本發(fā)明涉及膠帶加工，具體涉及一種用于鋰電池的耐高溫膠帶及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的不斷發(fā)展，鋰電池在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在電動(dòng)汽車(chē)、移動(dòng)設(shè)備以及儲(chǔ)能系統(tǒng)等方面，伴隨大電流快充技術(shù)的發(fā)展，鋰電池在充放電過(guò)程中會(huì)釋放大量熱，鋰電池用耐高溫膠帶是為了應(yīng)對(duì)鋰電池在高溫環(huán)境下的工作需求，這種膠帶不僅能保護(hù)鋰電池在高溫下正常工作，還能有效防止電池內(nèi)部電解液泄漏以及外部熱源的侵入，以提升鋰電池的安全性和可靠性。

2、現(xiàn)有技術(shù)，公開(kāi)號(hào)為cn114539940a的一篇中國(guó)專(zhuān)利，公開(kāi)了一種鋰電池耐高溫膠帶的制備方法，稱(chēng)取聚酯和硅油加熱至185-200℃，混合0.8-2.5h得到混合物a，稱(chēng)取pmda、六方氮化硼、聚乙二醇以及異丙醇，振動(dòng)12-18min、加熱至50-65℃，加入二氨基二苯醚，振動(dòng)8-15min、加熱至75-85℃、恒溫反應(yīng)1.5-3.5h，蒸餾得到混合物b，分3-5批次將混合物b加入至混合物a，升溫至205-220℃、反應(yīng)2-3h，制膜得到基材，將基材通過(guò)活化液活化，再將膠粘劑涂布于基材上，烘干、收卷，得到耐高溫膠帶，以保證較好的耐溫性、絕緣性能及導(dǎo)熱性能。

3、但是，現(xiàn)有技術(shù)中的膠帶導(dǎo)熱性能較高，在高溫環(huán)境下的膠帶溫度快速升高，導(dǎo)致其容易發(fā)生熱老化，尤其在濕熱環(huán)境下，膠帶發(fā)生熱老化后材質(zhì)變脆，其機(jī)械強(qiáng)度對(duì)應(yīng)下降，并且，市面上的膠帶常采用有機(jī)聚合物為基體，其自身可燃，尤其在經(jīng)歷熱老化后，材料的耐燃性能會(huì)進(jìn)一步下降，膠帶的耐燃性能有待進(jìn)一步提高。

4、針對(duì)此方面的技術(shù)缺陷，現(xiàn)提出一種解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋰電池的耐高溫膠帶及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池的耐高溫膠帶的機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫老化和耐燃性能有待進(jìn)一步提高的技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于鋰電池的耐高溫膠帶，包括基帶層、涂覆在基帶層一側(cè)的膠粘層和粘附在膠粘層上的離型紙；

3、所述基帶層包括按照重量份的以下組成：改性丁基橡膠20-30份、聚異丁烯30-50份、改性硅氧烷7-9份、添加助劑3-5份和混合填料35-45份；

4、混合填料由改性蛭石粉和改性碳酸鈣按重量比7:2-3組成。

5、進(jìn)一步的，添加劑由硫化劑、硫化促進(jìn)劑、軟化劑、分散劑、潤(rùn)滑劑、防老劑按重量比3:1:2:4:3:5組成，所述硫化劑為硫黃，硫化促進(jìn)劑為促進(jìn)劑tmtd，軟化劑為鄰苯二甲酸酯，分散劑為硬脂酸鹽，潤(rùn)滑劑為液體石蠟、微晶石蠟中的一種或兩種，防老劑為防老劑d、防老劑rd、防老劑mb中的一種或多種。

6、進(jìn)一步的，改性丁基橡膠由以下步驟加工得到：

7、a1、將1,3-二乙氧基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、烯丙基二甲氧基硅烷和無(wú)水乙醇加入到反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至55-65℃，向反應(yīng)釜中加入氫氧化鈉溶液，保溫反應(yīng)4-6h，后處理得到改性聚硅氧烷；

