CN110023408B - 散热弹性体组合物及由其形成的散热弹性体 - Google Patents
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Abstract
提供散热弹性体组合物。本发明一实施例的散热弹性体组合物包含含有主剂树脂和硫化剂的弹性基体形成成分以及散热填料。由此,散热弹性体可保护发热体免受从外部向散热体传递的物理刺激,如振动或冲击等,并可快速传导及辐射在发热体中产生的热量。并且,可通过使与发热体相邻/紧贴配置的外置材料、散热部件等之间的游隙最小化,来使从外部施加的由物理刺激引起的颤动及由此引起的噪音最小化。进一步地,使由发热体产生的热量或由外部的化学刺激引起的劣化最小化,由于易于成型为多种形状,因此可广泛应用于需要散热的所有行业。
Description
技术领域
本发明涉及散热弹性体组合物,更详细地涉及如下的散热弹性体组合物及由其形成的散热弹性体,即,通过诸如紧贴于发热体布置而成的外置材料、散热器等散热体来使从外部传递到发热体的诸如振动等物理刺激的影响最小化,可将发热体的热量有效地释放到外部,并具有优秀的耐热性、耐化学性。
背景技术
最近,随着使用于电子设备的各种电子部件的小型化、复杂化趋势,存在通过外部刺激也容易使功能下降或丢失的问题。尤其,在电子设备使用过程中存在从外部施加的振动或冲击或者存在作为电子设备的部件诱发振动的部件的情况下,各种部件的耐久性可能更成问题。
另一方面,电子设备的各种部件因电阻或电磁波而具有发热问题,为了将已产生的热量快速散发到外部,将散热部件相邻地置于发热体,或者在相邻置于发热体的异种功能的部件中附加散热功能。或者,在发热严重的情况下,通常设置额外的冷却部件或设备。为了快速散发发热体的热量,散热部件如散热板或散热器通常使用导电率高的金属。
但是,由于金属的材质坚硬且结实,不能吸收从外部施加的振动、冲击等物理刺激,施加到散热部件的物理刺激直接传递到与其相邻、紧贴布置的发热体,因此存在发热体损坏、导致功能下降的问题,在发热体为诸如电子部件等小型、复杂的物品的情况下,这种问题可能会更加严重。
并且,发热体和散热部件不能完全紧贴,在具有游隙的情况下,存在由振动引起的颤动可能对发热体造成更大的损坏的隐患。
为此,继续开发一种保护发热体免受诸如从与发热体相邻、紧贴布置的散热部件、外壳或异种部件传递的振动、冲击等物理冲击,同时将从发热体产生的热量更有效地散发到外部的散热弹性体。
发明内容
解决的技术问题
本发明为了解决如上所述的问题点而提出的,其目的在于,提供一种保护发热体免受从外部传递到散热体的诸如振动或冲击等物理刺激,同时可以快速传导并散发从发热体产生的热量的散热弹性体组合物及由其形成的散热弹性体。
并且,本发明的再一目的在于,提供一种可通过使相邻/紧贴配置于发热体的外置材料、散热部件等之间的游隙最小化来使从外部施加的由物理刺激引起的颤动及由此引起的噪音最小化的散热弹性体组合物及由其形成的散热弹性体。
进一步地,本发明的另一目的在于,提供一种可使由发热体产生的热量或者由外部化学刺激引起的劣化最小化的散热弹性体组合物及由其形成的散热弹性体。
与此同时,本发明的还有一目的在于,提供一种因成型性优秀而能够便于以各种形状来实现的散热弹性体组合物及由其形成的散热弹性体。
技术方案
为了解决如上所述的技术问题,本发明提供一种散热弹性体组合物,相对于100重量份的包含含有橡胶类化合物的主剂树脂及硫化剂的弹性基体形成成分,上述散热弹性体组合物包含140~320重量份的散热填料。
在本发明一实施例中,上述主剂树脂可包含选自由硅生胶、三元乙丙橡胶(EPDMRubber)、热塑性聚烯烃类合成橡胶(Thermoplastic Olefinic Elastomer,TPO)、丙烯酸酯橡胶(Acrylcate Rubber)、乙烯醋酸乙烯酯橡胶(Ethylene Viny Acetate Rubber)、热塑性聚氨酯橡胶(Thermoplastic Polyurethane Rubber)、乙烯-辛烯橡胶(Ethylene OcteneRubber)、氯化聚乙烯橡胶(Chlorinated polyethylene rubber,CPE)、丙烯腈丁二烯橡胶(Acrylonitrile Butadiene Rubber)、氯丁二烯橡胶(Chloroprene Rubber,CR)、热塑性聚乙烯橡胶(Thermoplastic Polyethylene Rubber)、热塑性苯乙烯橡胶(ThermoplasticStyrenic Block Copolymer,SBC)、热塑性聚酰胺橡胶(Thermoplastic PolyamideRubber,TPAE)及热塑性聚酯橡胶(Thermoplastic Polyester Elastomer,TPEE)组成的组中的一种以上。
并且,上述主剂树脂可以为选自由甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、氟硅橡胶、羟基二甲基硅橡胶及甲基乙烯基硅橡胶组成的组中的一种以上的硅生胶。此时,上述硅生胶的重均分子量可以为500000~600000。
并且,上述硫化剂可包含硫磺类硫化剂、有机过氧化物及金属氧化物中的任意一种以上,相对于100重量份的主剂树脂,可包含0.1~5重量份。
并且,上述散热填料可包含非导电性散热填料及导电性散热填料中的任意一种以上,上述非导电性散热填料包含选由氧化镁、氢氧化镁、二氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、氧化锌、钛酸钡、钛酸锶、氧化铍、碳化硅及氧化锰组成的组中的一种以上,上述导电性散热填料包含选自由石墨、碳纳米管、石墨烯、炭黑、导电碳(Electrically Conductive Carbon)、银、铜、镍、锡、铝、锌、铁、金及铂组成的组中的一种以上。
并且,上述散热填料可包含平均粒径为1~10μm的第一散热填料及平均粒径大于10μm且小于50μm的第二散热填料,此时,相对于100重量份的上述第一散热填料,可包含150~500重量份的第二散热填料。
并且,散热填料可包括板状、球状、针状、树枝状或不定形状中的任意一种以上的形状。
并且,相对于100重量份的主剂树脂,还可具有20~40重量份的选自由气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、石英(Quartz)、硅藻土(Celite)及碳酸钙组成的组中的一种以上的填充增强剂。
并且,相对于100重量份的主剂树脂,还包含3~10重量份的用于提高可塑性及散热填料的分散性的物性增强成分,上述物性增强成分可包含选自具有羟基的甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅氧烷、具有烷氧基的二甲基硅氧烷、具有氨基的二甲基硅氧烷组成的组中的一种以上。
并且,上述组合物在25℃的温度下的粘度可以为7000000cPs至10000000cPs。
并且,本发明提供散热弹性体制备方法,包括:步骤(1),准备包含主剂树脂、硫化剂及散热填料的散热弹性体组合物;以及步骤(2),通过施加热量及压力来进行成型,以使上述散热弹性体组合物具有预定形状。
在本发明一实施例中,上述步骤(1)可包括:步骤1-1),在主剂树脂中进一步加入填充增强剂及物性增强成分来制备混炼的预制组合物;步骤1-2),向上述预制组合物中投入散热填料并进行混炼;以及步骤1-3),通过投入硫化剂并进行混炼来制备散热弹性体组合物。
