CN115521752A - 一种高导热灌封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一种高导热灌封胶及其制备方法，包括质量比为(10～12):1的A组分和B组分，所述A组分包含以下质量份的组分：聚醚多元醇100份，偶联剂0.5～2份，交联剂0.5～1份，消泡剂0.1～0.2份，催化剂0.01～0.1份，高温导热填料300～500份，阻燃剂200份，低温导热填料50～100份；所述B组分为多元醇改性的多亚甲基多苯基异氰酸酯。本发明所述高导热灌封胶，在常温下，A组分中羟基与B组分中异氰酸发生化学反应，生成聚合物，该聚合物在A、B组分全部反应结束后，会形成固体。该聚合物具有高导热、绝缘、阻燃、减震的特点，且粘结力高，材料及施工成本低。

Description

一种高导热灌封胶及其制备方法
技术领域
本发明属于电池灌封材料技术领域，更具体地，涉及一种高导热灌封胶及其制备方法。
背景技术
电池灌封胶的种类非常多，从材质类型来分，最常见的主要为：环氧树脂灌封胶，有机硅灌封胶，聚氨酯灌封胶。
环氧树脂灌封胶多为硬性，该材质的较大优点在于对材质的粘接力较好以及较好的绝缘性，固化物耐酸碱性能好。环氧树脂一般耐温100℃。缺点是抗冷热变化能力弱，受到冷热冲击后容易产生裂缝，导致水汽从裂缝中渗人到电子元器件内，防潮能力差；固化后胶体硬度较高且较脆，较高的机械应力易拉伤电子元器件；环氧树脂一经灌封固化后由于较高的硬度无法打开，因此产品为“终身”产品，无法实现元器件的更换；透明用环氧树脂材料一般耐候性较差，光照或高温条件下易产生黄变。
有机硅灌封胶固化后材质较软，物理化学性质稳定，具备较好的耐高低温性，可在-50～200℃范围内长期工作。优异的耐候性，在室外长达20年以上仍能起到较好的保护作用，而且不易黄变。优异的电气性能和绝缘能力，灌封后有效提高内部元件以及线路之间的绝缘，提高电子元器件的使用稳定性。缺点是粘结性能稍差。
聚氨酯灌封胶具有较为优异的耐低温性能，材质稍软，对一般灌封材质均具备较好的粘结性，粘结力介于环氧树脂及有机硅之间。具备较好的防水防潮、绝缘性。缺点是耐高温能力差且容易起泡，必须采用真空脱泡；固化后胶体表面不平滑且韧性较差，抗老化能力、抗震和紫外线都很弱、胶体容易变色。
市场上导热灌封胶大多以环氧树脂胶和有机硅树脂胶居多，导热系数高的制作方法复杂，不易制备；制备方法简易的，但导热系数较低，又或者不能常温固化。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足，提供一种高导热灌封胶及其制备方法，适用于电池组灌封，所得产品导热效果佳，绝缘，阻燃，减震，对电池组的保护及使用寿命有较高的提升。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高导热灌封胶，包括质量比为(10～12):1的A组分和B组分，
所述A组分包含以下质量份的组分：聚醚多元醇100份，偶联剂0.5～2份，交联剂0.5～1份，消泡剂0.1～0.2份，催化剂0.01～0.1份，高温导热填料300～500份，阻燃剂200份，低温导热填料50～100份；
所述B组分为多元醇改性的多亚甲基多苯基异氰酸酯。
优选的，所述聚醚多元醇可以为二官能度分子量为1000、二官能度分子量为2000、三官能度分子量为1000中的一种或几种，优选聚醚多元醇210或220，其粘度低，流动性好，在灌封时易于流平，固化后得到的制品拉伸好强度高，不易断裂。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，可以为KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种或几种，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能。
优选的，所述交联剂可以为多元醇类，优选为1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种，用于在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，提高材料的强度和弹性。
优选的，所述消泡剂可以为聚醚改性有机硅型消泡剂，能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成，或使原有泡沫减少或消灭的物质。从而消灭灌封胶中产生的气泡，达到致密的效果。优选巴斯夫的PB2744或者SI2722，消泡能力强，抑泡时间久、渗透性，相溶性好。
