鋁箔啞光面等離子清洗對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合膜是一種新型的復合膜材料，一般由尼龍(PA)、鋁箔(Al)、聚丙烯(PP)三層膜復合而成。尼龍和鋁箔通過膠黏劑粘結復合，而聚丙烯和鋁箔的結合則有兩種方法，一種是通過膠黏劑粘結，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。鋁塑膜應用過程中，鋁箔與尼龍的粘結性能對整個電芯使用起著關鍵作用，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性能[1-4]。為提高鋁箔和尼龍的粘結性能，大部分鋁塑膜廠家會對鋁箔進行預處理，如堿洗、酸洗等。該方法的缺點在于可能由于清洗不徹底而有殘留，進而影響產品粘結性能。

與濕法清洗不同，等離子清洗的機理是依靠處于“等離子態”的物質的活化作用達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。等離子體具有極強的化學活性，在室溫下可以引起多種化學反應或物理反應，而基質材料的本體性能不受影響。通過等離子體表面處理，材料表面發生多種物理、化學變化，使材料表面清沽、活化，改善材料表面的親水性、枯結性，電性能等。和濕法清洗相比，它具有工藝簡單、可控的優點，而且產品可達到一次洗干凈，沒有殘留的目的[5-8]。

1 實驗部分

1.1 原料及設備

PP(進口)、鋁箔(國產)、PA(國產)、鈍化液(國產)、外層膠黏劑(國產)、內層膠水(進口)，輝光等離子試驗機(國產)、實驗室涂布機(國產)、實驗室覆膜機(國產)、拉力機(國產)、沖殼機(國產)、恒溫恒濕箱(國產)。

1.2 材料制備

鋁塑復合膜的制備：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。把所有鋁箔兩面經過鈍化處理后，其啞光面通過涂布外層膠黏劑與尼龍復合，再在亮面涂布外層膠黏劑與PP復合，制得鋁塑膜。

1.3 性能測試

1) 剝離強度測試。按GB/T 8808—1988規定進行測試，寬度為 15 mm，速度為 300 mm/min。2) 沖深性能測試。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恒溫橫濕箱中，在80 ℃、90 %RH環境中放置3 d。

2 實驗結果

2.1 不同功率的等離子清洗對PA/Al粘結性能的影響

由表1、圖1可知，經等離子處理的樣品的剝離強度明顯大于未經等離子處理的，且在不同等離子功率處理的樣品中，功率為 120 W/(min·m2) 的樣品剝離強度略大于其他功率，達到 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合得更牢靠。因此，經過等離子處理的樣品，其PA/Al層的剝離強度高于未經過等離子處理樣品。

表1 不同功率的等離子清洗對PA/Al粘結性能的影響

圖1 等離子清洗功率與PA/Al層粘結性能的關系

2.2 不同功率的等離子處理對沖深性能的影響

由表2可知，在沖深深度為7.5 mm時，每個功率下的樣品均合格;當沖深深度為8.0 mm時，每個功率試驗組均有2～3個樣品出現破裂或針孔。故經過等離子處理、未經過等離子處理，以及不同功率下等離子的樣品，對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鋁箔表面油污進行去除，不同功率下進行等離子清洗時，只要鋁箔表面未破損，則對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沖深性能的影響

2.3 不同功率的等離子處理對耐濕熱性能的影響

由表3可知，經過等離子處理、未經過等離子處理，以及不同功率下等離子的樣品，經過耐濕熱測試后，外層均未出現分層或者發白現象。等離子清洗的主要作用是對鋁箔表面油污進行去除，不同功率下進行等離子清洗時，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耐濕熱性能的影響

3 結論

對比經過等離子處理、未經過等離子處理,以及不同等離子處理功率的鋁塑膜樣品，經等離子清洗處理的鋁塑膜PA/Al層粘結性能明顯優于未經等離子處理的樣品,且經過等離子處理的樣品中，120 W/(min·m2) 比其他功率在剝離強度方面略高;但是否經過等離子處理,對鋁塑膜的沖深性能、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層粘結性能，而對于沖深性能和耐濕熱性能沒有明顯影響。