專利名稱：鋅錳電池封口膠及其制備方法
技術領域：
本發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，屬于石油化工領域。
背景技術：
電池密封性除與產品的結構設計、配套零部件的選材和加工精度以及電池組裝的機械精度外，封口膠起著至關重要的作用，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，再進行機械封口。封口膠的作用是能夠穩固地填充產品設計內存的配套、組合過程中形成的縫隙，既不讓空氣進入，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，抵御電池放電或內部自放電以及環境活化內部分子活性等過程中產生的氣體在空氣室內形成的壓力，不能讓反應生成的降解液流出。如果電池封口膠的耐壓能力不夠，電池內部氣體產生的內部壓力有可能把封口膠沖出。鋅錳電池對封口膠的要求是具有優良的耐化學性能和耐水性能，對碳棒及密封圈有良好的浸潤性，可填充被粘表面凹陷處，同時具有良好的粘接強度。密封膠應有適當的粘度，可保持一定的涂布厚度，形成連續的膠膜，此膜在長期的溫度、壓力作用下，不流動，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，能改善電池貯存穩定性，但成本遠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，但是我國進口價格過高，使我國高功率的鋅錳電池的生產成本較高。
發明內容
本發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，同時提供該封口膠的制備方法，從而有利于我國高功率鋅錳電池以合理的成本使用高品質的封口膠，提高利潤空間。
為實現上述發明的目的，本發明的技術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℃，恒溫攪拌1～8小時至溶解完全為止。
本發明的鋅錳電池封口膠，主要由丁基橡膠20％～60％(質量分數)、聚異丁烯20％～60％(質量分數)、增粘樹脂0.1％～20％(質量分數)、微晶蠟0.1％～20％(質量分數)、抗氧劑0.1％～2.0％(質量分數)組成。
以丁基橡膠作為封口膠的基料之一，是因為它具有強抗蒸汽滲透性、耐熱性、抗臭氧性強，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，改善封口膠對被粘體的潤濕性，從而增加封口膠的粘附性。
所述的微晶蠟，其作用是調節封口膠的粘度，提高浸潤性，一般要求牌號在70號以上的微晶蠟為宜。這種材料在我國來源容易，有價格優勢，有利于降低成本。
所述的抗氧劑，是針對丁基橡膠的不穩定性而使用的，可以提高封口膠的熔點和耐熱性，從而延長封口膠的使用壽命，提高耐久性，避免膠層過快老化。可以采用N-苯基-萘胺。
為了使封口膠在工業應用時，即在電池封口時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％(質量分數)的顏料。
本發明的組分和用量(質量分數)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 不同產地增粘樹脂的理化性能
本發明鋅錳電池封口膠的制備方法按以下幾個步驟實現第一步先將20％～60％的聚異丁烯置于加熱調制容器中，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℃，恒溫攪拌1～8小時至各類物質互溶為止。
本發明的有益效果是(1)具有良好的氣密性、耐老化性、耐寒性、耐酸堿性和觸粘性，對碳棒、鋅筒和密封圈具有良好的浸潤性。(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，無毒性。(4)該封口膠應用于鋅錳電池的封口，具有良好的抗蠕變性，長時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定性，延長電池的使用壽命，達到或部分超過進口產品的性能指標，(5)而由于選用國內易于獲取且價格較低的材料，制備工藝較為簡單，有效地降低了封口膠的成本。
具體實施例方式
5項實施例的組分及用量(千克)
實施例1按以下幾個步驟實施第一步先將50千克的聚異丁烯置于加熱調制容器中，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的70號微晶蠟，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℃，恒溫攪拌2小時至各類物質互溶為止。
實施例2按以下幾個步驟實施第一步先將45千克的聚異丁烯置于加熱調制容器中，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的75號微晶蠟，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℃，恒溫攪拌4小時至各類物質互溶為止。
實施例3按以下幾個步驟實施第一步先將50千克的聚異丁烯置于加熱調制容器中，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的80號微晶蠟，0.5千克N-苯基-萘胺抗氧劑，然后逐漸升溫至180℃，恒溫攪拌5小時至各類物質互溶為止。
實施例4按以下幾個步驟實施第一步先將45千克的聚異丁烯置于加熱調制容器中，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的85號微晶蠟，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℃，恒溫攪拌8小時至各類物質互溶為止。
實施例5按以下幾個步驟實施第一步先將40千克的聚異丁烯置于加熱調制容器中，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的70號微晶蠟，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℃，恒溫攪拌5小時至各類物質互溶為止。
對上述實施例進行“-15℃←12hr→35℃”循環高低溫貯存試驗和45℃高溫貯存試驗，前者可以考驗封口抗裂縫增長的能力，在熱沖擊作用下封口膠和被粘材料會發生膨脹和收縮，由于膠層和被粘物之間的熱膨脹系數有差別，致使膠層會產生很大的應力；后者是考察封口膠的耐熱性，如果封口膠經受不住高溫，一方面造成電池漏液，另一方面從封口處冒出則嚴重影響電池外觀，給電器造成污染。
表3 “-15℃←12hr→35℃”循環高低溫貯存試驗結果
表4 45℃高溫貯存試驗結果
從表3和表4可看出，實施例1電池封口膠做成5#電池和1#電池后，經過“-15℃←12hr→35℃”循環高低溫貯存試驗和45℃高溫貯存試驗，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(日本石油化學株式會社的封口膠)要好，封口效果更優異。
權利要求
1.一種鋅錳電池封口膠，其特征是主要由丁基橡膠20％～60％(質量分數)、聚異丁烯20％～60％(質量分數)、增粘樹脂0.1％～20％(質量分數)、微晶蠟0.1％～20％(質量分數)、抗氧劑0.1％～2.0％(質量分數)組成，其中丁基橡膠分子量在300000～400000范圍內，聚異丁烯分子量在1000～1500范圍內。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的鋅錳電池封口膠，其特征是所述的微晶蠟是70號以上的微晶蠟。
5.根據權利要求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.根據權利要求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％(質量分數)的顏料。
7.根據權利要求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℃，恒溫攪拌1～8小時至各類物質互溶為止。
8.根據權利要求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％茂名石化煉廠生產的70號以上的微晶蠟，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℃，恒溫攪拌1～8小時至各類物質互溶為止。
9.根據權利要求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℃，恒溫攪拌2小時至各類物質互溶為止。
10.根據權利要求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的75號微晶蠟，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℃，恒溫攪拌4小時至各類物質互溶為止。
全文摘要
本發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℃，恒溫攪拌1～8小時至溶解完全為止。該封口膠應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，長時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定性，延長電池的使用壽命，同時還有效地降低了成本。
文檔編號H01M2/08GK1536047SQ0311419
公開日2004年10月13日 申請日期2003年4月11日 優先權日2003年4月11日
發明者梁智永, 馮潔泳, 劉宏慧, 楊明桂, 駱新平, 周萬里 申請人:中國石化茂名煉油化工股份有限公司