CN111534268A - 低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法和应用,该双组分聚氨酯胶黏剂通过筛选特定种类和配比的低极性多元醇、小分子扩链剂、硅烷偶联剂、消泡剂、分散剂、氧化铝、触变剂、除水剂制成A组分以及特定种类和配比的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、多异氰酸酯、分散剂、氧化铝以及触变剂制成B组分,两者按照1:1体积比复配使用粘接电池电芯PET蓝膜与3003铝材时,粘接破坏形式达到材质破坏,固化物导热系数达1.5w/(m.k)以上,旋转粘度低于150000mpa.s,可借助双组分胶枪施胶,且不需要对PET蓝膜与3003铝材做表面处理,不需要借助底涂剂,剪切强度≥2.0MPa,可满足软包电池电芯粘接导热要求,可操作性好,抗沉降性能好。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯粘接技术领域,尤其涉及一种低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
在软包电池电芯粘接应用技术上,相对于常规用于软包电池电芯粘接的单双组分硅橡胶而言,双组分聚氨酯具有储存周期较长、固化速度可调、固化后胶层柔韧性好、收缩率低、耐水耐冲击性能好、粘接强度高以及成本低廉等特点。随着动力电池技术的不断升级迭代,软包电池电芯的散热问题亟待解决,对双组分聚氨酯胶粘剂的导热性能要求越来越高。
虽然CN109593507A公开了一种用于软包电池电芯粘接的聚氨酯胶黏剂,其A组份由特定配比的多元醇、增粘树脂、交联剂、导热填料、触变剂、除水剂以及催化剂构成;B组份由特定配比的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、交联剂、导热填料、触变剂以及除水剂,该聚氨酯胶黏剂可用于解决软包电池电芯的PET膜和3003铝材的粘结问题,但是该聚氨酯胶黏剂的导热性依然较差。
另外,常规仅通过增加导热填料的方式会使得聚氨酯胶粘剂粘度大,操作性能差,粘接性能下降,长期存放容易沉降。
发明内容
基于此,有必要提供一种能够用于软包电池电芯粘接且抗沉降性能良好的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂及其制备方法,可借助双组分胶枪施胶,便于操作。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
本发明提供一种低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,包括A组分和B组分;
所述A组分主要由如下重量份的各原料制备而成:第一低极性多元醇280-360份、小分子扩链剂80-120份、硅烷偶联剂8-12份、消泡剂2-6份、第一分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份、第一触变剂6-10份以及除水剂60-120份;
所述B组分主要由如下重量份的各原料制备而成:端异氰酸酯基聚氨酯预聚体360-480份、多异氰酸酯100-120份、第二分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份以及第二触变剂6-10份;所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体由重量比为(50-65):(26-40):(0-14):(0.2-0.5)的第二低级性多元醇、多异氰酸酯、增塑剂和吸水稳定剂反应制备而成;
其中,所述第一低极性多元醇和所述第二低级性多元醇均选自端羟基聚丁二烯、二聚酸改性聚酯多元醇中的至少一种。
其中,低极性多元醇是指分子链中含有庞大支链的聚酯多元醇P1,或者分子链两端含有羟基、主链上不含有极性基团的多元醇化合物P2。小分子扩链剂是指分子量小于200的多羟基化合物。
P1的分子结构式如下:
其中,2<a<8,2<b<8,9<c<14,n>2;
R1、R4选自碳原子数大于2且小于6的脂肪族类烃基或脂环族类烃基;
R2、R3选自碳原子数大于6且小于10的烃基,其结构可以是脂肪族类、脂环族类或芳香族类。
P2的分子结构式如下:
其中,n大于2,R5、R6和R7选自碳原子数大于2的脂肪族烃基。
优选地,所述A组分主要由如下重量份的各原料制备而成:第一低极性多元醇290-360份、小分子扩链剂90-110份、硅烷偶联剂8-12份、消泡剂2-6份、第一分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份、第一触变剂6-10份以及除水剂60-120份;所述B组分主要由如下重量份的各原料制备而成:端异氰酸酯基聚氨酯预聚体370-480份、多异氰酸酯100-120份、第二分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份以及第二触变剂6-10份。
在其中一些实施例中,所述二聚酸改性聚酯多元醇优选百源化工的BY3026、BY3022。
在其中一些实施例中,所述增塑剂优选为磷酸酯类增塑剂,包括异丙基化磷酸三苯酯(IPPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲苯二苯酯(CDP)、磷酸二苯基异辛酯(DPOP)中的至少一种。
在其中一些实施例中,所述吸水稳定剂优选对甲苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯中的至少一种。
优选地,所述氧化铝包括粒径4-7μm的第一球形氧化铝和粒径10-40μm的第二球形氧化铝,所述第一球形氧化铝和所述第二球形氧化铝的重量比为1:(0.8-2.2)。
更优选地,所述第一球形氧化铝和所述第二球形氧化铝的重量比为1:(1.8-2.2)
在其中一些实施例中,所述小分子扩链剂为一缩二丙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。
在其中一些实施例中,所述硅烷偶联剂选自β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
在其中一些实施例中,所述消泡剂选自BYK-088、BYK-A501、BYK-A506、BYK-A535中的至少一种。
在其中一些实施例中,所述第一分散剂和所述第二分散剂均选自BYK-W969、BYK-W961、BYK-W980、AL-M中的至少一种。
在其中一些实施例中,所述第一触变剂和所述第二触变剂均为疏水型气相二氧化硅。
在其中一些实施例中,所述除水剂为分子筛。
在其中一些实施例中,所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、液化MDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种。
在其中一些实施例中,所述吸水稳定剂选自对甲苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯中的至少一种。
