一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法，涉及黏合剂技术领域，其技术方案要点是：以重量份计，所述A组分包括聚醚多元醇20～30份、聚酯多元醇5～10份、气相白炭黑5～10份、阻燃剂20～35份、导热填料30～50份、抗氧化剂0.1～1份、硅烷偶联剂0.5～1.5份、催化剂0.05～0.2份；所述B组分包括聚醚多元醇5～15份，异氰酸酯20～35份，阻燃剂5～10份，导热填料50～70份，吸水剂0.5～2份，稀释剂3～5份。本方案的聚氨酯导热结构胶具有粘接性佳、导热率高、阻燃V0、耐疲劳性能佳、施工性好的特点，可满足新能源CTM及CTP技术动力电池包导热粘接及使用寿命要求。导热粘接及使用寿命要求。

【技术实现步骤摘要】
一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及黏合剂
，更具体地说，它涉及一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源汽车行业的迅猛发展，新能源汽车动力电池也正迎来前所未有的发展机遇。各车企及动力电池生产企业电芯集成方式有CTM(Cell toModule)和CTP(Cell to Pack)结构，需要使用大量胶粘剂来粘结固定电芯，起到可靠连接、固定的作用，以及将电芯工作时产生的热量导出到外部散热部件，实现热管理的重要功能作用。聚氨酯胶因粘接性能优异、易于施工、经济成本低等优势成为首选。
[0003]但目前为了提高双组分导热结构胶的阻燃和导热性能，通常填充了大量的阻燃导热填料，如氢氧化铝和氧化铝，这些无机填料会局部团聚，易成为应力集中点，另外当导热结构胶硬度较多会导致伸长率低，汽车行驶过程中反复受到冲击及振动外力作用时，因局部外力过大，易形成裂纹，最终导致胶体破坏及粘接失效。并且胶水厂家对于导热结构胶耐老化测试都为高温高湿和冷热冲击，未模拟分析汽车行驶过程中胶水受到振动冲击的疲劳性能。
[0004]中国专利CN111303820A中公开了一种动力电池粘接用双组分聚氨酯结构胶及其制备方法。该结构胶具有较高粘接强度和中等弹性模量(400～800MPa)，但所述配方B组分异氰酸酯为高官能度的多亚甲基多苯基异氰酸酯，从而导致聚合后硬段增加，结构胶存在发脆、延展性差等情况，汽车行驶过程中长期振动疲劳环境下会有粘结失效的风险；且性能指标只提到剪切强度和弹性模量，未提及导热性能和耐老化性。中国专利CN114196365A公开了高硬度高粘结性导热聚氨酯结构胶及其制备方法，通过选取高官多元醇，使其在达到高硬度的同时，具有良好的韧性，但其官能度为3的聚醚多元醇数均分子量只有375，官能度为2 的多元醇数均分子量最高为2000，软段链较短，性能指标也未提及韧性指标，未体现高硬度状态下的伸长率。综上，本领域亟需开发出一款具有良好耐疲劳性能的双组分聚氨酯导热结构胶。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法，解决现有的聚氨酯导热结构胶的耐疲劳性不佳、抗冲击力弱、韧性差的技术问题。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法，由体积比(0.9～1.1):1的A组分和B组分构成，其中阻燃剂的结构式如式(1)所示：
[0007][0008]其中，R为甲氧基，R1为甲基或甲氧基，n为900～1200的整数。
[0009]本方案的原理及有益效果为：本方案提供的新型阻燃剂，引入有机磷、硅、氮结构，实现阻燃V0，并且该款新型阻燃剂密度较常规无机阻燃填料密度更低、阻燃效果更佳，实现阻燃V0的粉体添加量更低，在一定程度上能降低胶体混合后的粘度和密度，利于现场设备施工及满足汽车轻量化的需求。
[0010]进一步，以重量份计，所述A组分包括聚醚多元醇20～30份、聚酯多元醇 5～10份、气相白炭黑5～10份、阻燃剂20～35份、导热填料30～50份、抗氧化剂0.1～1份、硅烷偶联剂0.5～1.5份、催化剂0.05～0.2份；所述B组分包括聚醚多元醇5～15份，异氰酸酯20～35份，阻燃剂5～10份，导热填料50～70 份，吸水剂0.5～2份，稀释剂3～5份。采用上述技术方案，本专利技术通过聚醚多元醇、聚酯多元醇和异氰酸酯最优配比、及加入阻燃剂和稀释剂共同作用，使得该材料在动态疲劳过程中，不易因应力集中产生微裂纹，保证长期使用良好粘接效果及使用寿命。
[0011]进一步，所述聚醚多元醇为2～4官能度聚醚多元醇中的至少一种，且聚醚多元醇的分子量为500～4000；所述聚酯多元醇由己二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸中的一种或多种与1,4
‑
丁二醇、乙二醇、1,2丙二醇中的一种或多种缩聚而成，且聚酯多元醇的分子量为1000～3000。采用上述技术方案，聚醚和聚酯多元醇互配可保证导热结构胶的耐水解性和高粘接强度。
[0012]进一步，所述气相白炭黑为比表面积为150～200m2/g的疏水白炭黑。采用上述技术方案，疏水白炭黑可增加产品的触变性和力学性能，并且其具备低吸湿性，避免结合水的引入造成该体系混合后出现不良气泡。
[0013]进一步，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或多种。更进一步，所述导热材料为粒径为1～60μm的氧化铝互配，更优选为m(5μm):m(40μm)＝4:6。采用上述技术方案，通过不同粒径氧化铝的互配，使颗粒之间接触更紧密，提升了导热率。
