一种异氰酸酯组合物、聚氨酯胶粘剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种异氰酸酯组合物、聚氨酯胶粘剂及其应用，涉及异氰酸酯的制备和储存技术领域，所述异氰酸酯组合物按重量份计包含：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体5～20份，硅烷改性填料20～100份；所述硅烷改性填料是将填料依次由第一硅烷偶联剂、第二硅烷偶联剂和第三硅烷偶联剂改性得到；其中，第一硅烷偶联剂的分子式为(R1O)3Si(CH2)

【技术实现步骤摘要】
一种异氰酸酯组合物、聚氨酯胶粘剂及其应用

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[0001]本专利技术涉及异氰酸酯的制备和储存
，具体涉及一种异氰酸酯组合物、聚氨酯胶粘剂及其应用。

技术介绍
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[0002]伴随着国内动力电池企业迅猛发展，低密度、轻量化、低成本和高导热、高阻燃要求的电池PACK用聚氨酯结构胶成为竞相开发的目标，增加异氰酸酯组分中填料填充量是提高导热、阻燃的重要方法。聚氨酯胶粘剂中异氰酸酯组分因为对湿气较为敏感，影响了异氰酸酯组分的储存稳定性，尤其是高填料异氰酸酯体系中，填料组分间的游离水以及填料颗粒表面丰富的羟基活性基团都会与异氰酸酯中
‑
NCO基团发生二级反应形成扩链，填料填充量越高，羟基活性基团越丰富，反应速率越快，容易形成絮凝物和沉淀，致使体系无法稳定储存，制约了高填料异氰酸酯体系聚氨酯胶粘剂的扩展应用。因此，如何实现高填料填充的异氰酸酯组合物的储存稳定性是目前亟需解决的。
[0003]目前提高填料填充异氰酸酯体系储存稳定的方法包括：
①
通过在异氰酸酯组分中添加除水剂包括分子筛活化粉、硅藻土等，以物理吸附方式控制物料水分含量；
②
加入磷酸类缓聚剂和延迟催化剂，降低物料pH值，延长反应时间；
③
在原料端选用超强的憎水性改性多元醇并辅以强烈憎水的石油系增塑剂，可显著降低异氰酸等组分对湿气的敏感程度；
④
将所添加的填料预先在≥100℃下真空干燥处理，并且异氰酸酯和填料需要在氮气保护下混合均匀，然后密封包装。但这些方法均不能解决填料体系中丰富的羟基活性基团与异端氰酸酯中
‑
NCO基团反应的问题。
[0004]CN114262470A公开了一种导热粉体的混杂改性方法，具体公开了采用一种或多种硅烷偶联剂对导热粉体进行混杂改性，增大粉体与水的接触角、实现疏水亲油，提升与树脂基体的润湿性和分散性，降低粘度，提高流动性。但对混杂改性的各段改性偶联剂并未进行详细说明。该方案中偶联剂的链长过长，改性后的填料对异氰酸酯组合物的稳定性改善受限。