本发明还提供一种低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂的制备方法,包括如下步骤:
制备A组分:按照上述任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂的A组分的组成称量各原料,抽真空,搅拌分散均匀,即得;
制备端异氰酸酯基聚氨酯预聚体:按照上述任一项所述的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的组成,将第二低极性多元醇和增塑剂加入烧瓶中,升温至115℃-120℃,抽真空,搅拌脱水,降温至60℃,用氮气解除真空,加入多异氰酸酯,升温至80℃,保温反应,加入吸水稳定剂,边搅拌边降温,密封保存待用;
制备B组分:按照上述任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂的B组分的组成称量各原料,抽真空,搅拌分散均匀,即得。
本发明还提供一种上述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂在软包电池电芯粘接中的应用。
本发明的有益效果是:
本发明的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂通过筛选特定种类和配比的低极性多元醇、小分子扩链剂、硅烷偶联剂、消泡剂、分散剂、氧化铝、触变剂、除水剂制成A组分以及特定种类和配比的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、多异氰酸酯、分散剂、氧化铝以及触变剂制成B组分,两者按照1:1体积比复配使用粘接电池电芯PET蓝膜与3003铝材时,固化物导热系数达1.5-2.1w/(m.k),旋转粘度低于150000mpa.s,可借助双组分胶枪施胶,且不需要对PET蓝膜与3003铝材的做表面处理,不需要借助底涂剂,剪切强度≥2.0MPa,可满足软包电池电芯粘接导热要求,可操作性好,抗沉降性能好。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
实施例1
本实施例提供一种用于软包电池电芯粘接的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表1:
表1实施例1的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将360g端羟基聚丁二烯PolyR45V、100g一缩二丙二醇、8g A-187、2g BYK-088、16g AL-M、466g粒径4μm的氧化铝、934g粒径10μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、108g4A分子筛分别加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体1的制备:将648gBY3026加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入350g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存,待用。
B组分的制备:将474g端异氰酸酯基预聚体1、100g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、16g BYK-W969、466g粒径4μm的氧化铝、934g粒径10μm的氧化铝、10g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
实施例2
本实施例提供一种用于软包电池电芯粘接的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂,其组成如下表2所示:
表2实施例2的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将360gLBH-2000、110g一缩二乙二醇、10g A-187、4g BYK-088、18g BYK-W969、640g粒径5μm的氧化铝、760g粒径20μm的氧化铝、10g疏水型气相二氧化硅、88g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体2的制备:按照计量将598gBY3022、140g磷酸三甲苯酯加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入260g甲苯二异氰酸酯,升温至80℃,保温反应2h,后加入3g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存,待用。
B组分的制备:将460g端异氰酸酯基预聚体2、120g液化MDI、14gBYK-W969、640g粒径为5μm的氧化铝、760g粒径为20μm的氧化铝、8g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
实施例3
本实施例提供一种用于软包电池电芯粘接的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表3:
表3实施例3的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将300g BY3026、90g一缩二乙二醇、8g A-186、2gBYK-088、14g BYK-W961、700g粒径6μm的氧化铝、760g粒径30μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、120g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体3的制备:将498gBY3022、120g磷酸甲苯二苯酯加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入380g二苯基甲烷二异氰酸酯,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g原甲酸三乙酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:将440g端异氰酸酯基预聚体3、100g异佛尔酮二异氰酸酯、16g BYK-W980、700g粒径6μm的氧化铝、740g粒径30μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
实施例4
本实施例提供一种用于软包电池电芯粘接的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表4:
