一种耐电解液耐高温压敏胶的制备方法与流程

文档序号:17944654发布日期:2019-06-18 23:28阅读:656来源:国知局

本发明涉及一种耐电解液耐高温压敏胶的制备方法,属于胶黏剂制备技术领域。



背景技术:

压敏胶材料是一类应用广泛的材料。是一类只需施加轻度压力,即可与被粘物粘合牢固的胶粘剂。由于压敏胶具有一定的初粘性和持粘性,并且在无污染的情况下可反复使用,剥离后对被粘表面无污染等特点,使其已广泛应用于电子绝缘、电子元件加工、彩色扩印、军用侦毒制品、汽车内装饰及医疗等诸多领域。

压敏胶按照主体树脂成分可分为橡胶型和树脂型两类,橡胶型又可分为天然橡胶和合成橡胶类,树脂型又主要包括聚丙烯酸酯类、有机硅类以及聚氨酯类。按照分散介质的不同,分为水性和溶剂型压敏胶。

丙烯酸酯类压敏胶是目前应用范围最广的压敏胶,具有透明性好,优异的耐候性和耐热性,无相分离和迁移现象,适用于电子机械制造领域。但传统丙烯酸类压敏胶的耐高温性能欠佳,交联后的丙烯酸酯压敏胶也仅能在150℃的环境中短期使用,其热稳定性差,高温下会变柔软,所以大多数普通丙烯酸类压敏胶只能在室温条件下使用。丙烯酸酯压敏胶常需要进行物理化学改性才能部分满足耐高温要求。且传统丙烯酸类压敏胶的耐电解液性能不好,在电解液环境中浸泡3~4小时胶层就被电解液渗透溶胀,从而失去粘性。

与其它压敏胶相比,有机硅压敏胶不仅具有压敏胶所必需的良好粘接强度和初粘性,还有许多独特的性能:对高能和低能表面材料具有良好的粘附性;具有突出的耐高低温性能,短期使用温度可达300℃,可在-50~200℃之间长期使用,且在高温和低温下仍然保持其粘接强度和柔韧性;具有良好的耐化学性能及突出的耐溶剂性和电性能;对金属无腐蚀,对皮肤无刺激性。因而,有机硅压敏胶得到了广泛的应用和发展,尤其是在电子行业和医用行业。但现有的国内有机硅压敏胶存在胶层固化后表面容易出油、剥离时在被粘贴物体表面有“鬼影”现象,固化后胶层发生油缩、胶层表面产生波纹影响保护效果等技术问题,很难满足大规模工业生产需求。

因此,制备出一种透明度高、粘性稳定、耐高温性好的压敏胶具有重要意义。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题:针对目前压敏胶耐电解液性能不佳、耐高温性能不足,粘结效果差的缺陷,提供了一种耐电解液耐高温压敏胶的制备方法。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

耐电解液耐高温压敏胶的具体制备步骤为:

将改性产物投入管式炉中,向管式炉中充满氩气,升高炉内温度至950~970℃,恒温静置2~3h,出料后研磨过100目筛制得热处理产物,将热处理产物、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、丙酮、乙酯和甲苯投入反应釜中,在温度为75~85℃、转速为300~360r/min的条件下搅拌反应60~80min,即得耐电解液耐高温压敏胶;

改性产物的具体制备步骤为:

(1)将混合产物与质量分数为8~12%的盐酸投入烧杯中,将烧杯置于超声振荡仪中,在频率为32~36khz的条件下振荡2~3h,振荡后向烧杯中滴加质量分数为10~12%的碳酸氢钠溶液调节ph值至中性,将烧杯置于真空干燥箱中,在温度为65~75℃、真空度为160~200pa的条件下干燥3~4h,制得浓缩产物;

(2)将浓缩产物投入三口烧瓶中,加入磁力转珠,以600~700r/min的转速混合搅拌,在搅拌过程中向三口烧瓶中滴加正硅酸四乙酯,滴加结束后继续搅拌2~3h,搅拌后滴加质量分数为15~17%的氢氧化钠溶液调节ph值至11~12,投入旋转蒸发仪中,在温度为85~95℃的条件下浓缩干燥4~5h制得改性产物;

混合产物的具体制备步骤为:

(1)称取土豆皮、黄豆和竹片投入烘箱中,在温度为80~90℃的条件下干燥13~15h,干燥后投入研磨机中研磨过50目筛,依次用无水乙醇和蒸馏水清洗3~5次后得到研磨产物;

(2)将研磨产物、葡萄糖、康氏木霉菌粉和蒸馏水投入发酵罐中,将发酵罐置于温度为38~42℃的温室中,恒温静置7~9天制得发酵产物;

