基于聚氨酯的热界面材料制造技术

本文公开了包含非反应性聚氨酯预聚物和高负载量的三氢氧化铝的热界面材料及其在电池供电的车辆中的用途。池供电的车辆中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于聚氨酯的热界面材料


[0001]本公开涉及热界面材料及其在电池供电的车辆中的用途。

技术介绍

[0002]与传统的出行方式相比，电池供电的车辆提供了显著的优势，如重量轻，CO2的排放减少等。然而，为了确保技术的最佳利用，仍然需要克服一些技术问题。例如，工业中当前的一种努力是通过开发密度更高的电池来增加电池供电的车辆的行驶里程。而这导致需要为高密度电池开发更好的热管理系统。
[0003]在电池供电的车辆中，电池单元或模块通过热界面材料(TIM)热连接至冷却单元。此类TIM典型地由填充有导热填料的聚合材料形成。为了实现2W/m
·
K或更高的热导率，可以使用具有100W/m
·
K或更高的热导率的填料，如氮化硼或铝粉。然而，此类填料是昂贵且磨损性的。较便宜且非磨损性的替代品是三氢氧化铝(ATH)。由于三氢氧化铝具有约10W/m
·
K的较低热导率，因此需要高负载量的ATH(即80wt％或更高)。而为了便于应用，典型地使用基于液体的聚合粘合剂(例如多元醇)。然而，发现此类TIM(填充有高负载量的ATH的液体粘合剂)倾向于不能通过老化测试，即在暴露于气候变化条件后形成裂纹。
[0004]因此，仍然需要开发高度导热的、有成本效益的、易于应用且耐候的TIM。

