CN116568722A - 可固化组合物 - Google Patents
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Abstract
本申请可以提供可固化组合物,所述可固化组合物能够由于与填料的优异的共混特性而确保加工性,同时具有小的随时间的粘度变化,并且用于形成具有优异的电绝缘性能的固化产物,以及本申请可以提供装置,所述装置包括在放热元件与冷却区域之间的与二者热接触的含有所述可固化组合物的双组分可固化组合物的固化产物。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求基于日期为2021年2月5日的韩国专利申请第10-2021-0017008号和日期为2022年1月11日的韩国专利申请第10-2022-0003898号的优先权的权益,其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请涉及可固化组合物及其用途。
背景技术
随着由电气产品、电子产品或电池例如二次电池产生的热的处理成为重要的问题,已经提出了各种散热措施。在用于散热措施的导热材料中,已知其中将导热填料与树脂组分共混的可固化组合物。在专利文献1中,已知应用了这样的可固化组合物的固化产物的电池模块。
可固化组合物可能需要具有低的随时间的粘度变化以确保加工性,并且为了电气产品、电子产品或电池例如二次电池的安全和元件保护,可能需要使可固化组合物的固化产物具有电绝缘性能。
为了使可固化组合物的固化产物具有优异的电绝缘性能,应增加体积电阻。为了增加体积电阻,固化产物具有高交联密度是有利的,并且为了增加交联密度,优选使用由于许多官能团而具有高反应性的树脂组分。
然而,当具有高反应性的树脂组分的使用量增加时,与填料的共混特性劣化,并且存在随时间的粘度变化增加的问题。
因此,需要允许可固化组合物具有与填料的共混特性,同时具有小的随时间的粘度变化,并且允许固化产物具有优异的电绝缘性能的可固化组合物。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国特许专利公开第10-2016-0105354号
发明内容
技术问题
本申请旨在提供能够解决以上问题的可固化组合物。
本申请旨在提供能够由于与填料的优异的共混特性而确保加工性,同时具有小的随时间的粘度变化的可固化组合物。
本申请旨在提供用于形成具有优异的电绝缘性能的固化产物的可固化组合物。
本申请旨在提供装置,所述装置包括在放热元件与冷却区域之间的与二者热接触的可固化组合物的固化产物。
技术方案
如本申请中使用的术语室温是在没有特别加热和冷却的情况下的自然温度,其可以意指在约10℃至30℃的范围内的任一温度,例如,约15℃或更高、约18℃或更高、约20℃或更高或者约23℃或更高的温度,或者约27℃或更低的温度。
除非另有描述,否则如本申请中使用的术语烷基或亚烷基可以为具有1至20个碳原子、或1至16个碳原子、或1至12个碳原子、或1至8个碳原子、或1至6个碳原子的线性或支化无环烷基或亚烷基,或者可以为具有3至20个碳原子、或3至16个碳原子、或3至12个碳原子、或3至8个碳原子、或3至6个碳原子的环状烷基或亚烷基。在此,环状烷基或亚烷基还包括仅具有环结构的烷基或亚烷基、以及包括环结构的烷基或亚烷基。例如,环己基和甲基环己基二者均对应于环状烷基。
除非另有描述,否则如本申请中使用的术语烯基或亚烯基可以为具有2至20个碳原子、或2至16个碳原子、或2至12个碳原子、或2至8个碳原子、或2至6个碳原子的线性或支化无环烯基或亚烯基;或者具有3至20个碳原子、或3至16个碳原子、或3至12个碳原子、或3至8个碳原子、或3至6个碳原子的环状烯基或亚烯基。在此,当包括具有环结构的烯基或亚烯基时,其对应于环状烯基或亚烯基。
除非另有描述,否则如本申请中使用的术语炔基或亚炔基可以为具有2至20个碳原子、或2至16个碳原子、或2至12个碳原子、或2至8个碳原子、或2至6个碳原子的线性或支化无环炔基或亚炔基,或者可以为具有3至20个碳原子、或3至16个碳原子、或3至12个碳原子、或3至8个碳原子、或3至6个碳原子的环状炔基或亚炔基。在此,当包括具有环结构的炔基或亚炔基时,其对应于环状炔基或亚炔基。
烷基、亚烷基、烯基、亚烯基、炔基和亚炔基也可以任选地经一个或更多个取代基取代。在这种情况下,取代基可以为选自卤素(氯(Cl)、碘(I)、溴(Br)、氟(F))、芳基、杂芳基、醚基、羰基、羧基和羟基中的一者或更多者,但不限于此。
除非另有描述,否则如本申请中使用的术语芳基可以意指其中从芳族烃环中除去一个氢的芳族环。芳基可以为单环或多环的。
除非另有描述,否则如本申请中使用的术语杂芳基可以意指包含含有一个或更多个杂原子(例如,N、O、S等)作为形成环的原子的芳族环的取代基。杂芳基可以为单环或多环的。
