一种铝箔表面钝化液及铝塑膜的制作方法

文档序号:9703446阅读:1277来源:国知局
一种铝箔表面钝化液及铝塑膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝箱表面处理技术领域,特别是一种铝箱表面钝化液及应用。
【背景技术】
[0002] 多层复合膜多使用于食品、电子、工业、生物医疗等行业,随着信息时代发展,科技 进步日新月异,目前封装材料的耐腐蚀、高阻隔性难以满足发展的需要。
[0003] 近年来,软包锂电池获得较快发展,同时也对封装材料提出了较高的要求。
[0004] 锂电池软包装材料作为电池芯的外壳,需要满足以下基本要求:高的气体阻隔性、 层间附着好、稳定的热粘附性能、钝化性能、极好的热封性、优良的延展性能。通常锂电池软 包装材料至少包括三层结构:外层保护层、中间铝箱阻隔层和内层热封层。三层间经粘合 层,通过干法或热法制备完成。
[0005] 铝箱表面钝化处理技术作为软包装膜的关键技术之一,三价铬钝化处理技术的开 发成为了研发的热点,但是由于存在三价铬转化为六价铬的缺陷,所以不能从根本上解决 环境污染的问题。

【发明内容】

[0006] 本发明所要解决的问题是:针对现有技术存在的不足之处,提供一种铝箱表面钝 化液及其制备的铝塑膜。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
[0008] -种铝箱表面钝化液,主要由以下组份组成的,
[0010 ]上述铝箱表面钝化液,所述直链烷基膦酸的分子式为X- (CH2)n-Y。η= 10,11,12;X是(OH) 2Ρ0-,(OH)2ΡΟ2-中的一种;Υ是OH,SH,C00H,(OH) 2Ρ0-,(OH)2ΡΟ2-中的一种。
[0011] 上述铝箱表面钝化液,所述锆化合物为六氟锆酸、六氟锆酸铵中的一种。
[0012] 上述铝箱表面钝化液,所述钛化合物为六氟钛酸、六氟钛酸铵中的一种。
[0013] 上述铝箱表面钝化液,所述铵盐为氟化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种。
[0014] 上述铝箱表面钝化液,所述镍盐为氟化镍、硝酸镍中的一种。
[0015] 上述铝箱表面钝化液,所述钝化液PH值在3~4.5的范围内。
[0016] 上述铝箱表面钝化液,所述钝化液使用温度范围20~50°C,钝化液对铝箱表面的 处理时间2~5min。
[0017] 一种铝塑膜,其使用上述铝箱表面钝化液进行处理。
[0018] 本发明中的钝化液中直链烷基膦酸在水中具有有限的溶解度,为提高以上直链烷 基膦酸在水中的溶解性能,可根据实际情况在上述钝化液中加入乙醇或丙醇,加入量1重量 份~20重量份,同时应减少相同量的水。
[0019] 与现有技术相比,本发明具有如下优点:
[0020] 1.本发明不含三价铬和六价铬等,而是采用直链烷基膦酸与钛锆化合物形成钝化 组合物,大大减少了对环境产生的污染和人身伤害,使用本发明的钝化液制备的铝塑膜满 足高的气体阻隔性、层间附着好、稳定的热粘附性能、钝化性能、极好的热封性、优良的延展 性能的基本要求。
[0021] 2.由于直链烷基膦酸与铝箱表面的A1-0H反应形成一齿、二齿和三齿结构,从而使 钝化层与铝箱具有更好的附着性能;由于钝化层外部存在可反应官能团,与粘合层相连后, 提高了层间粘接性和耐溶剂性能。
[0022] 3.本发明通过对钝化液中组分的选择、各组分之间用量比例的调整、钝化液PH值 的优化,使直链烷基膦酸分子经过在铝箱表面自组装形成致密的长链有机膦酸钝化层,具 有良好的伸展性能,保证包装膜在冲深过程中钝化层仍具有良好的致密性,不会出现裂开 的现象,从而具有良好的耐氢氟酸和电解液性能。
[0023] 4.由于钝化时间效率高,本发明钝化液能够满足钝化铝箱的规模化生产。
[0024] 5.钝化处理后的铝箱可应用于锂电池软包装、化学品包装、食品包装和药品包装 等的铝塑膜。
【具体实施方式】
[0025] 一种铝箱表面钝化液,主要由以下组份组成:
[0027] 本发明的直链烷基膦酸,分子式为乂-(〇12)11-¥。11=10,11,12;乂是(0!1)屮0-,(0!1) 2P〇2-中的一种;Y是OH,SH,C00H,(OH)2P0-,(OH)2P〇2-中的一种。
[0028]本发明的直链烷基膦酸,优选一端为膦酸基;另一端为0H-,SH-等与粘合树脂层形 成氢键、共键价的官能团,或膦酸、羧酸等与粘合树脂层形成相容性性好的官能团。这是因 为膦酸基团与铝箱表面的OH反应形成一齿、或二齿、或三齿的化学键,从而形成的有机膦酸 分子链均在平行方向自组装,钝化层与铝箱非常牢固且钝化层更加致密。钝化层外部官能 团与粘合树脂层形成相容或交联的状态,提高了钝化层与粘合树脂间的粘合性能及耐溶剂 性能。