并且,上述步骤(2)可通过处理150~250℃的温度的热量和30~80kgf/cm2的压力3分钟至30分钟来执行。
并且,在上述步骤(2)之后,为了去除未反应的硫化剂,可再处理200~300℃的温度的热量1~4小时。
并且,本发明提供通过成型本发明散热弹性体组合物来形成的散热弹性体。
在本发明一实施例中,上述散热弹性体的导热系数可以为0.5~3.0W/m·K。
并且,上述散热弹性体的拉伸强度为35~65kgf/cm2,延伸率可65~180%,硬度(Shore A)可以为45~75。
并且,本发明提供具有本发明散热弹性体的电池组用散热盒。
并且,本发明提供一种电池组盒,其用于支撑电池的边缘侧以构成电池组,其中,包括:本体,以相向的方式隔开配置的一对第一引导件、第二引导件以及在上述第一引导件与第二引导件之间以相向的方式隔开配置的一对第三引导件、第四引导件以便可形成用于固定上述电池的端子并收容上述电池的收容空间;以及弹性部件,由具有导热性及绝缘性的材质形成,以可拆装的方式结合在上述第一引导件、第二引导件中的至少任意一个的内部面,并且上述第一引导件、第二引导件中的至少任意一个由金属材质形成。
在本发明一实施例中,上述第一引导件、第二引导件中的至少任意一个的内部面形成有沿着长度方向向内侧引入形成的收容槽,上述弹性部件可嵌入结合在上述收容槽。
并且,上述收容槽包括相向的一对侧壁,上述一对侧壁可以对上述收容槽的底面相向的方向以规定角度倾斜形成。此时,上述弹性部件的侧面可呈台阶面,使得可插入上述侧壁的端部侧。
作为优选的实施例,上述弹性部件可由含有导热性填充物的高分子树脂形成,更优选地,可以是由本发明弹性体组合物成型的。
并且,上述第一引导件、第二引导件、第三引导件、第四引导件呈具有倾斜的倾斜面,使得内部面能够支撑上述电池的边缘,上述倾斜面从宽度的中央部越往两端部侧,倾斜度可能越往反方向形成,使得上述内部面的中央部突出。
并且,在上述第三引导件、第四引导件形成有相互层叠的与另一电池组盒相结合的结合口,上述结合口的两面可分别形成有与电池组盒之间的结合方向平行的方向相对应的突出部及收容部。
并且,在上述结合口以与电池组盒之间的结合方向平行的方向贯通形成有穿过孔,可通过插入上述穿过孔的紧固杆来使相互层叠的多个电池组盒呈一体化。
并且,上述第三引导件、第四引导件可以由绝缘体形成。
并且,上述第一引导件、第二引导件、第三引导件、第四引导件可通过嵌件成型来呈一体化。
作为另一例,上述第二引导件、第三引导件、第四引导件通过嵌件成型来呈一体化,由于上述第一引导件由金属材质形成,因此可经由紧固件可拆装地结合在上述第三引导件、第四引导件的端部侧。
并且,上述第一引导件、第二引导件可经由紧固件可拆装地结合在上述第三引导件、第四引导件的两端部侧。
并且,上述第一引导件、第二引导件均由金属材质形成,上述第一引导件、第二引导件的内侧可分别配置有上述弹性部件。
并且,上述第二引导件在外部面可形成有沿着长度方向引入形成的多个散热槽。
并且,上述第一引导件可通过抛光加工来抛光外部面。
并且,上述第三引导件、第四引导件可形成有向上部面和下部面中的至少一个内侧引入的槽部。
并且,本发明提供包括本发明电池组用散热盒及收容于上述电池组用散热盒的电池的电池组。
发明效果
通过本发明散热弹性涂敷组合物实现的散热弹性体保护发热体免受诸如从外部传递到散热体的振动或冲击等物理刺激,同时可快速传导并散发从发热体产生的热量。并且,可通过使与发热体相邻/紧贴配置的外置材料、散热部件等之间的游隙最小化,来使从外部施加的由物理刺激引起的颤动及由此引起的噪音最小化。进一步地,使通过发热体产生的热量或外部的化学刺激引起的劣化最小化,随着便于以各种形状成型,可广泛应用于需要散热的所有行业中。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的电池组用散热盒的图。
图2为图1的分离图。
图3为图1的A-A方向剖视图。
图4为图1的B-B方向剖视图。
图5为示出图1中第一引导件和第四引导件的紧固关系的图。
图6为示出本发明另一实施例的电池组用散热盒的图。
图7为示出图6中衬套分离的状态的图。
图8为示出本发明另一实施例的电池组用散热盒的图。
图9为图8的分离图。
图10为图8中C-C方向和D-D方向的剖视图。
图11为示出在适用于本发明电池组用散热盒的第二引导件的外部面形成有散热槽的情况的图。
图12为示出利用本发明电池组用散热盒来构成电池组的情况的图。
图13为图12的分离图。
图14为图12的E-E方向剖视图。
具体实施方式
以下,将详细描述本发明实施例,使得本领域的普通技术人员可以容易地实现本发明。本发明可以以各种不同的形态来实现,并不限定于在此说明的实施例。并且,在附图中为了明确说明本发明省略了与说明无关的部分,在整个说明书中,对于相同或类似的结构要素添加相同的附图标记。
本发明一实施例的散热弹性体组合物相对于100重量份的包含含有橡胶类化合物的主剂树脂及硫化剂的弹性基体形成成分,包含140~320重量份的散热填料。
上述主剂树脂是经组合物固化形成的用于形成弹性基体的主剂,后述的散热填料的分散性没有问题,在通过其本身或化学反应来表达弹性力的化合物的情况下,可不受限制地使用,但是使用橡胶类高分子化合物,使得制备的弹性基体可表达弹性力、形状保持力、耐热性,并且易于成型。
作为对此的一例,上述主剂树脂可包含选自由硅生胶、三元乙丙橡胶、热塑性聚烯烃类合成橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙烯醋酸乙烯酯橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、乙烯-辛烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、热塑性聚乙烯橡胶、热塑性苯乙烯橡胶、热塑性聚酰胺橡胶及热塑性聚酯橡胶组成的组中的一种以上。
更优选地,就耐热性及操作性而言,上述主剂树脂优选使用硅生胶,更优选地包含选自由甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、氟硅橡胶、羟基二甲基硅橡胶及甲基乙烯基硅橡胶组成的组中的一种以上的硅生胶。此时,优选地,上述硅橡胶是重均分子量为500000~600000的化合物,若重均分子量小于500000,则要实现的弹性基体的耐热性、形状保持力等物性可能下降,若重均分子量大于600000,则弹性力可能下降。
然后,上述硫化剂起到对主剂树脂进行交联的作用,从而,即使是交联前没有弹性和塑性特性的主剂树脂,成为弹性基体后使其可表达弹性特性,提高耐热性,并可降低压缩永久变形性。在上述硫化剂为公知的成分的情况下,可不受限制地使用,作为对此的非限定性例,可使用金属氧化物,如硫磺类硫化剂、有机过氧化物、树脂硫化剂、氧化镁等。上述硫磺类硫化剂可使用无机硫化剂,如粉膜硫(S)、不溶性硫(S)、沉淀硫(S)、胶体(colloid)硫,以及有机硫化剂,如二硫化四甲基秋兰姆(tetramethylthiuram disulfide,TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(tetraethyltriuram disulfide,TETD)、二硫代二吗啉(dithiodimorpholine)。作为上述硫磺硫化剂,具体地可使用元素硫磺或制备硫磺的硫化剂,例如,二硫化胺(amine disulfide)、高分子硫磺等。并且,上述有机过氧化物可使用选自由过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化甲基乙基酮、异丙苯过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、1,3-双(叔丁基过氧化丙基)苯、二-叔丁基过氧化二异丙基苯、叔丁基过氧化苯、2,4-二氯过氧化苯甲酰、1,1-二丁基过氧化-3,3,5-三甲基硅氧烷、正丁基-4,4-二叔丁基过氧戊酸酯及它们的组合组成的组的一种以上。