如本申请中使用的术语重均分子量基本上意指聚合物化合物的代表性分子量,但是即使其为不是聚合物化合物的化合物,也可以意指其摩尔分子量。
本申请的可固化组合物可以为散热组合物。如本申请中使用的术语散热组合物意指能够形成具有散热性能的固化产物的组合物。此外,如本申请中使用的术语散热性能可以意指制造成厚度为4mm的散热组合物的固化产物表现出在根据ASTM D5470标准或ISO22007-2标准沿厚度方向测量时的约2.5W/m·K或更大的热导率的情况。
在另一个实例中,热导率也可以为2.6W/m·K或更大、2.7W/m·K或更大、2.8W/m·K或更大、2.9W/m·K或更大、或者3.0W/m·K或更大左右。由于热导率的值较高,则其意味着较高的热传导,因此其上限没有特别限制。例如,热导率可以为20W/m·K或更小、18W/m·K或更小、16W/m·K或更小、14W/m·K或更小、12W/m·K或更小、10W/m·K或更小、8W/m·K或更小、6W/m·K或更小、或者4W/m·K或更小。
根据本申请的一个实例的可固化组合物包含树脂组分和填料。
如本申请中使用的术语树脂组分不仅包含通常称为树脂的组分,而且包含可以通过固化反应或聚合反应转化为树脂的组分。在一个实例中,作为树脂组分,可以应用粘合剂树脂或能够形成粘合剂树脂的前体。这样的树脂组分的实例包括:丙烯酸类树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、烯烃树脂、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)树脂或有机硅树脂等;或者前体例如多元醇或异氰酸酯化合物;等等,但不限于此。
如本申请中使用的术语可固化组合物也不仅包含通常称为树脂的组分,而且包含可以通过固化反应或聚合反应转化为树脂的组分。此外,可固化组合物可以为粘合剂组合物,即,粘合剂本身或能够通过诸如固化反应的反应形成粘合剂的组合物。这样的可固化组合物可以为溶剂型可固化组合物、基于水的可固化组合物或无溶剂可固化组合物。
此外,可固化组合物可以为单组分可固化组合物或双组分可固化组合物。
如本申请中使用的术语单组分可固化组合物意指当在如已知的在将主要部分和固化剂部分混合在一起的状态下满足特定条件(例如,特定温度或UV辐射等)时其可以反应以形成树脂的组合物。
此外,如本申请中使用的术语双组分可固化组合物意指其分为主要部分和固化剂部分,并且两个单独的部分混合并反应从而能够形成树脂的组合物。
根据本申请的一个实例的可固化组合物可以为主要部分、固化剂部分或其混合物,或者可以指在将它们混合之后,随后进行反应的状态。
根据本申请的一个实例的双组分可固化组合物可以为氨基甲酸酯组合物或双组分氨基甲酸酯组合物。双组分氨基甲酸酯组合物可以包含主要部分和固化剂部分,所述主要部分包含含有多元醇的树脂组分,所述固化剂部分包含含有异氰酸酯化合物的树脂组分。
根据本申请的一个实例的可固化组合物可以包含树脂组分和填料,所述树脂组分包含多官能异氰酸酯化合物和双官能异氰酸酯化合物。
多官能异氰酸酯化合物可以意指包含三个或更多个异氰酸酯基的化合物。在另一个实例中,多官能异氰酸酯化合物可以意指包含3至10个、3至9个、3至8个、3至7个、3至6个、3至5个、3至4个、或3个异氰酸酯基的化合物。
双官能异氰酸酯化合物可以意指包含两个异氰酸酯基的化合物。
根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分的重均分子量可以为400g/mol或更大、440g/mol或更大、480g/mol或更大、520g/mol或更大、560g/mol或更大、或者600g/mol或更大,并且在另一个实例中,树脂组分的重均分子量可以为1,000g/mol、960g/mol、920g/mol、880g/mol、840g/mol、或者800g/mol或更小。在此,树脂组分的重均分子量可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
此外,根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分的多分散性指数(PDI)可以为1.2或更大、1.25或更大、1.3或更大、1.35或更大、1.4或更大,并且在另一个实例中,树脂组分的多分散性指数可以为1.8或更小、1.75或更小、1.7或更小、1.65或更小、或者1.6或更小。在此,树脂组分的多分散性指数可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
