專利名稱：鋅錳電池封口膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋅錳電池封口膠，它是以丁基橡膠和聚異丁烯為主要原料，屬于石油化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電池密封性除與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配套零部件的選材和加工精度以及電池組裝的機(jī)械精度外，封口膠起著至關(guān)重要的作用，它們相互間是相輔相承、互為依托的。鋅錳電池常用的封口方法是在鋅殼口涂封口膠，加密封塞，再進(jìn)行機(jī)械封口。封口膠的作用是能夠穩(wěn)固地填充產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)存的配套、組合過(guò)程中形成的縫隙，既不讓空氣進(jìn)入，也不讓水分散失，這就必須具有一定的粘附力、韌性和耐壓能力，抵御電池放電或內(nèi)部自放電以及環(huán)境活化內(nèi)部分子活性等過(guò)程中產(chǎn)生的氣體在空氣室內(nèi)形成的壓力，不能讓反應(yīng)生成的降解液流出。如果電池封口膠的耐壓能力不夠，電池內(nèi)部氣體產(chǎn)生的內(nèi)部壓力有可能把封口膠沖出。鋅錳電池對(duì)封口膠的要求是具有優(yōu)良的耐化學(xué)性能和耐水性能，對(duì)碳棒及密封圈有良好的浸潤(rùn)性，可填充被粘表面凹陷處，同時(shí)具有良好的粘接強(qiáng)度。密封膠應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼扯龋杀３忠欢ǖ耐坎己穸?，形成連續(xù)的膠膜，此膜在長(zhǎng)期的溫度、壓力作用下，不流動(dòng)，不蠕變，仍然保持極好的密封性。
目前，公知的鋅錳電池封口膠有瀝青系列、橡膠系列和環(huán)氧系列三種，橡膠系列電池封口膠有良好的抗蠕變性和密封性，能改善電池貯存穩(wěn)定性，但成本遠(yuǎn)高于瀝青系列的封口膠，因此，一般用于高功率的電池上。
日本專利JP05290820公開了一種封口膠，它是由三種組分組成，一是分子量為40000-80000的聚異丁烯占20-40％，二是分子量為1000-1500的加氫飽和聚丁烯，占54-78％，三是2-6％水晶狀的聚烯烴樹脂，這種封口膠雖然有良好的粘性和密封性能，但是我國(guó)進(jìn)口價(jià)格過(guò)高，使我國(guó)高功率的鋅錳電池的生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既具有良好抗蠕變性和密封性，又能降低成本的鋅錳電池封口膠，同時(shí)提供該封口膠的制備方法，從而有利于我國(guó)高功率鋅錳電池以合理的成本使用高品質(zhì)的封口膠，提高利潤(rùn)空間。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是鋅錳電池封口膠是以丁基橡膠和聚異丁烯為主要原料，加入了增粘樹脂、微晶蠟、抗氧劑和顏料調(diào)制而成，其制備方法是先將丁基橡膠和聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中加熱，至50～150℃熔融，在攪拌中分別慢慢加入增粘樹脂、微晶蠟、抗氧劑和顏料，然后逐漸升溫至150～180℃，恒溫?cái)嚢?～8小時(shí)至溶解完全為止。
本發(fā)明的鋅錳電池封口膠，主要由丁基橡膠20％～60％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、聚異丁烯20％～60％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、增粘樹脂0.1％～20％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、微晶蠟0.1％～20％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、抗氧劑0.1％～2.0％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))組成。
以丁基橡膠作為封口膠的基料之一，是因?yàn)樗哂袕?qiáng)抗蒸汽滲透性、耐熱性、抗臭氧性強(qiáng)，所述的丁基橡膠主要是采用大分子丁基橡膠，分子量在300000～400000范圍內(nèi)較好。
采用聚異丁烯作為封口膠的基料之一，目的是提高封口膠的粘附性，降低熔融溫度。所述的聚異丁烯適宜采用分子量1000～1500范圍內(nèi)的聚異丁烯。
所述的增粘樹脂，可以采用β-萜烯樹脂，其作用是降低封口膠的熔融粘度，改善封口膠對(duì)被粘體的潤(rùn)濕性，從而增加封口膠的粘附性。
所述的微晶蠟，其作用是調(diào)節(jié)封口膠的粘度，提高浸潤(rùn)性，一般要求牌號(hào)在70號(hào)以上的微晶蠟為宜。這種材料在我國(guó)來(lái)源容易，有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，有利于降低成本。
所述的抗氧劑，是針對(duì)丁基橡膠的不穩(wěn)定性而使用的，可以提高封口膠的熔點(diǎn)和耐熱性，從而延長(zhǎng)封口膠的使用壽命，提高耐久性，避免膠層過(guò)快老化?？梢圆捎肗-苯基-萘胺。
為了使封口膠在工業(yè)應(yīng)用時(shí)，即在電池封口時(shí)易于觀察封口膠的涂布情況，可以在封口膠中增加0.08％～1.0％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的顏料。
本發(fā)明的組分和用量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))還可以是以下的組合丁基橡膠30％～45％、聚異丁烯35％～50％、增粘樹脂5％～20％、微晶蠟5％～18％、抗氧劑0.1％～2.0％。
表1丁基橡膠的選擇