优选的，所述催化剂为聚氨酯叔氨类催化剂或有机金属类催化剂，优选为上海德音化学的DY-20，是一种20％铋含量的高活性有机铋环保催化剂，有更好的耐水解稳定性，不含限制重金属、多环芳烃、邻苯酸酯等成分，用于替代在聚氨酯体系中使用的二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡，有机铅等。有机铋催化剂主要催化羟基与异有酸酯反应，其所在体系，可延长前期流动性，促进NCO/OH反应，加速后期快速固化，可加热固化和常温固化，一定程度上可减少水与NCO基的副反应，减少二氧化碳气泡的生成。
优选的，所述高温导热填料包括但不限于微米级氧化铝、硅微粉、纳米氧化铝或氧化镁，做为高导热领域的填充粉体，添加在基体材料中用来增加材料导热系数；所述低温导热填料包括但不限于轻质氧化锌粉，用于降低灌封胶的密度。
优选的，所述阻燃剂为微胶囊化红磷，其成分为红磷、白磷、氢氧化铝和膨胀性石墨的混合物。红磷与氢氧化铝、膨胀性石墨等无机阻燃剂复配使用，制成复合型磷/镁、磷/铝、磷/石墨等非卤阻燃剂，可使用阻燃剂量大幅降低，而且达到需要的阻燃效果。微胶囊化红磷除克服了红磷固有的易氧化、吸湿，容易引起粉尘爆炸的弊端外，并具有高效、低烟，在加工中不产生有毒气体，其分散性、物理、机械性能、热稳定性及阻燃性能均有提高和改善。从而改善塑料制品的加工性能和物理机械性能。
本发明还提供了上述高导热灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
将聚醚多元醇升温至120～130℃，抽气负压状态下脱水，然后降温至常温；
将高温导热填料和低温导热填料烘干；
将处理后的A组分所有原料混合，真空搅拌1～2小时制得A组分；真空处理可以减小产品各个组分之间的空隙率，改善原料的可塑性和提高坯体的内聚力；
将A组分与B组分采用专用注塑机按比例混合浇注至需要灌封的缝隙里。因为专用注塑设备浇注时，A、B两个组分是在不接触空气的状态下搅拌混合，可以减免混合物含夹杂有气泡，破坏散热效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明所述高导热灌封胶，在常温下，A组分中羟基与B组分中异氰酸发生化学反应，生成聚合物，该聚合物在A、B组分全部反应结束后，会形成固体。该聚合物具有高导热、绝缘、阻燃、减震的特点。其比体积电阻率达1013Ω.cm，耐电压1 8k V/m m，导热系数大于2W/(m.k)。
本发明所述高导热灌封胶，结合了三种现有灌封胶的优点，固化后的材质软硬度可以通过比例进行调节，满足不同客户对材质的硬度的需求，适用温度可在-40度到120度，高于普通的聚氨酯灌封胶和环氧灌封胶，优异的电气性能和绝缘能力，适合灌封各种在恶劣环境下工作以及高端精密/敏感电子器件，普通的聚氨酯灌封胶施工时必须采用真空脱泡，因为其亲水性，必须有真空干燥才能得到比较好的固化物，如无需真空和干燥的成本又实在太高，本灌封胶有优异的消泡功能，可直接施工，其粘结力媲美环氧树脂灌封胶，而其材料价格相比环氧树脂灌封胶和有机硅树脂灌封胶都有较大优势。
具体实施方式
下面将结合具体实施例更详细地描述本发明的优选实施方式。
实施例1
本实施例提供一种高导热灌封胶，其制备方法如下：
取100kg聚醚多元醇210，升温至120～130度，抽气负压状态下脱水1小时，然后降温至常温；
将300kg纳米氧化铝和50kg轻质氧化锌粉在烘干机烘干；
将上述处理好的原料与0.5kg KH550、0.5kg1，4-丁二醇、0.1kg PB2744(巴斯夫)、0.01kg DY-20(上海德音化学)、200kg微胶囊化红磷加入到行星搅拌机中真空搅拌1～2小时制得A组分；
将上述制得的A组分与多元醇改性的多亚甲基多苯基异氰酸酯，按10:1的质量比，通过双组份注胶机，浇注到需要灌封的电池组缝隙里，在常温下，A组分中羟基与B组分中异氰酸发生化学反应，生成聚合物，该聚合物在A、B组分全部反应结束后，会形成固体。
实施例2
本实施例提供一种高导热灌封胶，其制备方法如下：
取100kg聚醚多元醇210，升温至120～130度，抽气负压状态下脱水1小时，然后降温至常温；
将400kg硅微粉和60kg轻质氧化锌粉在烘干机烘干；
将上述处理好的原料与1kg KH550、1kg乙二醇、0.15kg PB2744、0.05kg DY-20、200kg微胶囊化红磷加入到行星搅拌机中真空搅拌1～2小时制得A组分；
将上述制得的A组分与多元醇改性的多亚甲基多苯基异氰酸酯，按11:1的质量比，通过双组份注胶机，浇注到需要灌封的电池组缝隙里，在常温下，A组分中羟基与B组分中异氰酸发生化学反应，生成聚合物，该聚合物在A、B组分全部反应结束后，会形成固体。
