基于聚酰胺組合物的電池密封墊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于電池的密封墊，其中所述密封墊由聚酰胺組合物制成，所述聚酰胺組合物包括至少70重量%的聚酰胺X.Y，其中X和Y表示來自于包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂肪族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的脂肪族(脂環(huán)族)二酸的縮合的各自殘基，且其中所述聚酰胺組合物還包括成核劑。
【專利說明】基于聚酰胺組合物的電池密封墊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于聚酰胺組合物的電池密封墊（墊圈，gasket)以及用于制備其的 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電池例如家用普通用電設(shè)備的電池包括用于密封通過其在制造過程期間引入電 解質(zhì)的開口的密封墊。
[0003] 該密封墊必須具有合適的機(jī)械撓性并提供所需的密封性。已知使用聚酰胺例如 PA6. 12作為密封墊材料。
[0004] 電池密封墊通常使用注射模塑法制造，這使得可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005] 仍然存在對實(shí)現(xiàn)電池密封墊的更快制造而不降低所述電池密封墊的機(jī)械性質(zhì)的 需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的第一目的是提供用于電池的密封墊，其中所述密封墊聚酰胺組合物制 成，所述聚酰胺組合物包括至少70重量％的聚酰胺X.Y，其中X和Y表示來自于包括4-18 個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂肪族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的脂肪族（脂環(huán)族） 二酸的縮合的各自殘基，且其中所述聚酰胺組合物還包括成核劑。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺X.Y是聚酰胺6. 12或聚酰胺10. 12。
[0008] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物還包括脫模劑，所述脫模劑優(yōu)選為無定形 蠟。
[0009] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式,所述聚酰胺組合物包括至少75重量％、優(yōu)選至少80重量％或 至少85重量％或至少90重量％或至少95重量％或至少98重量％的所述聚酰胺X.Y。 [0010] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述成核劑選自：
[0011]-無機(jī)成核劑例如金屬氧化物、金屬顆粒、二氧化硅、氧化鋁、粘土或滑石；
[0012] -有機(jī)成核劑例如具有高于待成核的聚酰胺PAX.Y的熔融溫度（Tf1)的熔融溫度 (Tf2)的另外的聚酰胺，特別地熔融溫度TfATfi+ZOt：，優(yōu)選PA6. 6或聚鄰苯二甲酰胺；或
[0013]-上述的混合物。
[0014] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述成核劑包括滑石或由滑石組成。
[0015] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物中滑石的量為〇. 05重量％_1重量％、優(yōu)選 0. 1重量％-0. 5重量％、且更優(yōu)選0. 1-0. 3重量％、特別是約0. 2%。
[0016] 本發(fā)明的另一目的是提供制造用于電池的密封墊的方法，包括聚酰胺組合物的注 射模塑，所述聚酰胺組合物包括至少70重量％的聚酰胺X.Y，其中X和Y表示來自于包括 4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂肪族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的脂肪族（脂環(huán) 族）二酸的縮合的各自殘基，且其中所述聚酰胺組合物還包括成核劑，優(yōu)選滑石。
[0017] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物是如關(guān)于本發(fā)明的第一目的所描述的。