表4实施例4的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将360g BY3026、100g一缩二丙二醇、8g A-189、6gBYK-088、20g AL-M、700g粒径为7μm的氧化铝、700g粒径为40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、100g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体4的制备:将598gPolyR45V加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入380g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入5g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:将480g端异氰酸酯基预聚体4、100g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、16g BYK-W969、700g粒径7μm的氧化铝、700g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀得B组分。
将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
实施例5
本实施例提供一种用于软包电池电芯粘接的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表5:
表5实施例5的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将296g BY3026、100g一缩二丙二醇、12g A-189、6gBYK-088、20gAL-M、750g粒径7μm的氧化铝、750g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、60g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体5的制备:将598gPolyR45V加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入380g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:将374g端异氰酸酯基预聚体5、100g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、20g BYK-W969、750g粒径7μm的氧化铝、750g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
实施例6
本实施例提供一种用于软包电池电芯粘接的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表6:
表6实施例6的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将296g BY3026、100g一缩二丙二醇、12g A-189、6g BYK-088、20gAL-M、500g粒径7μm的氧化铝、1000g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、60g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体6的制备:将598gPolyR45V加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入380g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:将374g端异氰酸酯基预聚体6、100g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、20g BYK-W969、500g粒径7μm的氧化铝、1000g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
实施例7
本对比例提供一种低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂,其组成如下表7所示:
表7实施例7的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例的低粘度高导热双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将296g BY3026、100g一缩二丙二醇、12g A-189、6g BYK-088、20gAL-M、1500g粒径为40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、60g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体7的制备:将598gPolyR45V加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入380g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:将374g端异氰酸酯基预聚体7、100g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、20g BYK-W969、1500g粒径为40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
对比例R1
本对比例提供一种双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表8:
表8对比例R1的双组分聚氨酯胶粘剂的组成表
本对比例的双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法,包括如下步骤:
A组分的制备:将676g BY3026、120g一缩二丙二醇、12g A-189、6g BYK-088、20gAL-M、366g粒径7μm的氧化铝、734g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、60g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体R1的制备:按照计量将598gPolyR45V加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入380g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:分别将574g端异氰酸酯基预聚体R1、100g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、20g BYK-W969、434g粒径7μm的氧化铝、866g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
