权利要求
1.正
负极材料配方用高阻隔封装膜，其特征在于，高阻隔封装膜的产品结构为：
第一层的原料为20-40重量份数的低密度聚乙烯树脂;
第二层的原料为5-10重量份数的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂;
第三层的原料为20-30重量份数的乙烯-乙烯醇共聚树脂和1-10重量份数的有机改性纳基蒙脱土;
第四层的原料为5-10重量份数的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂;
第五层的原料为20-40重量份数的低密度聚乙烯树脂和10-30重量份数的线性低密度聚乙烯树脂;
其中，有机改性纳基蒙脱土的制备方法为：
步骤S1、按重量份数计，将3-5份月桂酸、6-10份3-二甲氨基丙胺和70-90mL甲苯加入至三口烧瓶中，冷凝回流，升高温度至140-150℃，反应10-12h，得到混合液，加入10-20份丙酮，升温至75-85℃，得到中间体;
步骤S2、按重量份数计，将3-5份中间体和1-3份1,5-二碘戊烷加入至圆底烧瓶中，加入10-20mL N,N-二甲基甲酰胺，充分溶解，通入氮气，反应温度为85-95℃，搅拌15-20h，得到季铵盐改性剂;
步骤S3、按重量份数计，将10-20份钠基纳基蒙脱土和40-60份去离子水放至烧瓶中，水浴加热，搅拌，水浴温度为45-55℃，加入1-3份季铵盐改性剂，继续搅拌，静置，得到有机改性纳基蒙脱土。
2.根据权利要求1所述的正负极材料配方用高阻隔封装膜，其特征在于，第一层的制备方法为：
将第一层原料投入到第一台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区110-120℃、二区140-150℃、三区158-168℃和流道150-160℃，螺杆转速为30-40r/min。
3.根据权利要求1所述的正负极材料配方用高阻隔封装膜，其特征在于，第二层和第四层的制备方法为：
将第二层和第四层原料分别投入到第二台和第四台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区112-122℃、二区140-150℃、三区158-168℃和流道150-160℃，螺杆转速为10-15r/min。
4.根据权利要求1所述的正负极材料配方用高阻隔封装膜，其特征在于，第三层的制备方法为：
将第三层原料投入到第三台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区168-178℃、二区190-200℃、三区212-212℃和流道192-202℃，螺杆转速为35-45r/min。
5.根据权利要求1所述的正负极材料配方用高阻隔封装膜，其特征在于，第五层的制备方法为：
将第五层原料投入到第五台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区110-120℃、二区140-150℃、三区158-168℃和流道150-160℃，螺杆转速为30-40r/min。
6.根据权利要求1所述的正负极材料配方用高阻隔封装膜，其特征在于，正负极材料配方用高阻隔封装膜为50-200μm的厚度。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的正负极材料配方用高阻隔封装膜的制备方法为：
将五层原料组分分别投入到五台螺杆挤出机相对应的料斗中，模头温度设定150-160℃，温度达到设计值，保温1-2h，启动五台螺杆挤出机，控制吹胀比为2.5-2.7，控制拉伸速度为8-10m/min，得到正负极材料配方用高阻隔封装膜。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及封装膜技术领域，具体为正负极材料配方用高阻隔封装膜。
背景技术
[0002]封装材料能够有效地保护正负极材料，可以防止正负极材料在运输和储存过程中受到物理损伤或化学变化，从而确保正负极材料的稳定性和质量。
[0003]目前，聚乙烯膜具有极性小、质轻、价廉、易加工以及易功能化等优势，但是聚乙烯膜封装材料的阻隔性能难以满足正负极材料配方封装的要求，因此改善聚乙烯膜阻隔性能具有十分重要的意义。
[0004]目前，人们提出了多种方案来提高聚乙烯膜的阻隔性能，最常见的的解决方法是在材料本身覆盖一层薄的、气体渗透性差的聚合物，但是仍然达不到现代封装领域的高标准要求，随着研究的深入，人们发现将无机物(蒙脱土、
石墨烯、水滑石等)与聚合物材料复合能极大的提高聚乙烯膜的阻隔性能，具有广阔的应用前景。