实施例3
本实施例提供一种高导热灌封胶，其制备方法如下：
取100kg聚醚多元醇220，升温至120～130度，抽气负压状态下脱水1小时，然后降温至常温；
将500kg氧化镁和80kg轻质氧化锌粉在烘干机烘干；
将上述处理好的原料与1.5kg KH560、0.8kg丙二醇、0.1kg SI2722、0.08kg DY-20、200kg微胶囊化红磷加入到行星搅拌机中真空搅拌1～2小时制得A组分；
将上述制得的A组分与多元醇改性的多亚甲基多苯基异氰酸酯，按12:1的质量比，通过双组份注胶机，浇注到需要灌封的电池组缝隙里，在常温下，A组分中羟基与B组分中异氰酸发生化学反应，生成聚合物，该聚合物在A、B组分全部反应结束后，会形成固体。
实施例4
本实施例提供一种高导热灌封胶，其制备方法如下：
取100kg聚醚多元醇220，升温至120～130度，抽气负压状态下脱水1小时，然后降温至常温；
将500kg纳米氧化铝和100kg轻质氧化锌粉在烘干机烘干；
将上述处理好的原料与2kg KH570、1kg丙三醇、0.2kg SI2722、0.1kg DY-20、200kg微胶囊化红磷加入到行星搅拌机中真空搅拌1～2小时制得A组分；
将上述制得的A组分与多元醇改性的二苯基甲烷二异氰酸酯与多亚甲基多苯基异氰酸酯的混合物，按10:1的质量比，通过双组份注胶机，浇注到需要灌封的电池组缝隙里，在常温下，A组分中羟基与B组分中异氰酸发生化学反应，生成聚合物，该聚合物在A、B组分全部反应结束后，会形成固体。
上述实施例制备的高导热灌封胶，其性能见表1。
表1实施例所述高导热灌封胶的性能
Figure BDA0003935116420000061
Figure BDA0003935116420000071
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和技术原理的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，这些修改和变更也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高导热灌封胶，其特征在于，包括质量比为(10～12):1的A组分和B组分，
所述A组分包含以下质量份的组分：聚醚多元醇100份，偶联剂0.5～2份，交联剂0.5～1份，消泡剂0.1～0.2份，催化剂0.01～0.1份，高温导热填料300～500份，阻燃剂200份，低温导热填料50～100份；
所述B组分为多元醇改性的多亚甲基多苯基异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的高导热灌封胶，其特征在于，所述聚醚多元醇采用二官能度分子量为1000、二官能度分子量为2000、三官能度分子量为1000中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高导热灌封胶，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂，为KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高导热灌封胶，其特征在于，所述交联剂为1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高导热灌封胶，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅型消泡剂。
6.根据权利要求1所述的高导热灌封胶，其特征在于，所述催化剂为聚氨酯叔氨类催化剂或有机金属类催化剂。
7.根据权利要求1所述的高导热灌封胶，其特征在于，所述高温导热填料包括但不限于微米级氧化铝、硅微粉、纳米氧化铝或氧化镁；所述低温导热填料包括但不限于轻质氧化锌粉。
8.根据权利要求1所述的高导热灌封胶，其特征在于，所述阻燃剂为微胶囊化红磷。
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的高导热灌封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚醚多元醇升温至120～130℃，抽气负压状态下脱水，然后降温至常温；
将高温导热填料和低温导热填料烘干；
将处理后的A组分所有原料混合，真空搅拌1～2小时制得A组分；
将A组分与B组分按质量比混合均匀，浇注至需要灌封的产品中。
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