基于聚酰胺組合物的電池墊圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于聚酰胺組合物的電池墊圈，其中所述墊圈由包括至少70重量％的聚酰胺X.Y的聚酰胺組合物制成，其中X和Y表示來(lái)自包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的(環(huán))脂族二酸的縮合的相應(yīng)殘基，且其中所述聚酰胺組合物進(jìn)一步包括成核劑。
【專利說(shuō)明】基于聚酰胺組合物的電池墊圈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于聚酰胺組合物的電池墊圈以及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電池例如用于家用的普通消費(fèi)品電池包括用于密封在制造過(guò)程期間通過(guò)其引入 電解質(zhì)的開口的墊圈。
[0003] 該墊圈必須具有合適的機(jī)械柔性并且提供所需的緊密性。已知使用聚酰胺例如PA 6. 12作為墊圈材料。
[0004] 電池墊圈通常使用注射模塑方法制造，這使得可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005] 仍然存在實(shí)現(xiàn)電池墊圈的更快速制造而不使所述電池墊圈的機(jī)械性質(zhì)劣化的需 要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的第一目的是提供用于電池的墊圈，其中所述墊圈由包括至少70重量％ 的聚酰胺X. Y的聚酰胺組合物制成，其中X和Y表示來(lái)自包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12 個(gè)碳原子的脂族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的（環(huán)）脂族二酸的縮合的相應(yīng)（分別的）殘 基，且其中所述聚酰胺組合物進(jìn)一步包括成核劑。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，X+Y>12。
[0008] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，X為包括7-18個(gè)碳原子的脂族二胺，
[0009] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺X. Y為聚酰胺6. 10、6. 12或聚酰胺10. 12。
[0010] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物進(jìn)一步包括脫模劑，所述脫模劑優(yōu)選為無(wú) 定形錯(cuò)。
[0011] 脫模劑指的是并且不限于，長(zhǎng)鏈羧酸和它們的皂、酯或酰胺，以及其它材料例如極 性或非極性的聚乙烯蠟。
[0012] 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. Υ。
[0013] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述成核劑選自：
[0014] -無(wú)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；
[0015] -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（Tf1)的熔融溫 度（Tf2)的另外的聚酰胺、特別是熔融溫度Tf 2XTf^Ot:的另外的聚酰胺，優(yōu)選PA 6. 6或聚 鄰苯二甲酰胺（polyphtalamide);或
[0016]-以上的混合物。
[0017] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述成核劑包括滑石或由滑石構(gòu)成。
[0018] 必須注意，本發(fā)明中的滑石不是用作填料而是僅用作成核劑。
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述成核劑不含有任何乙烯-丙烯酸鈣離聚物或任何乙 烯-丙烯酸共聚物。
[0020] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物中的滑石的量為0. 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%。