(3)将上述发酵产物投入反应釜中,密闭反应釜,向反应釜中充入氮气,升高反应釜内气压至1.6~1.8mpa,升高反应釜内温度至150~170℃,恒温恒压反应100~120min得到反应液,向反应釜中加入反应液质量10~14%的矾土粉末,在常压和温度为120~130℃的条件下继续恒温反应3~4h制得混合产物。

优选的按重量份数计,热处理产物为8~10份、丙烯酸异辛酯为10~12份、丙烯酸丁酯为9~11份、丙酮为5~7份、乙酯为7~9份、甲苯为2~4份。

改性产物的具体制备步骤(1)中混合产物与质量分数为8~12%的盐酸的质量比为1:10。

改性产物的具体制备步骤(2)中向三口烧瓶中滴加的正硅酸四乙酯的质量为浓缩产物质量的5~7%。

混合产物的具体制备步骤(1)中优选的按重量份数计,土豆皮为8~10份、黄豆为2~3份、竹片为5~6份。

混合产物的具体制备步骤(1)中竹片优选为毛竹、方竹、紫竹其中的一种或多种按任意比例混合。

混合产物的具体制备步骤(2)中优选的按重量份数计,研磨产物为12~14份、葡萄糖为1~2份、康氏木霉菌粉为0.3~0.5份、蒸馏水为5~7份。

混合产物的具体制备步骤(3)中向反应釜中加入的矾土粉末的质量为反应液质量的10~14%。

本发明的有益技术效果是:

(1)本发明首先将土豆皮、黄豆、毛竹片烘干研磨清洗,加入葡萄糖和康氏木酶进行发酵制得发酵产物,随后将发酵产物进行高温高压反应,反应后加入矾土粉末混合搅拌,搅拌后加入盐酸振荡反应,反应后浓缩干燥制得浓缩产物,然后将浓缩产物与正硅酸四乙酯混合搅拌,搅拌后进行高温热处理制得热处理产物,随后将热处理产物与有机溶剂、丙烯酸酯以及其它助剂混合搅拌即得耐电解液耐高温压敏胶,本发明从土豆皮、黄豆中提取出淀粉和大豆蛋白,从毛竹片中提取出竹纤维,再利用康氏木酶菌进行微生物发酵分解,并经过高温高压反应,使土豆皮和黄豆中的淀粉、蛋白质等成分分解,生成碳链和肽链更短的多糖、多肽成分,从而增加其羟基、氨基、羧基等自由基的数目,增加有机基团的比表面积,提高与周围成分之间的接触面积,从而提高压敏胶中各分子之间的交联粘结程度,形成更加稳定粘结性更高的粘结层,使压敏胶对外界基材的黏附性能增加,还利用竹纤维良好的韧性和强度,在引入压敏胶中后,使压敏胶的强度和韧性得到提高;

(2)本发明向压敏胶中引入矾土,将矾土的铝、铁、硅元素以离子形式融入压敏胶中,利用各反应生成氧化铁、氧化铝和氧化硅,金属氧化物进一步填充竹纤维交联结构中的空隙和竹纤维管中,并利用正硅酸四乙酯包覆多肽、多糖和竹纤维,随后反应生成二氧化硅包覆,充分分散、填充压敏胶中,利用金属氧化物和氧化硅本身稳定的化学性能和绝缘性能使压敏胶更具耐电解液性能和耐高温性能,具有广阔的应用前景。

