CN116410686A - 一种耐高温聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其中：所述A组分按质量份数计包括：油脂多元醇20‑40份；硅烷改性的多元醇5‑10份；聚酯多元醇2‑5份；分子筛1‑5份；表面改性的导热填料52‑60份；分散助剂0.2‑0.5份；所述B组分按质量份数计包括：聚氨酯预聚体：40‑50份；表面改性的导热填料50‑60份。本双组分聚氨酯材料对铝以及PET等难粘材料具有极佳的粘接性能，完全满足动力电池的粘接需求。此外，此发明具有极佳的耐候性能，打破了传统聚氨酯胶黏剂耐候性差的现状，具有很高的可靠性能。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯胶黏剂领域，具体涉及一种耐高温双组分聚氨酯胶黏剂聚氨酯胶黏剂及其制备方法。
背景技术
随着国家政策的推进以及国民对电动汽车的认可度的不断攀升，电动汽车的发展迎来了一个崭新的阶段，而动力电池技术的发展在一定程度上决定了电动汽车的发展的方向，而胶粘剂作为动力电池制造过程中不可或缺的材料，它的材料性能在动力电池装配过程中至关重要。
目前用在动力电池底部粘接的胶粘剂以聚氨酯胶粘剂为主，但聚氨酯胶粘剂的耐高温性能欠佳，而随着快充技术的发展对胶粘剂的耐温性提出了更高的需求，在拥有低模量的同时具备更加的耐高温性能。
因此，需要一种新型的耐高温聚氨酯胶粘剂，能够解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种耐高温聚氨酯胶粘剂的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种耐高温聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其中：
所述A组分按质量份数计包括：
所述B组分按质量份数计包括：
聚氨酯预聚体： 40-50份
表面改性的导热填料 50-60份
优选地，所述油脂多元醇为阿伯丁生产的941、912、卡德莱化工生产的NX-9001或NX-9011中的两种或三种的混合物。
优选地，所述聚酯多元醇为北京佰源化工生产的带有庞大侧链的聚酯多元醇XC-488。
优选地，所述分子筛为3A型分子筛活化粉。
优选地，所述表面改性的导热填料为硅烷偶联剂改性的氢氧化铝、氧化铝或者结晶型二氧化硅中的两种或三种的混和物。
优选地，所述分散助剂为赢创生产的4148或者毕克生产的9076中的一种。
根据本发明的第二方面，提供一种上述的耐高温聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
优选地，所述硅烷改性多元醇的制备方法为：将1mol的3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷与1.1mol的二羟甲基丙酸混合在三苯基膦的催化下加热到90-110℃反应3-4h得到硅烷改性多元醇。
优选地，聚氨酯预聚体的制备方法为：将70份的卡德莱生产的NX-9023LP加入到反应器中，在120℃和真空度为0.08-0.1MPa的状态下脱水2.5h，降温至50℃后,加入90-115份的液化MDI,再升温至80℃反应至-NCO基团的质量百分比为14-16％，得聚氨酯预聚体。
根据本公开的一个实施例，本发明具有以下优点：
1)本发明所提供的聚氨酯材料采用表面处理的导热填料，在获得较高导热的同时具有较低的粘度，便于施工。
2)与传统的聚氨酯胶粘剂材料相比，本发明所提供的双组分聚氨酯材料对铝以及PET等难粘材料具有极佳的粘接性能，完全满足动力电池的粘接需求。此外，此发明具有极佳的耐候性能，打破了传统聚氨酯胶黏剂耐候性差的现状，具有很高的可靠性能。
3)本发明通过引入硅烷结构增强了聚氨酯软连段的耐温性从而提高材料本身的耐温性能，同时硅烷结构又赋予材料极佳的柔韧性进而在获得耐高温性能的同时不提高材料本身的模量；而硅烷结构接枝到材料分子链段时降低了材料的表面能进而提高了对材料的粘接性能；
4)本发明所提供的聚氨酯材料，硅烷改性的多元醇与具有庞大侧链的聚酯多元醇相互协同配合，大大提高了材料的耐温性。
通过以下对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
实施例1
本实施例中的耐高温聚氨酯胶粘剂，包括A组分和B组分，其中：
所述A组分按质量份数计包括：
所述B组分按质量份数计包括：
聚氨酯预聚体： 40-50份
表面改性的导热填料 50-60份
在本实施例或其他实施例中，所述油脂多元醇为阿伯丁生产的941、912、卡德莱化工生产的NX-9001或NX-9011中的两种或三种的混合物。