相对于100重量份的上述弹性树脂,包含0.1重量份至5重量份的上述硫化剂时,具有目的水平的弹性力,并且在耐热性及化学稳定性方面优选。若硫化剂小于0.1重量份,则不能实现目的水平的弹性力、耐热性及形状保持力等,若大于5重量份,则在后述的制备方法中即使对成型体进行再热处理也可能难以去除硫化剂,由于长时间热处理以去除硫化剂可导致成型体变形,未去除的硫化剂逐渐溶出到成型体表面,使得成型体看起来发白,随着变成粉末来脱离时,可污染安装散热弹性体的电子部件。
上述弹性基体形成成分除了上述主剂树脂及硫化剂之外,还可包含用于提高耐热性、机械强度、散热填料的分散性和/或粘结性等的添加剂。
作为上述添加剂的一例,为了提高可塑性及散热填料的分散性、增加散热填料被主剂树脂润湿的速度、防止因主剂树脂起皱硬化而降低储存稳定性,还可包含物性增强成分。上述物性增强成分可包含选自由具有羟基的甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅氧烷、具有烷氧基的二甲基硅氧烷、具有氨基的二甲基硅氧烷组成的组中的一种以上。此时,优选地,通过提高可塑性及散热填料的分散性的散热特性的均匀性提高方面,可以为在两末端具有羟基的甲基乙烯基硅氧烷,更优选地可以为聚合度为15~25的甲基乙烯基硅氧烷。
并且,相对于100重量份的主剂树脂,可具有3~10重量份的上述物性增强成分。若物性增强成分小于3重量份,弹性基体的弹性力提高程度可能微不足道,由于散热填料的分散性下降,散热填料成团而到处都是,因此不能实现均匀地散热效果。并且,若物性增强成分大于10重量份,则由物性增强成分引起的效果提高程度可能微乎其微,由于弹性力下降,在收到外部冲击时形状可能无法恢复。
并且,作为添加剂还可包含硫化促进剂。上述硫化促进剂起到促进硫化速度或促进在初期硫化步骤中的阻滞作用的作用。
上述硫化促进剂可使用选自由次磺酰胺类、噻唑类、秋兰姆类、硫脲类、胍类、二硫代氨基甲酸类、醛胺类、醛氨类、咪唑啉类、黄原酸酯类及它们的组合组成的组中的任意一种。作为上述次磺酰胺类硫化促进剂的一例,可使用选自由N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS)、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺及它们的组合组成的组中的任意一种次磺酰胺类化合物。
并且,作为上述噻唑类硫化促进剂的一例,可使用选自由2-巯基苯并噻唑(MBT)、二硫化二苯并噻唑(MBTS)、2-巯基苯并噻唑的钠盐、2-巯基苯并噻唑的锌盐、2-巯基苯并噻唑的铜盐、2-巯基苯并噻唑的环己胺盐、2-(2,4-二硝基苯基)巯基苯并噻唑、2-(2,6-二乙基-4-吗啉代硫代)苯并噻唑及它们的组合组成的组中的任意一种噻唑类化合物。
并且,作为上述秋兰姆类硫化促进剂的一例,可使用选自由二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆、二硫化双亚戊基秋兰姆、一硫化双亚戊基秋兰姆、四硫化双亚戊基秋兰姆、六硫化双亚戊基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆、四硫化亚戊基秋兰姆及它们的组合组成的组中的任意一种秋兰姆类化合物。
并且,作为上述硫脲类硫化促进剂的一例,可使用选自由硫脲、二乙基硫脲、二丁基硫脲、三甲基硫脲、二邻甲苯基硫脲及它们的组合组成的组中的任意一种硫脲类化合物。
并且,作为上述胍类硫化促进剂的一例,可使用选自由二苯胍、二邻甲苯基胍、三苯基胍、邻甲苯基双胍、邻苯二甲酸二苯胍及它们的组合组成的组中的任意一种胍类化合物。
并且,作为上述二硫代氨基甲酸类硫化促进剂一例,可使用选自由乙基苯基二硫代氨基甲酸锌、丁基苯基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二戊基二硫代氨基甲酸锌、二丙基二硫代氨基甲酸锌、五亚甲基二硫代氨基甲酸锌和哌啶的络盐、十六异丙基二硫代氨基甲酸锌、十八异丙基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠,五亚甲基二硫代氨基甲酸哌啶、二甲基二硫代氨基甲酸硒、二乙基二硫代氨基甲酸碲、二戊基二硫代氨基甲酸镉及它们的组合组成的组中的任意一种二硫代氨基甲酸类化合物。
并且,作为上述醛胺类或醛氨基类硫化促进剂一例,可使用选自由乙醛-苯胺反应物、丁醛-苯胺缩合物、六亚甲基四胺、乙醛-氨反应物及它们的组合组成的组中的任意一种醛胺类或醛氨基类化合物。
并且,作为上述咪唑啉类硫化促进剂一例,可使用2-巯基咪唑啉等咪唑啉类化合物,作为上述黄原酸酯类硫化促进剂,例如,可使用二丁基黄原酸锌等黄原酸酯类化合物。
相对于100重量份的上述主剂树脂,可包含0.5重量份至4.0重量份的上述硫化促进剂,通过促进硫化速度来调高生产性及提高弹性力物性。
并且,作为添加剂还可包含硫化促进助剂。上述硫化促进助剂是与上述硫化促进剂联合使用来使促进效果完美的配合剂,可使用选自由无机类硫化促进助剂、有机类硫化促进助剂及它们的组合组成的组中的任意一种。上述无机类硫化促进助剂可使用选自由氧化锌(ZnO)、碳酸锌(zinc carbonate)、氧化镁(MgO)、氧化铅(leadoxide)、氢氧化钾及它们的组合组成的组中的任意一种。上述有机类硫化促进助剂可使用选自由硬脂酸、硬脂酸锌、棕榈酸、亚油酸、油酸、月桂酸、油酸二丁基铵(dibutyl ammonium oleate)、它们的衍生物及它们的组合组成的组中的任意一种。相对于100重量份的主剂树脂,可具有0.5重量份至5重量份的上述硫化促进助剂。若硫化促进助剂小于0.5重量份,则由于不能实现足够的硫化促进效果,因此硫化速度提高及生产性提高程度可能微不足道。并且,若硫化促进助剂大于5重量份,则焦烧现象很容易发生,机械强度等物性可能下降。
并且,作为上述添加剂还可包含填充增强剂。上述填充增强剂起到提高所成型的弹性体的机械强度的作用,通常,在用于加强弹性体的机械强度而具有的填充增强剂的情况下,可不受限制地使用。优选地,可使用选自由气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、石英(Quartz)、硅藻土(Celite)及碳酸钙组成的组中的一种以上。此时,相对于100重量份的主剂树脂,可具有20~40重量份的上述填充增强剂。若填充增强剂的含量小于20重量份,则可能难以将机械强度完善到所需的水平,若大于40重量份,由于散热填料的含量可能相对减少,因此可能诱发散热性能的下降。
上述填充增强剂的平均粒径可以为5~20nm,但并不限定于此。并且,优选地,上述填充增强剂可使用比表面积为200m2/g以上,更优选地使用250m2/g~600m2/g的。若使用比表面积小于200m2/g的填充增强剂,则可能难以实现所需的物性。
