效，造成漏液漏酸，极大地影响了电池的性能和使用寿命，而且还影响环境，其主要是因为密封胶的耐酸性不够、压缩永久变形率达不到要求，以及耐机械冲击和耐高低温冲击不够等。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新能源耐酸密封胶及其制备方法，采用该方法制得的新能源耐酸密封胶，具有很强的耐酸性，可保持较高的弹性恢复能力，显著地降低压缩永久变形率，不仅具有良好的水汽阻隔性，还具有较好的耐机械冲击和耐高低温冲击的性能，在服役使用中不易降解，不漏酸，密封效果好，延长了电池使用寿命。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种新能源耐酸密封胶，包括有如下重量份数的组分：重均分子量mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯50-60份、重均分子量mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯20-30份、多乙烯基单体5.5-9.8份、含氢硅油6-10份和加成反应铂催化剂0.1-0.5份；所述多乙烯基单体的乙烯基个数≧3。
7.优选地，所述二乙烯基端封聚异丁烯是通过乙烯基基团将聚异丁烯分子两端官能化端封的产物，二乙烯基端封聚异丁烯的分子结构式为：
[0008][0009]
优选地，所述多乙烯基单体为三丙烯酸丙烷三甲醇酯、四丙烯酸酯、二六丙烯酸酯中的一种或任意几种的混合物；
[0010]
所述三丙烯酸丙烷三甲醇酯的分子结构式为：
[0011][0012]
所述四丙烯酸酯的分子结构式为：
[0013][0014]
所述二六丙烯酸酯的分子结构式为：
[0015][0016]
优选地，所述含氢硅油为氢封端聚二甲基硅氧烷、氢封端聚二甲基甲基氢硅氧烷中的一种或其两种的混合物；
[0017]
所述氢封端聚二甲基硅氧烷在25℃时，粘度为8-12cps，重均分子量mn＝1100，其分子结构式为：
[0018][0019]
所述氢封端聚二甲基甲基氢硅氧烷在25℃时，粘度为30-40cps，重均分子量mn＝2100，其分子结构式为：
[0020][0021]
优选地，所述加成反应铂催化剂为氯铂酸异丙醇溶液、karstedt铂催化剂或willing铂催化剂中的一种。
[0022]
一种新能源耐酸密封胶的制备方法，具体包括以下步骤：
[0023]
s1：按重量份数将重均分子量mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯50-60份、重均分子量mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯20-30份、多乙烯基单体5.5-9.8份、含氢硅油6-10份投入捏合机中，捏合1-2小时；其中，多乙烯基单体的乙烯基个数≧3；
[0024]
s2：将步骤s1捏合后的物料转移至行星反应釜，再加入加成反应铂催化剂0.1-0.5份，满真空脱泡，行星搅拌3-5小时，制得新能源耐酸密封胶。
[0025]
采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：
[0026]
1、本发明的新能源耐酸密封胶具有优良的耐酸性，该新能源耐酸密封胶固化后，形成的网状高分子的主链骨架是碳-碳化学键，碳-碳化学键具有很强的耐酸性，在强酸性环境下，不易水解；虽然，含氢硅油(交联剂或固化剂)含有si-o-si化学键，但由于所占的比例小(仅占6-10份)，对耐酸性能的影响程度很小，以致可以忽略不计。相对的，现有有机硅
体系的耐酸密封胶固化后，形成的网状高分子的主链骨架是si-o-si化学键，si-o-si化学键在强酸性环境下，容易水解而造成网状高分子降解，甚至崩溃而无法保护电池组件。因此，本发明的新能源耐酸密封胶具有很强的耐酸性，在服役使用中不易降解，不漏酸，密封效果好。
[0027]
2、本发明的新能源耐酸密封胶可有效降低压缩永久变形率，如果单纯的由二乙烯基端封聚异丁烯与氢封端聚二甲基硅氧烷发生硅氢铂催化加成反应固化，则形成的是线性高分子，铂催化硅氢加成反应式表示如下：其交联密度小，达不到产品的物理机械性能要求，特别是压缩永久变形性能。因此本发明采取两个技术措施：1)一部分含氢硅油采用了氢封端聚二甲基氢硅氧烷，除含氢硅油分子两端的si-h可以加成之外，侧链上的si-h也可以参与加成，这样就形成了交联网状的高分子结构；2)采用了多乙烯基单体，且多乙烯基单体的乙烯基个数≧3，一个单体通过含氢硅油固化剂分子为桥梁，与含氢硅油分子硅氢加成反应后，可以与多个二乙烯基端封聚异丁烯分子链连接，间接提高了固化物的交联程度。以上两个措施，均贡献了固化物的交联程度，较高的交联程度，可减小分子链之间的相对位移和应力松弛，保持较高的弹性恢复能力，显著地降低压缩永久变形率(≤10％)，使密封胶产品不漏酸，密封效果好，且使用两种分子量的二乙烯基端封聚异丁烯，可有效调整产品的粘度，使粘度符合施胶的工艺操作要求。