在本实施例或其他实施例中，所述聚酯多元醇为北京佰源化工生产的带有庞大侧链的聚酯多元醇XC-488。
在本实施例或其他实施例中，所述分子筛为3A型分子筛活化粉。
在本实施例或其他实施例中，所述表面改性的导热填料为硅烷偶联剂改性的氢氧化铝、氧化铝或者结晶型二氧化硅中的两种或三种的混和物。
在本实施例或其他实施例中，所述分散助剂为赢创生产的4148或者毕克生产的9076中的一种。
上述的耐高温聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
所述硅烷改性多元醇的制备方法为：将1mol的3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷与1.1mol的二羟甲基丙酸混合在三苯基膦的催化下加热到90-110℃反应3-4h得到硅烷改性多元醇。
聚氨酯预聚体的制备方法为：将70份的卡德莱生产的NX-9023LP加入到反应器中，在120℃和真空度为0.08-0.1MPa的状态下脱水2.5h，降温至50℃后,加入90-115份的液化MDI,再升温至80℃反应至-NCO基团的质量百分比为14-16％，得聚氨酯预聚体。
根据本实施例，本发明具有以下优点：
1)本发明所提供的聚氨酯材料采用表面处理的导热填料，在获得较高导热的同时具有较低的粘度，便于施工。
2)与传统的聚氨酯胶粘剂材料相比，本发明所提供的双组分聚氨酯材料对铝以及PET等难粘材料具有极佳的粘接性能，完全满足动力电池的粘接需求。此外，此发明具有极佳的耐候性能，打破了传统聚氨酯胶黏剂耐候性差的现状，具有很高的可靠性能。
3)本发明通过引入硅烷结构增强了聚氨酯软连段的耐温性从而提高材料本身的耐温性能，同时硅烷结构又赋予材料极佳的柔韧性进而在获得耐高温性能的同时不提高材料本身的模量；而硅烷结构接枝到材料分子链段时降低了材料的表面能进而提高了对材料的粘接性能；
4)本发明所提供的聚氨酯材料，硅烷改性的多元醇与具有庞大侧链的聚酯多元醇相互协同配合，大大提高了材料的耐温性。
实施例2
A组分制备：
取阿伯丁生产的多元醇912 20份，卡德莱化工生产的多元醇NX-9001 15份、NX-9011 5份，硅烷改性多元醇5份，聚酯多元醇2份，分子筛1份，氢氧化铝40份，氧化铝12份，，赢创生产的4148 0.2份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得A组分；
预聚体的制备：
取70份的卡德莱生产的NX-9023LP加入到反应器中，在120℃和真空度为0.08-0.1MPa的状态下脱水2.5h，降温至50℃后,加入115份的液化MDI,再升温至80℃反应至-NCO基团的质量百分比为16％，得聚氨酯预聚体；
B组分制备：
取聚氨酯预聚体50份、氧化铝5份以及结晶硅微粉45份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得B组分；
实施例3
A组分制备：
取阿伯丁生产的多元醇941 5份，卡德莱化工生产的多元醇NX-9001 10份、NX-9011 10份，硅烷改性多元醇10份，聚酯多元醇5份，分子筛5份，氢氧化铝45份，结晶硅微粉10份，毕克生产的9076 0.5份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得A组分；
预聚体的制备：
取70份的卡德莱生产的NX-9023LP加入到反应器中，在120℃和真空度为0.08-0.1MPa的状态下脱水2.5h，降温至50℃后,加入90份的液化MDI,再升温至80℃反应至-NCO基团的质量百分比为14％，得聚氨酯预聚体；
B组分制备：
取聚氨酯预聚体40份、氧化铝10份以及结晶硅微粉50份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得B组分；
实施例4
A组分制备：
取阿伯丁生产的多元醇941 5份，卡德莱化工生产的多元醇NX-9001 10份、NX-9011 5份，硅烷改性多元醇8份，聚酯多元醇3份，分子筛4份，氢氧化铝45份，结晶硅微粉10份，赢创生产的4148 0.3份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得A组分；
预聚体的制备：
取70份的卡德莱生产的NX-9023LP加入到反应器中，在120℃和真空度为0.08-0.1MPa的状态下脱水2.5h，降温至50℃后,加入101份的液化MDI,再升温至80℃反应至-NCO基团的质量百分比为15％，得聚氨酯预聚体；
B组分制备：
取聚氨酯预聚体42份、氧化铝10份以及结晶硅微粉48份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得B组分；