8、改性聚硅氧烷的合成反應(yīng)式為：

9、

10、改性聚硅氧烷的合成反應(yīng)機(jī)理為：

11、1,3-二乙氧基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、烯丙基二甲氧基硅烷在堿性條件下，硅氧烷鍵水解成硅羥基，生成的硅羥基之間發(fā)生縮合反應(yīng)，形成硅氧鍵，制備得到具有烯烴雙鍵修飾的聚硅氧烷骨架結(jié)構(gòu)的改性聚硅氧烷。

12、a2、將丁基橡膠、二甲苯加入到高壓反應(yīng)釜中攪拌至體系溶解，向高壓反應(yīng)釜中加入改性聚硅氧烷和引發(fā)劑，高壓反應(yīng)釜穩(wěn)定升高至120-130℃，保溫反應(yīng)3-4h，后處理得到改性丁基橡膠。

13、改性丁基橡膠的合成反應(yīng)機(jī)理為：

14、在引發(fā)劑的作用下，改性聚硅氧烷上的烯烴雙鍵與丁基橡膠分子鏈發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，形成具有聚硅氧烷鏈段增強(qiáng)丁基橡膠的改性丁基橡膠。

15、進(jìn)一步的，步驟a1中，所述1,3-二乙氧基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、烯丙基二甲氧基硅烷的摩爾比為10:1，所述1,3-二乙氧基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、無(wú)水乙醇和氫氧化鈉溶液的用量比為1g:10ml:1ml，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.3-0.5mol/l，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，減壓蒸除溶劑，反應(yīng)釜溫度降低至室溫，向反應(yīng)釜中加入純化水和二氯甲烷，室溫下攪拌10-15min，靜置分液，有機(jī)相用純化水洗滌2次后轉(zhuǎn)移到水浴溫度為45-55℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，減壓蒸除溶劑，得到改性聚硅氧烷；步驟a2中，所述丁基橡膠、二甲苯、改性聚硅氧烷和引發(fā)劑的用量比為3g:10ml:1g:0.04g，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化二苯甲酰，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，減壓蒸除溶劑，得到改性丁基橡膠。

16、進(jìn)一步的，其特征在于，改性硅氧烷的制備方法為：將八乙烯基八硅倍半氧烷、dop、甲苯和引發(fā)劑加入到氮?dú)獗Ｗo(hù)的反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至80-90℃，保溫反應(yīng)6-8h，后處理得到改性硅氧烷。

17、改性硅氧烷的合成反應(yīng)式為：

18、

19、式中：

20、改性硅氧烷的合成反應(yīng)機(jī)理為：

21、引發(fā)劑在加熱條件下分解產(chǎn)生自由基，使得八乙烯基八硅倍半氧烷上的烯烴雙鍵與dop分子上的氫發(fā)生加成反應(yīng)，在八乙烯基八硅倍半氧烷分子上形成dop分子修飾，制備得到改性硅氧烷。

22、進(jìn)一步的，所述八乙烯基八硅倍半氧烷、dop的用量比為1mol:8.5mol，所述八乙烯基八硅倍半氧烷、甲苯和引發(fā)劑的用量比為1g:10ml:0.02g，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，減壓蒸除甲苯，反應(yīng)釜溫度降低至室溫，向反應(yīng)釜中加入二氯甲烷，保溫?cái)嚢柚馏w系溶解，向反應(yīng)釜中滴加乙酸乙酯，滴加完畢，保溫?cái)嚢?0-50min，抽濾，濾餅用乙酸乙酯洗滌2次后抽干，濾餅轉(zhuǎn)移到溫度為60-70℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到改性硅氧烷。

23、進(jìn)一步的，改性蛭石粉由以下步驟加工得到：

24、b1、將膨脹蛭石粉和鹽酸溶液加入到反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至70-80℃，保溫?cái)嚢?-3h，后處理得到活化蛭石粉；