[0029]尽管直链烷基膦酸形成的钝化层在理论上是非常致密的,但是由于在自组装过程 中受各种因素的影响,直链烷基双膦酸或羟基直链烷基膦酸分子链之间会存在少量缺陷, 为了进一步提高钝化层的耐蚀性能和盐雾性能,在钝化液中加入锆化合物和钛化合物。 [0030]在1000重量份的水中加入直链烷基膦酸1.5重量份~2重量份最佳。加入量低于 1.5重量份和高于2重量份,钝化层耐腐蚀性均会变差。
[0031 ]本发明的锆化合物为六氟锆酸、六氟锆酸铵中的一种。不使用二氯氧锆、六氟锆酸 钠、六氟锆酸钾,这是因为二氯氧锆、六氟锆酸钠和六氟锆酸钾含有氯离子、钠离子和钾离 子,易残留在钝化层表面,形成污染。在1000重量份水中加入〇.9重量份~1.5重量份错化合 物,锆化合物低于0.9份,钝化层耐腐蚀性会有下降趋势;锆化合物高于1.5重量份,钝化层 表面较差,会产生裂纹,钝化层耐冲深性能和耐腐蚀性能均会变差。
[0032] 本发明的钛化合物为六氟钛酸、六氟钛酸铵中的一种。不使用六氟钛酸钠、六氟钛 酸钾,同样是防止钠和钾离子对钝化层形成污染。在1〇〇〇重量份水中加入1.5重量份~3.5 重量份锆化合物,钛化合物低于1.5份和高于3.5重量份,钝化层耐腐蚀性能会变差。
[0033] 本发明的铵盐为氟化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种。铵盐是为了提高钝化液稳定 性,在1000重量份水中加入量为0.5重量份~1重量份较好,加入量低于0.5重量份和高于1 重量份钝化液稳定性会变差。
[0034]本发明的镍盐为氟化镍、硝酸镍中的一种,1000重量份水中加入镍盐量0.01重量 份~0.2重量份为宜。加入镍盐有利于提高铝箱钝化层延展性能和提高钝化层耐腐蚀性能。 从实验数据来看,加入量低于0.01重量份和高于0.2重量份,钝化层耐硫酸铜点滴试验效果 均会变差。
[0035] 本发明的钝化液中加入氢氟酸或硝酸的目的是促进钝化层的形成及提高处理层 致密性,从而提高处理层耐蚀性能。在1000重量份水中加入0.1重量份~1重量份氢氟酸或 硝酸为宜,氢氟酸或硝酸都有促进铝箱表面钝化的功能,当加入量低于〇.1重量份时,所需 钝化时间将会延长;当加入量高于1重量份时,会降低钝化层的厚度及钝化性能。
[0036] 为了进一步提高钝化层表观的平整性,在钝化液中加入磷酸,在1000重量份水中 加入磷酸量为10重量份~30重量份,低于10重量份,钝化层会变得不平,有凸形颗粒;高于 30重量份,钝化液pH值较低,不利于钝化层的生成。
[0037] 本发明的钝化液所述pH值在3~4.5的范围内。PH值低于3,钝化液酸性太大,钝化 速度过快,钝化层偏薄,降低钝化效果;PH值高于4.5,钝化液中的酸性偏低,钝化层不致密, 也会降低钝化效果。
[0038]本发明的钝化液使用温度范围20°C~50°C,钝化液对铝箱表面的处理时间2min~ 5min。温度低于20°C,反应时间会延长,钝化层耐腐蚀性能不理想;高于50°C,尽管可以缩短 钝化时间,但是由于有机膦酸和无机锆钛化合物复合钝化,二者形成的钝化层不能够达到 最佳匹配,降低了钝化层耐腐蚀性能。
[0039]本发明的钝化液中使用直链烷基膦酸的情况下,一般干燥温度可以在80°C~120 °C;但在使用巯基直链烷基膦酸的情况下,干燥温度在50°C~60°C干燥或用氮气冲干较好。
[0040]使用本发明的钝化液对铝箱处理方法,包括以下步骤:
[0041] 1.除油:用碱性去油液将铝箱表面的油脂去除,并用去离子水清洗干净;
[0042] 2.活化:用酸性清洗液活化,并用去离子水清洗干净后干燥;
[0043] 3.钝化:将铝箱在20~50°C钝化液中钝化,钝化处理时间2min~5min后干燥;
[0044]含有钝化层的铝箱制成的铝塑膜在锂电池软包电池、食品、药品、化学品、电子等 方面有着广泛的应用。
[0045]以软包锂电池、电子品和化学品铝塑包装膜的应用为例,铝塑膜结构为:外层为耐 热树脂层、中间为铝箱层、内层为热封层,三层间通过胶粘剂或粘合树脂层叠在一起。铝箱 层厚度选择30μηι~50μηι为佳;耐热树脂层厚度可选择12μηι~25μηι;错箱与耐热性树脂层间 的胶粘剂层为聚氨酯胶粘剂,胶粘剂层厚度设置为3μπι~5μπι;钝化层与热封层间的粘合树 脂
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