[0021] 本發(fā)明的另一目的是提供制造用于電池的墊圈的方法，包括將包括至少70重 量％的聚酰胺X. Y的聚酰胺組合物注射模塑，其中X和Y表示來(lái)自包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu) 選5-12個(gè)碳原子的脂族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的（環(huán)）脂族二酸的縮合的相應(yīng)殘基， 且其中所述聚酰胺組合物進(jìn)一步包括成核劑、優(yōu)選滑石。
[0022] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物如對(duì)于本發(fā)明第一目的所描述的。
[0023] 本發(fā)明的另一目的是提供成核劑用于在制造用于電池的墊圈的過(guò)程中加速聚酰 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(lái)自包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂族二胺與 包括10-18個(gè)碳原子的（環(huán)）脂族二酸的縮合的相應(yīng)殘基。
[0024] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物如對(duì)于本發(fā)明第一目的所描述的。
[0025] 本發(fā)明的另一目的是提供包括本發(fā)明第一目的的墊圈的電池。
[0026] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述電池為堿性電池。
[0027] 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)電池墊圈的更快 速制造，同時(shí)保持所述電池墊圈的機(jī)械性質(zhì)-根據(jù)一些實(shí)施方式，或者甚至改善所述機(jī)械 性質(zhì)。
[0028] 這通過(guò)在用于制造電池墊圈的聚酰胺組合物中使用成核劑例如滑石等而實(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地加速所述聚酰胺組合物的結(jié)晶（并且因此顯 著地加速注射模塑過(guò)程），同時(shí)保持（或者甚至改善）所述墊圈的機(jī)械性質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為顯示堿性電池的橫截面的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 現(xiàn)在將在以下描述中更詳細(xì)地描述本發(fā)明，而沒有限制。
[0031] 本發(fā)明利用基于PA X. Y的聚酰胺組合物，其中X為4-18(優(yōu)選5-12)的整數(shù)且Y 為10-18的整數(shù)。
[0032] 優(yōu)選地，使用PA6. 10、PA 6. 12 (聚六亞甲基十二烷酰胺）或PA 10. 12 (聚十亞甲 基十二燒酰胺）。
[0033] 用于本發(fā)明的PA X. Y應(yīng)為在環(huán)境溫度下結(jié)晶性的并且應(yīng)優(yōu)選地具有相對(duì)高的熔 點(diǎn)。
[0034] 也可使用以上PA X. Y中的多種的混合物（例如PA 6. 12和PA 10. 12的混合物）。
[0035] 除了以上PA X. Y之外，所述聚酰胺組合物還包括成核劑例如滑石。在（整個(gè)）組合 物中滑石的重量比例可特別地為：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%。
[0036] 高于1%的滑石，則所述組合物的機(jī)械性質(zhì)可受到影響。
[0037] 更一般地，所述成核劑可為：
[0038]-無(wú)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；
[0039] -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（Tf1)的熔融溫 度（Tf2)的另外的聚酰胺、特別是熔融溫度Tf 2XTf^Ot:的另外的聚酰胺，優(yōu)選PA 6. 6或聚 鄰苯二甲酰胺；
[0040] -以上的混合物。
[0041] 成核劑為能夠引起細(xì)小的聚合物（聚酰胺）晶體的成核的物質(zhì)。
[0042] 如果存在以上另外的聚酰胺，則在（整個(gè)）組合物中所述另外的聚酰胺的重量比 例為1-10 %、特別是1-5%。
[0043] 有利地，當(dāng)使用滑石和另外的聚酰胺的混合物作為成核劑時(shí)，在（整個(gè)）組合物 中滑石的重量比例為〇. 1-0. 3%、特別是約0. 2%，并且所述另外的聚酰胺的重量比例為 1-10 %、特別是 1-5%。
[0044] 必須注意，所述成核劑可在制造所述PA X. Y的聚合過(guò)程期間、或者在對(duì)所述組合 物進(jìn)行配混時(shí)加入。
