CN114015408A - 一种结构胶 - Google Patents

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Abstract

本发明属于胶粘剂领域，提供了一种结构胶，其组成包含，第一组分，包括多元醇、扩链剂和第一导热填料；以及第二组分，包括NCO封端预聚体和第二导热填料。多元醇包括羟值为300～500mgKOH/g的第一多元醇和羟值为75～140mgKOH/g的第二多元醇。结构胶为双组分结构胶，双组分结构胶由第一组分和第二组分组成，第一组分和第二组分在使用时按体积比(1～2)：1混合。本发明提供的结构胶粘结强度高、耐剪切疲劳性能好、高温下剪切强度大、热导率高、阻燃性能优秀、体积电阻率大及施工黏度小，满足动力电池粘结要求。

Description

一种结构胶
技术领域
本发明属于胶粘剂领域，尤其涉及一种结构胶。
背景技术
结构胶是一类用于粘接固定结构件的胶黏剂，可以长时间承受载荷。在建筑、汽车和轨道交通等领域都有广泛的应用。在工程中结构胶应用广泛，主要用于构件的加固、锚固、粘接与修补等；如粘钢、粘碳纤维、植筋、裂缝补强、密封、孔洞修补、道钉粘贴、表面防护及混凝土粘接等。
随着新能源汽车的发展，电池模组的安全可靠受到越来越多的关注，结构胶用于固定动力电池也越来越常见。动力电池充放电时都会产热，使温度升高，但是一般的结构胶导热能力较弱，而且阻燃性能差，使用这种结构胶会影响动力电池散热，加剧电池温度升高，轻则损害电池寿命，重则发生燃烧爆炸等事故。在常温下结构胶拥有强度高、抗剥离、耐冲击优点，但随着温度升高结构胶的强度逐渐下降，对电池的固定效果将会降低，动力电池容易脱落或移位造成安全隐患。除此之外汽车工作时处于运动状态，粘结部位会承受载荷振动，导致胶黏剂疲劳及强度下降，此时结构胶除了要在高温下保持足够的粘接强度外还要承受振动带来的高剪切力。
现有结构胶无法满足固定动力电池需要的高温机械性能及导热性能。
发明内容
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种结构胶，具备热导率高、高温下结合强度高、剪切强度高以及耐疲劳性能好的优点。
一种结构胶，包含：
第一组分，包括多元醇、扩链剂和第一导热填料；以及第二组分，包括NCO封端预聚体和第二导热填料；多元醇包括羟值为300～500mgKOH/g的第一多元醇和羟值为75～140mgKOH/g的第二多元醇；结构胶固化后，25℃下剪切强度大于等于5MPa，55℃下剪切强度大于等于2.5MPa，80℃下剪切强度大于等于1.5MPa。
作为优选，结构胶固化后，导热系数大于等于1.5W/(m·k)，体积电阻率大于等于109Ω·m。
作为优选，第一多元醇包括蓖麻油多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚乙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中至少一种；所述第二多元醇包括蓖麻油多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚乙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中至少一种。
作为优选，NCO封端预聚体包括芳香族异氰酸酯与多元醇反应制得预聚体或者异氰酸酯三聚体与多元醇反应制得预聚体中至少一种。
作为优选，扩链剂包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己二醇、氢化双酚A、二亚甲基苯基二醇、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、2-甲基戊二胺或3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷中至少一种。
作为优选，第一导热填料包括至少两种不同导热系数的导热填料混合而成，第二导热填料包括至少两种不同导热系数的导热填料混合而成。
作为优选，第一导热填料颗粒的形状为球状、片状或针状，第二导热填料颗粒的形状为球状、片状或针状。
作为优选，第一导热填料包括氮化硼、氮化铝、氮化硅或碳化硅中至少一种，和/或氧化铝、氧化锌、氧化镁或二氧化硅中至少一种；第二导热填料包括氮化硼、氮化铝、氮化硅或碳化硅中至少一种，和/或氧化铝、氧化锌、氧化镁或二氧化硅中至少一种。
作为优选，第一导热填料或第二导热填料中至少一种经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂或者脂肪酸中至少一种。
作为优选，第一组分还包括阻燃填料、催化剂、硅烷偶联剂、紫外助剂或耐热助剂中至少一种。
综上所述，本申请实施例至少有以下优点：
1.本申请实施例提供的结构胶以聚氨酯结构作为结构胶基础，粘结强度高且高温下剪切强度大；
2.本申请实施例提供的结构胶使用两种热导率不同的导热填料，解决结构胶热导率提高不显著问题，使结构胶拥有优秀的热导率；
3.本申请实施例提供的结构胶第一、第二组分中都添加了经过表面改性的导热填料，解决结构胶施工黏度大问题，使本申请实施例施工时黏度小操作方便；