25、b2、將十六烷基三甲基溴化銨、去離子水加入到反應(yīng)釜中攪拌至體系溶解，然后向反應(yīng)釜中加入活化蛭石，反應(yīng)釜溫度升高至60-70℃，保溫?cái)嚢?-3h，后處理得到改性蛭石粉。

26、改性蛭石粉的合成反應(yīng)機(jī)理為：

27、在酸性條件下，膨脹蛭石粉表面的可交換陽(yáng)離子與鹽酸溶液中的氫離子發(fā)生離子交換，打開(kāi)蛭石粉的層間結(jié)構(gòu)，增加其比表面積和孔隙率，從而提高其吸附能力和反應(yīng)活性，十六烷基三甲基溴化銨是一種陽(yáng)離子表面活性劑，其長(zhǎng)鏈烷基具有疏水性質(zhì)，而溴化銨部分則具有親水性質(zhì)，十六烷基三甲基溴化銨通過(guò)靜電作用吸附在活化蛭石的表面和層間，形成插層作用，制備得到改性蛭石粉。

28、進(jìn)一步的，步驟b1中，所述膨脹蛭石粉的粒徑為70-80μm，所述膨脹蛭石粉和鹽酸溶液的用量比為1g:10ml，所述鹽酸溶液的濃度為0.03-0.05mol/l，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，反應(yīng)釜溫度降低至室溫，抽濾，濾餅用純化水洗滌3次后抽干，濾餅轉(zhuǎn)移到溫度為80-90℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到活化蛭石粉；步驟b2中，所述十六烷基三甲基溴化銨、去離子水和活化蛭石的用量比為1g:10ml:3g，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，反應(yīng)釜溫度降低至室溫，抽濾，濾餅用去離子水洗滌3次后抽干，濾餅轉(zhuǎn)移到溫度為70-80℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到改性蛭石粉。

29、進(jìn)一步的，改性碳酸鈣的制備方法為：將納米碳酸鈣、去離子水加入到反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至45-55℃，攪拌30-50min，向反應(yīng)釜中加入海藻酸鈉溶液，保溫?cái)嚢?-3h，后處理得到改性碳酸鈣。

30、改性碳酸鈣的合成反應(yīng)機(jī)理為：

31、通過(guò)溶液攪拌，使得海藻酸鈉分子充分與納米碳酸鈣顆粒接觸并發(fā)生相互作用，海藻酸鈉分子中的羧基與納米碳酸鈣表面的鈣離子發(fā)生相互作用，海藻酸鈉通過(guò)靜電作用吸附在納米碳酸鈣顆粒的表面，形成一層包覆層，制備得到改性碳酸鈣。

32、進(jìn)一步的，所述納米碳酸鈣、去離子水和海藻酸鈉溶液的用量比為1g:40ml:30ml，所述海藻酸鈉溶液由海藻酸鈉與去離子水按用量比1g:60ml組成，所述后處理包括：反應(yīng)完成之后，反應(yīng)釜溫度降低至室溫，抽濾，濾餅用無(wú)水乙醇洗滌3次后抽干，濾餅轉(zhuǎn)移到溫度為45-55℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到改性碳酸鈣。

33、本發(fā)明還提出一種用于鋰電池的耐高溫膠帶的制備方法，包括以下步驟：

34、s1、將改性丁基橡膠、聚異丁烯、改性硅氧烷和添加助劑加入到溫度為85-95℃的密煉機(jī)中共混10-15min，向密煉機(jī)中分批次加入混合填料，添加完成之后，繼續(xù)共混30-40min，得到混合膠料；

35、s2、將混合膠料加入到壓延機(jī)中，壓延制備成厚度為0.15±0.01mm的長(zhǎng)薄片，裁剪、拼接，得到基帶坯體；

36、s3、將基帶坯體放置到溫度為80-90℃的平板硫化儀中，保溫硫化3-5min，得到基帶；

37、s4、將硅橡膠膠水按130-150g/m2的涂布量均勻涂布在基帶的一側(cè)，在基帶上形成膠粘層，并在膠粘層的頂部貼附離型紙，風(fēng)干收卷，得到耐高溫膠帶。