在此,树脂组分的重均分子量和数均分子量可以使用GPC(凝胶渗透色谱法)来测量。具体地,将树脂组分放入20mL小瓶中并在THF(四氢呋喃)溶剂中稀释至约20mg/mL的浓度,然后在将校准用标准样品和树脂组分通过注射器过滤器(过滤器,孔尺寸:0.2μm)过滤之后,使用测量仪器(Agilent Technologies的1200系列)测量树脂组分的重均分子量和数均分子量。此时,作为所使用的柱,使用A&B的Agilent technologies的TL Mix,以及作为标准样品,使用MP:364000、91450、17970、4910和1300。
树脂组分的多分散性指数可以由使用凝胶渗透色谱法测量的重均分子量和数均分子量来计算,并且多分散性指数可以定义为通过将重均分子量除以数均分子量而获得的值。
根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分可以具有根据以下等式1的0.4或更大的K值。在另一个实例中,树脂组分可以具有根据以下等式1的0.425或更大、0.45或更大、0.475或更大、0.5或更大、0.525或更大、0.5或更大、0.575或更大、0.6或更大、或者0.625或更大的K值,在另一个实例中,树脂组分可以具有根据以下等式1的1.8或更小、1.75或更小、1.7或更小、1.65或更小、1.6或更小、1.55或更小、或者1.5或更小的K值。在此,树脂组分的根据以下等式1的K值可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
当树脂组分的根据以下等式1的K值满足以上范围时,可以在与填料共混时形成具有优异的共混特性的可固化组合物,并且允许固化产物具有优异的电绝缘性能,同时在共混之后可固化组合物具有小的粘度变化。当树脂组分的根据以下等式1的K值小于下限时,在与填料共混时共混可能较差,并且在共混之后可固化组合物的粘度可能快速增加。
[等式1]
K=∑(N×W)
在等式1中,N为对于包含在树脂组分中的各自的异氰酸酯化合物通过以下等式2获得的值,以及W为基于包含在树脂组分中的异氰酸酯化合物的总量的各自的异氰酸酯化合物的含量(单位:重量%),
[等式2]
N=F/M
在等式2中,F为各自的异氰酸酯化合物的异氰酸酯基的数量,以及M为各自的异氰酸酯化合物的重均分子量(单位:g/mol)。重均分子量可以使用GPC(凝胶渗透色谱法)来测量。此外,如果需要,M可以为各自的异氰酸酯化合物的摩尔质量(单位:g/mol)。
相对于100重量份的多官能异氰酸酯化合物,根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分可以以15重量份或更多、17.5重量份或更多、20重量份或更多、22.5重量份或更多、或者25重量份或更多的量包含双官能异氰酸酯化合物。在另一个实例中,相对于100重量份的多官能异氰酸酯化合物,树脂组分可以以80重量份或更少、76重量份或更少、72重量份或更少、或者68重量份或更少的量包含双官能异氰酸酯化合物。在此,树脂组分中双官能异氰酸酯化合物的含量可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
当树脂组分中双官能异氰酸酯化合物的含量满足以上范围时,可以在与填料共混时形成具有优异的共混特性的可固化组合物,并且允许固化产物具有优异的电绝缘性能,同时在共混之后可固化组合物具有小的粘度变化。
根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分的如在室温下测量的室温粘度可以为400cP或更大、420cP或更大、440cP或更大、460cP或更大、或者480cP或更大,并且在另一个实例中,可固化组合物的树脂组分的室温粘度可以为600cP或更小、580cP或更小、560cP或更小、540cP或更小、或者520cP或更小。此时,树脂组分的粘度可以为使用粘度测量仪器(制造商:Brookfield,型号名称:Brookfield LV)和转子LV-63而测量的值,并且可以为通过在测量粘度时将旋转速度设定为20rpm或100rpm而测量的值。在此,树脂组分的室温粘度可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
当树脂组分的粘度满足以上范围时,其可以具有与填料的优异共混特性以确保加工性,并且其甚至在与填料混合之后也具有小的粘度变化。
根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分可以包含重均分子量为600g/mol或更大、650g/mol或更大、700g/mol或更大、750g/mol或更大、或者800g/mol或更大的多官能异氰酸酯化合物,并且在另一个实例中,树脂组分可以包含重均分子量为2,000g/mol或更小、1,500g/mol或更小、1,000g/mol或更小、或850g/mol的多官能异氰酸酯化合物。在此,多官能异氰酸酯化合物的重均分子量可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