4.本申请实施例提供的结构胶使用羟值不同的多元醇，解决结构胶耐剪切疲劳性能低问题，使结构胶拥有良好的耐剪切疲劳性能。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
为解决结构胶高温下粘结性能差、耐剪切疲劳性能不佳、热导率低及阻燃性能差等缺点，本发明提供一种结构胶，包含：第一组分，包括多元醇、扩链剂和第一导热填料；以及第二组分，包括NCO封端预聚体和第二导热填料；多元醇包括羟值为300～500mgKOH/g的第一多元醇和羟值为75～140mgKOH/g的第二多元醇。结构胶为双组分结构胶，双组分结构胶由第一组分和第二组分组成，第一组分和第二组分在使用时按体积比(1～2)：1混合。结构胶固化后，其导热系数大于等于1.5W/(m·k)，25℃下剪切强度大于等于5MPa，55℃下剪切强度大于等于2.5MPa，80℃下剪切强度大于等于1.5MPa，体积电阻率大于等于109Ω·m。
本申请实施例以聚氨酯结构作为结构胶基础，分子链中含有异氰酸酯基(-NCO)，由第二组分中异氰酸酯预聚体和第一组分中多元醇反应得到，它的性能优异分子可设计性强、物性广泛且粘接适用范围广，相比单组分结构胶，有固化快且性能好的特点。聚氨酯胶粘剂性能可调节性、粘合强度大且粘接范围广，其柔韧性、可吸收应力及对基材粘接性能等方面都优于环氧胶粘剂。
本申请实施例中单组分结构胶使用方便，使用时直接置于粘接处，但相对于双组分结构胶固化时间长。本申请实施例中双组分结构胶两个组分分别包装，易贮存，性能可调，具有粘合强度高、适用范围广及耐候性好的特点，但相对于单组分使用时需要混合，便捷性不如单组分结构胶。本申请实施例结构胶在基材之间形成具有软-硬过渡层，不仅粘接力强，同时还具有优异的缓冲及减震功能，且低温和超低温性能优异。结构胶第一组分中使用两种羟值不同的多元醇能够提高结构胶耐剪切疲劳性能。
进一步地，第一多元醇包括蓖麻油多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚乙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中至少一种；所述第二多元醇包括蓖麻油多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚乙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中至少一种。
聚氨酯结构一般都含有软链及硬链，软链段由聚醇大分子构成，而硬链段是由二异氰酸酯与低分子二醇反应构成，本发明结构胶中多元醇作为聚氨酯结构段的软段，为产品提供良好的伸长率、回弹性及柔软性等机械性质，能够直接影响结构胶的性能。芳香族聚酯多元醇制得的聚氨酯具有优良的耐水解性、耐热性、黏附性和阻燃性，且制成的结构胶有强度高和韧性好的特点。聚己内酯多元醇反应活性高、粘度低、相对分子质量分布窄、酸值和含水量低。用聚己内酯多元醇制得的胶粘剂对不同的底材有极好的粘接性，粘度低粘性持续时间长，能提升施胶便利性，具有良好的水解稳定性和均匀性。聚碳酸酯多元醇能带给结构胶优良的力学性能、耐水解性、耐热性、耐氧化性、耐磨性机械性能、抗水解性、热稳定性、耐候性和耐溶剂性。聚乙烯二醇制得的结构胶结晶性强且初粘力大，得到制品的机械强度也较高。聚四氢呋喃醚二醇可用于生产聚氨酯弹性体、氨纶和酯醚共聚弹性体等，能够提供聚氨酯产品良好的耐水解性、耐低温性及动态性质。聚四氢呋喃醚二醇制得的结构胶力学性能及耐水解性均较好，但其价格相对较髙，限制了它的应用。
进一步地，NCO封端预聚体包括芳香族异氰酸酯与多元醇反应制得预聚体或者异氰酸酯三聚体与多元醇反应制得预聚体中至少一种。
芳香族异氰酸酯中含有苯环，虽然会在紫外光照射下使结构胶黄变，但同时也能带来很好的机械力学性能与耐热性，在不要求耐黄变的产品中可以提高产品力学性能与耐热性。在基于线性脂肪族异氰酸酯的双组分聚氨酯中加入部分异氰酸酯三聚体，可改善干燥性、表面硬度、适用期和耐环境腐蚀性能。
进一步地，扩链剂包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己二醇、氢化双酚A、二亚甲基苯基二醇、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、2-甲基戊二胺或3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷中至少一种。