[0028]
3、本发明由于主料二乙烯基端封聚异丁烯分子链是聚异丁烯(polyisobutylene，pib)，它是一种典型的饱和线型聚合物。分子链主体不含双键，无长支链存在，其结构单元为-(ch
2-c(ch3)2)-，其中无不对称碳原子，并且结构单元以首尾有规序列连接。由于两个取代甲基的存在，导致分子链运动缓慢和自由体积小。因而产生低的气体扩散系数和气体渗透性，具有优异的气密性。因此，本发明的新能源耐酸密封胶不仅具有良好的水汽阻隔性，还具有较好的耐机械冲击和耐高低温冲击的性能，延长了电池使用寿命。
具体实施方式
[0029]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]
实施例1
[0031]
一种新能源耐酸密封胶的制备方法，具体包括以下步骤：
[0032]
s1：按重量份数将重均分子量mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯50份、重均分子量mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯30份、三丙烯酸丙烷三甲醇酯9.8份、氢封端聚二甲基硅氧烷1.2份、氢封端聚二甲基甲基氢硅氧烷4.8份投入捏合机中，捏合2小时；
[0033]
s2：将步骤s1捏合后的物料转移至行星反应釜，再加入karstedt铂催化剂0.2份，满真空脱泡，行星搅拌3小时，制得新能源耐酸密封胶。
[0034]
实施例2
[0035]
一种新能源耐酸密封胶的制备方法，具体包括以下步骤：
[0036]
s1：按重量份数将重均分子量mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯55份、重均分子量mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯25份、四丙烯酸酯7.9份、氢封端聚二甲基
硅氧烷6.4份、氢封端聚二甲基甲基氢硅氧烷1.6份投入捏合机中，捏合1小时；
[0037]
s2：将步骤s1捏合后的物料转移至行星反应釜，再加入karstedt铂催化剂0.1份，满真空脱泡，行星搅拌4小时，制得新能源耐酸密封胶。
[0038]
实施例3
[0039]
一种新能源耐酸密封胶的制备方法，具体包括以下步骤：
[0040]
s1：按重量份数将重均分子量mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯60份、重均分子量mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯20份、四丙烯酸酯5.5份、氢封端聚二甲基硅氧烷8份、氢封端聚二甲基甲基氢硅氧烷2份投入捏合机中，捏合2小时；
[0041]
s2：将步骤s1捏合后的物料转移至行星反应釜，再加入karstedt铂催化剂0.5份，满真空脱泡，行星搅拌5小时，制得新能源耐酸密封胶。
[0042]
对比例1
[0043]
对比实施例1与实施例3相比，在实施例3的基材上，不添加四丙烯酸酯物料，即制得密封胶。
[0044]
对比例2
[0045]
称取三甲氧基端封的107胶(25℃粘度80000cps)90份，甲基三甲氧基硅烷交联剂8.2份，二月桂酸二丁基锡0.3份，kh-792偶联剂1.5份，投入行星反应釜，满真空脱泡，行星搅拌3小时，即制得密封胶。
[0046]
耐酸性试验
[0047]
将实施例1-3和对比例1-2制得的密封胶，分别在70℃条件下固化0.5小时，制得的样品试片。浸酸前，测试拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度和压缩永久变形率。样品试片在70℃，10％的硫酸里浸泡15天后，再测试拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度和压缩永久变形率。将浸酸后的拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度和压缩永久变形率，分别与浸酸前的各对应性能数据进行对比，计算出性能保持率，测试结果如表1所示。
[0048]
测试标准如下：
[0049]
1)拉伸强度和断裂伸长率的测试采用gb/t 13477-2002；
[0050]
2)剪切强度的测试采用gb/t 13936-1992；
[0051]
3)压缩永久变形率测试
[0052]
将样品试片制成长宽高为100mm
×
10mm
×
10mm的样条，沿高度方向挤压至45％压缩率后，不进行压缩，在60℃气氛下放置72小时后，回到室温后，进行样品的高度的测试。压缩永久形变率即为释放压缩后未恢复的比例，参考的测试标准gb 6669。
[0053]
表1耐酸性试验结果
[0054][0055]
耐高低温冲击试验