此外,根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分可以包含多分散性指数(PDI)为0.8或更大、0.85或更大、0.9或更大、0.95或更大、或者1或更大的多官能异氰酸酯化合物,并且在另一个实例中,树脂组分可以包含多分散性指数为1.5或更小、1.45或更小、1.4或更小、1.35或更小、1.3或更小、1.25或更小、或者1.2或更小的多官能异氰酸酯化合物。多官能异氰酸酯化合物的多分散性指数可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
根据本申请的一个实例的可固化组合物的树脂组分可以包含重均分子量为100g/mol或更大、110g/mol或更大、120g/mol或更大、130g/mol或更大、140g/mol或更大、150g/mol或更大、160g/mol或更大、或者170g/mol或更大的双官能异氰酸酯化合物,并且在另一个实例中,树脂组分可以包含重均分子量为500g/mol或更小、450g/mol或更小、400g/mol或更小、350g/mol或更小、300g/mol或更小、或250g/mol的双官能异氰酸酯化合物。在此,双官能异氰酸酯化合物的重均分子量可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
此外,根据本申请的一个实例的树脂组分可以包含多分散性指数(PDI)为0.8或更大、0.85或更大、0.9或更大、0.95或更大、或者1或更大的双官能异氰酸酯化合物,并且在另一个实例中,树脂组分可以包含多分散性指数为1.4或更小、1.35或更小、1.3或更小、1.25或更小、1.2或更小、1.15或更小、或者1.1或更小的双官能异氰酸酯化合物。在此,双官能异氰酸酯化合物的多分散性指数可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
在此,树脂组分中多官能异氰酸酯化合物和双官能异氰酸酯化合物的重均分子量和数均分子量可以以与树脂组分的重均分子量和数均分子量的测量方法相同的方式使用凝胶渗透色谱法(GPC)来测量。
根据本申请的一个实例的双官能异氰酸酯化合物没有特别限制,只要其包含两个异氰酸酯基即可,其中可以使用本领域中主要使用的双官能异氰酸酯化合物。
作为双官能异氰酸酯化合物,可以使用芳族双官能异氰酸酯化合物,例如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、聚乙烯亚苯基多异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、三嗪二异氰酸酯、萘二异氰酸酯和三苯基甲烷三异氰酸酯;或者脂族双官能异氰酸酯化合物,例如六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲基降冰片烷二异氰酸酯、乙烯二异氰酸酯、丙烯二异氰酸酯或四亚甲基二异氰酸酯;或者脂环族双官能异氰酸酯,例如反式环己烷-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、双(异氰酸酯甲基)环己烷二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯等,并且为了确保期望的物理特性,适当地应用除芳族之外的多异氰酸酯。
根据本申请的一个实例的双官能异氰酸酯化合物可以为由下式1表示的化合物。
[式1]
O=C=N-L1-N=C=O
在式1中,L1可以包含线性或支化亚烷基、环状亚烷基、环状亚烯基或环状炔基。具体地,L1可以包含具有1至20个碳原子的线性或支化亚烷基、具有3至20个碳原子的环状亚烷基、具有3至20个碳原子的环状亚烯基或具有3至20个碳原子的环状炔基。
在式1中,L1可以由下式2表示。
[式2]
在式2中,P1可以为经一个或更多个烷基取代的具有3至20个碳原子的环状亚烷基,以及L2和L3可以各自独立地为单键或具有1至10个碳原子的亚烷基。
或者,在式2中,L2和L3可以各自独立地为单键或具有1至8个碳原子的亚烷基,并且在另一个实例中,其可以各自独立地为单键或具有1至4个碳原子的亚烷基。
此外,在式1中,L1可以由下式3表示。
[式3]
在式3中,P2和P3可以各自独立地为具有3至20个碳原子的环状亚烷基,L4和L6可以各自独立地为单键或具有1至10个碳原子的亚烷基,以及L5可以为具有1至10个碳原子的亚烷基。
或者,在式3中,L4和L6可以各自独立地为单键或具有1至8个碳原子的亚烷基,并且在另一个实例中,其可以各自独立地为单键或具有1至4个碳原子的亚烷基。