扩链剂与线型聚合物链上的官能团反应，使分子链扩展、增加分子量、提高体系的粘度且降低端羧基含量，直接影响结构胶的力学性能和工艺性能。本发明中扩链剂乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷属于多元醇类扩链剂，在与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯基团使分子链增长的同时，还会在生成的分子链中引出支链的反应点，在进一步反应中，使聚合物分子产生一定程度的交联形成网状结构，能够优化结构胶力学性能，加强结构胶强度。例如1,4-丁二醇具有适中的碳-碳链长度，能使软、硬链段产生微区向分离，使氨基甲酸酯硬链段的结晶性更好，使结构胶具有优异的韧性和硬度。1,4-环己二醇、氢化双酚A为脂环类扩链剂，无毒性、化学稳定性、耐紫外线、热稳定性及耐候性，能提高结构胶的使用性能，延长结构胶使用寿命、耐候性好、电性能优良、粘度低、加工工艺性好且更加环保健康。二亚甲基苯基二醇属于芳醇类扩链剂，能明显改善结构胶的抗张强度、硬度和回弹性能。甲基二乙醇胺和三异丙醇胺属于醇胺类扩链剂可降低物料黏度，提高物料乳化能力，有利于物料充满复杂模腔。2-甲基戊二胺3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷属于二元胺类扩链剂，与异氰酸酯反应能生成内聚能高的脲基，能赋予聚氨酯聚合物很好的物理机械性能。3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷在氨基的邻位存在氯原子的吸电子作用和位阻功能，从而使氨基的反应活性适当降低，能够很好地适应聚氨酯凝胶工艺且赋予结构胶优异的机械性能。
进一步地，第一导热填料包括至少两种不同导热系数的导热填料混合而成，第二导热填料包括至少两种不同导热系数的导热填料混合而成。
本发明中结构胶具有很好的导热性，在其中添加导热填料能很好地提高结构胶的导热性能。填充高热导率填料有利于提高胶粘剂的热导率，但填料的热导率过大不利于体系热导率的提高，当填料与基体树脂的热导率之比超过100时，结构胶热导率的提高反而不显著。本发明在结构胶中添加两种热导率不同的导热填料解决结构胶热导率的提高不显著的问题，减少同种类型导热填料的团聚，分散的更均匀，接触面积更大，使结构胶得到更高的热导率。当导热填料的填充量很小时，导热填料之间不能形成真正的接触和相互作用，这对结构胶导热性能的提高几乎没有意义，导热填料的填充量太高又会影响结构胶本身性能。只有在结构胶基体中添加的导热填料达到某一临界值时结构胶中才能形成类似网状或链状的导热网链。在填充量相同时结构胶热导率随导热填料粒径增大而增加，大粒径填料填充所得到的结构胶热导率均比小粒径填料填充的要高。但是，导热填料经过超细微化处理可以有效提高其自身的导热性能，从而提高结构胶热导率。在结构胶中填充适当粒径的导热填料能进一步提高结构胶的热导率。与单一粒径的填料填充体系相比，不同粒径大小、同种填料的混杂填充更有利于提高胶粘剂的热导率。同种填料不同形态的混杂填充比单一球形填料填充更易获得高热导率的胶粘剂。不同种类的导热填料在适当配比时，混杂填充亦优于单一种类填料填充。多种粒径导热填料混合填充时，填料的搭配对提高导热性能和降低粘度有明显影响，导热填料不同粒径分布变化时，体系导热性能和粘度发生规律性变化，当粒径分布适当时可同时得到最高导热系数和最低粘度的混合体系。
进一步地，第一导热填料颗粒的形状为球状、片状或针状，第二导热填料颗粒的形状为球状、片状或针状。
填料在基体中能否相互搭接形成有效导热通路是导热性能优异与否的关键，球粒状填料的搭接主要靠提高填料比例，使其互相接触；而片状填料由于拥有较高的径厚比，有效搭接面积较大，有利于热量的传导；针状填料由于具有极高的长径比，使其更容易搭接从而实现导热作用，此外由于其特殊的结构，在提高力学性能方面也有其独特的优势。
进一步地，第一导热填料包括氮化硼、氮化铝、氮化硅或碳化硅中至少一种，和/或氧化铝、氧化锌、氧化镁或二氧化硅中至少一种；第二导热填料包括氮化硼、氮化铝、氮化硅或碳化硅中至少一种，和/或氧化铝、氧化锌、氧化镁或二氧化硅中至少一种。
本发明中使用两种导热率不同的导热填料，高导热填料为其中一种导热率较高的导热填料，能显著提高结构胶的热导率。氮化硼导热系数非常高且性质稳定，单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率，但大量填充后结构胶粘度急剧上升且氮化硼成本较高，限制了产品的应用。氮化铝同样导热系数大量填充后结构胶粘度上升，同时氮化铝吸潮后会与水反应会水解容易导致导热胶热导率下降，且成本也比较高，限制了氮化铝的使用。氮化硅电绝缘性能优异，热导率高达180W/(m·K)，强度较高，添加后导热胶不仅热导率提高，还能保证良好的电绝缘性能。碳化硅导热系数较高，不仅能提高结构胶热导率，还能一定程度上提高结构胶力学性能，但一般的碳化硅容易有碳杂质，容易使结构胶绝缘性能下降。本发明中低导热填料为热导率较低的导热填料，与高导热填料相互配合能够减小导热填料与结构胶热导率差距，进一步提高结构胶的热导率。氧化铝是一种常用的导热填料工艺成熟，能降低结构胶生产成本。氧化锌粒径及均匀性很好，但质轻且增粘性较强，添加时根据要求添加。氧化镁价格便宜成本低，但在空气中易吸潮且增粘性较强，不能大量填充。同时氧化镁耐酸性差，一般情况下很容易被酸腐蚀，限制了其在酸性环境下的应用。二氧化硅价格低，适合大量填充能降低结构胶生产成本。
进一步地，第一导热填料或第二导热填料中至少一种经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂或者脂肪酸中至少一种。