并且,作为上述添加剂可使用偶联剂。在上述偶联剂作为添加剂包含上述填充增强剂的情况下,可提高上述填充增强剂的分散性以及与主剂树脂的相容性。上述偶联剂可根据所使用的填充增强剂的具体种类,可适当选择使用公知的偶联剂,但作为对此的非限定性例,可使用选自由硫化物类硅烷化合物、巯基类硅烷化合物、乙烯基类硅烷化合物、氨基类硅烷化合物、环氧丙氧基类硅烷化合物、硝基类硅烷化合物、氯类硅烷化合物、甲基丙烯酸类硅烷化合物及它们的组合组成的组中的任意一种。
具体地,上述硫化物类硅烷化合物可以为选自由四硫化双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)、四硫化双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)、四硫化双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)、四硫化双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)、四硫化双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)、四硫化双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)、三硫化双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)、三硫化双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)、三硫化双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)、三硫化双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)、三硫化双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)、三硫化双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)、二硫化双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)、二硫化双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)、二硫化双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)、二硫化双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)、二硫化双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)、二硫化双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)、四硫化3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰、四硫化3-三乙氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰、四硫化2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰、四硫化2-三甲氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰、四硫化3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑、四硫化3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑、一硫化3-三甲氧基甲硅烷基甲基丙烯酸丙酯、一硫化3-三甲氧基甲硅烷基甲基丙烯酸丙酯及它们的组合组成的组中的任意一种。
并且,上述巯基硅烷化合物可以为选自由3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、2-巯乙基三甲氧基硅烷、2-巯乙基三乙氧基硅烷及它们的组合组成的组中的任意一种。
并且,上述乙烯基类硅烷化合物可以为选自由乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷及它们的组合组成的组中的任意一种。
并且,上述氨基类硅烷化合可以为选自由3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷及它们的组合组成的组中的任意一种。
并且,上述环氧丙氧基类硅烷化合物可以为选自由γ-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷及它们的组合组成的组中的任意一种。
并且,上述硝基类硅烷化合物可以为选自由3-硝基丙基三甲氧基硅烷、3-硝基丙基三乙氧基硅烷及它们的组合组成的组中的任意一种。
并且,上述氯类硅烷化合物可以为选自由3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、2-氯乙基三甲氧基硅烷、2-氯乙基三乙氧基硅烷及它们的组合组成的组中的任意一种。
并且,上述甲基丙烯酸甲酯类硅烷化合物可以为选自由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷及它们的组合组成的组中的任意一种。
相对于100重量份的主剂树脂,可包含1~20重量份的上述偶联剂。若偶联剂的含量小于1重量份,则由于填充增强剂的分散性的提高不充分,弹性体的加工性、机械强度等下降,并且弹性体的摩擦力小,当用于应用处时因容易滑动而可能发生脱离,若大于20重量份,填充增强剂与主剂树脂之间的相互作用过大,可能导致弹性力等物性下降。
并且,作为上述添加剂还可包含软化剂。上述软化剂向主剂树脂赋予可塑性来使加工变得容易,并起到通过适当降低形成的弹性基体的硬度来调节功能的作用。上述软化剂可使用石油类油、植物油脂等,但并不限定于此。上述石油类油可使用选自由石蜡类油、环烷类油、芳香族类油及它们的组合组成的组中的任意一种。并且,上述植物油脂可使用选自由蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、籽油、豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松油、松焦油、妥尔油、玉米油、米糠油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花籽油、棕榈仁油、山茶油、荷荷巴油、澳洲坚果油、四花油、桐油及它们的组合组成的组中的任意一种。在原料橡胶的加工性改善方面,优选地,相对于100重量份的上述主剂树脂,使用5重量份至100重量份的上述软化剂。
并且,作为上述添加剂还可包含耐热性提高剂。上述耐热提高剂可使用包含金属氧化物、过渡金属的金属有机酸盐等,但并不限定于此。上述耐热性提高剂可通过防止有机基的氧化来防止弹性体的劣化,并可抑制主剂树脂之间的过度交联引起的破碎现象。为了实现像目的水平的这种功能,相对于100重量份的主剂树脂,可包含0.5~20重量份的上述耐热性提高剂,但并不限定于此。
上述添加剂还可包含阻燃剂、抗氧化剂、均染剂、pH调节剂、抗硫化返原剂等,对于上述各个添加剂的具体种类、含量可采用公知的,因此本发明不对此进行特别限定。
然后,对散热填料进行说明。