此外,在式3中,L5可以为具有1至8个碳原子的亚烷基,并且在另一个实例中,其可以为单键或具有1至4个碳原子的亚烷基。
根据本申请的一个实例的多官能异氰酸酯化合物没有特别限制,只要其包含三个或更多个异氰酸酯基即可,并且可以使用本领域中主要使用的三官能异氰酸酯化合物或包含更多个异氰酸酯基的异氰酸酯化合物。
作为多官能异氰酸酯化合物,可以使用选自双官能异氰酸酯化合物的多聚体和缩二脲化合物中的一者或更多者。具体地,作为多官能异氰酸酯化合物,可以使用芳族双官能异氰酸酯化合物,例如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、聚乙烯亚苯基多异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、三嗪二异氰酸酯、萘二异氰酸酯和三苯基甲烷三异氰酸酯;或者脂族双官能异氰酸酯化合物,例如六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲基降冰片烷二异氰酸酯、乙烯二异氰酸酯、丙烯二异氰酸酯或四亚甲基二异氰酸酯;或者脂环族双官能异氰酸酯,例如反式环己烷-1,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、双(异氰酸酯甲基)环己烷二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯,但不限于此。
根据本申请的一个实例的多官能异氰酸酯化合物可以为三官能异氰酸酯化合物,并且在三官能异氰酸酯化合物的情况下,其可以为由下式4表示的化合物。
[式4]
在式4中,L7、L8和L9可以各自独立地为亚烷基、亚烯基或炔基。具体地,L7、L8和L9可以各自独立地为具有1至20个碳原子的亚烷基、具有2至20个碳原子的亚烯基、或具有2至20个碳原子的炔基。
可以包含根据本申请的一个实例的可固化组合物的填料,例如用于在过程中根据需要确保触变性和/或确保电池模块或电池组中的散热(导热性)。
如以下所描述的,可固化组合物可以包含过量的填料。当使用过量的填料时,可固化组合物的粘度增加,由此在将组合物注入到电池模块的壳体中时加工性可能劣化。因此,在包含过量的填料的同时,需要足够的低粘度特性以免影响加工性。此外,如果仅简单地表现出低粘度,则也难以确保加工性,使得可能需要合适的触变性,并且可能需要在固化期间表现出期望的适当粘合力并且固化本身在室温下进行。
特别地,为了形成具有优异的电绝缘性能的固化产物,有利于使用由于许多官能团而具有高反应性的树脂组分,但如果具有高反应性的树脂组分的使用量增加,则存在共混特性降低并且随时间粘度变化增加的问题。
根据本申请的一个实例的可固化组合物可以是这样的可固化组合物:其中使用适当的树脂组分以形成具有优异的电绝缘性能的固化产物,并且同时适当地组合和选择树脂组分和填料使得固化产物具有散热性能,同时确保上述加工性并且减少随时间的粘度变化。
填料可以为导热填料,并且该导热填料为能够形成具有如上所述的热导率的固化产物的填料。
导热填料本身的热导率可以为例如约1W/mK或更大、约5W/mK或更大、约10W/mK或更大、或者约15W/mK或更大。在另一个实例中,导热填料本身的热导率可以为例如约400W/mK或更小、约350W/mK或更小、或者约300W/mK或更小。
导热填料可以包括氧化物,例如铝氧化物(氧化铝)、镁氧化物、铍氧化物或钛氧化物;氮化物,例如氮化硼、氮化硅或氮化铝;碳化物,例如碳化硅;水合金属,例如氢氧化铝或氢氧化镁;金属填充材料,例如铜、银、铁、铝或镍;金属合金填充材料,例如钛;硅粉末,例如石英、玻璃或二氧化硅,但不限于此。
此外,如果可以确保绝缘特性,则也可以考虑应用碳填料,例如石墨。例如,碳填料可以利用活性炭。包含在固化产物中的填料的形状或比率没有特别限制,其可以考虑可固化组合物的粘度、在固化产物中沉降的可能性、期望的热阻或热导率、绝缘性、填充效果或分散性等来选择。
导热填料的形状可以根据需要适当地选自球形形状和/或非球形形状(例如,针状和板状等),其不限于此。
如本申请中使用的术语球形颗粒意指球形度为约0.95或更大的颗粒,以及非球形颗粒意指球形度小于0.95的颗粒。
球形度可以通过颗粒的颗粒形状分析来确定。具体地,作为三维颗粒的填料的球形度可以限定为具有与颗粒的体积相同体积的球体的表面积(S’)与颗粒的表面积(S)的比率(S’/S)。对于实际颗粒,通常使用圆形度。圆形度表示为具有与如此获得的实际颗粒的二维图像相同面积(A)的圆的边界与图像的边界(P)的比率,其通过以下等式获得。
<圆形度等式>
圆形度=4πA/P2
圆形度表示为0至1的值,其中完美圆的值为1,并且当颗粒具有不规则形状时,其值小于1。本申请中的球形度值测量为使用Marvern的颗粒形状分析设备(FPIA-3000)测量的圆形度的平均值。
