CN114316880B - 一种低密度高导热的聚氨酯结构胶 - Google Patents

一种低密度高导热的聚氨酯结构胶 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低密度高导热聚氨酯结构胶,由A组分和B组分组成,A组分和B组分的重量比为1:(1‑3),A组分包括:蓖麻油改性多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇、分散剂、黄色色粉、催化剂、氢氧化铝、除水剂、硅烷偶联剂、气相二氧化硅、消泡剂;B组分包括:低粘度蓖麻油改性多元醇、异氰酸酯、分子筛、分散剂、单官异氰酸酯、气相二氧化硅、硅烷偶联剂、低密度填料,蓝色色粉、导热填料。本发明灌封胶具有低密度,低模量,高强度,高导热的特点,并且产品粘度低,不流挂,对铝基材粘接性能优良,阻燃性能优异等特点。

Description

一种低密度高导热的聚氨酯结构胶
技术领域
本发明涉及一种低密度高导热的聚氨酯结构胶,属于胶黏剂领域。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)。锂离子电池具有体积小、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点,正在逐渐替代铅酸电池,在消费类电子产品、电动汽车、储能装置等领域的应用逐渐加深,市场需求较大且保持快速增长。近年来,工信部等相关部门对锂离子电池行业的监管力度逐渐加大,地方政府部门也不断规范电池生产制造,有力地引导了电池制造行业进一步规范化、标准化,促进了领先电池制造企业的发展。
随着锂电池快速发展,新能源汽车锂电池对结构粘接用结构胶提出了更高的要求,汽车减重降耗,环境老化考验,电池散热等都是对结构胶的挑战。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供一种低密度高导热聚氨酯结构胶。本发明结构胶可以有效对汽车锂电池的箱体进行有效粘接,并起到阻燃、固定和散热的作用,并且有效降低电池重量。
具体技术方案如下:
一种低密度高导热聚氨酯结构胶,由A组分和B组分组成,A组分包括以下重量份的物质:蓖麻油改性多元醇15-19份、聚酯多元醇2-10份、聚醚多元醇10-15份、分散剂0.2-0.5份、黄色色粉0.01-0.03份、催化剂0.5-1份、氢氧化铝50-70份、除水剂1-2份、硅烷偶联剂0.5-1份、气相二氧化硅1-2份、消泡剂0.1-1份;B组分包括以下重量份的物质:低粘度蓖麻油改性多元醇5-15份、异氰酸酯15-25份、分子筛1-2份、分散剂0.5-1份、单官异氰酸酯0.1-0.3份、气相二氧化硅1-2份、硅烷偶联剂0.5-1份、低密度填料1-2份,蓝色色粉0.01-0.03份、导热填料30-70份。
进一步,A组分和B组分的重量比为1:(1-3);所述聚酯多元醇的羟值为225mgKOH·g-1;制备包括如下步骤:
(1)己二酸AA 150克和1,4-丁二醇BDO 137克,加入到三口烧瓶中,在氮气气氛下加热到130-140℃至己二酸AA完全溶解;
(2)通过一、二级冷凝管将反应过程中产生的水排出,将体系加热到180℃,继续反应,通过称量冷凝管的水接近理论值73.8克;
(3)测试体系中的酸值小于25mg/g,加入1g钛酸四正丁酯催化剂,升温至220-230℃,抽真空-0.05至-0.06Mpa脱出水分和过量的1,4-丁二醇BDO,测试酸值直至4mg/g以下时,真空抽到-0.09Mpa以下直至羟值为225mgKOH·g-1制得所需产物。
此方法制备的多元醇产品,酸值低,分子量分布均匀,分子链段规整,具有较好的粘接性能,对各种基材附着力优良,本体强度高,抗冲击性能优良。