[0045] 有利地，所述聚酰胺組合物包括目的在于降低所述組合物對(duì)模具的粘附（在注射 模塑的情況下）的脫模劑。所述脫模劑可特別地為無(wú)定形蠟，例如蜂蠟、硅酮蠟、聚乙烯蠟、 氧化聚乙烯蠟、乙烯共聚物蠟、褐煤蠟和聚醚蠟。
[0046] 在（整個(gè)）組合物中脫模劑的重量比例可特別地為：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-L 1% ;或 L 1-1. 2% ;或 L 2-1. 3% ;或 L 3-1. 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%。
[0047] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述聚酰胺組合物包括上述PA X. Y作為所述組合物中僅 有的聚酰胺組分，可能地與用作成核劑（或者作為成核劑一部分）的另外的聚酰胺一起。替 代地，除了那些之外，所述組合物中還可包括一種或多種其它聚酰胺化合物。在（整個(gè)）組 合物中PA X. Y的重量比例為至少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 %。
[0048] 所述其它聚酰胺，如果存在的話，可為無(wú)定形聚酰胺。它們可選自PA 11和PA 12。 也可使用共聚酰胺。
[0049] 可存在其它可能的添加劑，例如：
[0050] -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、或者亞磷酸酯（鹽）或次磷酸酯（鹽）化合物；
[0051] -填料例如玻璃纖維；
[0052] -催化劑；
[0053] -消泡劑；
[0054] -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
[0055] -雙官能鏈終止劑例如用于配制所述聚合物的過(guò)量的二酸Y，如十二烷二酸（DC 12)。
[0056] 本發(fā)明中使用的聚酰胺組合物可通過(guò)將所述PA X. Y與所述成核劑、任選地所述脫 模劑以及其它任選組分配混而制備。所述組合物通常以粒料或顆粒形式收取。
[0057] 將以上聚酰胺組合物用于制造電池墊圈。所述電池可為任何類型的電池，但是優(yōu) 選為一次電池（與二次、可再充電電池相對(duì)）。優(yōu)選地，其為家用電池，特別是具有圓柱形形 式并且通常稱作"圓形電池"的單電芯（single-cell)電池。其優(yōu)選地具有0.5-10V、更優(yōu) 選約I. 5V的標(biāo)稱電壓。
[0058] 通常稱作AAA、AA、C和D的電池是尤其合適的。各種電池化學(xué)是可能的。優(yōu)選堿 性電池。
[0059] 例如，基于IEC 60086標(biāo)準(zhǔn)，AAA電池可為L(zhǎng)R03 (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);和 D 電池可為 LR20 (堿性）、 R20 (碳-鋅）、HR20 (NiMH)、KR20 (NiCd)或 ZR20 (NiOOH)。
[0060] 例如并且參照?qǐng)D1,圓形電池可包括外圍正極室1和中央負(fù)極室2。正極室1可例 如包括添加有碳粉的二氧化錳的經(jīng)壓縮的膏?？蓪⒃摳鄩喝氲诫姵刂谢蛘咦鳛轭A(yù)先模塑的 環(huán)沉積。負(fù)極室2可例如包括鋅粉末在包含氫氧化鉀電解質(zhì)的凝膠中的分散體。
[0061] 電池的外殼包括鋼罐3,其充當(dāng)正極集流體并且與正極室1接觸。其電連接至位于 該圓柱形電池的一個(gè)（頂部）末端處并且充當(dāng)正極端子的正極帽（座，cup)4。
[0062] 金屬釘形狀的負(fù)極集流體5居中地設(shè)置在負(fù)極室2中。其電連接至位于該圓柱形 電池的與正極帽4相反的（底部）末端處的負(fù)極端子6。
[0063] 正極室1由于隔板7而與負(fù)極室2隔開，隔板7防止負(fù)極和正極材料的混合以及 電芯的短路。隔板7可由用電解質(zhì)（例如氫氧化鉀）浸泡的纖維素或合成聚合物的無(wú)紡層 制成。
[0064] 電池墊圈8位于電池的底部末端處。其為環(huán)行形狀的并且布置在負(fù)極端子6周圍， 從而確保電池的恰當(dāng)密封。
[0065] 電池墊圈可通過(guò)注射模塑制造。注射模塑由如下構(gòu)成：將原材料（聚酰胺組合物） 高壓注入到模具中，所述模具將其成型為期望的形狀。
[0066] 所述聚酰胺組合物優(yōu)選地以粒料化形式提供。將其通過(guò)料斗進(jìn)料到具有往復(fù)螺桿 的加熱機(jī)筒中。該螺桿通過(guò)止回閥將所述原材料一直向前輸送。在該螺桿的前部收集熔融 的材料。然后在高的壓力和速度下迫使其進(jìn)入到模具中。將模塑部件冷卻。在冷卻時(shí)間期 間聚酰胺重結(jié)晶。
