聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法、改性填料及聚氨酯导热结构胶技术

本发明专利技术提供了聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法、改性填料及聚氨酯导热结构胶。该改性方法包括：异氰酸酯硅烷偶联剂与蓖麻油类化合物反应得到蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂；用蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂对聚氨酯导热结构胶用填料粉体进行改性得到改性填料。以该改性填料作为原料与原料蓖麻油类化合物和/或蓖麻油聚氨酯预聚体混合得到的聚氨酯导热结构胶具备抗高压分层性能。以该改性填料作为原料与原料蓖麻油类化合物、蓖麻油聚氨酯预聚体混合得到的聚氨酯导热结构胶在具备抗高压分层性能的同时具备优异的固化后高温高湿稳定性能。定性能。

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法、改性填料及聚氨酯导热结构胶


[0001]本专利技术属于结构胶
，具体涉及一种聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法、聚氨酯导热结构胶用改性填料、聚氨酯导热结构胶及该聚氨酯导热结构胶的制备方法。

技术介绍

[0002]近几年，新能源汽车行业高速发展，动力电池是新能源汽车的“心脏”，胶黏剂是实现新能源汽车“心脏”持久动力的“肌膜组织”。当前，动力电池需求呈“井喷式”爆发增长，胶黏剂市场规模也同步放大。
[0003]新能源汽车用的CTP结构电池包，在设计上省却或大幅省去中间模组部件，转而使用大量胶来连接固定电芯。CTP结构电池包用胶主要分为两大类：第一类为结构胶，以结构粘接为主兼顾一定的导热作用；第二类为导热胶，以导热粘接为主，进一步地由于电池电芯的最佳工作温度带较窄(20
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40℃)，CTP结构下导热胶在电芯之间、电芯与液冷板之间实现均衡散热，导热胶应用的目的是将电芯工作时产生的热量导出到外部的散热部件实现热管理的部分功能作用，由此导热胶还需要兼顾结构粘接要求。
[0004]结构胶需起到将电芯与pack壳体可靠连接、固定的作用实现代替原来模组结构的机械连接，这对结构胶强度、柔韧性、耐老化、阻燃绝缘和导热性都提出了较高的性能要求。动力电池包结构胶主要有聚氨酯结构胶、丙烯酸结构胶、硅胶、环氧结构胶、UV胶和耐高温热熔胶。结构胶粘接性能评价指标主要有3个：接头的强度、破坏形式(其中内聚破坏是最理想形式)和胶的断裂伸长率(反映胶的弹性)。
[0005]导热胶主要用于实现电芯与电芯之间以及电芯与液冷管之间的热传导，导热胶的具体使用形式包括垫片、灌封、填充等。导热胶主要由树脂基液(例如环氧树脂、有机硅、聚氨酯等)和填料(提高导热性，例如氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)等)组成。随着CTP结构电池包的发展，导热胶需求量增大且出现降本需求，同时需要进一步提升导热胶强度(大于10Mpa)以满足粘接固定需求，由此在粘接强度、经济成本上占优的聚氨酯导热结构胶成为主流导热用胶。
[0006]聚氨酯导热结构胶通常利用低粘度树脂基液和填料粉体(即功能性粉体)配合以达到相应的导热结构粘结功能。现有聚氨酯导热结构胶短时间能保持均一性，但静置一段时间后填料粉体会发生沉降，导致油粉分层，影响后续使用，影响下游产品的性能。导致填料粉体沉降的主要原因在于树脂基液粘度低、密度低而功能性粉体密度高。为了改善聚氨酯导热结构胶油粉分层的问题，目前多采用加入触变剂(例如气相二氧化硅、膨润土、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡)的方式，然而加入触变剂仅能轻微缓解油粉分层问题并不能得到能够长期储存的胶黏剂。特别是当聚氨酯导热结构胶有抗高压分层需求时(例如要求聚氨酯导热结构胶在100KG压力下保持一个月，粘度变化不超过20％，不能发现沉淀、分层或液体析出)，采用添加触变剂的方式根本不能满足需求。
[0007]综上所述，目前仍需研发具有抗高压分层性能的聚氨酯导热结构胶。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供使聚氨酯导热结构胶具备抗高压分层性能的技术方案，以实现聚氨酯导热结构胶能够实现在100kg压力下静置一个月时长后粘度变化不超过20％且无沉淀、分层或液体析出。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下六个方面的技术方案。
[0010]第一方面，本专利技术提供一种聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法，其中，该改性方法包括：
[0011]异氰酸酯硅烷偶联剂(指含有至少一个异氰酸酯基团的硅烷偶联剂)与蓖麻油类化合物反应，得到蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂；
[0012]使用蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂对聚氨酯导热结构胶用填料粉体进行改性，得到聚氨酯导热结构胶用改性填料。
[0013]根据第一方面的优选实施方式，其中，所述异氰酸酯硅烷偶联剂包括但不限于异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸酯基甲基三甲氧基硅烷和异氰酸酯基甲基三乙氧基硅烷等中的至少一种。
[0014]根据第一方面的优选实施方式，其中，所述蓖麻油类化合物的用量以OH摩尔量计，所述异氰酸酯硅烷偶联剂的用量以NCO摩尔量计，蓖麻油类化合物的用量与异氰酸酯硅烷偶联剂的用量比为1
‑
3:1。
[0015]根据第一方面的优选实施方式，其中，所述聚氨酯导热结构胶用填料粉体包括但不限于聚氨酯导热结构胶用导热填料粉体和聚氨酯导热结构胶用阻燃填料粉体中的至少一种。
[0016]根据第一方面的优选实施方式，其中，异氰酸酯硅烷偶联剂与蓖麻油类化合物反应的反应温度不超过60℃且不低于室温；
[0017]进一步地，异氰酸酯硅烷偶联剂与蓖麻油类化合物反应的反应温度为40
‑
60℃；