进一步,所述聚醚多元醇分子量为700,优选万华容威有限公司MN-700;所述蓖麻油改性多元醇的粘度为850mpa.s,优选飞航科技股份有限公司FH-4320;分散剂为非离子型润湿分散剂,优选佳迪达化工有限公司554;消泡剂为有机硅类消泡剂,优选卡索助剂有限公司2088;所述分子筛,优选郑州超荣纳米材料有限公司CR-500;所述氢氧化铝,优选裕隆新材料NH-10L;异氰酸酯为TDI、MDI或HMDI中一种;低粘度蓖麻油改性多元醇为伊藤制油株式会社AC-005;气相二氧化硅优选为德国瓦克H21。
进一步,低密度填料为膨胀微球或玻璃微珠中的一种,膨胀微球优选合肥琦鸿高分子材料有限公司QH-70A,膨胀微球粒径40-50微米,玻璃微珠优选中位粒径为25微米,浙江海岳新材料有限公司。催化剂优选广州优润合成有限公司CUCAT-T50(有机铋类催化剂);所述单官异氰酸酯优选德国拜耳TI;硅烷偶联剂优选为立达树脂有限公司LD-3127;所述导热填料为D50=2微米球形氧化铝10-20份和D50=25微米球形氧化铝20-50份,D50=2微米球形氧化铝优选江苏联瑞有限公司NA1020W;D50=25微米球形氧化铝优选江苏联瑞有限公司NA2250W。
本发明所选低密度填料能有效降低体系密度,并且此填料为疏水性优异的聚烯烃材料构成,故而耐双85温湿度老化性能优异,本身是空心球体,所以能有效降低产品模量,使产品变得更柔韧,耐高低温冲击和振动测试性能优异。通过氢氧化铝和两种不同粒径的氧化铝搭配使用,保证阻燃效果的同时,能有效提高导热率。
本发明低粘度高导热阻燃双组份聚氨酯灌封胶的制备方法为:按重量份或体积份称取A组分和B组分各物质,各自混合后搅拌均匀,单独封装保存,也可以使用双组分胶管保存,通过混胶嘴进行施胶。
本发明的有益效果是:本发明灌封胶具有低密度,低模量,高强度,高导热的特点,并且产品粘度低,不流挂,对铝基材粘接性能优良,阻燃性能优异等特点。非常适用于目前市面上电动汽车所用锂电池外壳粘接,具有良好的耐候性,非常具有成本优势。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
各实施例中,聚酯多元醇通过如下方法制备:
(1)AA 150.0g(己二酸,江苏奥福生物科技有限公司),137.0gBDO(1,4-丁二醇,济南普莱华化工有限公司,工业级),转速300转/分钟,搅拌,充氮气加热温度至130-140℃;
(2)通过一、二级冷凝管将反应过程中产生的水排出,将体系加热到180℃,继续反应,通过称量冷凝管的水接近理论值73.8克;;
(3)测试体系中的酸值小于25mg/g,加入1g钛酸四正丁酯催化剂(上海阿拉丁生物科技有限公司),升温至220-230℃,抽真空-0.05至-0.06Mpa脱出水分和过量的BDO,测试酸值直至4mg/g以下时,真空抽到-0.09Mpa以下直至羟值为225mgKOH·g–1制得所需聚酯多元醇。
实施例1
蓖麻油改性多元醇FH-4320 17.0g,聚醚多元醇MN-700 14g,聚酯多元醇9.0g混合均匀,再加入除水剂CR-500 1g和分散剂554 0.3g,催化剂CUCAT-T50 0.03g,黄色色粉0.02g混合均匀,硅烷偶联剂LD-3127 1g,消泡剂2088 0.5g,气硅H21 1g,最后加入填料NH-10L 65.0g,脱泡混合搅拌均匀,即得A组分;称取低粘度蓖麻油改性多元醇AC-005 10.0g,HMDI 20g在100℃下进行预聚合3h,待温度降至常温后,再加入分子筛CR-500 1g和TI0.3g,蓝色色粉0.03g混合均匀,气硅H21 1g,分散剂554 0.5g,硅烷偶联剂LD-3127 1g,导热填料NA1020W 15g,导热填料NA2250W 45g,最后加入低密度填料QH-70A 1.5g,脱泡混合搅拌均匀,即得B组分;使用时,两组分按照重量比1:1混合均匀后灌胶于待注胶工件上,常温固化或者80℃以下温度加热固化即可。