表2 不同產(chǎn)地增粘樹脂的理化性能

本發(fā)明鋅錳電池封口膠的制備方法按以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)第一步先將20％～60％的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至80～150℃；第二步在攪拌中逐步加入20％～60％塊狀的丁基橡膠于持續(xù)加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入增粘樹脂0.1％～20％、微晶蠟0.1％～20％、抗氧劑0.1％～2％、或者顏料0.1％～1.0％，然后逐漸升溫至150～180℃，恒溫?cái)嚢?～8小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
本發(fā)明的有益效果是(1)具有良好的氣密性、耐老化性、耐寒性、耐酸堿性和觸粘性，對(duì)碳棒、鋅筒和密封圈具有良好的浸潤(rùn)性。(2)具有一定的粘附力，在一定的溫度和壓力作用下保持良好的密封效果。(3)不含溶劑，不揮發(fā)，無(wú)毒性。(4)該封口膠應(yīng)用于鋅錳電池的封口，具有良好的抗蠕變性，長(zhǎng)時(shí)間在溫度及壓力作用下有良好的密封效果，從而改善電池貯存穩(wěn)定性，延長(zhǎng)電池的使用壽命，達(dá)到或部分超過(guò)進(jìn)口產(chǎn)品的性能指標(biāo)，(5)而由于選用國(guó)內(nèi)易于獲取且價(jià)格較低的材料，制備工藝較為簡(jiǎn)單，有效地降低了封口膠的成本。
具體實(shí)施例方式
5項(xiàng)實(shí)施例的組分及用量(千克)

實(shí)施例1按以下幾個(gè)步驟實(shí)施第一步先將50千克的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至120℃；第二步在攪拌中再逐步加入25千克塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入10千克β-蒎萜烯樹脂，15千克茂名石化煉廠生產(chǎn)的70號(hào)微晶蠟，0.5千克N-苯基-萘胺抗氧劑和0.1千克蘇丹紅顏料，然后逐漸升溫至170℃，恒溫?cái)嚢?小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
實(shí)施例2按以下幾個(gè)步驟實(shí)施第一步先將45千克的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至100℃；第二步在攪拌中再逐步加入35千克塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入10千克β-蒎萜烯樹脂，10千克茂名石化煉廠生產(chǎn)的75號(hào)微晶蠟，1.0千克N-苯基-萘胺抗氧劑和0.1千克蘇丹紅顏料，然后逐漸升溫至160℃，恒溫?cái)嚢?小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
實(shí)施例3按以下幾個(gè)步驟實(shí)施第一步先將50千克的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至130℃；第二步在攪拌中再逐步加入25千克塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入15千克β-蒎萜烯樹脂，10千克茂名石化煉廠生產(chǎn)的80號(hào)微晶蠟，0.5千克N-苯基-萘胺抗氧劑，然后逐漸升溫至180℃，恒溫?cái)嚢?小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
實(shí)施例4按以下幾個(gè)步驟實(shí)施第一步先將45千克的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至120℃；第二步在攪拌中再逐步加入40千克塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入5千克β-蒎萜烯樹脂，10千克茂名石化煉廠生產(chǎn)的85號(hào)微晶蠟，0.5千克N-苯基-萘胺抗氧劑和0.1千克綠顏料，然后逐漸升溫至180℃，恒溫?cái)嚢?小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
實(shí)施例5按以下幾個(gè)步驟實(shí)施第一步先將40千克的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至130℃；第二步在攪拌中再逐步加入30千克塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入15千克β-蒎萜烯樹脂，15千克茂名石化煉廠生產(chǎn)的70號(hào)微晶蠟，0.7千克N-苯基-萘胺抗氧劑和0.1千克蘇丹紅顏料，然后逐漸升溫至180℃，恒溫?cái)嚢?小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行“-15℃←12hr→35℃”循環(huán)高低溫貯存試驗(yàn)和45℃高溫貯存試驗(yàn)，前者可以考驗(yàn)封口抗裂縫增長(zhǎng)的能力，在熱沖擊作用下封口膠和被粘材料會(huì)發(fā)生膨脹和收縮，由于膠層和被粘物之間的熱膨脹系數(shù)有差別，致使膠層會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力；后者是考察封口膠的耐熱性，如果封口膠經(jīng)受不住高溫，一方面造成電池漏液，另一方面從封口處冒出則嚴(yán)重影響電池外觀，給電器造成污染。
表3 “-15℃←12hr→35℃”循環(huán)高低溫貯存試驗(yàn)結(jié)果

