双组分有机硅灌封胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于灌封胶技术领域，具体涉及双组分有机硅灌封胶及其制备方法。本发明专利技术所述的双组分有机硅灌封胶，包括质量比为1:（0.7~1.5）的A组分和B组分，其中，A组分包括以下质量份数的原料：POSS改性的聚硅氧烷100，交联剂10~30，抑制剂0.1~0.8，导热填料50~250；B组分包括以下质量份数的原料：POSS改性的聚硅氧烷100，铂催化剂0.1~0.7，阻燃添加剂30~80。本发明专利技术导热效率高、电绝缘性和阻燃性好、室温即可固化，且防水、防震，大大提高了动力电池的安全性。本发明专利技术还提供了科学合理、简单易行的制备方法。简单易行的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
双组分有机硅灌封胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于灌封胶
，具体涉及动力电池加成型室温硫化双组分有机硅灌封胶。

技术介绍

[0002]新能源汽车动力电池热管理技术是目前新能源汽车领域的核心技术之一。目前动力电池大多使用的是锂离子电池，然而锂离子电池在充电、碰撞情况下极易引起连锁放热反应导致热失控，进而引发汽车出现冒烟、失火甚至爆炸等严重危及驾乘人员安全的事故，并且动力电池组的性能（包括能量密度、使用寿命、放电倍率等）受温度变化影响极大。一般来说，常规的新能源汽车动力锂离子电池完全发挥使用性能的最佳工作温度范围在10~30℃，环境温度过低，会导致动力电池充电不足，容量下降，在放电过程中容易导致电池寿命降低。同时，环境温度过高，容易造成动力电池过热失控，在充电过程中电池过热膨胀，损坏动力电池。
[0003]电池包的降温形式主要有风冷、液冷和热泵空调三种形式，主流采用的是在电池包上下护板及电池模块内部加入冷却板，利用冷媒循环将温度及时从电池包内部带走，而为了增加电池与外部的热量传递效率，需要将导热材料灌封到电池包的空隙。目前新能源汽车应用较为广泛的热管理材料主要是导热灌封胶，导热灌封胶主要分为环氧导热灌封胶、聚氨酯导热灌封胶和有机硅导热灌封胶三大类。环氧导热灌封胶韧性差、易开裂、不耐冷热冲击；聚氨酯导热灌封胶的耐高温能力差，且抗老化、抗震和抗紫外线的能力都很弱；而有机硅导热灌封胶能够满足新能源动力电池的防水、防震、导热、阻燃需求，同时具有优异的电气绝缘性能，能够满足新能源汽车在不同气候条件下的使用，还能提高动力电池的安全性能。
[0004]中国专利技术专利文件CN115612460A“一种锂离子电池热管理系统用相变材料”中，将三水醋酸钠、纤维素和有机硅灌封胶混合制得锂离子电池热管理系统用相变材料，同时在有机硅灌封胶中引入了氧化石墨烯。虽然石墨烯经过官能团氧化后具有一定的绝缘性，但仍具有一定的导电性，将其应用在锂离子电池热管理系统中具有一定的安全隐患。
[0005]中国专利技术专利文件CN111261974A“一种电池热管理系统用相变材料模块及其制备方法与应用”中，通过对密胺海绵进行提前机械成型，并对其进行高导热改性，然后吸附熔融液体的改性相变材料，得到电池热管理系统用相变材料模块。虽然能够起到一定的阻燃、导热作用，但模块的生产工艺极为复杂，这就大大增加了新能源动力电池包的生产成本。
[0006]中国专利技术专利文件CN113150737A“一种双组分有机硅灌封胶及其制备方法”中，制得双组分有机硅灌封胶，具备低粘度、高流平性、优异的力学性能和快速完全固化的特点。通过实施例和对比例来看，其双组分有机硅灌封胶产品的导热系数不高，而新能源汽车动力电池包对导热性能要求较高，不能完全胜任动力锂电池组的灌封使用。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种双组分有机硅灌封胶，导热效率高、电绝缘性、阻燃性好、室温即可固化，且防水、防震，大大提高了动力电池的安全性。本专利技术还提供了科学合理、简单易行的制备方法。
[0008]本专利技术所述的双组分有机硅灌封胶，包括质量比为1:（0.7~1.5）的A组分和B组分，其中，A组分包括以下质量份数的原料：POSS改性的聚硅氧烷100，交联剂10~30，抑制剂0.1~0.8，导热填料50~250；B组分包括以下质量份数的原料：POSS改性的聚硅氧烷100，铂催化剂0.1~0.7，阻燃添加剂30~80。
[0009]POSS改性的聚硅氧烷为单氢基POSS（聚倍半硅氧烷）改性的乙烯基封端聚硅氧烷；乙烯基封端聚硅氧烷中乙烯基质量分数为（2~10）%，25℃粘度为300~2000mPa
·
s。
[0010]乙烯基封端聚硅氧烷包括乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端聚苯基硅氧烷和乙烯基封端聚氟硅氧烷中的一种或多种。
[0011]单氢基POSS包括七苯基氢基POSS、七环戊基氢基POSS和七异丁基氢基POSS中的一种或多种。
