CN112778951A - 用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶、制备及使用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及胶粘剂技术领域,尤其是一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,包括按体积比例混合的A组份和B组份,A组份包括改性环氧树脂5‑50份、含有活性稀释剂的液态环氧树脂5‑50份、特定偶联剂表面处理的导热粉5‑100份、阻燃剂0.1‑5份、防沉剂0.1‑5份、偶联剂0.1‑5份;B组份包括胺类固化剂1‑50份、催化剂1‑50份、偶联剂0.1‑5份、防沉剂0.1‑5份、阻燃剂0.1‑5份、特定偶联剂表面处理的导热粉5‑100份,本发明兼具低弹性模量、高导热、高粘合、高阻燃和高耐湿热性。
Description
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域,具体领域为一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶。
背景技术
随着经济技术的发展与环保问题的凸显,传统的油动车将会逐步的被新能源汽车所替代,新能源汽车行业的快速发展促进相关产业的发展与完善,而目前动力电池是新能源汽车动力的主要能源,其中在电池PACK结构粘接用胶方面,对散热及粘接固定的需求较高,需要能够应对严苛的热应力环境的低弹性模量、高导热、高粘合、高阻燃、高耐湿热性的材料。
对于汽车动力电池的粘接应用,要求胶黏剂在室温固化时对未经表面处理的PET、PI、PC等塑料材质和铝合金等金属材料具有优异的粘接。另外还特别要求涉及安全可靠性方面的耐湿热性能。这是因为湿热环境下,尤其像是易吸湿的PET材质,和胶层易产生界面分层,从而导致粘接性能急剧下降,这已成为限制导热结构胶在动力电池粘接领域应用的重要制约因素。但是,目前行业内的技术多数限于耐湿热老化前初始性能的研究,或者未添加大量导热粉体的非导热功能结构胶的耐湿热研究。由于大量导热粉体的添加对于结构胶的耐湿热性能损害非常大,因此,开发具有高耐湿热可靠性导热结构胶成为当前研究的技术难点。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种满足低弹性模量、高导热、高粘合、高阻燃的初始性能,以及高耐湿热的环境可靠性的用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,包括按体积比例混合的A组份和B组份,
A组份包括改性环氧树脂5-50份、含有活性稀释剂的液态环氧树脂5-50份、特定偶联剂表面处理的导热粉5-100份、阻燃剂0.1-5份、防沉剂0.1-5份、偶联剂0.1-5份;
B组份包括胺类固化剂1-50份、催化剂1-50份、偶联剂0.1-5份、防沉剂0.1-5份、阻燃剂0.1-5份、特定偶联剂表面处理的导热粉5-100份;
所述的特定偶联剂表面处理的导热粉为铝粉、铜粉、银粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅的一种或多种混合物,所述的特定偶联剂表面处理的导热粉包括质量百分比为40%~90%的平均粒径是50μm~150μm球形导热粒子的第一导热粒子和质量百分比为10%~60%的平均粒径是50μm以下球形导热粒子的第二导热粒子。
A组份中特定偶联剂表面处理的导热粉的特定偶联剂为环氧基硅烷偶联剂,B组份中特定偶联剂表面处理的导热粉的特定偶联剂为氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷或巯基硅烷类。
优选的,所述的改性环氧树脂为有机硅改性的环氧树脂、聚氨酯改性的环氧树脂、聚酯改性的环氧树脂、聚酸改性的环氧树脂、聚醚改性的环氧树脂、羧基丁腈橡胶改性的环氧树脂、端环氧基丁腈橡胶中的一种或多种混合物。
优选的,所述的液态环氧树脂双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、多功能基团环氧树脂、橡胶增韧型环氧树脂中的一种或多种混合物。
优选的,所述的活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、C12-14脂肪缩水甘油醚、三羟基甲基丙烷缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、蓖麻油三缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或多种混合物。
优选的,所述的阻燃剂为溴系阻燃剂、氮磷系无卤阻燃剂、锑系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种混合物。