在上述散热填料为具有导热性的公知的散热填料的情况下,可不受限制地使用。作为一例,上述散热填料可包含:非导电性散热填料以及导电性散热填料中的任意一种以上,但并不限定于此,而非导电性散热填料包含选自由氧化镁、氢氧化镁、二氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、氧化锌、钛酸钡、钛酸锶、氧化铍、碳化硅及氧化锰组成的组中的一种以上;导电性散热填料,包含选自由石墨、碳纳米管、石墨烯、炭黑、导电碳(Electrically Conductive Carbon)、银、铜、镍、锡、铝、锌、铁、金及铂组成的组中的一种以上。在利用两种以上的材质来制成散热填料的情况下,上述散热填料可以是由各个材质独立形成的散热填料、异种材质通过形成混合或核壳结构来制成单一的散热填料。作为上述核壳结构的散热填料的一例,可在玻璃珠等陶瓷、铝、石墨及锡等核外部面形成银、镍等壳。上述散热填料的具体种类可通过考虑设置散热弹性体的应用处的设置要求,例如,是否需要高可靠性的电绝缘性以及散热水平来适当选择。
上述散热填料的性状可以为粉末粒状。上述粒状的形状可以为公知的形状,作为一例,可以为板状、球状、针状、树脂状及不定形中的任意一种以上。上述散热填料可通过考虑散热弹性体所需的物性,例如,垂直导热性、水平导热性等来适当选择其形状,更具体地为了提高水平导热性形状优选为板状,为了提高垂直导热性优选地可以为球状。
上述散热填料的大小可以为平均粒径为1~100μm,更优选地可以为1~50μm。并且,上述散热填料可具有粒径不同的两种散热填料,作为一例,可混合使用平均粒径为1~10μm的第一散热填料和平均粒径大于10μm且小于50μm的第二散热填料,从而在包含散热弹性体组合物的散热填料的有限的含量中有利于表达得以提高的散热特性。此时,上述散热填料相对于100重量份的第一散热填料,可包含150~500重量份的第二散热填料,若第一散热填料和第二散热填料的含量超出上述范围,则散热特性,尤其散热特性的均匀性的提高可能微不足道。
并且,为了提高水平、垂直方向上的散热特性、表达所呈现的散热体的按位置的均匀的散热特性,更优选地,上述第一散热填料的平均粒径和第二散热填料的平均粒径可以为1:1.5~3.5,进一步更优选地,可以为1:1.5~2.7,在无法满足其的情况下,可能无法进一步提高散热特性、散热性能的均匀性等。
相对于100重量份的上述主剂树脂,可包含140~320重量份的上述散热填料。若散热填料小于140重量份,则不能表达目的水平的散热性能。并且,若散热填料大于320重量份,则随着散热弹性体的硬度增加、拉伸强度及延伸率下降,可能难以同时实现所需的弹性特性及机械强度。
并且,上述散热弹性体组合物在25℃的温度下粘度可以为7000000cps至10000000cps,从而可提高成型性。
上述散热弹性体组合物可通过包括步骤(1),准备主剂树脂、硫化剂及散热填料的散热弹性体组合物;以及步骤(2),通过施加热量及压力来使上述散热弹性体组合物以具有预定形状的方式成型的方法来制备散热弹性体,但并不限定于此。
首先,作为根据本发明的步骤(1),执行准备包含主剂树脂、硫化剂及散热填料的散热弹性体组合物的步骤。
优选地,上述步骤(1)还可包括:步骤1-1),在主剂树脂中进一步加入填充增强剂及物性增强成分来制备混炼的预制组合物;步骤1-2),向上述预制组合物中投入散热填料并进行混炼;以及步骤1-3),通过投入硫化剂并进行混炼来制备散热弹性体组合物,使得提高散热填料的分散性、完全实现所需水平的后述的步骤(2)中形成的散热弹性体的弹性基体的物性。
在上述步骤(1)中,对于散热弹性体组合物中的各组成及组成比的说明与上述散热弹性体组合物的说明相同,因此省略具体说明。上述步骤1-1)可通过捏合机(kneader)装置来执行1~2小时,但并不限定于此。并且,上述步骤1-2)也可通过捏合机装置来执行,并可执行1~5小时,但并不限定于此。
然后,作为步骤(2),执行通过施加热量来使上述散热弹性体组合物以具有预定的形状的方式成型的步骤。
上述成型可采用压缩成型、挤压成型、注塑成型、注入成型及吹塑成型等公知的成型方法,可通过考虑所需的散热弹性体的形状来适当选择。作为一例,对于电线或管等连续形状,压缩成型可能是合适的,在成型成特定形状的情况下,可应用压缩成型、注塑成型等,但并不限定于此。
上述成型时,成型温度及时间可根据成型方法、硫化剂的种类或所需的弹性体的尺寸而变化,因此本发明不特别限于此,但是作为一例,在模具中进行压缩成型时,可在150~250℃的温度下执行1~30分钟,优选地,可在150~180℃的温度下执行3~10分钟。并且,此时还可施加压力,作为一例,可以为10~100kgf/cm2,更优选地可施加30~80kgf/cm2的压力。在一起施加热量和压力的情况下,制成均匀的散热弹性体,弹性体内的散热填料之间的间距变的密集,从而可进一步提高导热性能。
在本发明一实施例中,为了去除上述步骤(2)之后未反应的硫化剂,还可执行再处理200~300℃,更优选为200~250℃的温度的热量1~4小时的步骤。此时,优选地,将处理的温度设定成高于在步骤(2)中成型时施加的热量的温度,优选地,以高于10℃的温度进行处理,使得有利于达到本发明的目的,如便于去除未反应的硫化剂。
通过上述制备方法制备的散热弹性体包含弹性基体及分散于上述弹性基体的散热填料。相对于100重量份的对弹性基体形成成分进行硫化反应来形成的弹性基体,可包含140~320重量份的散热填料。并且,上述散热弹性体的导热系数可以为0.5~3.0W/m·K。并且,上述散热弹性体的拉伸强度为20~60kgf/cm2,延伸率可以为65~180%。并且,上述散热弹性体的硬度(Shore A)可以为45~75,从而散热体不会被振动等从外部施加的物理冲击而受到损坏、变形并有利于显著减少传递到发热体的物理冲击,同时可实现优秀的散热特性。
通过本发明一实施例的散热弹性体可适用于多种领域,作为一例,可适用于电池组用散热盒。
如图1至图9所示,本发明一实施例的电池组用散热盒100、200、300可包括本体110、210、310及弹性部件120。
上述本体110、210、310是构成电池组时用于单独支撑多个电池10的,可以由具有支撑上述电池10的边缘的同时收容上述电池10的收容空间S的环状的框架结构物形成。
具体地,上述本体110、210、310可包括以相向的方式隔开配置的一对第一引导件111、第二引导件112以及以相向的方式隔开配置于上述第一引导件111、第二引导件112之间的一对第三引导件113、第四引导件114,上述第三引导件113、第四引导件114的两端部侧可分别与上述第一引导件111、第二引导件112的一端部相连接(参照图1、图6及图8)。
由此,上述本体110、210、310由上述第一引导件111、第二引导件112、第三引导件113、第四引导件114限定,并形成下部开放的收容空间S,从而上述电池10可配置于上述收容空间S侧。
此时,上述第一引导件111、第二引导件112、第三引导件113、第四引导件114的内部面以具有预定的倾斜度的倾斜面118a、118b形成,使得能够支撑上述电池10的边缘,上述倾斜面118a、118b可由具有反方向的倾斜度的第一倾斜面118a及第二倾斜面118b形成(参照图3及图4)。
作为一例,上述第一倾斜面118a及第二倾斜面118b从上述第一引导件111、第二引导件112、第三引导件113、第四引导件114的宽度的中央部越往两端部侧,倾斜度越往反方向形成,从而使中央部朝向上述收容空间S侧突出。
其中,上述倾斜面118a、118b可以是水平面,也可以是具有预定曲率的曲面,上述第一倾斜面118a及第二倾斜面118b的高度可具有相同的大小。