[0067] 實(shí)施例
[0068] 以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明而不對(duì)其進(jìn)行限制。
[0069] 實(shí)施例1 :聚合討稈
[0070] 在反應(yīng)器中在攪拌下引入以下組分：
[0071] 22. 06kg 十二烷二酸；
[0072] 11. 07kg六亞甲基二胺；
[0073] 103. 13g 乙酸；
[0074] 2kg 水；和
[0075] I. Mg消泡劑（硅油）。
[0076] 將反應(yīng)器在攪拌下逐漸加熱直至內(nèi)部溫度達(dá)到240°C，同時(shí)消除所形成的水以保 持14巴的內(nèi)部壓力。
[0077] 將反應(yīng)器的內(nèi)部壓力在1小時(shí)期間降低至大氣壓，然后進(jìn)行氮?dú)鉀_洗直至達(dá)到所 需要的粘度。
[0078] 實(shí)施例2 -結(jié)晶實(shí)騎
[0079] 通過(guò)差示掃描量熱法（DSC)研究PA 6. 12的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。
[0080] 結(jié)果匯總于下表1中。
[0081]

【權(quán)利要求】
1. 用于電池的墊圈，其中所述墊圈由包括至少70重量％的聚酰胺X.Y的聚酰胺組合 物制成，其中X和Y表示來(lái)自包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂族二胺與包括 10-18個(gè)碳原子的（環(huán)）脂族二酸的縮合的相應(yīng)殘基，且其中所述聚酰胺組合物進(jìn)一步包括 成核劑。
2. 權(quán)利要求1的墊圈，其中X+Y>12。
3. 權(quán)利要求1或2的墊圈，其中所述聚酰胺X.Y為聚酰胺6. 10、6. 12或聚酰胺10. 12。
4. 權(quán)利要求1-3之一的墊圈，其中所述聚酰胺組合物進(jìn)一步包括脫模劑，所述脫模劑 優(yōu)選為無(wú)定形錯(cuò)。
5. 權(quán)利要求1-4之一的墊圈，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。
6. 權(quán)利要求1-5之一的墊圈，其中所述成核劑選自： 一無(wú)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； 一有機(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 〇^2)的另外的聚酰胺、特別是熔融溫度1￡2>1￡1+201：的另外的聚酰胺，優(yōu)選？4 6.6或聚鄰 苯二甲酰胺；或 一以上的混合物。
7. 權(quán)利要求1-6之一的墊圈，其中所述成核劑包括滑石或由滑石構(gòu)成。
8. 權(quán)利要求7的墊圈，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％ -0.5重量％、且更優(yōu)選0. 1-0. 3重量％、特別是約0.2重量％。
9. 制造用于電池的墊圈的方法，包括將包括至少70重量％的聚酰胺X. Y的聚酰胺組合 物注射模塑，其中X和Y表示來(lái)自包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂族二胺與 包括10-18個(gè)碳原子的（環(huán)）脂族二酸的縮合的相應(yīng)殘基，且其中所述聚酰胺組合物進(jìn)一 步包括成核劑、優(yōu)選滑石。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中所述聚酰胺組合物如權(quán)利要求2-8之一中所描述。
11. 成核劑用于在制造用于電池的墊圈的過(guò)程中加速聚酰胺組合物的結(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(lái)自包括4-18個(gè)碳原子且優(yōu)選5-12個(gè)碳原子的脂族二胺與包括10-18個(gè)碳原子的（環(huán)） 脂族二酸的縮合的相應(yīng)殘基。
12. 權(quán)利要求11的用途，其中所述聚酰胺組合物如權(quán)利要求2-8之一中所描述。
13. 電池，包括權(quán)利要求1-8之一的墊圈。
14. 權(quán)利要求13的電池，其為堿性電池。
【文檔編號(hào)】C08L77/06GK104419203SQ201410436804
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014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.唐, Z.李 申請(qǐng)人:阿克馬法國(guó)公司