[0018] 本發(fā)明的另一目的是提供成核劑在制造用于電池的密封墊的方法中用于促進(jìn) (加速）聚酰胺組合物結(jié)晶的用途，所述成核劑優(yōu)選為滑石，其中所述聚酰胺組合物包括至 少70重量％的聚酰胺X.Y，X和Y表示來自于包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的 脂肪族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的脂肪族（脂環(huán)族）二酸的縮合的各自殘基。
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物是如關(guān)于本發(fā)明的第一目的所描述的。
[0020] 本發(fā)明的另一目的是提供包括本發(fā)明的第一目的的密封墊的電池。
[0021] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述電池是堿性電池。
[0022] 本發(fā)明使得可克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。特別地，本發(fā)明使得可實(shí)現(xiàn)電池密封墊的更 快制造，同時(shí)保持所述密封墊的機(jī)械性質(zhì)-或根據(jù)一些實(shí)施方式甚至改善所述機(jī)械性質(zhì)。
[0023] 這通過在用于制造所述電池密封墊的聚酰胺組合物中使用成核劑例如滑石等實(shí) 現(xiàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所述成核劑特別是滑石的使用顯著促進(jìn)所述聚酰胺組合物的結(jié)晶（且因此 顯著促進(jìn)所述注射模塑法）同時(shí)保持（或甚至改善）所述密封墊的機(jī)械性質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是顯示堿性電池的橫截面的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 現(xiàn)在將在下面的說明書中更詳細(xì)但非限制性地描述本發(fā)明。
[0026] 本發(fā)明利用基于PAX.Y的聚酰胺組合物，其中X是4-18(優(yōu)選5-12)的整數(shù)且Y 是10-18的整數(shù)。
[0027] 優(yōu)選，使用PA6. 12 (聚十二烷二酰己二胺）或PA10. 12 (聚十二烷二酰癸二胺）。
[0028] 用于本發(fā)明的PAX.Y應(yīng)當(dāng)在環(huán)境溫度下是晶體的且優(yōu)選具有相對高的熔點(diǎn)。
[0029] 也可使用上述PAX.Y的若干種的混合物（如PA6. 12和PA10. 12的混合物）。
[0030] 除了上述PAΧ.Υ，所述聚酰胺組合物還包括成核劑例如滑石。滑石在（全部） 組合物中的重量比可特別地為：〇. 01-0. 1% ;或〇. 1-0. 2% ;或0. 2-0. 3% ;或0. 3-0. 4% ;或 0· 4-0. 5% ;或 0· 5-0. 6% ;或 0· 6-0. 7% ;或 0· 7-0. 8% ;或 0· 8-0. 9% ;或 0· 9-1. 0%。
[0031] 超過1%的滑石，可影響所述組合物的機(jī)械性質(zhì)。
[0032] 更一般地，所述成核劑可為：
[0033]-無機(jī)成核劑例如金屬氧化物、金屬顆粒、二氧化硅、氧化鋁、粘土或滑石；
[0034] -有機(jī)成核劑例如具有高于待成核的聚酰胺PAX.Y的熔融溫度（Tf1)的熔融溫度 (Tf2)的另夕卜的聚酰胺，特別地熔融溫度打2>下4+20°〇，優(yōu)選PA6. 6或聚鄰苯二甲酰胺；
[0035]-上述的混合物。
[0036] 成核劑是能夠引發(fā)細(xì)聚合物（聚酰胺）晶體成核的物質(zhì)。
[0037] 如果存在上述另外的聚酰胺，所述另外的聚酰胺在（全部）組合物中的重量比為 1-10%、特別是 1-5%。
[0038] 有利地，當(dāng)滑石和另外的聚酰胺的混合物用作成核劑時(shí)，滑石在（全部）組合物 中的重量比為〇. 1-0. 3%、特別是約0. 2%，且所述另外的聚酰胺的重量比是1-10%、特別是 1-5% 〇
[0039] 必須注意，所述成核劑可在用于制造所述PAX.Y的聚合過程期間或在配混所述組 合物時(shí)加入。
[0040] 有利地，所述聚酰胺組合物包括脫模劑，所述脫模劑目的在于降低所述組合物對 于模具的粘附（在注射模塑的情況下）。所述脫模劑可特別地為無定形蠟，例如蜂蠟、硅酮 蠟、聚乙烯蠟、氧化的聚乙烯蠟、乙烯共聚物蠟、褐煤蠟和聚醚蠟。