作为导热填料,可以根据需要使用合适地选择的一种或两种或更多种。此外,即使使用相同类型的导热填料,也可以混合和使用具有不同形状的那些,并且也可以混合和使用具有不同平均粒径的那些。例如,可以混合氢氧化铝、铝和氧化铝并用作导热填料,并且其形状和平均粒径可以彼此不同。
此外,考虑到待填充的量,使用球状导热填料是有利的,但考虑到网络形成或导电性等,也可以使用诸如针状或板状形式的导热填料。
在一个实例中,可固化组合物可以包含平均粒径在0.001μm至100μm的范围内的导热填料。在另一个实例中,导热填料的平均粒径可以为0.01μm或更大、0.1μm或更大、0.5μm或更大、1μm或更大、2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、或者约6μm或更大。在另一个实例中,导热填料的平均粒径可以为约95μm或更小、约90μm或更小、约85μm或更小、约80μm或更小、约75μm或更小、约70μm或更小、约65μm或更小、约60μm或更小、约55μm或更小、约50μm或更小、约45μm或更小、约40μm或更小、约35μm或更小、约30μm或更小、约25μm或更小、约20μm或更小、约15μm或更小、约10μm或更小、或者约5μm或更小。
此时,导热填料的平均粒径为所谓的D50粒径(中值粒径),其可以意指累积在基于颗粒尺寸分布的体积的50%处的粒径。即,可以将在基于体积获得颗粒尺寸分布并且累积值变为在具有100%的总体积的累积曲线中的50%的点处的粒径视为平均粒径。这样的D50粒径可以通过激光衍射法来测量。
为了获得优异的散热性能,可以考虑在本申请的可固化组合物中使用高含量的填料。此外,如上所述考虑到确保加工性以及确保优异的散热性能,相对于可固化组合物的总重量,在本申请的可固化组合物中填料的含量可以为80重量%或更多、82.5重量%或更多、85重量%或更多、或者87.5重量%或更多,并且在另一个实例中,相对于可固化组合物的总重量,填料的含量可以为95重量%或更少、92.5重量%或更少、或者90重量%或更少。在此,填料的含量可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
根据本申请的可固化组合物还可以包含以下添加剂。
如果需要,根据本申请的可固化组合物还可以包含增塑剂。增塑剂的类型没有特别限制,而是例如可以选择和使用以下中的一者或更多者:邻苯二甲酸化合物、磷酸化合物、己二酸化合物、癸二酸化合物、柠檬酸化合物、乙醇酸化合物、偏苯三酸化合物、聚酯化合物、环氧化大豆油、氯化石蜡、氯化脂肪酸酯、脂肪酸化合物、具有经与苯基键合的磺酸基取代的饱和脂族链的化合物(例如,LANXESS的mesamoll)和植物油。
作为邻苯二甲酸化合物,可以使用以下中的一者或更多者:邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二癸酰基酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸双十一烷基酯、邻苯二甲酸二月桂酯、邻苯二甲酸双十三酯、邻苯二甲酸二苄酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸辛基癸基酯、邻苯二甲酸丁基辛基酯、邻苯二甲酸辛基苄基酯、邻苯二甲酸正己基正癸基酯、邻苯二甲酸正辛酯和邻苯二甲酸正癸酯。
作为磷酸化合物,可以使用以下中的一者或更多者:磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、磷酸辛基二苯基酯、磷酸甲苯基二苯基酯和磷酸三氯乙酯。
作为己二酸化合物,可以使用以下中的一者或更多者:己二酸二丁氧基乙氧基乙酯(DBEEA)、己二酸二辛酯、己二酸二异辛酯、己二酸二正辛酯、己二酸二癸酯、己二酸二异癸酯、己二酸正辛基正癸基酯、己二酸正庚酯和己二酸正壬酯。
作为癸二酸化合物,可以使用癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二异辛酯和癸二酸丁苄酯中的一者或更多者。
作为柠檬酸化合物,可以使用柠檬酸三乙酯、柠檬酸乙酰基三乙酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸乙酰基三丁酯和柠檬酸乙酰基三辛酯中的一者或更多者。
作为乙醇酸化合物,可以使用甲基邻苯二甲酰乙基羟乙酸酯、乙基邻苯二甲酰乙基羟乙酸酯和丁基邻苯二甲酰乙基羟乙酸酯中的一者或更多者。
作为偏苯三酸化合物,可以使用偏苯三酸三辛酯和偏苯三酸三正辛基正癸基酯中的一者或更多者。