分别将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
对比例R2
本对比例提供一种双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表9:
表9对比例R2的聚氨酯胶粘剂的组成表
本对比例的双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将220g BY3026、60g一缩二丙二醇、12g A-189、6g BYK-088、20gAL-M、540g粒径7μm的氧化铝、1080g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、60g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体R2的制备:将600gPolyR45V加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入400g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:将300g端异氰酸酯基预聚体R2、40g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、20g BYK-W969、540g粒径7μm的氧化铝、1080g粒径40μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
分别将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
对比例R3
本对比例提供一种双组分聚氨酯胶粘剂,其组成见下表10:
表10对比例R3的聚氨酯胶粘剂的组成表
本实施例对比例的双组分聚氨酯胶粘剂的制备方法包括如下步骤:
A组分的制备:将360gPolyR45V、100g一缩二丙二醇、8g A-187、2g BYK-088、466g粒径4μm的氧化铝、934g粒径10μm的氧化铝、6g疏水型气相二氧化硅、108g4A分子筛加入行星动混机中,抽真空至-0.095MPa,调整转速至1800r/min,高速搅拌30min至物料分散均匀,得A组分。
端异氰酸酯基预聚体R3的制备:将648gBY3026加入烧瓶中,升温至120℃,抽真空至-0.095MPa,搅拌脱水2h,后降温至60℃,用氮气解除真空,加入350g液化MDI,升温至80℃,保温反应2h,后加入2g对甲苯磺酰异氰酸酯,边搅拌边降至室温,密封保存。
B组分的制备:将474g端异氰酸酯基预聚体R3、100g多亚甲基多苯基多异氰酸酯、466g粒径4μm的氧化铝、934g粒径10μm的氧化铝、10g疏水型气相二氧化硅加入行星动混机中、抽真空至-0.095MPa、调整转速至1800r/min、高速搅拌30min至物料分散均匀,得B组分。
分别将A组分和B组分装入1:1塑料双管包装中密封保存,配套使用。
对比例R4
本对比例提供一种聚氨酯胶黏剂,其按照CN109593507A公开的实施例4的制备步骤制备而成。
(1)端异氰酸酯基聚氨酯预聚体制备:取100kg华大化学CMA-2085加热升温至110℃并抽真空至-0.098MPa,此过程搅拌处理,搅拌速度为450r/min,保持搅拌脱水2h后降温至45℃,按比例加入120kg二苯基甲烷二异氰酸酯,待反应温度不再上冲后调整温度至70℃,保持搅拌反应2h后冷却至室温即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体,待用;
(2)A组份制备:取20kg3120、10kg聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、941、端羟氢化聚丁二烯11.5kg、氧化铝35kg、碳化硅10kg、气相二氧化硅4kg、分子筛5kg、延迟催化剂0.1kg高速分散搅拌均匀,转速1200r/min,搅拌2h后即得A组份;
(3)B组份制备:取端异氰酸酯基聚氨酯预聚体55kg、HDI三聚体8.7kg氧化铝32kg、气相二氧化硅1.5kg、分子筛4kg高速分散搅拌均匀,转速1200r/min,搅拌2h后即得B组份。
性能测试
分别将实施例1至7以及对比例R1至R4的聚氨酯胶黏剂进行性能测试。
(1)旋转粘度测试:按照GB/T 2794-2013标准进行测试,采用7号转子,转速为50RPM,分别对A组分、B组分以及将A、B组分按体积比1:1混合均匀后的胶黏剂测试旋转粘度。
(2)密度测试:按照GB/T 13354标准进行测试。
(3)导热系数测试:按照ISO22007-2标准进行测试。
(4)剪切强度测试:按照GB/T 7124-2008标准进行测试,将A、B组分按体积比1:1混合均匀,对未经底涂及表面处理的PET蓝膜和3003铝材进行粘接、制备剪切试片,将剪切试片在温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)%RH的环境下固化7天,测试剪切强度。
(5)沉降率测试:向100mL带刻度的玻璃试管中加入待测物料,垂直放置,记录物料总高度H0,将试管垂直放置在23±2℃环境中7天后,观察有无上清液,记录物料上清液高度H1,计算高度变化率H1/H0*100%,即为沉降率。
相应测试结果见下表11:
表11性能测试结果统计表
由表11可以看出,与对比例R1和R4相比,实施例1至7的聚氨酯胶黏剂固化物导热系数均达到1.5w/(m.k)以上,更能满足用于电池电芯粘接材料的散热需求;与对比例R2和R3相比,实施例1至7的聚氨酯胶黏剂的混合粘度均低于150000mpa.s,便于借助双组分胶枪施胶,而且聚氨酯胶黏剂对PET膜和铝合金的粘接剪切强度大于2MPa,满足粘接性能要求;沉降率均为0%,抗沉降性能好。
优选地,实施例6的双组分聚氨酯胶黏剂通过将不同粒径的氧化铝(优选表面进行处理的球形氧化铝)按照1:2的比例搭配使用有利于粉料颗粒充分接触,构建更加畅通的导热通路,从而提高导热系数。