即,上述收容空间S可以由被上述第一倾斜面118a限定的第一收容空间S1和被上述第二倾斜面118b限定的第二收容空间S2形成,上述第一收容空间S1及第二收容空间S2以具有相同的体积的方式形成。
从而,在通过依次层叠多个散热盒100、200、300来实现电池组的情况下,配置在上述收容空间S侧的电池10的整个厚度中的部分厚度(优选为一半的厚度)可能收容于第二收容空间S2侧,上述第二收容空间S2形成于配置在相互层叠的两个散热盒100、200、300中的下侧的散热盒100、200、300,剩余厚度收容于第一收容空间S1侧,上述第一收容空间S1形成于配置在上侧的散热盒100、200、300,从而可以收容所有厚度,并通过相同的方式,多个电池10可收容于相邻的两个散热盒100、200、300之间。
由此,在通过本发明散热盒100、200、300实现的电池组中,一个散热盒100、200、300的厚度和一个电池的厚度实际上具有相同的厚度,因此相对于相同的面积,可安装多个电池,从而可实现电池组的薄型化及高容量化。
另一方面,本发明电池组用散热盒100、200、300中多个引导件111、112、113、114中的至少任意一种由金属材质形成,从而可有效释放从上述电池10产生的热量。
优选地,用于支撑上述电池10的长度方向边缘的第一引导件111及第二引导件112中的至少任意一种引导件可以由金属材质形成,由金属材质形成的引导件可以为外部面与冷却单元如热交换器或冷却腔直接接触的第一引导件111。其中,上述金属可以为导热系数优秀且价格低的铝,但并不限定于此,需表明的是可使用多种金属。
从而,本发明电池组用散热盒100、200、300可通过从上述电池10产生的热量传递到由金属材质形成的第一引导件111后转移到上述冷却单元侧来开始散热。
此时,上述第一引导件111的外部面可通过抛光工序来去除形成于表面的多个细微的凹凸。从而,可通过提高上述第一引导件111的外部面与冷却单元的紧贴率来增加散热能力。
同时,上述第二引导件112也与上述第一引导件111一样,在由金属材质形成的情况下,上述第二引导件112的外部面形成有沿着长度方向引入形成的多个散热槽112a,扩大与外部空气的接触面积,从而可提高从上述电池10传递到第二引导件112侧的散热效率(参照图11)。
另一方面,为了散热性能而由金属材质形成的第一引导件与电池直接接触,但在此情况下,可能存在施加到本体的冲击、振动等外力导致电池的损坏等的问题。为此,为了防止这些,可在上述第一引导件111的内部面配置散热弹性体120,由此可防止配置在收容空间S1、S2的电池10与由金属材质形成的第一引导件111之间的直接接触,以及形成于电池与第一引导件111之间的游隙,从根本上可以防止由于金属之间的直接摩擦导致的电池的损坏等问题。并且,可通过散热弹性体120的优秀的散热性能,将从电池10产生的热量顺利地传递到第一引导件111侧。此时,上述弹性部件120可以为具有弹性力的散热体,作为一例,可以是在弹性基体中分散有散热填料的形态。更优选地,上述弹性部件120可以是通过上述散热弹性体组合物成型的散热弹性体,使得散热体不会被振动等从外部施加的物理冲击而受到损坏、变形并有利于显著减少传递到发热体的物理冲击,同时可实现优秀的散热特性。
与此同时,通过层叠多个散热盒100、200、300来实现电池组,在以上述第一引导件111的外部面与冷却单元接触的方式配置电池组的情况下,从上述第一引导件111侧传递到配置在收容空间S的电池10的自重、振动等负荷被散热弹性体120吸收,从而可稳定地保护电池10。
另一方面,在第二引导件112由金属材质形成的情况下,上述第二引导件112的内部面也配置散热弹性体120,从而解决由金属之间的接触而引起的磨损或损坏等问题,同时可从上述电池10产生的热量顺利地传递到第二引导件112侧。
并且,上述弹性部件120以能够拆装的方式结合在上述第一引导件111的内部面。由此,在需要替换或维护上述弹性部件120的情况下,可便于从第一引导件111分离后进行替换,在组装工序中可快速进行紧固,因此可提高工作效率。
为此,上述第一引导件111的内部面可形成有沿着长度方向向内侧引入的收容槽117,上述弹性部件120的整个厚度中的部分厚度可嵌入结合在上述收容槽117(参照图2)。
由此,上述弹性部件120插入上述收容槽117,在与第一引导件111相结合的状态下,部分从上述第一引导件111的内部面突出,使得能够与上述电池10的边缘侧紧贴。
另一方面,上述收容槽117及弹性部件120侧可形成有相对应的防脱结构,使得防止紧固于上述收容槽117的弹性部件120容易脱离。这是因为在通过层叠多个电池10及散热盒100、200、300来实现电池组的情况下,防止上述弹性部件120从收容槽117分离,而与操作人员的意图无关。
为此,上述收容槽117中相向的一对侧壁117b、117c朝向上述收容槽117的底面117a以规定角度倾斜形成。与此同时,上述弹性部件120包括插入上述收容槽117的第一部分121和与上述电池10的边缘接触的第二部分122,上述第一部分121的侧面及第二部分122的侧面可呈台阶面(参照图3及图10)。
由此,包括上述第一部分121的侧面及第二部分122的侧面的弹性部件120的侧面侧形成有预定的空间,可通过台阶面插入构成上述收容槽117的侧壁117b、117c的端部侧,从而可防止插入上述收容槽117的第一部分121易于脱离。
其中,上述第一部分121的侧面以具有与朝向上述收容槽117的底面以预定角度倾斜的侧壁117b、117c相同的角度的方式形成。与此同时,与上述第一引导件111的内部面一样,以宽度的中央部为基准在紧固于上述收容槽117的状态下暴露于外部的第二部分122的一面可形成有相互向反方向倾斜的第三倾斜面123a及第四倾斜面123b,上述第三倾斜面123a平行于上述第一倾斜面118a,上述第四倾斜面123b可平行于上述第二倾斜面118b。由此,如上所述,在通过依次层叠多个散热盒100、200、300来实现电池组的情况下,配置于上述收容空间S1、S2侧的电池10的整个厚度中的部分厚度(优选为一半的厚度)可能收容于第二收容空间S2侧,上述第二收容空间S2形成于配置在相互层叠的两个散热盒100、200、300中的下侧的散热盒100、200、300,剩余厚度收容于第一收容空间S1侧,上述第一收容空间S1形成于配置在上侧的散热盒100、200、300,从而可以收容所有厚度,并通过相同的方式,多个电池10可收容于相邻的两个散热盒100、200、300之间。
另一方面,在上述第二引导件112由金属材质形成并子其内部面配置有弹性部件120的情况下,需要表明的是,上述第二引导件112和弹性部件120的结合方式可以与上述第一引导件111和弹性部件120的结合方式相同。
上述第三引导件113、第四引导件114相互连接隔开配置的第一引导件111、第二引导件112,同时用于固定从配置于上述收容空间S的电池10引出的两个端子12a、12b。
其中,从上述电池10引出的两个端子12a、12b可分别位于电池本体的两端部侧的方式形成,两个端子12a、12b中的任意一个可固定于上述第三引导件113侧,另一个端子可固定于上述第四引导件114侧。与此同时,上述两个端子12a、12b能够以包围除了上述第三引导件113及第四引导件114的内部面的剩余面的方式固定于上述第三引导件113、第四引导件114侧(参照图14)。
由此,在通过层叠多个电池10及散热盒100、200、300来实现电池组的情况下,从各个电池10引出的端子12a、12b位于相邻的第三引导件113之间及第四引导件114之间来直接接触,从而可进行电连接。