此外,如果需要,根据本申请的可固化组合物可以包含粘度调节剂例如触变剂、稀释剂、表面处理剂或偶联剂等,用于控制粘度,例如,增加或减小粘度,或者用于根据剪切力控制粘度。触变剂可以根据剪切力调节可固化组合物的粘度。可用的触变剂可以例示为热解法二氧化硅等。稀释剂通常用于降低可固化组合物的粘度,并且只要其可以表现出这样的作用,就可以没有限制地使用本领域中已知的各种类型的稀释剂。表面处理剂用于对引入到可固化组合物的固化产物中的填料进行表面处理,并且只要其可以表现出这样的作用,就可以没有限制地使用本领域中已知的各种类型。偶联剂可以用于例如改善导热填料(例如氧化铝)的分散性,只要其可以表现出这样的作用,就可以没有限制地使用本领域中已知的各种类型。
此外,如果需要,根据本申请的可固化组合物还可以包含阻燃剂或阻燃助剂。可以使进一步包含阻燃剂或阻燃助剂的可固化组合物固化以形成阻燃树脂。作为阻燃剂,可以没有特别限制地应用各种已知的阻燃剂,并且例如,可以应用为固体填料形式的阻燃剂或液体阻燃剂。阻燃剂包括例如有机阻燃剂例如三聚氰胺氰脲酸酯或无机阻燃剂例如氢氧化镁,但不限于此。当可固化组合物中包含的导热填料的量大时,也可以使用液体型阻燃材料(TEP,磷酸三乙酯或TCPP,三(1,3-氯-2-丙基)磷酸酯等)。此外,也可以添加能够用作阻燃增效剂的硅烷偶联剂。
此外,可固化组合物可以包含如上所述的构成,并且可以为溶剂型组合物、基于水的组合物或无溶剂组合物,但考虑以下待描述的制造过程的便利性,无溶剂型可以是合适的。
当可固化组合物的粘度满足以上范围时,确保加工性,由此生产率可以得到提高。
根据本申请的一个实例的可固化组合物的根据以下等式3在12天之后的粘度变化率可以为0.5或更大、0.55或更大、0.6或更大、0.65或更大、0.7或更大、0.75或更大、或者0.8或更大,并且在另一个实例中,可固化组合物的根据以下等式3在12天之后的粘度变化率可以为1.6或更小、1.55或更小、1.5或更小、1.45或更小、1.4或更小、1.35或更小、1.3或更小、1.25或更小、或者1.2或更小。在此,可固化组合物的根据以下等式3在12天之后的粘度变化率可以在通过适当地选择如上所列举的上限和下限而形成的范围内。
[等式3]
12天之后的粘度变化率=μf/μi
μf为在将可固化组合物在室温下放置12天之后测量的粘度,以及
μi为可固化组合物在室温下放置12天之前的粘度。
此时,μi和μf可以为以与以下室温粘度测量方法中相同的方式测量的室温粘度。
可固化组合物的粘度可以为使用粘度测量仪(制造商:Brookfield,型号名称:DV3THB-CP)和转子CPA-52Z测量的值,并且可以为在2.4/秒的剪切速率下将其旋转180秒之后测量的值。
根据本申请的一个实例的双组分可固化组合物可以包含主要部分和固化剂部分,其中主要部分可以包含多元醇,以及固化剂部分可以包含根据本申请的一个实例的可固化组合物。
根据本申请的一个实例的双组分可固化组合物可以为氨基甲酸酯组合物,其中双组分可固化组合物可以为室温固化型。
根据本申请的一个实例的多元醇意指包含两个或更多个羟基的化合物,其可以例示为(聚)乙二醇、二甘醇、(聚)丙二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,2-乙基己二醇、1,5-戊二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,3-环己烷二甲醇和1,4-环己烷二甲醇、(聚)乙三醇、二乙三醇、(聚)丙三醇、甘油、1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇、1,3,4-己三醇、1,3,6-己三醇单元和三羟甲基丙烷等,但不特别限于此。
根据本申请的一个实例的多元醇可以例示为基于酯的多元醇。基于酯的多元醇可以包括基于羧酸的多元醇和/或基于己内酯的多元醇。
根据本申请的一个实例的多元醇可以为由下式5或式6表示的多元醇。
[式5]
[式6]
在式5和式6中,X为二羧酸衍生的单元,Y为多元醇衍生的单元,例如三醇或二醇单元,以及n和m为任意数。
在此,二羧酸衍生的单元为通过二羧酸与多元醇的氨基甲酸酯反应而形成的单元,以及多元醇衍生的单元为通过多元醇与二羧酸或己内酯的氨基甲酸酯反应而形成的单元。
即,当多元醇的羟基与二羧酸的羧基反应时,通过缩合反应脱去水(H2O)分子,并且同时形成酯键,其中以上式5中的X意指在二羧酸通过缩合反应形成酯键之后除酯键以外的部分,Y也为在多元醇通过缩合反应形成酯键之后除酯键以外的部分,以及酯键示于式5中。
此外,式6中的Y也表示在多元醇与己内酯形成酯键之后除酯键以外的部分。
同时,当多元醇衍生的单元Y为衍生自包含三个或更多个羟基的多元醇的单元例如三醇单元时,在式结构的Y部分中可以实现支化结构。
式5中的二羧酸衍生的单元X的类型没有特别限制,但为了确保期望的物理特性,其可以为选自以下中的一种单元:邻苯二甲酸单元、间苯二甲酸单元、对苯二甲酸单元、偏苯三酸单元、四氢化邻苯二甲酸单元、六氢化邻苯二甲酸单元、四氯邻苯二甲酸单元、草酸单元、己二酸单元、壬二酸单元、癸二酸单元、琥珀酸单元、苹果酸单元、戊二酸单元、丙二酸单元、庚二酸单元、辛二酸单元、2,2-二甲基琥珀酸单元、3,3-二甲基戊二酸单元、2,2-二甲基戊二酸单元、马来酸单元、富马酸单元、衣康酸单元和脂肪酸单元。