[0041] 脫模劑在（全部）組合物中的重量比可特別地為：0.01-0. 1%;或0· 1-0.2%; 或 0· 2-0. 3% ;或 0· 3-0. 4% ;或 0· 4-0. 5% ;或 0· 5-0. 6% ;或 0· 6-0. 7% ;或 0· 7-0. 8% ; 或 0· 8-0. 9% ;或 0· 9-1. 0% ;或I.O-L1% ;或L1-1. 2% ;或L2-1. 3% ;或L3-1. 4% ;或 1. 4-1. 5% ;或 1. 5-1. 6% ;或 1. 6-1. 7% ;或 1. 7-1. 8% ;或 1. 8-1. 9% ;或 1. 9-2. 0%。
[0042] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，所述聚酰胺組合物包括上述PAX.Y和可能的用作成 核劑（或者成核劑的一部分）的另外的聚酰胺一起作為所述組合物中唯一的聚酰胺組分。 替代地，除了那些之外在所述組合物還可包括一種或多種額外的聚酰胺化合物。PAX.Y在 (全部）組合物中的重量比為至少70%、優(yōu)選至少75%或至少80%或至少85%或至少90%或 至少95%或至少98%。
[0043] 額外的聚酰胺（如果存在）可為無定形聚酰胺。它們可選自PAll和PA12。也可 使用共聚酰胺。
[0044] 可存在其它可能的添加劑，例如：
[0045]-穩(wěn)定劑例如抗氧化劑，特別是Irganox?.抗氧化劑例如Irganox? 1098、Irganox? 610或Irganox? 245,或亞磷酸酯（鹽）或次磷酸鹽酯（鹽）化合物；
[0046]-填料例如玻璃纖維；
[0047] -催化劑；
[0048] -消泡劑；
[0049]-單官能鏈終止化合物例如月桂酸、硬脂酸、苯甲酸、乙酸，特別是乙酸；或
[0050] -雙官能鏈終止例如過量的用于配制聚合物的二酸Y，如十二烷二酸（DC12)。
[0051] 本發(fā)明中使用的聚酰胺組合物可通過將所述PAX.Y與成核劑、任選地脫模劑以及 其它任選的組分配混而制備。所述組合物通常以丸（片，pellet)或顆粒的形式收取。
[0052] 上述聚酰胺組合物用于制造電池密封墊。所述電池可為任意類型的電池，但優(yōu)選 一次電池（與二次可再充電電池相對）。優(yōu)選，其是家用電池，特別是具有圓柱形式且通常 稱為"圓形電池"的單電池芯電池。其優(yōu)選具有〇. 5-10V、更優(yōu)選約I. 5V的標(biāo)稱電壓。
[0053] 通常標(biāo)為AAA、AA、C和D的電池是特別合適的。各種電池化學(xué)是可能的。堿性電 池是優(yōu)選的。
[0054]例如，基于IEC60086標(biāo)準(zhǔn)，AAA電池可為LR03 (堿性）、R03 (碳-鋅）、 FR03 (Li-FeS2)、HR03 (NiMH)、KR03 (NiCd)或ZR03 (NiOOH);AA電池可為LR6(堿性）、 R6(碳-鋅）、FR6(Li-FeS2)、HR6(NiMH)、KR6(NiCd)或ZR6(NiOOH);C電池可為LR14 (堿 性）、R14 (碳-鋅）、HR14 (NiMH)、KR14 (NiCd)或ZR14 (NiOOH);且D電池可為LR20 (堿性）、 R20 (碳-鋅）、HR20 (NiMH)、KR20 (NiCd)或ZR20 (NiOOH)。
[0055] 舉例來說且參考圖1，圓形電池可包括外圍正極室1和中心負(fù)極室2。正極室1可 例如包括二氧化錳與添加的碳粉的壓制糊?？蓪⑺龊龎喝腚姵刂谢蜃鳛轭A(yù)成型的環(huán)沉 積。負(fù)極室2可例如包括鋅粉在包含氫氧化鉀電解質(zhì)的凝膠中的分散體。
[0056] 電池的外殼包括作為正極集流體且與正極室1接觸的的鋼罐3。其與位于圓柱電 池的一個(gè)（頂部）末端且作為正極端子的正極杯4電連接。
[0057] 金屬釘形狀的負(fù)極集流體設(shè)置在負(fù)極室2中的中心。其與和正極杯4相對的位于 圓柱電池的（底部）末端的負(fù)極端子6電連接。
[0058] 正極室1由于隔板7與負(fù)極室2分開，這防止負(fù)極和正極材料的混合和電池的短 路。隔板7可由用電解質(zhì)（如氫氧化鉀）浸泡的合成聚合物或纖維素的非紡織層制成。
[0059] 電池密封墊8位于電池的底部末端。其是環(huán)形形狀的且布置在負(fù)極端子6周圍， 由此保證所述電池的適當(dāng)密封。
[0060] 所述電池密封墊可通過注射模塑制造。注射模塑由將原料（聚酰胺組合物）高壓 注入模具中構(gòu)成，所述模具使其成形為所需的形狀。
[0061] 所述聚酰胺組合物優(yōu)選以以丸狀形式提供。其通過料斗進(jìn)料到具有往復(fù)螺桿的經(jīng) 加熱的筒（barrel)中。所述螺桿將原料向前輸送，向上通過止回閥。熔融的材料在螺桿的 前面收集。然后在高的壓力和速率下迫使其進(jìn)入模具中。使經(jīng)模塑的部分冷卻。在冷卻時(shí) 間期間所述聚酰胺再結(jié)晶。