优选的,所述的防沉剂为气相二氧化硅类、聚脲类、膨润土类、纤维素类、聚酰胺类、蓖麻油类、聚氨酯类中的一种或多种混合物。
优选的,所述偶联剂为氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、巯基硅烷中及其低聚物类的一种或多种混合物。
优选的,所述的胺类固化剂为脂肪胺/聚胺类、脂环胺类、聚硫醇类、聚酰胺类、聚硫橡胶类氨基丁腈橡胶类中的一种或多种混合物。
优选的,所述的催化剂为苯甲醇、烷基酚、苄醇、DMP-30、三乙醇胺、乙基哌嗪、壬基苯酚中的一种或多种混合物。
为实现上述目的,本发明还提供如下技术方案:一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中特定偶联剂表面处理的导热粉表面处理工艺,其特征在于:其步骤为:将特定偶联剂配成水解溶液,通过干法或湿法处理到导热粉体表面,然后加热反应接到粉体表面,最后烘除去溶剂。
为实现上述目的,本发明还提供如下技术方案:一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中A组份的制备工艺,其特征在于:通过捏合机或搅拌机将改性环氧树脂、液态环氧树脂及活性稀释剂、特定偶联剂表面处理的导热粉、阻燃剂、防沉剂、偶联剂混合并搅拌均匀。
为实现上述目的,本发明还提供如下技术方案:一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中B组份的制备工艺,其特征在于:通过捏合机或搅拌机将胺类固化剂、催化剂、偶联剂、防沉剂、阻燃剂、特定偶联剂表面处理的导热粉混合并搅拌均匀。
为实现上述目的,本发明还提供如下技术方案:一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶的使用方法,使用时,将A组份和B组份按1:1或2:1的体积比充分混合,混合完成后进行物体表面的胶粘使用,胶粘完成在常温固化后物体表面粘接结束。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.通过与柔性改性环氧树脂搭配特定的复配胺类交联剂,控制兼具较长且顺滑的长分子链结构与短分子链集中的交联点结构,在高分子网络结构中形成微观相分离即致密相和疏松相间的两相网络结构,克服胶粘剂自身高分子网络中自由体积过大导致的易吸水耐湿热性下降,有助于在降低固化物的硬度和弹性模量的同时提高湿热后拉剪强度保持率;
2.通过配方中添加复配的多种特定官能团疏水性偶联剂,克服PET界面上的易吸湿水解问题并加强与结构胶与PET界面作用,从而提高湿热后拉剪强度保持率;
3.通过特定粒径搭配的导热填料表面处理及分散工艺,有效避免了导热填料之间的团聚、与基体树脂界面间过大的空隙,从而提高湿热后拉剪强度保持率;
由此可制备出拥有低弹性模量、高导热、高粘合、高阻燃等初始性能的同时,兼具优异耐湿热可靠性的导热结构胶,更好地满足动力电池散热及粘接固定的需求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案:一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,包括按体积比例混合的A组份和B组份,
A组份包括改性环氧树脂5-50份、含有活性稀释剂的液态环氧树脂5-50份、特定偶联剂表面处理的导热粉5-100份、阻燃剂0.1-5份、防沉剂0.1-5份、偶联剂0.1-5份;
B组份包括胺类固化剂1-50份、催化剂1-50份、偶联剂0.1-5份、防沉剂0.1-5份、阻燃剂0.1-5份、特定偶联剂表面处理的导热粉5-100份;
所述的特定偶联剂表面处理的导热粉为铝粉、铜粉、银粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅的一种或多种混合物,所述的特定偶联剂表面处理的导热粉包括质量百分比为40%~90%的平均粒径是50μm~150μm球形导热粒子的第一导热粒子和质量百分比为10%~60%的平均粒径是50μm以下球形导热粒子的第二导热粒子。
A组份中特定偶联剂表面处理的导热粉的特定偶联剂为环氧基硅烷偶联剂,B组份中特定偶联剂表面处理的导热粉的特定偶联剂为氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷或巯基硅烷类。
所述的改性环氧树脂为有机硅改性的环氧树脂、聚氨酯改性的环氧树脂、聚酯改性的环氧树脂、聚酸改性的环氧树脂、聚醚改性的环氧树脂、羧基丁腈橡胶改性的环氧树脂、端环氧基丁腈橡胶中的一种或多种混合物。
所述的液态环氧树脂双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、多功能基团环氧树脂、橡胶增韧型环氧树脂中的一种或多种混合物。