对比例
A组分制备：
取阿伯丁生产的多元醇941 13份，卡德莱化工生产的多元醇NX-9001 10份、NX-9011 8份，分子筛4份，氢氧化铝45份，结晶硅微粉10份，赢创生产的4148 0.3份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得A组分；
预聚体的制备：
取70份的卡德莱生产的NX-9023LP加入到反应器中，在120℃和真空度为0.08-0.1MPa的状态下脱水2.5h，降温至50℃后,加入101份的液化MDI,再升温至80℃反应至-NCO基团的质量百分比为15％，得聚氨酯预聚体；
B组分制备：
取聚氨酯预聚体42份、氧化铝10份以及结晶硅微粉48份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得B组分；
将所述A、B组分混合后参照GB/T7123.1-2002《胶黏剂适用期的测定》；GB/T7124-2008《胶黏剂拉伸剪切强度的测定》；DMA 0.1hz拉伸模式测试玻璃化转变温度以及模量结果示如下表所示：
表1：实施例2至4与对比例的性能测试对比
由表1可以看出本硅烷多元醇以及庞大侧链聚酯多元醇的加入赋予本发明所提供的粘接剂具有优异的粘接、耐温以及柔韧性能；可完全满足动力电池用胶的需求。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种耐高温聚氨酯胶粘剂，其特征在于，包括A组分和B组分，其中：
所述A组分按质量份数计包括：
所述B组分按质量份数计包括：
聚氨酯预聚体： 40-50份
表面改性的导热填料 50-60份。
2.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述油脂多元醇为阿伯丁生产的941、912、卡德莱化工生产的NX-9001或NX-9011中的两种或三种的混合物。
3.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚酯多元醇为北京佰源化工生产的带有庞大侧链的聚酯多元醇XC-488。
4.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述分子筛为3A型分子筛活化粉。
5.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述表面改性的导热填料为硅烷偶联剂改性的氢氧化铝、氧化铝或者结晶型二氧化硅中的两种或三种的混和物。
6.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述分散助剂为赢创生产的4148或者毕克生产的9076中的一种。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的耐高温聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A组分的制备：
取油脂多元醇20-40份，硅烷改性的多元醇5-10份，聚酯多元醇2-5份，分子筛1-5份，表面改性的导热填料52-60份，分散助剂0.2-0.5份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得A组分；
B组分的制备：取聚氨酯预聚体40-50份，表面改性的导热填料50-60份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.08-0.1MPa的状态下抽真空30min，既得B组分。
8.根据权利要求7所述的耐高温聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述硅烷改性多元醇的制备方法为：将1mol的3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷与1.1mol的二羟甲基丙酸混合在三苯基膦的催化下加热到90-110℃反应3-4h得到硅烷改性多元醇。
9.根据权利要求7所述的耐高温聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，聚氨酯预聚体的制备方法为：将70份的卡德莱生产的NX-9023LP加入到反应器中，在120℃和真空度为0.08-0.1MPa的状态下脱水2.5h，降温至50℃后,加入份的液化MDI,再升温至80℃反应至-NCO基团的质量百分比为14-16％，得聚氨酯预聚体。
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