[0018]更进一步地，异氰酸酯硅烷偶联剂与蓖麻油类化合物反应通过下述方式实现：
[0019]蓖麻油类化合物进行100
‑
120℃真空除水并降温至40
‑
60℃后与异氰酸酯硅烷偶联剂进行反应，得到蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂；其中，真空除水的时间优选为1
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3h；
[0020]其中，异氰酸酯硅烷偶联剂与蓖麻油类化合物反应的时间优选为2
‑
4h。
[0021]根据第一方面的优选实施方式，其中，蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂与聚氨酯导热结构胶用填料粉体的用量比为0.5
‑
5:100。
[0022]根据第一方面的优选实施方式，其中，使用蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂对聚氨酯导热结构胶用填料粉体进行改性通过下述方式实现：
[0023]将蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂、聚氨酯导热结构胶用填料粉体和分散剂混合反应，将反应后的填料粉体进行干燥得到聚氨酯导热结构胶用改性填料；
[0024]进一步地，所述分散剂包括但不限于乙醇。
[0025]根据一方面的优选实施方式，其中，所述聚氨酯导热结构胶用填料粉体包括但不限于氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、氮化铝和氮化硼等中的至少一种。
[0026]第二方面，本专利技术提供了一种聚氨酯导热结构胶用改性填料，其中，该聚氨酯导热结构胶用改性填料能够通过本专利技术第一方面提供的聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法制备得到。
[0027]第三方面，本专利技术提供了一种聚氨酯导热结构胶，其中，该聚氨酯导热结构胶的原料组成包括改性填料，且所述改性填料为本专利技术第二方面提供的聚氨酯导热结构胶用改性填料；该聚氨酯导热结构胶的原料组成还包括蓖麻油类化合物和/或蓖麻油聚氨酯预聚体。
[0028]根据三方面的优选实施方式，其中，所述聚氨酯导热结构胶为单组份(由一个胶组份组成)胶或者多组份(大于等于两个组份)胶(由多个胶组份组成)，对于原料组成包括改性填料的胶组份，其原料组成还包括蓖麻油类化合物和/或蓖麻油聚氨酯预聚体；
[0029]进一步地，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法，其中，该改性方法包括：异氰酸酯硅烷偶联剂与蓖麻油类化合物反应，得到蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂；使用蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂对聚氨酯导热结构胶用填料粉体进行改性，得到聚氨酯导热结构胶用改性填料。2.根据权利要求1所述的改性方法，其中，所述异氰酸酯硅烷偶联剂包括异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸酯基甲基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述聚氨酯导热结构胶用填料粉体包括聚氨酯导热结构胶用导热填料粉体和聚氨酯导热结构胶用阻燃填料粉体中的至少一种。3.根据权利要求1所述的改性方法，其中，所述蓖麻油类化合物的用量以OH摩尔量计，所述异氰酸酯硅烷偶联剂的用量以NCO摩尔量计，蓖麻油类化合物的用量与异氰酸酯硅烷偶联剂的用量比为1
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3:1；蓖麻油改性异氰酸酯硅烷偶联剂与聚氨酯导热结构胶用填料粉体的用量比为0.5
‑
5:100。4.一种聚氨酯导热结构胶用改性填料，其中，该聚氨酯导热结构胶用改性填料能够通过权利要求1
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3中任一项所述的聚氨酯导热结构胶用填料的改性方法制备得到。5.一种聚氨酯导热结构胶，其中，该聚氨酯导热结构胶的原料组成包括改性填料，且所述改性填料为权利要求4所述的聚氨酯导热结构胶用改性填料；该聚氨酯导热结构胶的原料组成还包括蓖麻油类化合物和/或蓖麻油聚氨酯预聚体。6.根据权利要求5所述的聚氨酯导热结构胶，其中，该聚氨酯导热结构胶由一个胶组份组成或者由两个以上胶组份组成，对于原料组成包括改性填料的胶组份，其原料组成还包括蓖麻油类化合物和/或蓖麻油聚氨酯预聚体；优选地，对于原料组成包括改性填料的胶组份，以该胶组份的原料组成总质量为100％计，该胶组份的原料组成中的蓖麻油类化合物和蓖麻油聚氨酯预聚体的总质量含量不低于15％且改性填料的质量含量不超过85％。7.根据权利要求5或6所述的聚氨酯导热结构胶，其中，聚氨酯导热结构胶的原料组成包括所述改性填料、多元醇和聚氨酯预聚体，所述多元醇包括所述蓖麻油类化合物，所述聚氨酯预聚体包括所述蓖麻油聚氨酯预聚体；其中，以聚氨酯导热结构胶的原料组成的总质量为100％计，所述蓖麻油类化合物的质量含量不低于15％；其中，以聚氨酯导热结构胶的原料组成的总质量为100％计，所述蓖麻油聚氨酯预聚体的质量含量不低于15％。8.根据权利要求7所述的聚氨酯导热结构胶，其中，所述多元醇还包括聚丁二烯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇和生物基多元醇中的至少一种；所述聚氨酯预聚体还包括能够通过聚丁二烯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇和生物基多元醇中的至少一种与异氰酸酯反应制得的聚氨酯预聚体；以所述聚氨酯预聚体的总质量为100％计，所述聚氨酯预聚体中NCO的质量含量为10％
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20％...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明波，付义术，喻志刚，张磊，马院红，
申请(专利权)人：镇江贝斯特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：