增加结构胶热导率通常需要在结构胶基质中添加较大量导热填料以形成导热通道，会导致结构胶粘度大大增加，固化产物的硬度显着提高，机械性能大大降低，并且容易发生诸如界面剥离的问题。导热填料粒子和结构胶界面间相容性很差，容易造成导热填料粒子团聚，很难均匀地分散到结构胶中，此外，导热填料粒子与高分子基体的表面张力差异不同，使得结构胶基体很难润湿粒子表面，从而导致二者界面处存在空隙，增加了结构胶与导热填料的界面热阻，导致结构胶热导率下降。因此本发明中导热填料经过表面处理改性，改善导热粉体的分散性以及导热粉体与基体树脂的相容性，确保结构胶性能。偶联剂不仅能够与无机粒子表面产生化学结合，且与结构胶也有很强的反应性和相容性，对导热填料有很好的表面改性效果，能增加结构胶对导热填料的润湿效果，使导热填料更好地分散到结构胶中减少空隙，减小结构胶与导热填料间的热障，增加结构胶热导率降低粘度。脂肪酸改性无机粉体时，一方面脂肪酸分子中的羧基(－COOH)与无机粉体表面的羟基(－OH)能够发生化学键合；另一方面长链烃基的相互缠绕，使无机粉体表面被脂肪酸单分子层包覆，达到无机粉体表面的有机化，同样对导热填料有很好的改性效果，提高导热填料分散性，减小结构胶与导热填料间的热障，提高结构胶热导率。
进一步地，第一组分还包括阻燃填料、催化剂、硅烷偶联剂、紫外助剂或耐热助剂中至少一种。
为了应对可能出现的结构件燃烧现象，结构胶需要添加一定的阻燃剂，使其具有阻燃性能。为了调节结构胶性能，还可以添加催化剂、硅烷偶联剂、紫外助剂或耐热助剂等不同助剂以应对不同产品需求。
下面通过具体实施例对本发明做出进一步描述，但本发明并不限于举出的实施例。
实施例1
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分。
其中第一组分包括，10重量份羟值110mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，24重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，20重量份氮化硼，30重量份氧化铝，10重量份阻燃填料；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，15重量份氮化硼，35重量份氧化铝；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂。
实施例2
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，14重量份羟值90mgKOH/g的聚己内酯多元醇，18重量份羟值400mgKOH/g的蓖麻油多元醇，5重量份2-甲基戊二胺，30重量份碳化硅，20重量份氧化铝，8重量份阻燃填料；
第二组分包括，45重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与XDI反应得到的异氰酸酯预聚体，30重量份碳化硅，25重量份氧化铝；
导热填料颗粒为球状且经过表面改性处理，改性剂为钛酸脂偶联剂。
实施例3
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，4重量份羟值110mgKOH/g聚碳酸酯多元醇，15重量份羟值400mgKOH/g的蓖麻油多元醇，7重量份戊二醇，24重量份氮化硅，43重量份氧化铝，7重量份阻燃填料；
第二组分包括，33重量份羟值110mgKOH/g的聚氧化乙烯与HDI三聚体反应得到的异氰酸酯预聚体，24重量份氮化硅，43重量份氧化铝；
导热填料颗粒为针状且经过表面改性处理，改性剂为钛酸脂偶联剂。
实施例4
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，10重量份羟值75mgKOH/g的聚乙烯二醇，30重量份羟值395mgKOH/g的己内酯多元醇，8重量份1,4-丁二醇，24重量份氮化铝，30重量份氧化镁，5重量份阻燃填料；
第二组分包括，46重量份羟值90mgKOH/g的聚己内酯多元醇与PAPI形成的预聚体，24重量份氮化铝，30重量份氧化镁；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为铝酸酯偶联剂。
实施例5
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，8重量份羟值为112mgKOH/g的聚四氢呋喃醚二醇，17重量份羟值294mgKOH/g的聚乙烯二醇，5重量份1,4-丁二醇，20重量份氮化硼，45重量份二氧化硅，5重量份阻燃填料；
第二组分包括，35重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇和MDI形成的预聚体，20重量份氮化硼，45重量份二氧化硅；
导热填料颗粒为球状且经过表面改性处理，改性剂为脂肪酸。
对比例1
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，10重量份羟值110mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，24重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，50重量份碳化硅，10重量份阻燃填料；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，50重量份碳化硅；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂。