所述的活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、C12-14脂肪缩水甘油醚、三羟基甲基丙烷缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、蓖麻油三缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或多种混合物。
所述的阻燃剂为溴系阻燃剂、氮磷系无卤阻燃剂、锑系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种混合物。
所述的防沉剂为气相二氧化硅类、聚脲类、膨润土类、纤维素类、聚酰胺类、蓖麻油类、聚氨酯类中的一种或多种混合物。
所述偶联剂为氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、巯基硅烷中及其低聚物类的一种或多种混合物。
所述的胺类固化剂为脂肪胺/聚胺类、脂环胺类、聚硫醇类、聚酰胺类、聚硫橡胶类氨基丁腈橡胶类中的一种或多种混合物。
所述的催化剂为苯甲醇、烷基酚、苄醇、DMP-30、三乙醇胺、乙基哌嗪、壬基苯酚中的一种或多种混合物。
一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中特定偶联剂表面处理的导热粉表面处理工艺,其步骤为:将特定偶联剂配成水解溶液,通过干法或湿法处理到导热粉体表面,然后加热反应接到粉体表面,最后烘除去溶剂。
一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中A组份的制备工艺,通过捏合机或搅拌机将改性环氧树脂、液态环氧树脂及活性稀释剂、特定偶联剂表面处理的导热粉、阻燃剂、防沉剂、偶联剂混合并搅拌均匀。
一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中B组份的制备工艺,通过捏合机或搅拌机将胺类固化剂、催化剂、偶联剂、防沉剂、阻燃剂、特定偶联剂表面处理的导热粉混合并搅拌均匀。
一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶的使用方法,使用时,将A组份和B组份按1:1或2:1的体积比充分混合,混合完成后进行物体表面的胶粘使用,胶粘完成在常温固化后物体表面粘接结束。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)本发明是一种双组份胶黏剂材料,使用时,A、B两组分按体积比1:1或2:1进行混合反应,操作简单,在常温下即可固化,
2)具有较低的模量,25℃下杨氏模量<100MPa,较适用于动力电池高频振动的环境。3)室温固化拉剪强度:在25℃环境下与PET膜的拉剪强度>3MPa、解决了动力电池粘接固定的技术问题
4)拥有高阻燃等级,2mm厚裸材达到V-0等级5)拥有高导热系数,>1W 6)100%反应性固含量的原料,产品气味很小,固化没有气体排出,避免了施胶过程中有机溶剂对施胶人员的身体健康造成伤害,同时避免了有机溶剂挥发到空气当中污染环境,是一种清洁环保无毒低能耗的胶黏剂材料。
7)优异的耐湿热老化性能,双85老化1000h后,拉剪强度衰减<20%;
通过本技术方案,其实施方式为:
实施例1
加工工艺步骤为:
第一步:粉体处理,1g偶联剂配成醇溶液添加到100g导热粉体表面,85℃反应后100℃烘干。
第二步:行星分散机中依次加入配方中的物料,在搅拌桨速度50~150r/min下搅拌混合60min,在真空下继续搅拌60min,得到所述的结构胶的A和B组分。
第三步:对得到的AB组分通过静态混合器混合,室温固化7天后测试性能。
实施例1中组份配比表
实施例2
参照实施例1中的工艺,调整组份配比表为
实施例1和实施例2的测试数据表
基于本发明的内容以及实施例中的内容,具有本发明具体下述有益效果:
1.通过与柔性改性环氧树脂搭配特定的复配胺类交联剂,控制兼具较长且顺滑的长分子链结构与短分子链集中的交联点结构,在高分子网络结构中形成微观相分离即致密相和疏松相间的两相网络结构,克服胶粘剂自身高分子网络中自由体积过大导致的易吸水耐湿热性下降,有助于在降低固化物的硬度和弹性模量的同时提高湿热后拉剪强度保持率;
2.通过配方中添加复配的多种特定官能团疏水性偶联剂,克服PET界面上的易吸湿水解问题并加强与结构胶与PET界面作用,从而提高湿热后拉剪强度保持率;
3.通过特定粒径搭配的导热填料表面处理及分散工艺,有效避免了导热填料之间的团聚、与基体树脂界面间过大的空隙,从而提高湿热后拉剪强度保持率;
由此可制备出拥有低弹性模量、高导热、高粘合、高阻燃等初始性能的同时,兼具优异耐湿热可靠性的导热结构胶,更好地满足动力电池散热及粘接固定的需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (13)
1.一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:包括按体积比例混合的A组份和B组份,