[0062] 實(shí)施例
[0063] 下列實(shí)施例說明本發(fā)明但不限制本發(fā)明。
[0064] 實(shí)施例1 :聚合討稈
[0065] 在反應(yīng)器中，在攪拌下引入下列組分：
[0066] 22. 06kg十二烷二酸；
[0067] 11. 07kg己二胺；
[0068] 103. 13g乙酸；
[0069] 2kg水；和
[0070]I. 32g消泡劑（硅油）。
[0071] 將所述反應(yīng)器在攪拌下逐漸加熱直到內(nèi)部溫度達(dá)到240°C，同時(shí)除去形成的水以 保持14巴的內(nèi)部壓力。
[0072] 將所述反應(yīng)器的內(nèi)部壓力在1小時(shí)期間降低到大氣壓，然后進(jìn)行氮?dú)鉀_洗直到達(dá) 到所需的粘度。
[0073] 實(shí)施例2 -結(jié)晶實(shí)騎
[0074] 通過差示掃描量熱法（DSC)研究PA6. 12的結(jié)晶動力學(xué)。
[0075] 結(jié)果總結(jié)在下表1中。
[0076]

【權(quán)利要求】
1. 用于電池的密封墊，其中所述密封墊由聚酰胺組合物制成，所述聚酰胺組合物包括 至少70重量％的聚酰胺X. Y，其中X和Y表示來自于包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳 原子的脂肪族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的脂肪族（脂環(huán)族）二酸的縮合的各自殘基，且 其中所述聚酰胺組合物還包括成核劑。
2. 權(quán)利要求1的密封墊，其中所述聚酰胺X. Y是聚酰胺6. 12或聚酰胺10. 12。
3. 權(quán)利要求1或2的密封墊，其中所述聚酰胺組合物還包括脫模劑，所述脫模劑優(yōu)選為 無定形錯。
4. 權(quán)利要求1-3之一的密封墊，其中所述聚酰胺組合物包括至少75重量％、優(yōu)選至少 80重量％或至少85重量％或至少90重量％或至少95重量％或至少98重量％的所述聚酰 胺 X. Y。
5. 權(quán)利要求1-4之一的密封墊，其中所述成核劑選自： -無機(jī)成核劑例如金屬氧化物、金屬顆粒、二氧化硅、氧化鋁、粘土或滑石； _有機(jī)成核劑例如具有高于待成核的聚酰胺PA X. Y的熔融溫度（TA)的熔融溫度（Tf2) 的另外的聚酰胺，特別地熔融溫度Tf^Tfi+ZOt：，優(yōu)選PA6. 6或聚鄰苯二甲酰胺；或 -上述的混合物。
6. 權(quán)利要求1-5之一的密封墊，其中所述成核劑包括滑石或由滑石組成。
7. 權(quán)利要求6的密封墊，其中所述聚酰胺組合物中滑石的量為0. 05重量％-1重量％、 優(yōu)選0. 1重量％-〇. 5重量％、且更優(yōu)選0. 1-0. 3重量％、特別是約0. 2%。
8. 制造用于電池的密封墊的方法，包括聚酰胺組合物的注射模塑，所述聚酰胺組合物 包括至少70重量％的聚酰胺X. Y，其中X和Y表示來自于包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12 個(gè)碳原子的脂肪族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的脂肪族（脂環(huán)族）二酸的縮合的各自殘 基，且其中所述聚酰胺組合物還包括成核劑，優(yōu)選滑石。
9. 權(quán)利要求8的方法，其中所述聚酰胺組合物是如權(quán)利要求2-7之一所述的。
10. 成核劑在制造用于電池的密封墊的方法中用于促進(jìn)聚酰胺組合物的結(jié)晶的用途， 所述成核劑優(yōu)選為滑石，其中所述聚酰胺組合物包括至少70重量％的聚酰胺X. Y，X和Y表 示來自于包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂肪族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的 脂肪族（脂環(huán)族）二酸的縮合的各自殘基。
11. 權(quán)利要求10的用途，其中所述聚酰胺組合物是如權(quán)利要求2-7之一所述的。
12. 包括權(quán)利要求1-7之一的密封墊的電池。
13. 權(quán)利要求12的電池，其是堿性電池。
【文檔編號】C08K3/34GK104425777SQ201310386722
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】Q·皮諾, P·當(dāng), 李振中 申請人:蘇州翰普高分子材料有限公司