[0005]用于封装材料制备的无机物大都具有层板结构，通过弱的相互作用力层层堆积，比如蒙脱土，层与层之间排列紧密，层间距小，且蒙脱土具有一定的亲水性，因而与基体材料的相容性较差，在一定程度上影响了对封装膜阻隔性能的改善效果。
发明内容
[0006]本发明提供一种正负极材料配方用高阻隔封装膜，首先制备一种新型的有机改性纳基蒙脱土，之后将其与乙烯-乙烯醇共聚树脂复合，作为阻隔材料，以此来提高聚乙烯薄膜的阻隔性能。
[0007]正负极材料配方用高阻隔封装膜，其产品结构为：
[0008]第一层的原料为20-40重量份数的低密度聚乙烯树脂;
[0009]第二层的原料为5-10重量份数的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂;
[0010]第三层的原料为20-30重量份数的乙烯-乙烯醇共聚树脂和1-10重量份数的有机改性纳基蒙脱土;
[0011]第四层的原料为5-10重量份数的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂;
[0012]第五层的原料为20-40重量份数的低密度聚乙烯树脂和10-30重量份数的线性低密度聚乙烯树脂;
[0013]其中，有机改性纳基蒙脱土的制备方法为：
[0014]按重量份数计，将3-5份月桂酸、6-10份3-二甲氨基丙胺和70-90mL甲苯加入至三口烧瓶中，冷凝回流，升高温度至140-150℃，反应10-12h，得到混合液，加入10-20份丙酮，升温至75-85℃，得到中间体;
[0015]按重量份数计，将3-5份中间体和1-3份1,5-二碘戊烷加入至圆底烧瓶中，加入10-20mL N,N-二甲基甲酰胺，充分溶解，通入氮气，反应温度为85-95℃，搅拌15-20h，得到季铵盐改性剂;
[0016]按重量份数计，将10-20份钠基纳基蒙脱土和40-60份去离子水放至烧瓶中，水浴加热，搅拌，水浴温度为45-55℃，加入1-3份季铵盐改性剂，继续搅拌，静置，得到有机改性纳基蒙脱土。
[0017]优选的，第一层的制备方法为：
[0018]将第一层原料投入到第一台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区110-120℃、二区140-150℃、三区158-168℃和流道150-160℃，螺杆转速为30-40r/min。
[0019]优选的，第二层和第四层的制备方法为：
[0020]将第二层和第四层原料分别投入到第二台和第四台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区112-122℃、二区140-150℃、三区158-168℃和流道150-160℃，螺杆转速为10-15r/min。
[0021]优选的，第三层的制备方法为：
[0022]将第三层原料投入到第三台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区168-178℃、二区190-200℃、三区212-212℃和流道192-202℃，螺杆转速为35-45r/min。
[0023]优选的，第五层的制备方法为：
[0024]将第五层原料投入到第五台螺杆挤出机的料斗中，各区温度设定为一区110-120℃、二区140-150℃、三区158-168℃和流道150-160℃，螺杆转速为30-40r/min。
[0025]优选的，正负极材料配方用高阻隔封装膜为50-200μm的厚度。
[0026]正负极材料配方用高阻隔封装膜的制备方法为：
[0027]将五层原料组分分别投入到五台螺杆挤出机相对应的料斗中，模头温度设定150-160℃，温度达到设计值，保温1-2h，启动五台螺杆挤出机，控制吹胀比为2.5-2.7，控制拉伸速度为8-10m/min，得到正负极材料配方用高阻隔封装膜。
[0028]与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
[0029]本发明采用月桂酸和3-二甲氨基丙胺直接缩合，生成具有酰胺官能团的叔胺作为中间体，再与1,5-二碘戊烷反应，生成季铵盐改性剂，制备得到的季铵盐改性剂中含有两个带正电荷的N+，可以与钠基纳基蒙脱土进行阳离子交换，取代纳基蒙脱土层间可交换的Na+，实现纳基蒙脱土层间距的拓宽，不仅增大纳基蒙脱土结构稳定性，还有效减少了纳基蒙脱土之间的团聚，提高了纳基蒙脱土在乙烯-乙烯醇共聚树脂中的分散性，进而提高了与乙烯-乙烯醇共聚树脂之间的相容性，增加体系阻隔性能;