[0014]进一步，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂；所述硅烷偶联剂为γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(正丁基)
‑
γ氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
巯基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、新癸酸铋、异辛酸铋、环烷酸铋中的一种或多种。采用上述技术方案，受阻酚类抗氧化剂抗氧效果好，耐热性好，可延长材料使用寿命；以上类型的偶联剂可保证对基材可靠粘接性；以上催化剂可保证固化时间能根据客户使用需求调整。
[0015]进一步，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。更进一步，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
[0016]进一步，所述吸水剂为对甲苯磺酰异氰酸酯；稀释剂为邻苯二甲酸酯、磷酸酯中的一种或多种。更进一步，所述稀释剂优选为磷酸酯，更优选为磷酸三异丙基苯酯。采用磷酸三异丙基苯酯，可以起到协效阻燃效果，以及加入后可削弱分子链之间的应力，增加分子链的滑移性。
[0017]一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶的制备方法，由以下步骤制备而成：
[0018](1)A组分的制备：将聚醚多元醇、聚酯多元醇和阻燃剂、导热填料、气相白炭黑混合，再升温至110℃～130℃，在真空度为
‑
0.085MPa～
‑
0.1MPa的条件下脱水2～3h，脱水完成后降温至50℃以下，依次加入抗氧化剂、硅烷偶联剂和催化剂，继续在真空度为
‑
0.085MPa～
‑
0.1MPa的条件下，混合20～30min后出料，得到A组分；
[0019](2)B组分的制备：将聚醚多元醇升温至110℃～130℃，在真空度为
ꢀ‑
0.085MPa～
‑
0.1MPa的条件下脱水1～3h，测得水分小于500ppm后，降温至80～90℃，加入异氰酸酯反应2～3h，得到异氰酸酯封端聚合物，再加入吸水剂、阻燃剂、导热填料、稀释剂，混合20～40min后出料，得到B组分；
[0020](3)将上述A组分和B组分按照(0.9～1.1):1混合均匀，即得双组分聚氨酯导热结构胶。
[0021]综上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶，其特征在于，由体积比(0.9～1.1):1的A组分和B组分构成，其中，阻燃剂的结构式如式(1)所示：其中，R为甲氧基，R1为甲基或甲氧基，n为900～1200的整数。2.根据权利要求1所述的一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶，其特征在于，以重量份计，所述A组分包括聚醚多元醇20～30份、聚酯多元醇5～10份、气相白炭黑5～10份、阻燃剂20～35份、导热填料30～50份、抗氧化剂0.1～1份、硅烷偶联剂0.5～1.5份、催化剂0.05～0.2份；所述B组分包括聚醚多元醇5～15份，异氰酸酯20～35份，阻燃剂5～10份，导热填料50～70份，吸水剂0.5～2份，稀释剂3～5份。3.根据权利要求2所述的一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶，其特征在于，所述聚醚多元醇为2～4官能度聚醚多元醇中的至少一种，且聚醚多元醇的分子量为500～4000；所述聚酯多元醇由己二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸中的一种或多种与1,4
‑
丁二醇、乙二醇、1,2丙二醇中的一种或多种缩聚而成，且聚酯多元醇的分子量为1000～3000。4.根据权利要求2所述的一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶，其特征在于，所述气相白炭黑为比表面积为150～200m2/g的疏水白炭黑。5.根据权利要求2所述的一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝中的一种或多种。6.根据权利要求2所述的一种耐疲劳双组分聚氨酯导热结构胶，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂；所述硅烷偶联剂为γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N
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(正丁基)
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γ氨丙基三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有治，罗芳，严聪，杨文锋，何佳伦，
申请(专利权)人：成都硅宝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：