表4 45℃高溫貯存試驗(yàn)結(jié)果

從表3和表4可看出，實(shí)施例1電池封口膠做成5#電池和1#電池后，經(jīng)過(guò)“-15℃←12hr→35℃”循環(huán)高低溫貯存試驗(yàn)和45℃高溫貯存試驗(yàn)，電池的開路電壓(OV)、閉路電壓(CV)和短路電流(SC)下降情況與使用比較例1(日本石油化學(xué)株式會(huì)社的封口膠)要好，封口效果更優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種鋅錳電池封口膠，其特征是主要由丁基橡膠20％～60％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、聚異丁烯20％～60％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、增粘樹脂0.1％～20％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、微晶蠟0.1％～20％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、抗氧劑0.1％～2.0％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))組成，其中丁基橡膠分子量在300000～400000范圍內(nèi)，聚異丁烯分子量在1000～1500范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅錳電池封口膠，其特征是丁基橡膠30％～45％、聚異丁烯30％～50％、增粘樹脂5％～20％、微晶蠟5％～18％、抗氧劑0.1％～2.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅錳電池封口膠，其特征是所述的增粘樹脂是β-萜烯樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅錳電池封口膠，其特征是所述的微晶蠟是70號(hào)以上的微晶蠟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅錳電池封口膠，其特征是所述的抗氧劑是N-苯基-萘胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅錳電池封口膠，其特征是可以在封口膠中增加0.08％～1.0％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的顏料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅錳電池封口膠的制備方法，其特征是該方法包含以下步驟第一步先將20％～60％的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至80～150℃；第二步在攪拌中逐步加入20％～60％塊狀的丁基橡膠于持續(xù)加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入增粘樹脂0.1％～20％、微晶蠟0.1％～20％、抗氧劑0.1％～2％，然后逐漸升溫至150～180℃，恒溫?cái)嚢?～8小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋅錳電池封口膠的制備方法，其特征是第一步先將35％～50％的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至100～130℃；第二步在攪拌中再逐步加入30％～45％塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入5％～20％β-蒎萜烯樹脂，5％～18％茂名石化煉廠生產(chǎn)的70號(hào)以上的微晶蠟，0.1％～2.0％N-苯基-萘胺抗氧劑和0.08％～1.0％顏料，然后逐漸升溫至160～180℃，恒溫?cái)嚢?～8小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋅錳電池封口膠的制備方法，其特征是第一步先將50千克的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至120℃；第二步在攪拌中再逐步加入25千克塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入10千克β-蒎萜烯樹脂，15千克70號(hào)微晶蠟，0.5千克N-苯基-萘胺抗氧劑和0.1千克蘇丹紅顏料，然后逐漸升溫至170℃，恒溫?cái)嚢?小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋅錳電池封口膠的制備方法，其特征是第一步先將45千克的聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中，加熱至100℃；第二步在攪拌中再逐步加入35千克塊狀的丁基橡膠于正在加熱的上述容器中熔融；第三步在攪拌中分別慢慢加入10千克β-蒎萜烯樹脂，10千克茂名石化煉廠生產(chǎn)的75號(hào)微晶蠟，1.0千克N-苯基-萘胺抗氧劑和0.1千克蘇丹紅顏料，然后逐漸升溫至160℃，恒溫?cái)嚢?小時(shí)至各類物質(zhì)互溶為止。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋅錳電池封口膠及其制備方法，它是以丁基橡膠和聚異丁烯為主要原料，加入了增粘樹脂、微晶蠟、抗氧劑和顏料調(diào)制而成，其制備方法是先將丁基橡膠和聚異丁烯置于加熱調(diào)制容器中加熱，至50～150℃熔融，在攪拌中分別慢慢加入增粘樹脂、微晶蠟、抗氧劑和顏料，然后逐漸升溫至150～180℃，恒溫?cái)嚢?～8小時(shí)至溶解完全為止。該封口膠應(yīng)用于鋅錳電池的封口，特別適用于高功率鋅錳電池的封口，具有良好的抗蠕變性，長(zhǎng)時(shí)間在溫度及壓力作用下有良好的密封效果，從而改善電池貯存穩(wěn)定性，延長(zhǎng)電池的使用壽命，同時(shí)還有效地降低了成本。
文檔編號(hào)H01M2/08GK1536047SQ0311419
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月11日
發(fā)明者梁智永, 馮潔泳, 劉宏慧, 楊明桂, 駱新平, 周萬(wàn)里 申請(qǐng)人:中國(guó)石化茂名煉油化工股份有限公司