[0030]本发明采用季铵盐改性剂改性纳基蒙脱土后，与乙烯-乙烯醇共聚树脂相混合作为封装膜的阻隔材料，通过多层共挤技术制备具有五层结构的封装膜，其具有优异的阻隔性能。
附图说明
[0031]图1为采用实施例3和对比例1所得产品的氧气透过量和水蒸气透过量对比图;
[0032]图2为采用实施例3和对比例1所得产品的拉伸强度对比图。
具体实施方式
[0033]实施例1：
[0034]正负极材料配方用高阻隔封装膜，产品结构为：
[0035]第一层的原料为30重量份数的低密度聚乙烯树脂;
[0036]第二层的原料为8重量份数的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂;
[0037]第三层的原料为25重量份数的乙烯-乙烯醇共聚树脂和5重量份数的有机改性纳基蒙脱土;
[0038]第四层的原料为8重量份数的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂;
[0039]第五层的原料为30重量份数的低密度聚乙烯树脂，20重量份数的线性低密度聚乙烯树脂;
[0040]低密度聚乙烯树脂购自于购自于中国石油化工股份有限公司，牌号为2520D;
[0041]马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂购自于东莞市滔滔塑胶原料有限公司，牌号为4288;
[0042]乙烯-乙烯醇共聚树脂购自中石化重庆川维化工有限公司，牌号为EW-3801;
[0043]线性低密度聚乙烯树脂购自于中海壳牌石油化工有限公司，牌号2420H;
[0044]纳基蒙脱土购自上海基屹生物科技有限公司，型号为PGW。
[0045]实施例2：
[0046]实施例1中有机改性纳基蒙脱土的制备方法为：
[0047]步骤S1、将4g月桂酸和8g 3-二甲氨基丙胺和80mL甲苯加入至三口烧瓶中，冷凝回流，升高温度至140℃，反应12h，得到混合液，使用旋转发仪旋干，得到固体粗产物，缓慢加入15g丙酮，升温至85℃，粗产物完全溶解，停止加热，自然冷却结晶，抽滤，得到中间体;
[0048]步骤S2、将4g中间体和2g 1,5-二碘戊烷加入至圆底烧瓶中，加入15mL N,N-二甲基甲酰胺，充分溶解，通入氮气，反应温度为95℃，搅拌20h，反应产物为液体，旋干浓缩，石油醚洗涤3次，60℃下，真空干燥4h，得到季铵盐改性剂;
[0049]采用1,5-二碘戊烷与中间体生成双季铵盐，其中具有2个阳离子头和2个长链疏水尾，分子中具有两个长链的疏水基团，由于分子中有两个带正电荷的N+，通过诱导作用使季氮上的正电荷密度增加，有利于与钠基纳基蒙脱土交换阳离子，有利于纳基蒙脱土剥离成纳米片层均匀分散在基体中，避免团聚;
[0050]步骤S3、将15g钠基纳基蒙脱土和50g去离子水放至烧瓶中，水浴加热，搅拌1h，水浴温度为55℃，加入2g季铵盐改性剂，继续搅拌4h，静置12h，离心，离心机的转速设置为8000rpm，离心时间为6min，洗涤，离心和洗涤重复3次，烘干，得到有机改性纳基蒙脱土;
[0051]纳基蒙脱土作为层状硅酸盐，具有天然纳米片层结构，片层之间靠静电力结合，使用具有长碳链的季铵盐改性剂取代原始纳基蒙脱土层间可交换的Na+，进行纳基蒙脱土改性，来实现纳基蒙脱土层间距的拓宽，改性后纳基蒙脱土极性减小，层间的距离增大，提高了与乙烯-乙烯醇共聚树脂之间的相容性，有利于纳基蒙脱土剥离成纳米片层均匀分散在基体中，并且长碳链的季铵盐改性剂阳离子作为纳基蒙脱土层间强有力的柱撑，可以提高纳基蒙脱土的结构稳定性，从而提高体系的阻隔性。
[0052]实施例3：
[0053]实施例1中正负极材料配方用高阻隔封装膜的制备方法为：
[0054]将低密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂、乙烯-乙烯醇共聚树脂和线性低密度聚乙烯树脂，分别放至干燥箱，温度设置为80℃，干燥4h;
[0055]按照正负极材料配方用高阻隔封装膜多层结构设计的物料配比，将不同重量配比的原料组分分别投入到五台螺杆挤出机相对应的料斗中，各螺杆挤出机的参数为：
[0056]第一层对应螺杆挤出机各区温度设定为一区120℃、二区150℃、三区168℃和流道160℃，螺杆转速为40r/min;
[0057]第二层和第四层对应螺杆挤出机各区温度设定为一区122℃、二区150℃、三区168℃和流道160℃，螺杆转速为15r/min;
[0058]第三层对应螺杆挤出机各区温度设定为一区178℃、二区200℃、三区212℃和流道202℃螺杆转速为45r/min;
[0059]第五层对应螺杆挤出机各区温度设定为一区120℃、二区150℃、三区168℃和流道160℃，螺杆转速为40r/min;
