【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到相变材料、散热界面材料和灌封胶领域，具体涉及一种高导热电绝缘的相变灌封胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、锂离子电池由于其比能高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应等优点，广泛应用于新能源汽车、电子电器等领域。为了满足市场对充电速率的需求，超快充电应运而生。然而，锂离子电池在超快充电下的产热加剧，尤其是在电池极耳处，导致电池温度均匀性差，长时间的温度不一致会使电池性能急剧下降。更严重的可能导致电池内部短路，引发电池热失控。
2、相变材料由于其低能耗和高储能密度被广泛用于电池热管理和电子器件散热中。材料在相变过程中可以吸收大量的热，控制电池模组的温升。然而由于相变材料的导热系数较低，且大多数应用的材料均为预压制成型，很难满足电池在超级快充下的需求和电池极耳的不规则形状。同时考虑到与电池极耳接触时的绝缘性需求，研究开发一款高导热、电绝缘、可灌封的相变灌封胶十分必要。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种高导热电绝缘的相变灌封胶及其制备方法与应用。该相变灌封胶具有一定相变焓值，且能够进行灌封以适应不规则结构，同时具备良好的导热性能和电绝缘能力。制备工艺简单，可以直接对电池极耳进行灌封，有效降低极耳的温度，提高电池温度均一性，提升电池的循环性能。同时可以满足高倍率充放电下的锂电池极耳的有效降温。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
3、一种高导热电绝缘的相变灌封胶，由有机相变材料、改性膨胀石墨和聚合物基体制成；所
4、优选的，所述带电荷的无机填料和带电荷的膨胀石墨的质量比为0.1～3：1，进一步优选为1:1。
5、优选的，所述有机相变材料和改性膨胀石墨的质量比为1～4：1，进一步优选为3:2。
6、优选的，所述无机填料为氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化镁、氧化铝、氧化铍和碳化硅的至少一种。
7、优选的，所述有机相变材料为石蜡、脂肪烃、烷烃、羟酸、酯、多元醇的一种。
8、优选的，所述有机相变材料的相变温度为18～100℃。
9、优选的，所述聚合物基体为有机硅、环氧树脂和聚氨酯中的一种。
10、优选的，所述无机填料的平均粒径为0.05～50微米。
11、优选的，所述膨胀石墨的目数为50～300目。
12、制备以上任一项所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶的方法，包括以下步骤：
13、(1)将无机填料分散在含有聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的水溶液中搅拌10～12h，随即洗涤过滤，并真空干燥得到带正电荷的无机填料；
14、(2)将膨胀石墨分散在含有聚苯乙烯磺酸钠的水溶液中，在40～60℃的温度下搅拌反应10～12h，随即洗涤过滤，并真空干燥得到带负电荷的膨胀石墨；
15、(3)将带正电荷的无机填料和带负电荷的膨胀石墨分别分散在水中，然后将分散了带负电荷的膨胀石墨的水溶液缓慢加入带正电荷的无机填料的水溶液中搅拌1～6h，洗涤过滤，并真空干燥得到改性膨胀石墨；
16、(4)将融化的有机相变材料加入干燥后的改性膨胀石墨中，在60～120℃条件下反复搅拌均匀，得到定型相变材料；
17、(5)将定型相变材料分别与聚合物基体a组分、b组分混合，得到a混合材料和b混合材料，随即将两者充分搅拌，混合均匀，倒入被灌封物体，固化。
18、优选的，步骤(1)所述的水溶液中聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的质量分数分别为0.1％～1％和0.1％～1％，所述的无机填料和水溶液的质量比为1：50～500。
19、优选的，步骤(2)所述的水溶液中聚苯乙烯磺酸钠的质量分数为0.5％～10％；所述膨胀石墨和聚苯乙烯磺酸钠的质量比为1：0.5～2。
20、优选的，步骤(5)所述的a混合材料中定型相变材料与聚合物基体a组分的质量比为0.1～2：1，b混合材料中定型相变材料与聚合物基体b组分的质量比为0.1～2：1。
21、以上任一项所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶应用于电池、电子元器件、pcb(印制电路板)等散热。
22、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点与技术效果：
23、(1)相比于传统的相变材料，本专利技术的相变灌封胶具有可灌封特性，能够适用于各种不规则结构的器件中，接触热阻小；同时以其优异的电绝缘性可以适用于需要电绝缘的器件中。而且相比于传统的灌封胶，有着不错的相变焓值和散热能力，可以有效吸收热量的同时强化器件散热。
24、(2)本专利技术通过聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠在无机填料表面生长正电位，通过聚苯乙烯磺酸钠在膨胀石墨表面形成负电位浮点，利用静电吸附作用将带正电位的无机填料吸附在带负电的膨胀石墨表面。该过程为物理吸附，不涉及化学反应，工艺简单。
25、(3)本专利技术通过将无机填料引入到膨胀石墨中，在保证膨胀石墨导热能力的同时，降低了膨胀石墨之间接触的机会，阻隔了电子在膨胀石墨之间的传输，从而提高了相变灌封胶的电阻率。同时将聚合物基体引入相变材料中，获得具有可灌封的相变材料，降低了其应用形状限制。
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1.一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，由有机相变材料、改性膨胀石墨和聚合物基体制成；所述改性膨胀石墨由带电荷的无机填料和带电荷的膨胀石墨通过静电自组装而成；所述带电荷的无机填料和带电荷的膨胀石墨中一个带正电荷，一个带负电荷。
2.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述带电荷的无机填料和带电荷的膨胀石墨的质量比为0.1～3：1。
3.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述石蜡和改性膨胀石墨的质量比为1～4：1。
4.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述无机填料为氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化镁、氧化铝、氧化铍和碳化硅的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述有机相变材料为石蜡、脂肪烃、烷烃、羟酸、酯、多元醇的一种；所述有机相变材料的相变温度为18～100℃；所述聚合物基体为有机硅、环氧树脂和聚氨酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述无机填料的平均
7.制备权利要求1-6任一项所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的水溶液中聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的质量分数分别为0.1％～1％和0.1％～1％，所述的无机填料和水溶液的质量比为1：50～500；步骤(2)所述的水溶液中聚苯乙烯磺酸钠的质量分数为0.5％～10％；所述膨胀石墨和聚苯乙烯磺酸钠的质量比为1：0.5～2。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的A混合材料中定型相变材料与聚合物基体A组分的质量比为0.1～2：1，B混合材料中定型相变材料与聚合物基体B组分的质量比为0.1～2：1。
10.权利要求1-6任一项所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶应用于电池、电子元器件、印制电路板散热。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，由有机相变材料、改性膨胀石墨和聚合物基体制成；所述改性膨胀石墨由带电荷的无机填料和带电荷的膨胀石墨通过静电自组装而成；所述带电荷的无机填料和带电荷的膨胀石墨中一个带正电荷，一个带负电荷。
2.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述带电荷的无机填料和带电荷的膨胀石墨的质量比为0.1～3：1。
3.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述石蜡和改性膨胀石墨的质量比为1～4：1。
4.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述无机填料为氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化镁、氧化铝、氧化铍和碳化硅的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种高导热电绝缘的相变灌封胶，其特征在于，所述有机相变材料为石蜡、脂肪烃、烷烃、羟酸、酯、多元醇的一种；所述有机相变材料的相变温度为18～100℃；所述聚合物基体为有机硅、环氧树脂和聚氨酯中的一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：高学农，牛俊祎，张正国，袁文辉，张凡，
申请(专利权)人：华南理工大学珠海现代产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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