此时,上述第三引导件113及第四引导件114可由绝缘体形成。这是因为在固定上述电池10的端子12a、12b的状态下,允许电流仅流到端子12a、12b,从而防止电短路。
为此,上述第三引导件113及第四引导件114可由具有绝缘性的高分子树脂形成,优选地,可使用可注塑成型的热塑性高分子树脂。作为一例,上述第三引导件113及第四引导件114可由分散有绝缘性散热填充物,如BN、AiN、MgO、SiO2、Al2O3的热塑性高分子树脂形成。
与此同时,在上述第三引导件113及第四引导件114由可注塑成型的热塑性高分子树脂形成的情况下,形成有向内侧引入的至少一个槽部116,使得注塑成型时防止因扭曲发生的变形,从而在相邻的槽部116之间可形成有加强肋L。这种槽部116能够以上述第三引导件113及第四引导件114的长度中间部为界限对称形成,在作为反面的上部面和下部面可分别对称形成(参照图1)。
另一方面,在以一方向层叠多个电池组盒100、200、300的情况下,上述第三引导件113、第四引导件114可形成由用于相互连接相邻的两个电池组盒100、200、300的结合口115。
由此,可通过依次连接相互层叠的多个电池组盒100、200、300中的相邻的两个电池组盒100、200、300来使层叠的多个电池组盒100、200、300呈一体化。
这种结合口115在上述第三引导件113、第四引导件114的一侧能够以与电池组盒的层叠方向相同的方向具有预定高度的方式形成,上述结合口115的两面可分别形成有突出部115a及收容部115b。
作为一例,上述结合口115的下部面可形成由向内侧引入的收容槽的形态的收容部115b,上述结合口115的上部面可形成有向外侧突出规定长度的的突出部115a(参照图5)。
由此,在层叠多个电池组盒100、200、300的情况下,配置于下部侧的电池组盒100、200、300的突出部115a可通过插入配置于上部侧的电池组盒100、200、300的收容部115b侧来进行相互紧固。由此,在层叠多个电池组盒100、200、300的过程中,通过简单的插入来相互连接,从而可提高组装生产性。
此时,上述结合口115可贯通形成有穿过孔115c,使得贯通上述突出部115a及收容部115b,在层叠多个电池组盒100、200、300的情况下,形成于各个电池组盒100、200、300的穿过孔115c可相互连通。
由此,将具有预定长度的紧固杆132插入上述穿过孔115c侧后,若在上述紧固杆132的两端紧固固定部件134如螺母部件,则相互层叠的多个电池组盒100、200、300经由上述紧固杆132成一体,从而可防止各个电池组盒100、200、300从层叠体分离。与此同时,使通过结合在上述紧固杆132的两端侧的固定部件层叠的各个电池组盒100、200、300相互紧贴,从而可提高从各个电池10引出的端子12a、12b之间的接触力(参照图12至图14)。
其中,在使上述紧固杆132通过的穿过孔115c侧插入公知的衬套131,从而可防止上述结合口115因外力或过度的紧固力而被破坏(参照图2)。
另一方面,本发明电池组用散热盒100、200、300可以由构成上述本体110、210、310的多个引导件111、112、113、114形成一体,还可以是部分或所有引导件111、112、113、114通过紧固方式相互组装的形态。
作为一例,上述本体110可通过插入模塑方式将多个引导件111、112、113、114形成一体(参照图6及图7)。具体地,在只有上述第一引导件111由金属材质形成或者第一引导件111及第二引导件112均由金属材质形成的情况下,将由金属材质形成的引导件配置于模具的内部的状态下,将分散有绝缘性散热填充物的高分子树脂注入上述模具内部并通过插入模塑来形成剩余引导件,从而可将上述本体110形成一体。
作为再一例,在本发明电池组用散热盒100中上述第一引导件111由金属材质形成且剩余引导件112、113、114由非金属材质形成的情况下,上述第一引导件111可拆装地结合在呈一体的剩余引导件112、113、114,从而可构成本体110(参照图1及图2)。具体地,利用分散有绝缘性散热填充物的高分子树脂通过插入模塑在第二引导件112的两端部侧形成由上述第三引导件113、第四引导件114连接成一体的注塑物,上述第一引导件111的两端部侧经由紧固件133如螺栓部件可拆装地结合在上述第三引导件113、第四引导件114的自由端部侧。其中,上述第三引导件113、第四引导件114的自由端部侧中可填埋有插入模塑时用于与上述紧固件133相紧固的螺母部件119。在本实施例中,在上述第二引导件112由金属材质形成的情况下,上述第二引导件112还可通过前述的插入模塑方式可与第三引导件113、第四引导件114形成一体。
作为另一例,在本发明电池组用散热盒300中,上述第一引导件111及第二引导件112的两端部侧经由紧固件133如螺栓部件分别结合在上述第三引导件113、第四引导件114的两端部侧,从而可构成上述本体310(参照图8及图9)。由此,在本发明电池组用散热盒300中,多个引导件111、112、113、114及弹性部件120均可通过组装方式相互紧固。在这种情况下,上述第三引导件113、第四引导件114的两端部侧中分别填埋有用于紧固于上述紧固件133的螺母部件119。此时,由金属材质形成的引导件可以为第一引导件111,还可以为第一引导件111及第二引导件112,但是上述第三引导件113、第四引导件114为了与电池10端子12a、12b进行电连接由绝缘体形成。
具体实施例
通过下述实施例进一步具体说明本发明,但是下述实施例并不限定本发明的范围,并应解释为有助于理解本发明。
实施例1
将100重量份的重均分子量为540000、粘度为10000000cps的甲基乙烯基硅橡胶作为主剂树脂加入捏合机后,加入22重量份的比表面积为275m2/g、平均粒径为12nm的气相二氧化硅作为填充增强剂,以及加入6.25重量份、聚合度为17的甲基乙烯基硅氧烷作为物性增强成分并混炼90分钟。然后,向捏合机加入150重量份的相对于100重量份的主剂树脂平均粒径为8μm的氧化铝并进行混合。将混合好的混合物在2-Roll的条件下进行混合,同时相对于100重量份的主剂树脂,加入0.31重量份作为有机过氧化物的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy)hexane)作为硫化剂并进行混合及消泡,由此制备了在25℃的温度下粘度为8200000cps的散热弹性体组合物。
然后,将制备的组合物放入压模并施加160℃的温度的热量和50kgf/cm2的压力6分钟来进行第一次硫化,随后为了完全去除模塑的成型体的未反应硫化剂,在210℃的温度下进行第二次硫化2小时,制备了如表1所示的宽度、长度、高度分别为2cm的散热弹性体。
实施例2~3
以与实施例1相同的方式实施制备,如下述表1所示,通过改变散热弹性体组合物的组成来制备了如下述表1所示的散热弹性体。
比较例1~2
以与实施例1相同的方式实施制备,如下述表1所示,通过改变散热弹性体组合物的组成来制备了如下述表1所示的散热弹性体。
实验例1
对在实施例1至3及比较例1、2中制备的散热弹性体进行下述物性评价,如表1所示。
首先,导热系数利用ASTM E 1461的方法测定。并且,硬度利用硬度计(Shore-A)测定。并且,拉伸强度及延伸率利用拉力试验机(UTM)测定。
表1
如表中可以确认,相对于包含大于本发明含量的散热填料的比较例1和比较例2,实施例1至3在导热系数、硬度、拉伸强度及延伸率方面均优秀。尤其,可以确认在比较例1的情况下,除了导热系数之外的硬度、拉伸强度、延伸率相对于实施例1有点优秀,但是导热系数的减幅显著大于剩余物性的增幅。