对比例2
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，10重量份羟值110mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，24重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，50重量份氧化铝，10重量份阻燃填料；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，50重量份氧化铝；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂。
对比例3
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，10重量份羟值110mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，24重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，20重量份氮化硼，30重量份氧化铝，10重量份阻燃填料；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，15重量份氮化硼，35重量份氧化铝；
导热填料颗粒为片状且不经过改性。
对比例4
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，10重量份羟值110mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，24重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，20重量份氮化硼，30重量份氧化铝；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，15重量份氮化硼，35重量份氧化铝；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂。
对比例5
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，10重量份羟值210mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，24重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，20重量份氮化硼，30重量份氧化铝，10重量份阻燃填料；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，15重量份氮化硼，35重量份氧化铝；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂。
对比例6
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，10重量份羟值110mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，24重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，40重量份氮化硼，60重量份氧化铝，10重量份阻燃填料；导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体。
对比例7
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，34重量份羟值315mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，20重量份氮化硼，30重量份氧化铝，10重量份阻燃填料；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，15重量份氮化硼，35重量份氧化铝；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂。
对比例8
一种双组分结构胶，分为第一、第二两个组分，
其中第一组分包括，34重量份羟值110mgKOH/g的基于邻苯二甲酸酐-二乙二醇的聚酯二元醇，6重量份三羟甲基丙烷，20重量份氮化硼，30重量份氧化铝，10重量份阻燃填料；
第二组分包括，50重量份羟值140mgKOH/g的蓖麻油多元醇与TDI反应得到的异氰酸酯预聚体，15重量份氮化硼，35重量份氧化铝；
导热填料颗粒为片状且经过表面改性处理，改性剂为硅烷偶联剂。
性能测试与结果
对上述实施例1-5及对比例1-8中的结构胶进行导热系数、剪切强度、体积电阻率、邵氏硬度、阻燃性能和耐剪切疲劳性能测试。
测试方法：
将实施例1-5及对比例1-8的双组分结构胶，第一组分与第二组分按体积比1：1使用13-24静态混合管混合制样，固化24小时后进行相应的测试；