38、本發(fā)明具備下述有益效果：

39、1、本發(fā)明的用于鋰電池的耐高溫膠帶，通過(guò)引入改性聚硅氧烷對(duì)丁基橡膠進(jìn)行改性，改性聚硅氧烷的分子鏈與丁基橡膠的分子鏈發(fā)生相互作用，形成新的化學(xué)鍵，能夠增強(qiáng)丁基橡膠分子鏈間的連接，使得整體材料在受到外力拉伸時(shí)，分子鏈不易滑移和斷裂，從而提高了拉伸強(qiáng)度，并且丁基橡膠本身也具有較好的熱穩(wěn)定性，與改性聚硅氧烷的結(jié)合進(jìn)一步提高了耐熱老化性能，聚異丁烯作為一種彈性體，其分子鏈具有較高的柔順性，能夠在外力作用下發(fā)生較大的形變而不易斷裂，使得聚異丁烯與改性丁基橡膠相互配合，形成良好的纏結(jié)作用，從而提高膠帶整體材料的拉伸性能。

40、2、本發(fā)明的用于鋰電池的耐高溫膠帶，改性硅氧烷分子中含有多個(gè)硅氧鍵和9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，提高其與改性丁腈橡膠的相容性，并且其上修飾的9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物中的磷元素在燃燒過(guò)程中，參與燃燒過(guò)程中的自由基反應(yīng)，消耗燃燒鏈中的自由基，從而降低燃燒速度，而膠帶材料中的硅元素能夠在高溫下形成一層致密的炭化層，這層炭化層能夠隔絕氧氣和可燃?xì)怏w，其與dop相互配合，能夠進(jìn)一步的提高材料的阻燃性能，混合填料在阻燃方向，改性蛭石粉在高溫下能夠釋放出結(jié)晶水，這些水分能夠吸收熱量并降低燃燒區(qū)域的溫度，改性碳酸鈣在高溫下能夠分解產(chǎn)生水和二氧化碳等不可燃?xì)怏w，稀釋燃燒區(qū)域的氧氣濃度，從而抑制燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，降低材料的燃燒性能。

41、3、本發(fā)明的用于鋰電池的耐高溫膠帶，通過(guò)對(duì)蛭石粉進(jìn)行活化處理，使其表面活性基團(tuán)數(shù)量和孔隙率增加，使得十六烷基三甲基溴化銨能夠在蛭石粉中形成插層效應(yīng)，改性碳酸鈣經(jīng)過(guò)海藻酸鈉的包覆處理，改善改性蛭石粉和改性碳酸鈣的表面性質(zhì)，增強(qiáng)改性蛭石粉和改性碳酸鈣與基體之間的界面結(jié)合力，強(qiáng)大的界面結(jié)合力使得在拉伸過(guò)程中，填料能夠更有效地傳遞應(yīng)力，減少應(yīng)力集中和裂紋的產(chǎn)生，從而提高耐高溫膠帶的拉伸強(qiáng)度，改性蛭石粉與改性碳酸鈣的引入，在一定程度上限制基體材料分子鏈的運(yùn)動(dòng)，改性蛭石粉本身具有一定的韌性和彈性，能夠在拉伸過(guò)程中吸收部分能量，在拉伸過(guò)程中阻礙裂紋擴(kuò)展，使得膠帶在斷裂前能夠經(jīng)受更大的形變，改性蛭石粉和改性碳酸鈣作為無(wú)機(jī)填料，其熱穩(wěn)定性較高，能夠在高溫下保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而減緩基體材料的熱分解和老化過(guò)程，并且，改性蛭石粉還能夠作為熱屏障，阻擋熱量的傳遞，降低基體材料的溫度，進(jìn)一步提高耐熱老化性能。