技术实现思路

[0005]本文提供了一种热界面材料组合物，其包含：a)基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分，所述粘合剂组分包含至少一种非反应性聚氨酯预聚物，以及b)约80
‑
95wt％的三氢氧化铝，其中所述组合物的总重量总计达100wt％，并且其中，所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物：i)是至少一种多异氰酸酯与至少一种脂肪族单醇的反应产物，ii)基本上不含残余异氰酸酯基团；并且iii)具有2,000
‑
50,000g/mol的平均分子量，并且其中，如果所述组合物中存在基于多元醇的材料，则所述基于多元醇的材料的含量水平小于所述基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分的总含量水平。
[0006]在所述热界面材料组合物的一个实施例中，基于所述组合物的总重量，所述基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分以约2
‑
20wt％的水平存在。
[0007]在所述热界面材料组合物的另一个实施例中，基于所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物的重量，所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物含有小于约0.8wt％的所述残余异氰酸酯基团。
[0008]在所述热界面材料组合物的又另一个实施例中，所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物是至少一种脂肪族多异氰酸酯与所述至少一种脂肪族单醇的反应产物。
[0009]在所述热界面材料组合物的又另一个实施例中，所述至少一种脂肪族多异氰酸酯是基于多官能异氰酸酯的预聚物，所述多官能异氰酸酯选自由以下组成的组：亚乙基二异氰酸酯；六亚甲基
‑
1，6
‑
二异氰酸酯(HDI)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；4，4
’
、2，2
’‑
和2，4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)；降冰片烯二异氰酸酯；1，3
‑
和1，4
‑
(双异氰酸基甲
基)环己烷(包括其顺式或反式异构体)；四亚甲基
‑
1，4
‑
二异氰酸酯(TMXDI)；1，12
‑
十二烷二异氰酸酯；2，2，4
‑
三甲基六亚甲基二异氰酸酯；以及其两种或更多种的组合。
[0010]在所述热界面材料组合物的又另一个实施例中，所述至少一种脂肪族多异氰酸酯是基于六亚甲基
‑
1，6
‑
二异氰酸酯(HDI)的预聚物。
[0011]在所述热界面材料组合物的又另一个实施例中，所述基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分任选地进一步包含不同于所述非反应性聚氨酯预聚物的至少一种其他聚氨酯，并且其中所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物与所述至少一种其他聚氨酯之间的重量比在约100∶0
‑
15∶85的范围内。
[0012]在所述热界面材料组合物的又另一个实施例中，所述三氢氧化铝具有范围为约5
‑
100μm的平均粒度。
[0013]在所述热界面材料组合物的又另一个实施例中，所述三氢氧化铝具有多峰粒度分布。
[0014]本文进一步提供了一种制品，所述制品包含以上所述的热界面材料组合物。
[0015]在一个实施例中，所述制品进一步包括由一个或多个电池单元、和冷却单元形成的电池模块，其中，所述电池模块通过所述热界面材料组合物连接至所述冷却单元。
具体实施方式
[0016]本文公开了热界面材料(TIM)，其包含：a)基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分，该粘合剂组分包含至少一种非反应性聚氨酯预聚物，以及b)约80
‑
95wt％的三氢氧化铝(ATH)，其中该组合物的总重量总计达100wt％，前提是如果该组合物中存在基于多元醇的材料，则该基于多元醇的材料的含量水平小于该基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分的总含量水平。
[0017]本文使用的非反应性聚氨酯预聚物是至少一种多异氰酸酯和至少一种脂肪族单醇的反应产物。本文使用的非反应性聚氨酯预聚物具有范围为约2,000
‑
50,000g/mol、或约3,000
‑
30,000g/mol、或约4,000
‑
15,000g/mol的分子量。此外，本文使用的非反应性聚氨酯预聚物基本上不含残余异氰酸酯基团，即预聚物中存在小于约0.8wt％或小于约0.4wt％的残余异氰酸酯基团。
[0018]根据本公开，本文使用的多异氰酸酯是基于多官能异氰酸酯(例如二异氰酸酯和三异氰酸酯)的预聚物，并且可以是脂肪族、脂环族或芳香族的多异氰酸酯。示例性的本文使用的多官能异氰酸酯包括但不限于：亚乙基二异氰酸酯；六亚甲基
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1，6
‑
二异氰酸酯(HDI)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；4，4
’
、2，2
’‑
和2，4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯(H
12
MDI)；降冰片烯二异氰酸酯；1，3
‑
和1，4
‑
(双异氰酸基甲基)环己烷(包括其顺式或反式异构体)；四亚甲基
‑
1，4
‑
二异氰酸酯(TMXDI)；1，12
‑
十二烷二异氰酸酯；2，2，4
‑
三甲基六亚甲基二异氰酸酯；2，2
’
、2，4
’‑
和4，4
’‑
甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)；碳二亚胺改性的MDI；2，4
‑
和2，6
‑
甲苯二异氰酸酯(TDI)；1，3
‑
和1，4
‑
亚苯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热界面材料组合物，其包含：a)基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分，其包含至少一种非反应性聚氨酯预聚物，以及b)约80
‑
95wt％的三氢氧化铝，其中所述组合物的总重量总计达100wt％，其中，所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物：i)是至少一种多异氰酸酯与至少一种脂肪族单醇的反应产物，ii)基本上不含残余异氰酸酯基团；并且iii)具有2,000
‑
50,000g/mol的平均分子量，并且其中，如果所述组合物中存在基于多元醇的材料，则所述基于多元醇的材料的含量水平小于所述基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分的总含量水平。2.如权利要求1所述的热界面材料组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述基于氨基甲酸乙酯的粘合剂组分以约2
‑
20wt％的水平存在。3.如权利要求1所述的热界面材料组合物，其中，基于所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物的重量，所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物含有小于约0.8wt％的所述残余异氰酸酯基团。4.如权利要求1所述的热界面材料组合物，其中，所述至少一种非反应性聚氨酯预聚物是至少一种脂肪族多异氰酸酯和所述至少一种脂肪族单醇的反应产物。5.如权利要求4所述的热界面材料组合物，其中，所述至少一种脂肪族多异氰酸酯是基于多官能异氰酸酯的预聚物，所述多官能异氰酸酯选自由以下组成的组：亚乙基二异氰酸酯；六亚甲基
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1，6
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二异氰酸酯(HDI)；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；4，4
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、2，2
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和...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：DDP特种电子材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：