实施例2
蓖麻油改性多元醇FH-4320 16.0g,聚醚多元醇MN-700 15g,聚酯多元醇10.0g混合均匀,再加入除水剂CR-500 1g和分散剂554 0.3g,催化剂CUCAT-T50 0.03g,黄色色粉0.02g混合均匀,硅烷偶联剂LD-3127 1g,消泡剂2088 0.5g,气硅H21 1g,最后加入填料NH-10L 65.0g,脱泡混合搅拌均匀,即得A组分;称取低粘度蓖麻油改性多元醇AC-005 11.0g,HMDI 22g在100℃下进行预聚合3h,待温度降至常温后,再加入分子筛CR-500 1g和TI0.3g,蓝色色粉0.03g混合均匀,气硅H21 1g,分散剂554 0.5g,硅烷偶联剂LD-3127 1g,导热填料NA1020W 16g,导热填料NA2250W 44g,最后加入低密度填料QH-70A 1.5g,脱泡混合搅拌均匀,即得B组分;使用时,两组分按照重量比1:1混合均匀后灌胶于待注胶工件上,常温固化或者80℃以下温度加热固化即可。
实施例3
蓖麻油改性多元醇FH-4320 16.0g,聚醚多元醇MN-700 17g,聚酯多元醇8.0g混合均匀,再加入除水剂CR-500 1g和分散剂554 0.3g,催化剂CUCAT-T50 0.03g,黄色色粉0.02g混合均匀,硅烷偶联剂LD-3127 1g,消泡剂2088 0.5g,气硅H21 1g,最后加入填料NH-10L 65.0g,脱泡混合搅拌均匀,即得A组分;称取低粘度蓖麻油改性多元醇AC-005 10.0g,HMDI 20g在100℃下进行预聚合3h,待温度降至常温后,再加入分子筛CR-500 1g和TI0.3g,蓝色色粉0.03g混合均匀,气硅H21 1g,分散剂554 0.5g,硅烷偶联剂LD-3127 1g,导热填料NA1020W 45g,导热填料NA2250W 15g,最后加入低密度填料QH-70A 1.5g,脱泡混合搅拌均匀,即得B组分;使用时,两组分按照重量比1:1混合均匀后灌胶于待注胶工件上,常温固化或者80℃以下温度加热固化即可。
对比例1
蓖麻油改性多元醇FH-4320 17.0g,聚醚多元醇MN-700 14g,赢创725010.0g混合均匀,再加入除水剂CR-500 1g和分散剂554 0.3g,催化剂CUCAT-T50 0.03g,黄色色粉0.02g混合均匀,硅烷偶联剂LD-3127 1g,消泡剂2088 0.5g,气硅H21 1g,最后加入填料NH-10L 65.0g,脱泡混合搅拌均匀,即得A组分;称取低粘度蓖麻油改性多元醇AC-005 10.0g,HMDI 20g在100℃下进行预聚合3h,待温度降至常温后,再加入分子筛CR-500 1g和TI0.3g,蓝色色粉0.03g混合均匀,气硅H21 1g,分散剂554 0.5g,硅烷偶联剂LD-3127 1g,导热填料NA1020W 15g,导热填料NA2250W 45g,最后加入低密度填料QH-70A 1.5g,脱泡混合搅拌均匀,即得B组分;使用时,两组分按照重量比1:1混合均匀后灌胶于待注胶工件上,常温固化或者80℃以下温度加热固化即可。
对比例2
蓖麻油改性多元醇FH-4320 16.0g,聚醚多元醇MN-700 17g,聚酯多元醇8.0g混合均匀,再加入除水剂CR-500 1g和分散剂554 0.3g,催化剂CUCAT-T50 0.03g,黄色色粉0.02g混合均匀,硅烷偶联剂LD-3127 1g,消泡剂2088 0.5g,气硅H21 1g,最后加入填料中铝山东有限公司H-WF-1LV 65.0g,脱泡混合搅拌均匀,即得A组分;称取低粘度蓖麻油改性多元醇AC-005 10.0g,HMDI 20g在100℃下进行预聚合3h,待温度降至常温后,再加入分子筛CR-500 1g和TI 0.3g,蓝色色粉0.03g混合均匀,气硅H21 1g,分散剂554 0.5g,硅烷偶联剂LD-3127 1g,导热填料济南助力研磨工具有限公司W50 60g,最后加入低密度填料昂星新型碳材料常州有限公司ST-11.5g,脱泡混合搅拌均匀,即得B组分;使用时,两组分按照重量比1:1混合均匀后灌胶于待注胶工件上,常温固化或者80℃以下温度加热固化即可。
