鋁箔啞光面等離子清洗對(duì)鋁塑膜外層性能的影響*

林杰生，陳漢城，王桂彬，楊如娥

(1.廣東安德力新材料有限公司；廣東 汕頭 515800；2.廣東德星聚合物薄膜材料研究有限公司，廣東 汕頭 515800)

鋰離子電池用鋁塑復(fù)合膜是一種新型的復(fù)合膜材料，一般由尼龍(PA)、鋁箔(Al)、聚丙烯(PP)三層膜復(fù)合而成。尼龍和鋁箔通過膠黏劑粘結(jié)復(fù)合，而聚丙烯和鋁箔的結(jié)合則有兩種方法，一種是通過膠黏劑粘結(jié)，稱為干法；另一種是將熔融聚丙烯直接流延到鋁箔表面，稱為熱法。鋁塑膜應(yīng)用過程中，鋁箔與尼龍的粘結(jié)性能對(duì)整個(gè)電芯使用起著關(guān)鍵作用，故鋁塑膜制造廠家都用盡各種方法來提高鋁箔與尼龍的粘結(jié)性能[1-4]。為提高鋁箔和尼龍的粘結(jié)性能，大部分鋁塑膜廠家會(huì)對(duì)鋁箔進(jìn)行預(yù)處理，如堿洗、酸洗等。該方法的缺點(diǎn)在于可能由于清洗不徹底而有殘留，進(jìn)而影響產(chǎn)品粘結(jié)性能。

與濕法清洗不同，等離子清洗的機(jī)理是依靠處于“等離子態(tài)”的物質(zhì)的活化作用達(dá)到去除物體表面污漬的目的。從目前各類清洗方法來看,等離子體清洗也是所有清洗方法中最為徹底的剝離式的清洗。等離子體具有極強(qiáng)的化學(xué)活性，在室溫下可以引起多種化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)，而基質(zhì)材料的本體性能不受影響。通過等離子體表面處理，材料表面發(fā)生多種物理、化學(xué)變化，使材料表面清沽、活化，改善材料表面的親水性、枯結(jié)性，電性能等。和濕法清洗相比，它具有工藝簡(jiǎn)單、可控的優(yōu)點(diǎn)，而且產(chǎn)品可達(dá)到一次洗干凈，沒有殘留的目的[5-8]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及設(shè)備

PP(進(jìn)口)、鋁箔(國產(chǎn))、PA(國產(chǎn))、鈍化液(國產(chǎn))、外層膠黏劑(國產(chǎn))、內(nèi)層膠水(進(jìn)口)，輝光等離子試驗(yàn)機(jī)(國產(chǎn))、實(shí)驗(yàn)室涂布機(jī)(國產(chǎn))、實(shí)驗(yàn)室覆膜機(jī)(國產(chǎn))、拉力機(jī)(國產(chǎn))、沖殼機(jī)(國產(chǎn))、恒溫恒濕箱(國產(chǎn))。

1.2 材料制備

鋁塑復(fù)合膜的制備：鋁箔的厚度為 40 μm，尼龍的厚度為 25 μm，PP厚度為 40 μm。將三種膜材料裁切成 30 mm×40 mm 尺寸備用，各50張。將其中40張鋁箔啞光面分別經(jīng)40、80、120、160 W/(min·m2) 四種不同功率的等離子處理，每種功率各10張。把所有鋁箔兩面經(jīng)過鈍化處理后，其啞光面通過涂布外層膠黏劑與尼龍復(fù)合，再在亮面涂布外層膠黏劑與PP復(fù)合，制得鋁塑膜。

1.3 性能測(cè)試

1) 剝離強(qiáng)度測(cè)試。按GB/T 8808—1988規(guī)定進(jìn)行測(cè)試，寬度為 15 mm，速度為 300 mm/min。2) 沖深性能測(cè)試。鋁塑膜樣品切成 180 mm×300 mm 樣品，模具尺寸為 130 mm×240 mm。3) 耐濕熱性能。將沖深后的樣品放進(jìn)恒溫橫濕箱中，在80 ℃、90 %RH環(huán)境中放置3 d。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 不同功率的等離子清洗對(duì)PA/Al粘結(jié)性能的影響

由表1、圖1可知，經(jīng)等離子處理的樣品的剝離強(qiáng)度明顯大于未經(jīng)等離子處理的，且在不同等離子功率處理的樣品中，功率為 120 W/(min·m2) 的樣品剝離強(qiáng)度略大于其他功率，達(dá)到 6.2 N。這是由于等離子體中的“活性粒子”通過“活化作用”將鋁箔啞光面表面殘余的油污分解，進(jìn)一步提高了鋁箔表面的潔凈度，從而增大了鋁箔表面張力，使鋁箔表面能夠跟膠黏劑結(jié)合得更牢靠。因此，經(jīng)過等離子處理的樣品，其PA/Al層的剝離強(qiáng)度高于未經(jīng)過等離子處理樣品。

表1 不同功率的等離子清洗對(duì)PA/Al粘結(jié)性能的影響

圖1 等離子清洗功率與PA/Al層粘結(jié)性能的關(guān)系

2.2 不同功率的等離子處理對(duì)沖深性能的影響

由表2可知，在沖深深度為7.5 mm時(shí)，每個(gè)功率下的樣品均合格;當(dāng)沖深深度為8.0 mm時(shí)，每個(gè)功率試驗(yàn)組均有2～3個(gè)樣品出現(xiàn)破裂或針孔。故經(jīng)過等離子處理、未經(jīng)過等離子處理，以及不同功率下等離子的樣品，對(duì)鋁塑膜沖深深度均沒有明顯影響。等離子清洗的主要作用是對(duì)鋁箔表面油污進(jìn)行去除，不同功率下進(jìn)行等離子清洗時(shí)，只要鋁箔表面未破損，則對(duì)樣品的沖深性能沒有明顯差異。

表2 不同功率等離子處理對(duì)沖深性能的影響

2.3 不同功率的等離子處理對(duì)耐濕熱性能的影響

由表3可知，經(jīng)過等離子處理、未經(jīng)過等離子處理，以及不同功率下等離子的樣品，經(jīng)過耐濕熱測(cè)試后，外層均未出現(xiàn)分層或者發(fā)白現(xiàn)象。等離子清洗的主要作用是對(duì)鋁箔表面油污進(jìn)行去除，不同功率下進(jìn)行等離子清洗時(shí)，只要鋁箔表面未破損，則樣品的耐濕熱沒有明顯差異。

表3 不同功率的等離子處理對(duì)耐濕熱性能的影響

3 結(jié)論

對(duì)比經(jīng)過等離子處理、未經(jīng)過等離子處理,以及不同等離子處理功率的鋁塑膜樣品，經(jīng)等離子清洗處理的鋁塑膜PA/Al層粘結(jié)性能明顯優(yōu)于未經(jīng)等離子處理的樣品,且經(jīng)過等離子處理的樣品中，120 W/(min·m2) 比其他功率在剝離強(qiáng)度方面略高;但是否經(jīng)過等離子處理,對(duì)鋁塑膜的沖深性能、耐濕熱性能均沒有明顯影響。這說明等離子清洗可以提高鋁塑膜的PA/Al層粘結(jié)性能，而對(duì)于沖深性能和耐濕熱性能沒有明顯影響。