实施例4~9
以与实施例1相同的方式实施制备,但如下述表2所示,通过改变散热弹性体组合物来制备了宽度、长度、高度分别为20cm、20cm、3cm的散热弹性体。
实验例2
对实施例4至9中制备的散热弹性体进行下述物性评价,如表2所示。
首先,向内部温度为25℃的腔室中放入试片后,并在试片正中央下部面放置直径为2cm的20W的陶瓷热源来获得导热系数均匀性。随后,测定从试片上部面正中央朝向侧面离15cm的4点的初始温度后,向陶瓷热源施加电源后,以秒钟为单位测定在各点上温度上升10℃时所需的时间。计算对测定的4点的所需时间的标准偏差,作为其结果值的标准偏差越小,可视为散热特性越均匀。
然后,将试片放置腔室内后,并从试片的上部面施加预定的压力以使试片的厚度变为1cm后,将腔室的温度调至100℃来获得形状恢复力。随后,经50小时后从腔室中取出试片,然后在解除压力的状态下在25℃的常温下放置1小时。随后,重新测定试片的厚度,假设初始厚度为100%时,用百分比示出最终厚度。
表2
*A为甲基乙烯基硅氧烷。
可通过表2确认,相对于物性增强成分的含量在本发明的优选范围外的实施例5及8,物性增强成分的含量在本发明的优选范围内的实施例4、5、7更适于同时实现导热系数均匀性和形状恢复力。
实施例10~21
以与实施例1相同的方式实施制备,使粒径互不相同的第一散热填料和第二散热填料的重量总和与实施例1相同,通过改变第一散热填料及第二散热填料的粒径和含量来制备了如下述表3所示的宽度、长度、高度分别为15cm、15cm、5cm的散热弹性体。此时,下述表3的第二散热填料重量份是以100重量份的第一散热填料为基准的。
实验例3
对实施例10至21中制备的散热弹性体进行下述物性评价,如表3所示。首先,对于导热特性通过实验例2的方法来测定导热系数,施加电源后,通过测定试片上部面的4顶点的20分钟后的温度来测定平均值。此时,以实施例10的平均值为100作为标准,相对示出剩余实施例11至21的平均值。
然后,为了评价导热系数均匀性,以与实验例2相同地实施,以秒钟为单位测定从上部面正中央离10cm的4点的温度上升10℃时所需的时间,并计算测定的4点的所需时间的标准偏差。
表3
表4
可通过上述表3和表4确认,实施例10和实施例21中仅具有一种预定的平均粒径的散热填料的两个试片的导热均匀性均非常差。
与此相反,可以确认相对于实施例10和实施例21,实施例11至19的导热均匀性优秀。
以上对本发明一实施例进行了说明,但本发明的思想并不限定于本说明书中提出的实施例,理解本发明的思想的技术人员在相同的思想范围下,可通过结构要素的附加、改变、删除、添加等来容易地提出另一实施,但这也包括在本发明的思想范围内。
Claims (18)
1.一种散热弹性体组合物,其中,相对于100重量份的包含含有甲基乙烯基硅橡胶的主剂树脂及硫化剂的弹性基体形成成分,包含140~320重量份的散热填料,
相对于100重量份的所述主剂树脂,还包含3~10重量份的用于提高可塑性及所述散热填料的分散性的物性增强成分,所述物性增强成分为聚合度为15~25的甲基乙烯基硅氧烷,
所述弹性基体形成成分包含添加剂,
所述添加剂使用硫化促进剂、硫化促进助剂、偶联剂、软化剂,
所述偶联剂提高与主剂树脂的相容性,所述软化剂向所述主剂树脂赋予可塑性,降低所述弹性基体的硬度。
2.根据权利要求1所述的散热弹性体组合物,其中,上述硫化剂包含硫磺类硫化剂、有机过氧化物及金属氧化物中的任意一种以上。
3.根据权利要求1所述的散热弹性体组合物,其中,
上述散热填料包含非导电性散热填料及导电性散热填料中的任意一种以上,
上述非导电性散热填料包含选自由氧化镁、氢氧化镁、二氧化钛、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、氧化锌、钛酸钡、钛酸锶、氧化铍、碳化硅及氧化锰组成的组中的一种以上,
上述导电性散热填料包含选自由石墨、碳纳米管、石墨烯、炭黑、导电碳、银、铜、镍、锡、铝、锌、铁、金及铂组成的组中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的散热弹性体组合物,其中,上述甲基乙烯基硅橡胶的重均分子量为500000~600000。
5.根据权利要求1所述的散热弹性体组合物,其中,相对于100重量份的上述主剂树脂,还包含20~40重量份的选自由气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、石英、硅藻土及碳酸钙组成的组中的一种以上填充增强剂。
6.根据权利要求1所述的散热弹性体组合物,其中,相对于100重量份的平均粒径为1μm至10μm的第一散热填料,上述散热填料包含150~500重量份的平均粒径大于10μm且小于50μm的第二散热填料。
7.根据权利要求1所述的散热弹性体组合物,其中,相对于100重量份的主剂树脂,包含0.1~5重量份的上述硫化剂。
8.根据权利要求1所述的散热弹性体组合物,其中,25℃的温度下的粘度为7000000cPs至10000000cPs。
9.一种散热弹性体制备方法,其中,包括:
步骤(1),准备包含主剂树脂、硫化剂、物性增强成分及散热填料的权利要求1至5及权利要求6至8中任意一项所述的散热弹性体组合物;以及
步骤(2),通过施加热量及压力来进行成型,以使上述散热弹性体组合物具有预定形状。
10.根据权利要求9所述的散热弹性体制备方法,其中,
上述步骤(1)包括:
步骤1-1),在主剂树脂中进一步加入填充增强剂及物性增强成分来制备混炼的预制组合物;
步骤1-2),向上述预制组合物中投入散热填料并进行混炼;以及
步骤1-3),通过投入硫化剂并进行混炼来制备散热弹性体组合物。
11.根据权利要求9所述的散热弹性体制备方法,其中,上述步骤(2)通过处理150~250℃的温度的热量和30~80kgf/cm2的压力3分钟至30分钟来执行。
12.根据权利要求9所述的散热弹性体制备方法,其中,在上述步骤(2)之后,为了去除未反应的硫化剂,再处理200~300℃的温度的热量1~4小时。
13.一种散热弹性体,其中,通过成型权利要求1至5及权利要求6至8中任一项所述的散热弹性体组合物来形成。
14.根据权利要求13所述的散热弹性体,其中,上述散热弹性体的导热系数为0.5~3.0W/m·K。
15.根据权利要求13所述的散热弹性体,其中,上述散热弹性体的拉伸强度为35~65kgf/cm2,延伸率为65~180%,邵氏硬度为45~75。
16.一种电池组用散热盒,其作为用于支撑电池的边缘侧以构成电池组的电池组用散热盒,其中,包括:
本体,以相向的方式隔开配置的一对第一引导件、第二引导件以及在上述第一引导件与第二引导件之间以相向的方式隔开配置的一对第三引导件、第四引导件以便可形成用于固定上述电池的端子并收容上述电池的收容空间;以及
弹性部件,通过成型权利要求1所述的散热弹性体组合物来形成,以可拆装的方式结合在上述第一引导件、第二引导件中的至少任意一个的内部面,
上述第一引导件、第二引导件中的至少任意一个由金属材质形成。
17.根据权利要求16所述的电池组用散热盒,其中,
上述第一引导件、第二引导件中的至少任意一个的内部面形成有沿着长度方向向内侧引入形成的收容槽,上述弹性部件可嵌入结合在上述收容槽。
18.根据权利要求17所述的电池组用散热盒,其中,
上述收容槽包括相向的一对侧壁,上述一对侧壁可以对上述收容槽的底面相向的方向以规定角度倾斜形成。
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