[0056]-40℃保温(30min)～85℃保温(30min)，温区转换时间20s以内，共1000次循环。胶体不开裂视为ok，开裂视为ng，测试结果如表2所示。
[0057]
表2耐高低温冲击试验结果
[0058]
测试实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2高低温冲击okokokokok
[0059]
水汽阻隔性试验
[0060]
通过湿敏传感器法进行测定，在纵100mm
×
横100mm
×
高0.25mm的模具内，小心地倒入密封胶，以免引进气泡。然后，在70℃固化0.5小时，制成试片，并使用水蒸气透过率测定机，在40℃
×
90％rh气氛下进行测定。测定24小时“透湿度(g/m2·
24h)”，测试结果如表3所示。测试参考标准：jis k 7129：2008。
[0061]
表3水汽阻隔性试验结果
[0062]
测试实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2透湿度(g/m2·
24h)1114132551
[0063]
由表1可见，3个实施例的耐酸试验(70℃，10％硫酸15天)后，性能保持率均在95％以上，对比例1在95％以下，对比例2在55％以下，说明本发明制得的新能源耐酸密封胶，具有优异的耐酸性。3个实施例的压缩永久变形率，均在10％以下，说明本发明制得的新能源耐酸密封胶不漏酸。由表2可见，3个实施例均通过耐高低温冲击测试，胶体不开裂，说明本发明制得的新能源耐酸密封胶具有很好的韧性，能够耐机械冲击。由表3可见，3个实施例制得的新能源耐酸密封胶的透湿度均在15g/m2·
24h以下，均具有很好的水汽阻隔性。
[0064]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种新能源耐酸密封胶，其特征在于，包括有如下重量份数的组分：重均分子量mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯50-60份、重均分子量mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯20-30份、多乙烯基单体5.5-9.8份、含氢硅油6-10份和加成反应铂催化剂0.1-0.5份；所述多乙烯基单体的乙烯基个数≧3。2.如权利要求1所述的一种新能源耐酸密封胶，其特征在于：所述二乙烯基端封聚异丁烯是通过乙烯基基团将聚异丁烯分子两端官能化端封的产物，二乙烯基端封聚异丁烯的分子结构式为：3.如权利要求1所述的一种新能源耐酸密封胶，其特征在于：所述多乙烯基单体为三丙烯酸丙烷三甲醇酯、四丙烯酸酯、二六丙烯酸酯中的一种或任意几种的混合物；所述三丙烯酸丙烷三甲醇酯的分子结构式为：所述四丙烯酸酯的分子结构式为：所述二六丙烯酸酯的分子结构式为：4.如权利要求1所述的一种新能源耐酸密封胶，其特征在于：所述含氢硅油为氢封端聚二甲基硅氧烷、氢封端聚二甲基甲基氢硅氧烷中的一种或其两种的混合物；所述氢封端聚二甲基硅氧烷在25℃时，粘度为8-12cps，重均分子量mn＝1100，其分子结构式为：
所述氢封端聚二甲基甲基氢硅氧烷在25℃时，粘度为30-40cps，重均分子量mn＝2100，其分子结构式为：5.如权利要求1所述的一种新能源耐酸密封胶，其特征在于：所述加成反应铂催化剂为氯铂酸异丙醇溶液、karstedt铂催化剂或willing铂催化剂中的一种。6.一种如权利要求1-5任一所述的新能源耐酸密封胶的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1：按重量份数将重均分子量mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯50-60份、重均分子量mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯20-30份、多乙烯基单体5.5-9.8份、含氢硅油6-10份投入捏合机中，捏合1-2小时；其中，多乙烯基单体的乙烯基个数≧3；s2：将步骤s1捏合后的物料转移至行星反应釜，再加入加成反应铂催化剂0.1-0.5份，满真空脱泡，行星搅拌3-5小时，制得新能源耐酸密封胶。

技术总结

本发明公开了一种新能源耐酸密封胶及其制备方法，所述新能源耐酸密封胶包括有如下重量份数的组分：重均分子量Mn＝5000的二乙烯基端封聚异丁烯50-60份、重均分子量Mn＝10000的二乙烯基端封聚异丁烯20-30份、多乙烯基单体5.5-9.8份、含氢硅油6-10份和加成反应铂催化剂0.1-0.5份；所述多乙烯基单体的乙烯基个数≧3；该方法制得的新能源耐酸密封胶具有很强的耐酸性，可保持较高的弹性恢复能力，显著地降低压缩永久变形率，不仅具有良好的水汽阻隔性，还具有较好的耐机械冲击和耐高低温冲击的性能，在服役使用中不易降解，不漏酸，密封效果好，延长了电池使用寿命。延长了电池使用寿命。