另外,经大量探究试验发现:当端羟基聚丁二烯优选克雷威力的PolyR45V、LBH-2000、LBH-3000、LBH-P2000、LBH-P3000,二聚酸改性聚酯多元醇优选百源化工的BY3026、BY3022,增塑剂优选为磷酸酯类增塑剂,包括异丙基化磷酸三苯酯(IPPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲苯二苯酯(CDP)、磷酸二苯基异辛酯(DPOP)中的至少一种,吸水稳定剂优选对甲苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯中的至少一种,氧化铝包括粒径4-7μm的第一球形氧化铝和粒径10-40μm的第二球形氧化铝,第一球形氧化铝和第二球形氧化铝的重量比为1:(0.8-2.2)搭配,小分子扩链剂为一缩二丙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种,消泡剂选自BYK-088、BYK-A501、BYK-A506、BYK-A535中的至少一种,第一分散剂和第二分散剂选自BYK-W969、BYK-W961、BYK-W980、AL-M中的至少一种,触变剂采用疏水型气相二氧化硅,除水剂选用分子筛,按照低极性多元醇280-360份、小分子扩链剂80-120份、硅烷偶联剂8-12份、消泡剂2-6份、第一分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份、第一触变剂6-10份以及除水剂60-120份的份量配比制备A组分,按照端异氰酸酯基聚氨酯预聚体360-480份、多异氰酸酯100-120份、第二分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份以及第二触变剂6-10份的分类配比制备B组分,两者按照1:1体积比复配使用粘接电池电芯PET蓝膜与3003铝材时,固化物导热系数均可达1.5w/(m.k)以上,旋转粘度均低于150000mpa.s,可借助双组分胶枪施胶,且不需要对PET蓝膜与3003铝材做表面处理,不需要借助底涂剂,剪切强度均≥2.0MPa,可满足软包电池电芯粘接导热要求,可操作性好,抗沉降性能好。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,包括A组分和B组分;
所述A组分主要由如下重量份的各原料制备而成:第一低极性多元醇280-360份、小分子扩链剂80-120份、硅烷偶联剂8-12份、消泡剂2-6份、第一分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份、第一触变剂6-10份以及除水剂60-120份;
所述B组分主要由如下重量份的各原料制备而成:端异氰酸酯基聚氨酯预聚体360-480份、多异氰酸酯100-120份、第二分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份以及第二触变剂6-10份;所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体由重量比为(50-65):(26-40):(0-14):(0.2-0.5)的第二低极性多元醇、多异氰酸酯、增塑剂和吸水稳定剂反应制备而成;
其中,所述第一低极性多元醇和所述第二低极性多元醇均选自端羟基聚丁二烯、二聚酸改性聚酯多元醇中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,所述A组分主要由如下重量份的各原料制备而成:第一低极性多元醇290-360份、小分子扩链剂90-110份、硅烷偶联剂8-12份、消泡剂2-6份、第一分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份、第一触变剂6-10份以及除水剂60-120份;
所述B组分主要由如下重量份的各原料制备而成:端异氰酸酯基聚氨酯预聚体370-480份、多异氰酸酯100-120份、第二分散剂14-20份、氧化铝1400-1500份以及第二触变剂6-10份。
3.根据权利要求2所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,所述氧化铝包括粒径4-7μm的第一球形氧化铝和粒径10-40μm的第二球形氧化铝,所述第一球形氧化铝和所述第二球形氧化铝的重量比为1:
(0.8-2.2)。
4.根据权利要求3所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,所述第一球形氧化铝和所述第二球形氧化铝的重量比为1:(1.8-2.2)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,所述小分子扩链剂为一缩二丙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,3-丁二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。
6.根据权利要求1至4任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,所述第一分散剂和所述第二分散剂均选自BYK-W969、BYK-W961、BYK-W980、AL-M中的至少一种。
7.根据权利要求1至4任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,所述硅烷偶联剂选自β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种;和/或
所述消泡剂选自BYK-088、BYK-A501、BYK-A506、BYK-A535中的至少一种;和/或
所述第一触变剂和所述第二触变剂均为疏水型气相二氧化硅;和/或
所述除水剂为分子筛。
8.根据权利要求1至4任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂,其特征在于,所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、液化MDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种;和/或
所述增塑剂选自异丙基化磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸二苯基异辛酯中的至少一种;和/或
所述吸水稳定剂选自对甲苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯中的至少一种。
9.一种低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
制备A组分:按照权利要求1至8任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂的A组分的组成称量各原料,抽真空,搅拌分散均匀,即得;
制备端异氰酸酯基聚氨酯预聚体:按照权利要求1至8任一项所述的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的组成,将第二低极性多元醇和增塑剂加入烧瓶中,升温至115℃-120℃,抽真空,搅拌脱水,降温至60℃,用氮气解除真空,加入多异氰酸酯,升温至80℃,保温反应,加入吸水稳定剂,边搅拌边降温,密封保存待用;
制备B组分:按照权利要求1至8任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂的B组分的组成称量各原料,抽真空,搅拌分散均匀,即得。
10.权利要求1至8任一项所述的低粘度高导热双组分聚氨酯胶黏剂在软包电池电芯粘接中的应用。
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