[0060]模头温度设定160℃，温度达到设计值，保温1h，启动五台螺杆挤出机，熔体从模头挤出，手工引膜，同时压缩空气，吹胀薄膜，控制吹胀比为2.7，控制拉伸速度为10m/min，电晕，收卷，得到厚度为100μm的正负极材料配方用高阻隔封装膜。
[0061]对比例1：
[0062]聚乙烯膜的产品结构为：
[0063]第一层的原料为30重量份数的低密度聚乙烯树脂;
[0064]第二层的原料为8重量份数的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂;
[0065]第三层的原料为30重量份数的低密度聚乙烯树脂，20重量份数的线性低密度聚乙烯树脂;
[0066]低密度聚乙烯树脂购自于购自于中国石油化工股份有限公司，牌号为2520D;
[0067]马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂购自于东莞市滔滔塑胶原料有限公司，牌号为4288;
[0068]线性低密度聚乙烯树脂购自于中海壳牌石油化工有限公司，牌号2420H;
[0069]正负极材料配方用高阻隔封装膜的制备方法为：
[0070]将低密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯树脂，分别放至干燥箱，温度设置为80℃，干燥4h;
[0071]按照聚乙烯膜多层结构设计的物料配比，将不同重量配比的原料组分分别投入到五台螺杆挤出机相对应的料斗中，各螺杆挤出机的参数为：
[0072]第一层对应螺杆挤出机各区温度设定为一区120℃、二区150℃、三区168℃和流道160℃，螺杆转速为40r/min;
[0073]第二层对应螺杆挤出机各区温度设定为一区122℃、二区150℃、三区168℃和流道160℃，螺杆转速为15r/min;
[0074]第三层对应螺杆挤出机各区温度设定为一区120℃、二区150℃、三区168℃和流道160℃，螺杆转速为40r/min;
[0075]模头温度设定160℃，温度达到设计值，保温1h，启动三台螺杆挤出机，熔体从模头挤出，手工引膜，同时压缩空气，吹胀薄膜，控制吹胀比为2.7，控制拉伸速度为10m/min，电晕，收卷，得到厚度为100μm的聚乙烯膜。
[0076]性能测试
[0077]一、氧气阻隔性能测试
[0078]将实施例3和对比例1制得膜裁切成直径30cm的圆片，放置在环境温度25℃的玻璃干燥器中平衡72h，采用VAC-V1气体渗透仪薄膜气体渗透仪，测试薄膜的氧气透过量，测试温度和相对湿度分别为室温和50%，每个样品测6次，取平均值，得到所测样品氧气透过量;
[0079]测试结果如图1所示，与对比例1相比，实施例3的产品的氧气透过量较小，氧气阻隔性能较佳，其可能得机理是实施例3制备的正负极配方用高阻隔封装膜，添加了乙烯-乙烯醇共聚树脂复配有机改性纳基蒙脱土来作为阻隔材料，提高纳基蒙脱土在乙烯-乙烯醇中的分散性，从而提高了体系的氧气阻隔性能。
[0080]二、水蒸气阻隔性能测试
[0081]将实施例3和对比例1制得膜裁切成直径30cm的圆片，放置在环境温度25℃的玻璃干燥器中平衡72h，采用TSY-T3透湿性测试仪，在温度和相对湿度分别为38℃和90%条件下进行测试，每个样品测6次，取平均值，得到所测样品的水蒸气透过量;
[0082]测试结果如图1所示，与对比例1相比，实施例3的产品的水蒸气透过量较小，水蒸气阻隔性能较佳，其可能得机理是实施例3制备的正负极配方用高阻隔封装膜，添加了乙烯-乙烯醇共聚树脂复配有机改性纳基蒙脱土来作为阻隔材料，减小纳基蒙脱土极性，从而提高体系水蒸气阻隔性能。
[0083]三、拉伸性能测试
[0084]将实施例3和对比例1制得膜裁切成裁成长度60mm，宽15mm的条状，采用电子万能拉伸试验机在在温度和相对湿度分别为常温和50%的条件下进行拉伸试验，夹距间距为30mm，拉伸速率为25mm/min，每组样品取6个样条进行纵向拉伸测试，结果为其平均值;
[0085]测试结果如图2所示，与对比例1相比，实施例3的产品的拉伸强度较大，拉伸性能较佳，其可能得机理是实施例3制备的正负极配方用高阻隔封装膜，添加了乙烯-乙烯醇共聚树脂复配有机改性纳基蒙脱土来作为改性材料，提高体系拉伸性能。
说明书附图(2)
声明：
“正负极材料配方用高阻隔封装膜” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：安徽紫金新材料科技股份有限公司
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