具体实施方式

按重量份数计,称取8~10份土豆皮、2~3份黄豆和5~6份毛竹片投入烘箱中,在温度为80~90℃的条件下干燥13~15h,干燥后投入研磨机中研磨过50目筛,依次用无水乙醇和蒸馏水清洗3~5次后得到研磨产物;按重量份数计,将12~14份上述研磨产物、1~2份葡萄糖、0.3~0.5份康氏木霉菌粉和5~7份蒸馏水投入发酵罐中,将发酵罐置于温度为38~42℃的温室中,恒温静置7~9天制得发酵产物;将上述发酵产物投入反应釜中,密闭反应釜,向反应釜中充入氮气,升高反应釜内气压至1.6~1.8mpa,升高反应釜内温度至150~170℃,恒温恒压反应100~120min得到反应液,向反应釜中加入反应液质量10~14%的矾土粉末,在常压和温度为120~130℃的条件下继续恒温反应3~4h制得混合产物;将上述混合产物与质量分数为8~12%的盐酸按质量比1:10投入烧杯中,将烧杯置于超声振荡仪中,在频率为32~36khz的条件下振荡2~3h,振荡后向烧杯中滴加质量分数为10~12%的碳酸氢钠溶液调节ph值至中性,将烧杯置于真空干燥箱中,在温度为65~75℃、真空度为160~200pa的条件下干燥3~4h,制得浓缩产物;将上述浓缩产物投入三口烧瓶中,加入磁力转珠,以600~700r/min的转速混合搅拌,在搅拌过程中向三口烧瓶中滴加浓缩产物质量5~7%的正硅酸四乙酯,滴加结束后继续搅拌2~3h,搅拌后滴加质量分数为15~17%的氢氧化钠溶液调节ph值至11~12,投入旋转蒸发仪中,在温度为85~95℃的条件下浓缩干燥4~5h制得改性产物;将上述改性产物投入管式炉中,向管式炉中充满氩气,升高炉内温度至950~970℃,恒温静置2~3h,出料后研磨过100目筛制得热处理产物,按重量份数计,将8~10份热处理产物、10~12份丙烯酸异辛酯、9~11份丙烯酸丁酯、5~7份丙酮、7~9份乙酯和2~4份甲苯投入反应釜中,在温度为75~85℃、转速为300~360r/min的条件下搅拌反应60~80min,即得耐电解液耐高温压敏胶。

竹片:毛竹片研磨产物的制备:按重量份数计,称取8份土豆皮、2份黄豆和5份毛竹片投入烘箱中,在温度为80℃的条件下干燥13h,干燥后投入研磨机中研磨过50目筛,依次用无水乙醇和蒸馏水清洗3次后得到研磨产物。

发酵产物的制备:按重量份数计,将12份上述研磨产物、1份葡萄糖、0.3份康氏木霉菌粉和5份蒸馏水投入发酵罐中,将发酵罐置于温度为38℃的温室中,恒温静置7天制得发酵产物。

混合产物的制备:将上述发酵产物投入反应釜中,密闭反应釜,向反应釜中充入氮气,升高反应釜内气压至1.6mpa,升高反应釜内温度至150℃,恒温恒压反应100min得到反应液,向反应釜中加入反应液质量10%的矾土粉末,在常压和温度为120℃的条件下继续恒温反应3h制得混合产物。

浓缩产物的制备:将上述混合产物与质量分数为8%的盐酸按质量比1:10投入烧杯中,将烧杯置于超声振荡仪中,在频率为32khz的条件下振荡2h,振荡后向烧杯中滴加质量分数为10%的碳酸氢钠溶液调节ph值至中性,将烧杯置于真空干燥箱中,在温度为65℃、真空度为160pa的条件下干燥3h,制得浓缩产物。

改性产物的制备:将上述浓缩产物投入三口烧瓶中,加入磁力转珠,以600r/min的转速混合搅拌,在搅拌过程中向三口烧瓶中滴加浓缩产物质量5%的正硅酸四乙酯,滴加结束后继续搅拌2h,搅拌后滴加质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节ph值至11,投入旋转蒸发仪中,在温度为85℃的条件下浓缩干燥4h制得改性产物。

耐电解液耐高温压敏胶的制备:将上述改性产物投入管式炉中,向管式炉中充满氩气,升高炉内温度至950℃,恒温静置2h,出料后研磨过100目筛制得热处理产物,按重量份数计,将8份热处理产物、10份丙烯酸异辛酯、9份丙烯酸丁酯、5份丙酮、7份乙酯和2份甲苯投入反应釜中,在温度为75℃、转速为300r/min的条件下搅拌反应60min,即得耐电解液耐高温压敏胶。

竹片:方竹片研磨产物的制备:按重量份数计,称取9份土豆皮、2份黄豆和5份方竹片投入烘箱中,在温度为85℃的条件下干燥14h,干燥后投入研磨机中研磨过50目筛,依次用无水乙醇和蒸馏水清洗4次后得到研磨产物。

发酵产物的制备:按重量份数计,将13份上述研磨产物、1份葡萄糖、0.4份康氏木霉菌粉和6份蒸馏水投入发酵罐中,将发酵罐置于温度为40℃的温室中,恒温静置8天制得发酵产物。

混合产物的制备:将上述发酵产物投入反应釜中,密闭反应釜,向反应釜中充入氮气,升高反应釜内气压至1.7mpa,升高反应釜内温度至160℃,恒温恒压反应110min得到反应液,向反应釜中加入反应液质量12%的矾土粉末,在常压和温度为125℃的条件下继续恒温反应3h制得混合产物。