[0012]单氢基POSS改性乙烯基封端聚硅氧烷的方法如下：乙烯基封端聚硅氧烷和单氢基POSS按照乙烯基和氢基摩尔比为1:1，在氮气保护下加入甲苯中，溶解后加入乙烯基封端聚硅氧烷质量20ppm的卡斯特催化剂，升温至110℃，反应3h，蒸干溶剂即得单氢基POSS改性乙烯基封端聚硅氧烷。
[0013]以单氢基POSS改性的乙烯基封端聚硅氧烷为例，引入的单氢基POSS可以进一步提高基胶的耐热阻燃性能，改性过程示意图如下：
。
[0014]交联剂为甲基含氢硅氧烷，含氢量为（0.4~0.8）%，25℃粘度为15~40mPa
·
s，包括直链甲基含氢硅氧烷和环状含氢聚硅氧烷中的一种或两种。
[0015]抑制剂包括炔醇类化合物、马来酸酯类化合物中的一种或两种，抑制剂主要为了抑制固化时的硅氢化反应，调节固化速度。
[0016]导热填料粒径为1~100μm；包括氧化铝、氮化硼、碳化硅、氧化石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。
[0017]导热填料经硅烷偶联剂处理改性。未经处理的导热填料在加入基胶后通常不能显著提升基胶的热导率，主要是由于导热填料与基胶存在界面热阻，界面热阻是由于填料与基胶接触不良导致的。因此在加入基胶前用硅烷偶联剂对导热填料进行表面处理，以提高界面相容性，避免导热填料在基胶中出现团聚，从而降低界面热阻，提高热导率。
[0018]导热填料的处理方法如下：将硅烷偶联剂与导热填料置于乙醇溶液中（硅烷偶联剂、导热填料和乙醇的质量比为1:0.5:5），在室温至70℃下搅拌0.1~10h，冷却干燥，即得。硅烷偶联剂包括甲氧基硅烷偶联剂、乙氧基硅烷偶联剂、甲基乙氧基硅烷偶联剂和乙酰氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。
[0019]铂催化剂中铂的质量分数为（0.1~1）%，其主要应用形式为氯铂酸络合物，包括异丙醇
‑
Pt
‑
催化剂、卡斯特催化剂中的一种或多种。
[0020]阻燃添加剂的粒径为1~200μm，包括氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸锌、碳酸锰、二氧化钛中的一种或多种。
[0021]本专利技术所述的双组分有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：（1）将POSS改性的聚硅氧烷、交联剂、抑制剂和导热填料混合，研磨并真空脱泡，得
到A组分；（2）将POSS改性的聚硅氧烷、铂催化剂和阻燃添加剂混合，研磨并真空脱泡，得到B组分；（3）A组分和B组分混合并真空脱泡，倒入模具中室温固化24~48h，即得。
[0022]本专利技术通过采用单氢基POSS改性的乙烯基封端聚硅氧烷为基胶，甲基含氢硅氧烷为交联剂，氯铂酸络合物为催化剂，配合使用抑制剂、导热填料、阻燃添加剂作为功能助剂，制得加成型室温硫化双组分有机硅灌封胶，能够为新能源汽车动力电池热管理系统提供高的导热效率、高电绝缘性能和高阻燃性。另外，固化后的有机硅灌封胶具有一定的回弹性，能够约束电池包中的独立电池在汽车行驶至颠簸路段时产生的晃动，并提供一定的减震作用。同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双组分有机硅灌封胶，其特征在于，包括质量比为1:（0.7~1.5）的A组分和B组分，其中，A组分包括以下质量份数的原料：POSS改性的聚硅氧烷100，交联剂10~30，抑制剂0.1~0.8，导热填料50~250；B组分包括以下质量份数的原料：POSS改性的聚硅氧烷100，铂催化剂0.1~0.7，阻燃添加剂30~80。2.根据权利要求1所述的双组分有机硅灌封胶，其特征在于，POSS改性的聚硅氧烷为单氢基POSS改性的乙烯基封端聚硅氧烷；乙烯基封端聚硅氧烷中乙烯基质量分数为（2~10）%，25℃粘度为300~2000mPa
·
s。3.根据权利要求2所述的双组分有机硅灌封胶，其特征在于，乙烯基封端聚硅氧烷包括乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端聚苯基硅氧烷和乙烯基封端聚氟硅氧烷中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的双组分有机硅灌封胶，其特征在于，单氢基POSS包括七苯基氢基POSS、七环戊基氢基POSS和七异丁基氢基POSS中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的双组分有机硅灌封胶，其特征在于，交联剂为甲基含氢硅氧烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴龙，张振翀，孟丽，于修水，杜会军，
申请(专利权)人：淄博国创中心先进车用材料技术创新中心，
类型：发明
国别省市：