将实施例1-3与对比例1-2所得灌封胶进行测试,重复对比测试;热固化条件为以70℃,24h加热固化。结果如表1所示。
表1.实施例1-3与对比例1-2灌封胶性能检测
Figure BDA0003441213180000061
通过上述对比试验,可以看出自制聚酯多元醇相较于市场在售产品具有更低粘度,以及更优异的力学性能,对各种材质界面附着力较好。同时可以看出粒径较大的球铝在体系中导热要优于粒径较小的球铝。本品导热填料性能优良,更换导热填料后导热率出现明显下降,并且产品粘度明显提高。更换膨胀微球后,体系密度增加,故而本品所选膨胀微球具有更低的密度。
本发明相较于市场上主流低密度产品具有更低密度(范围可调整),低模量,强度优良,老化性能好等优点,适应现在汽车发展减重降耗的趋势,相较于环氧和有机硅胶粘剂,聚氨酯胶具有明显的价格优势,本发明基于聚氨酯体系开发出1.65g/cm3更具成本优势。
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 (1)

1.一种低密度高导热聚氨酯结构胶,其特征在于,由A组分和B组分组成,A组分和B组分的重量比为1:(1-3),A组分包括以下重量份的物质:蓖麻油改性多元醇15-19份、聚酯多元醇2-10份、聚醚多元醇10-15份、分散剂0.2-0.5份、黄色色粉0.01-0.03份、催化剂0.5-1份、氢氧化铝50-70份、除水剂1-2份、硅烷偶联剂0.5-1份、气相二氧化硅1-2份、消泡剂0.1-1份;B组分包括以下重量份的物质:低粘度蓖麻油改性多元醇5-15份、异氰酸酯15-25份、分子筛1-2份、分散剂0.5-1份、单官异氰酸酯0.1-0.3份、气相二氧化硅1-2份、硅烷偶联剂0.5-1份、低密度填料1-2份,蓝色色粉0.01-0.03份、导热填料30-70份;
所述聚酯多元醇制备包括如下步骤:
(1)己二酸 150克和1,4-丁二醇137克,在氮气气氛下加热至己二酸完全溶解;
(2)通过一、二级冷凝管将反应过程中产生的水排出,将体系加热到180℃,继续反应,直至称量冷凝管中水的质量73.8克;
(3)测试体系中的酸值小于25mg/g,加入1g钛酸四正丁酯催化剂,升温抽真空脱出水分和过量的1,4-丁二醇BDO,测试酸值直至4mg/g以下时,真空抽到羟值为225 mgKOH·g - 1制得所需聚酯多元醇;
所述分子筛为郑州超荣纳米材料有限公司CR-500;所述氢氧化铝为裕隆新材料NH-10L;所述低粘度蓖麻油改性多元醇为伊藤制油株式会社AC-005;气相二氧化硅为德国瓦克H21;
所述聚醚多元醇分子量为700;所述蓖麻油改性多元醇的粘度为850mpa.s;所述分散剂为非离子型润湿分散剂;所述消泡剂为有机硅类消泡剂;所述异氰酸酯为TDI、MDI或HMDI中一种;所述催化剂为有机铋类催化剂;所述单官异氰酸酯为德国拜耳TI;
所述聚醚多元醇为万华容威有限公司 MN-700;所述蓖麻油改性多元醇为飞航科技股份有限公司FH-4320;所述分散剂为非离子型润湿分散剂;所述消泡剂为卡索助剂有限公司2088;
所述低密度填料为膨胀微球,膨胀微球粒径40-50微米,为合肥琦鸿高分子材料有限公司QH-70A;
所述导热填料为D50=2微米球形氧化铝10-20份和D50=25微米球形氧化铝20-50份,D50=2微米球形氧化铝为江苏联瑞有限公司NA1020W; D50=25微米球形氧化铝为江苏联瑞有限公司NA2250W。
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