导热系数测试：采用稳态热流法，按照ASTM D5470进行测试；
剪切强度测试：采用GBT 7124-2008标准记载的相关测试方法，基材为铝和PET；
体积电阻率测试：采用GBT 1410-2006标准记载的相关测试方法；
邵氏硬度测试：采用GBT 531.1-2008标准记载的相关测试方法；
阻燃性能测试：采用UL94阻燃测试方法及标准记载的相关测试方法；
耐剪切疲劳性能测试：用粘接强度测试样件进行测试，采用标准GB-T27595-2011记载的相关测试方法，测试条件：静态剪切应力5MPa，振动频率30Hz，平均应力1.7MPa，应力幅0.2MPa，循环次数106，实验后观察接头的破坏情况。
测试结果：如下表1和表2所示。
表1：实施例1-5中结构胶性能测试结果
Figure BDA0003377360460000141
表2：对比例1-8中结构胶性能测试结果
Figure BDA0003377360460000142
Figure BDA0003377360460000151
由表中数据可得实施例1～5热导率高、体积电阻大、邵氏硬度高、剪切性能及耐剪切疲劳性能良好，总体性能优秀，符合结构胶使用要求。
与实施例1相比，对比例1仅添加高热导率的填料，对比例2仅导热填料仅使用低热导率导热填料，由表中数据可得，对比例1～2热导率均低于实施例1，单独使用高热导率填料或低热导率填料都无法获得优秀的导热性能，使用两种热导率不同的导热填料能有效提高结构胶导热性能；对比例3中使用导热填料未进行表面改性，导致结构胶粘度较大，存在施工困难的问题；对比例4中未添加阻燃剂，得到结构胶不符合阻燃性能标准；对比例5选用第一多元醇和第二多元醇的羟值均过大，使得结构胶耐剪切疲劳性能降低，无法达到使用标准；对比例6中将导热填料全部添加到第一组分中，造成导热填料在结构胶中分布不均匀，反而降低了结构胶的导热性能，并且也由此造成了力学性能下降；对比例7中单独使用高羟值的多元醇，造成结构胶耐疲劳性能较差；对比例8中单独使用低羟值多元醇，使得结构胶的耐剪切性能等力学性能较差。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种结构胶，其特征在于，包含：
第一组分，包括多元醇、扩链剂和第一导热填料；以及
第二组分，包括NCO封端预聚体和第二导热填料；
所述多元醇包括羟值为300～500mgKOH/g的第一多元醇和羟值为75～140mgKOH/g的第二多元醇；
所述结构胶固化后，25℃下剪切强度大于等于5MPa，55℃下剪切强度大于等于2.5MPa，80℃下剪切强度大于等于1.5MPa。
2.根据权利要求1所述的一种结构胶，其特征在于：
所述结构胶固化后，导热系数大于等于1.5W/(m·k)，体积电阻率大于等于109Ω·m。
3.根据权利要求1所述结构胶，其特征在于：
所述第一多元醇包括蓖麻油多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚乙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中至少一种；所述第二多元醇包括蓖麻油多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚乙烯二醇或聚四氢呋喃醚二醇中至少一种。
4.根据权利要求1所述结构胶，其特征在于：
所述NCO封端预聚体包括芳香族异氰酸酯与所述多元醇反应制得预聚体或者异氰酸酯三聚体与所述多元醇反应制得预聚体中至少一种。
5.根据权利要求1所述结构胶，其特征在于：
所述扩链剂包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,4-环己二醇、氢化双酚A、二亚甲基苯基二醇、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、2-甲基戊二胺或3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷中至少一种。
6.根据权利要求1所述的结构胶，其特征在于：
所述第一导热填料包括至少两种不同导热系数的导热填料混合而成，所述第二导热填料包括至少两种不同导热系数的导热填料混合而成。
7.根据权利要求6所述结构胶，其特征在于：
所述第一导热填料包括氮化硼、氮化铝、氮化硅或碳化硅中至少一种，和/或氧化铝、氧化锌、氧化镁或二氧化硅中至少一种；
所述第二导热填料包括氮化硼、氮化铝、氮化硅或碳化硅中至少一种，和/或氧化铝、氧化锌、氧化镁或二氧化硅中至少一种。
8.根据权利要求1所述结构胶，其特征在于：
所述第一导热填料颗粒的形状为球状、片状或针状，所述第二导热填料颗粒的形状为球状、片状或针状。
9.根据权利要求1所述结构胶，其特征在于：
所述第一导热填料或第二导热填料中至少一种经过改性剂表面改性处理，所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂或脂肪酸中至少一种。
10.根据权利要求1所述结构胶，其特征在于：
所述第一组分还包括阻燃填料、催化剂、硅烷偶联剂、紫外助剂或耐热助剂中至少一种。
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