A组份包括改性环氧树脂5-50份、含有活性稀释剂的液态环氧树脂5-50份、特定偶联剂表面处理的导热粉5-100份、阻燃剂0.1-5份、防沉剂0.1-5份、偶联剂0.1-5份;
B组份包括胺类固化剂1-50份、催化剂1-50份、偶联剂0.1-5份、防沉剂0.1-5份、阻燃剂0.1-5份、特定偶联剂表面处理的导热粉5-100份;
所述的特定偶联剂表面处理的导热粉为铝粉、铜粉、银粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅的一种或多种混合物,所述的特定偶联剂表面处理的导热粉包括质量百分比为40%~90%的平均粒径是50μm~150μm球形导热粒子的第一导热粒子和质量百分比为10%~60%的平均粒径是50μm以下球形导热粒子的第二导热粒子;
A组份中特定偶联剂表面处理的导热粉的特定偶联剂为环氧基硅烷偶联剂,B组份中特定偶联剂表面处理的导热粉的特定偶联剂为氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷或巯基硅烷类。
2.根据权利要求1所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述的改性环氧树脂为有机硅改性的环氧树脂、聚氨酯改性的环氧树脂、聚酯改性的环氧树脂、聚酸改性的环氧树脂、聚醚改性的环氧树脂、羧基丁腈橡胶改性的环氧树脂、端环氧基丁腈橡胶中的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述的液态环氧树脂双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、多功能基团环氧树脂、橡胶增韧型环氧树脂中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求3所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述的活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、C12-14脂肪缩水甘油醚、三羟基甲基丙烷缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、蓖麻油三缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述的阻燃剂为溴系阻燃剂、氮磷系无卤阻燃剂、锑系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述的防沉剂为气相二氧化硅类、聚脲类、膨润土类、纤维素类、聚酰胺类、蓖麻油类、聚氨酯类中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述偶联剂为氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、巯基硅烷中及其低聚物类的一种或多种混合物。
8.根据权利要求1所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述的胺类固化剂为脂肪胺/聚胺类、脂环胺类、聚硫醇类、聚酰胺类、聚硫橡胶类氨基丁腈橡胶类中的一种或多种混合物。
9.根据权利要求1所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶,其特征在于:所述的催化剂为苯甲醇、烷基酚、苄醇、DMP-30、三乙醇胺、乙基哌嗪、壬基苯酚中的一种或多种混合物。
10.根据权利要求1-9中的任意项所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中特定偶联剂表面处理的导热粉表面处理工艺,其特征在于:其步骤为:将特定偶联剂配成水解溶液,通过干法或湿法处理到导热粉体表面,然后加热反应接到粉体表面,最后烘除去溶剂。
11.根据权利要求1-9中的任意项所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中A组份的制备工艺,其特征在于:通过捏合机或搅拌机将改性环氧树脂、液态环氧树脂及活性稀释剂、特定偶联剂表面处理的导热粉、阻燃剂、防沉剂、偶联剂混合并搅拌均匀。
12.根据权利要求1-9中的任意项所述的一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶中B组份的制备工艺,其特征在于:通过捏合机或搅拌机将胺类固化剂、催化剂、偶联剂、防沉剂、阻燃剂、特定偶联剂表面处理的导热粉混合并搅拌均匀。
13.一种用于动力电池粘接的高耐湿热导热结构胶的使用方法,其特征在于:使用时,将A组份和B组份按1:1或2:1的体积比充分混合,混合完成后进行物体表面的胶粘使用,胶粘完成在常温固化后物体表面粘接结束。
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