浓缩产物的制备:将上述混合产物与质量分数为10%的盐酸按质量比1:10投入烧杯中,将烧杯置于超声振荡仪中,在频率为34khz的条件下振荡2h,振荡后向烧杯中滴加质量分数为11%的碳酸氢钠溶液调节ph值至中性,将烧杯置于真空干燥箱中,在温度为70℃、真空度为180pa的条件下干燥3h,制得浓缩产物。

改性产物的制备:将上述浓缩产物投入三口烧瓶中,加入磁力转珠,以650r/min的转速混合搅拌,在搅拌过程中向三口烧瓶中滴加浓缩产物质量6%的正硅酸四乙酯,滴加结束后继续搅拌2h,搅拌后滴加质量分数为16%的氢氧化钠溶液调节ph值至11,投入旋转蒸发仪中,在温度为90℃的条件下浓缩干燥4h制得改性产物。

耐电解液耐高温压敏胶的制备:将上述改性产物投入管式炉中,向管式炉中充满氩气,升高炉内温度至960℃,恒温静置2h,出料后研磨过100目筛制得热处理产物,按重量份数计,将9份热处理产物、11份丙烯酸异辛酯、10份丙烯酸丁酯、6份丙酮、8份乙酯和3份甲苯投入反应釜中,在温度为80℃、转速为340r/min的条件下搅拌反应70min,即得耐电解液耐高温压敏胶。

竹片:紫竹片研磨产物的制备:按重量份数计,称取10份土豆皮、3份黄豆和6份紫竹片投入烘箱中,在温度为90℃的条件下干燥15h,干燥后投入研磨机中研磨过50目筛,依次用无水乙醇和蒸馏水清洗5次后得到研磨产物。

发酵产物的制备:按重量份数计,将14份上述研磨产物、2份葡萄糖、0.5份康氏木霉菌粉和7份蒸馏水投入发酵罐中,将发酵罐置于温度为42℃的温室中,恒温静置9天制得发酵产物。

混合产物的制备:将上述发酵产物投入反应釜中,密闭反应釜,向反应釜中充入氮气,升高反应釜内气压至1.8mpa,升高反应釜内温度至170℃,恒温恒压反应120min得到反应液,向反应釜中加入反应液质量14%的矾土粉末,在常压和温度为130℃的条件下继续恒温反应4h制得混合产物。

浓缩产物的制备:将上述混合产物与质量分数为12%的盐酸按质量比1:10投入烧杯中,将烧杯置于超声振荡仪中,在频率为36khz的条件下振荡3h,振荡后向烧杯中滴加质量分数为12%的碳酸氢钠溶液调节ph值至中性,将烧杯置于真空干燥箱中,在温度为75℃、真空度为200pa的条件下干燥4h,制得浓缩产物。

改性产物的制备:将上述浓缩产物投入三口烧瓶中,加入磁力转珠,以700r/min的转速混合搅拌,在搅拌过程中向三口烧瓶中滴加浓缩产物质量7%的正硅酸四乙酯,滴加结束后继续搅拌3h,搅拌后滴加质量分数为17%的氢氧化钠溶液调节ph值至12,投入旋转蒸发仪中,在温度为95℃的条件下浓缩干燥5h制得改性产物。

耐电解液耐高温压敏胶的制备:将上述改性产物投入管式炉中,向管式炉中充满氩气,升高炉内温度至970℃,恒温静置3h,出料后研磨过100目筛制得热处理产物,按重量份数计,将10份热处理产物、12份丙烯酸异辛酯、11份丙烯酸丁酯、7份丙酮、9份乙酯和4份甲苯投入反应釜中,在温度为85℃、转速为360r/min的条件下搅拌反应80min,即得耐电解液耐高温压敏胶。

对比例1:与实施例1的制备方法基本相同,唯有不同的是未加入研磨产物。

对比例2:与实施例2的制备方法基本相同,唯有不同的是未加入改性产物。

对比例3:上海市某公司生产的压敏胶。

对本发明制得的耐电解液耐高温压敏胶和对比例中的压敏胶进行检测,检测结果如表1所示:

剪切强度测试

按照标准gb/t7124-2008,采用拉伸试验机以5mm/min的拉伸速率进行测定。

剥离强度测试按照标准gb/t2791,采用拉伸试验机,以5mm/min的拉伸速率进行测定。

耐电解液性测试检测条件为:置于相同物性的锂离子电解液中,在85℃的温度下浸泡48h。

表1性能测定结果

由表1数据可知,本发明制得的耐电解液耐高温压敏胶与现有的同类产品相比具有更加优异的耐电解液性能和耐高温性能,且不会对环境造成任何污染,具有广阔的使用前景。

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