技术实现思路
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[0005]为了解决现有技术存在的在高填料异氰酸酯体系中因端异氰酸酯中的
‑
NCO基团与填料表面的羟基反应而导致异氰酸酯体系储存稳定性差的问题，本专利技术提供了一种异氰酸酯组合物、聚氨酯胶粘剂及其应用。
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种异氰酸酯组合物，所述异氰酸酯组合物按重量份计包含：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体5～20份，硅烷改性填料20～100份。
[0007]所述硅烷改性填料是将填料依次由第一硅烷偶联剂、第二硅烷偶联剂和第三硅烷偶联剂改性得到；
[0008]第一硅烷偶联剂的分子式为(R1O)3Si(CH2)
m
CH3，其中m≥10；
[0009]第二硅烷偶联剂的分子式为(R2O)3Si(CH2)
n
CH3，其中5≤n＜10；
[0010]第三硅烷偶联剂的分子式为(R3O)3Si(CH2)
p
CH3，其中2≤p＜5；
[0011]其中，R1O
‑
、R2O
‑
和R3O
‑
为可水解的基团，选自甲氧基、乙氧基中的一种，优选甲氧基基团。
[0012]本专利技术的目的之二在于提供一种聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，所述A组分按重量份计包括：多元醇20～30份，填料60～80份，催化剂0.01～0.03份，分子筛粉1～5份；所述B组分包括前述的异氰酸酯组合物。
[0013]本专利技术的目的之三在于提供前述的聚氨酯胶粘剂在电池PACK包中的应用。
[0014]通过上述技术方案，本专利技术具有以下技术效果：
[0015]1、本专利技术通过对填料进行分段改性，对每次改性偶联剂的分子链长和用量做了严格规定，首次改性选用包覆性、隔水性和链段耐久耐候性更好的长链偶联剂，后段改性需要用较小分子链长的改性剂对包覆间隙进行补充。随着改性次数增加，所用改性剂链长越短，用量越少，最终达到更好的改性效果，能够充分消耗填料表面羟基活性基团，提高异氰酸酯组合物体系的稳定性。
[0016]2、本专利技术提供的异氰酸酯组合物体系中，填料填充量达到80wt％以上，且储存半年后粘度与力学性能无显著变化。
具体实施方式：
[0017]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。
[0018]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0019]本专利技术提供一种异氰酸酯组合物，所述异氰酸酯组合物按重量份计包含：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体5～20份，硅烷改性填料20～100份。
[0020]所述硅烷改性填料是将填料依次由第一硅烷偶联剂、第二硅烷偶联剂和第三硅烷偶联剂改性得到；
[0021]第一硅烷偶联剂的分子式为(R1O)3Si(CH2)
m
CH3，其中m≥10；
[0022]第二硅烷偶联剂的分子式为(R2O)3Si(CH2)
n
CH3，其中5≤n＜10；
[0023]第三硅烷偶联剂的分子式为(R3O)3Si(CH2)
p
CH3，其中2≤p＜5；
[0024]其中，R1O
‑
、R2O
‑
和R3O
‑
为可水解的基团，选自甲氧基、乙氧基中的一种，优选甲氧基基团。
[0025]本专利技术中，m、n和p的比值为1:(0.4～0.6):(0.2～0.4)，即所述第二硅烷偶联剂的平均分子链长为第一硅烷偶联剂的平均分子链长的0.4～0.6倍；所述第三硅烷偶联剂的平均分子链长为第一硅烷偶联剂的平均分子链长的0.2～0.4倍。
[0026]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述第一硅烷偶联剂的用量为所述填料用量的0.5～3wt％；第二硅烷偶联剂的用量为所述填料用量的0.25～1.5wt％；第三硅烷偶联剂的用量为所述填料用量的0.12～0.75wt％。
[0027]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述填料选自金属氢氧化物、金属氧化物、非金
属氧化物、金属氮化物等导热填料中的至少一种；所述金属氢氧化物包括但不限于氢氧化铝、氢氧化镁等；所述金属氧化物包括但不限于氧化铝、氧化锌、氧化镁等；所述非金属氧化物包括但不限于氧化硅等；所述金属氮化物包括但不限于氮化铝；本专利技术中优选为金属氧化物，更优选为氧化铝。所述填料的D50为1～100μm，优选为10～50μm。
[0028]本专利技术对三种偶联剂的分子链长和用量以及改性的顺序进行严格的限定，首次改性选用较长链长的硅烷偶联剂对填料表面进行包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异氰酸酯组合物，其特征在于，所述异氰酸酯组合物按重量份计包含：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体5～20份，硅烷改性填料20～100份；所述硅烷改性填料是将填料依次由第一硅烷偶联剂、第二硅烷偶联剂和第三硅烷偶联剂改性得到；第一硅烷偶联剂的分子式为(R1O)3Si(CH2)
m
CH3，其中m≥10；第二硅烷偶联剂的分子式为(R2O)3Si(CH2)
n
CH3，其中5≤n＜10；第三硅烷偶联剂的分子式为(R3O)3Si(CH2)
p
CH3，其中2≤p＜5；其中，R1O
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、R2O
‑
和R3O
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为可水解的基团，选自甲氧基、乙氧基中的一种，优选甲氧基基团。2.根据权利要求1所述的异氰酸酯组合物，其特征在于，m、n和p的比值为1:(0.4～0.6):(0.2～0.4)。3.根据权利要求1或2所述的异氰酸酯组合物，其特征在于，所述填料选自金属氢氧化物、金属氧化物、非金属氧化物和金属氮化物中的至少一种；优选地，所述填料的D50为1～100μm。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的异氰酸酯组合物，其特征在于，制备所述硅烷改性填料的方法包括：S1、将含有第一硅烷偶联剂的改性液以雾化形式喷入填料，搅拌进行初次改性，将初次改性产物进行清洗、分离，得到初次改性填料；S2、将含有初次改性填料的分散液与含有第二硅烷偶联剂的改性液混合，搅拌进行二次改性，将二次改性产物进行清洗、分离，得到二次改性填料；S3、将含有二次改性填料的分散液与含有第三硅烷偶联剂的改性液混合，搅拌进行三次改性，将三次改性产物进行分离、干燥、分散，得到硅烷改性填料。5.根据权利要求4所述的异氰酸酯组合物，其特征在于，在步骤S1中，所述第一硅烷偶联剂的用量为所述填料用量的0.5～3wt％；优选地，在步骤S2中，所述第二硅烷偶联剂的用量为所述填料用量的0.25～1.5wt％；优选地，在步骤S3中，所述第三硅烷偶联剂的用量为所述填料用量的0.12～0.75wt％。6.根据权利要求4所述的异...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宏武，颜和祥，王韶晖，蒋学鑫，
申请(专利权)人：蚌埠壹石通电子通信材料有限公司，
类型：发明
国别省市：