式5和式6中的多元醇衍生的单元Y的类型没有特别限制,但其可以为选自以下中的任一者或两者或更多者:乙二醇单元、丙二醇单元、1,2-丁二醇单元、2,3-丁二醇单元、1,3-丙二醇单元、1,3-丁二醇单元、1,4-丁二醇单元、1,6-己二醇单元、新戊二醇单元、1,2-乙基己二醇单元、1,5-戊二醇单元、1,10-癸二醇单元、1,3-环己烷二甲醇单元、1,4-环己烷二甲醇单元、甘油单元和三羟甲基丙烷单元。
在式5中,n为任意数,其中范围可以考虑期望的物理特性来选择,并且可以为例如约2至10或2至5。
在式6中,m为任意数,其中范围可以考虑期望的物理特性来选择,并且可以为例如约1至10或1至5。
根据本申请的一个实例的多元醇可以为由下式7表示的多元醇。
[式7]
在式7中,L10可以为具有1至20个碳原子的线性或支化的亚烷基、具有2至20个碳原子的线性或支化的亚烯基、或具有2至20个碳原子的线性或支化的亚炔基。
以上L10的线性或支化的亚烷基可以各自独立地具有1或更多或者2或更多的碳原子,并且可以具有10或更少、8或更少、6或更少、或者4或更少的碳原子。此外,以上L10的线性或支化的亚烯基或者线性或支化的亚炔基可以各自独立地具有2或更多或者3或更多的碳原子,并且可以具有10或更少、8或更少、6或更少、或者4或更少的碳原子。
此外,在式7中,n可以为1或更大、3或更大、5或更大、或者7或更大的数,以及在另一个实例中,n可以为20或更小、16或更小、12或更小、或者8或更小的数。
根据本申请的一个实施例的双组分可固化组合物的主要部分可以根据过程中的需要包含填料。
为了获得优异的散热性能,可以考虑在本申请的主要部分中使用高含量的填料。相对于主要部分的总重量,在本申请的主要部分中填料的含量可以为80重量%或更多、82.5重量%或更多、85重量%或更多、或者87.5重量%或更多,以及在另一个实例中,相对于主要部分的总重量,填料的含量可以为95重量%或更少、92.5重量%或更少、或者90重量%或更少。在此,填料的含量可以在通过适当地选择如以上列出的上限和下限而形成的范围内。
在此,填料与根据本申请的一个实例的可固化组合物中包含的填料的含量相同,并且将省略详细内容。
根据本申请的主要部分还可以包含添加剂,并且所述添加剂与根据本申请的一个实例的可固化组合物中包含的添加剂的含量相同,并且将省略详细内容。此外,可以在具有或不具有添加剂的主要部分和具有或不具有添加剂的固化剂部分混合的状态下进一步包含添加剂。
在根据本申请的一个实例的双组分可固化组合物中,相对于100重量份的固化剂部分,主要部分可以以50重量份或更多、60重量份或更多、70重量份或更多、80重量份或更多、或者90重量份或更多的量包含在内,以及在另一个实例中,相对于100重量份的固化剂部分,主要部分可以以200重量份或更少、180重量份或更少、160重量份或更少、140重量份或更少、或者120重量份或更少的量包含在内。在此,双组分可固化组合物中的主要部分的含量可以在通过适当地选择如以上列出的上限和下限而形成的范围内。
此外,根据本申请的一个实例的双组分可固化组合物中的主要部分和固化剂部分中的至少一者包含填料,其中相对于双组分可固化组合物的总重量,双组分可固化组合物中包含的填料的总量可以为80重量%或更多、82.5重量%或更多、85重量%或更多、或者87.5重量%或更多,以及在另一个实例中,相对于双组分可固化组合物的总重量,填料的总含量可以为95重量%或更少、92.5重量%或更少、或者90重量%或更少。在此,填料的含量可以在通过适当地选择如以上列出的上限和下限而形成的范围内。
双组分可固化组合物可以根据以上方法固化以形成固化产物,并且可以具有以下物理特性中的至少一种或更多种。以下描述的各物理特性是独立的,其中任何一种物理特性不优先于其他特性,并且双组分可固化组合物的固化产物可以满足以下描述的物理特性中的至少一种或两种或更多种。满足以下描述的物理特性中的至少一种或两种或更多种的双组分可固化组合物的固化产物通过组合各组分而产生。
当在生产成厚度为4mm的样品(固化产物)的状态下,根据ASTM D5470标准或ISO22007-2标准,沿样品的厚度方向测量时,双组分可固化组合物的热导率可以为约2.5W/m·K或更大。在另一个实例中,热导率也可以为2.6W/m·K或更大、2.7W/m·K或更大、2.8W/m·K或更大、2.9W/m·K或更大、或者3.0W/m·K或更大左右。由于热导率的值越高,则其意味着较高的热传导,因此其上限没有特别限制。例如,热导率可以为20W/m·K或更小、18W/m·K或更小、16W/m·K或更小、14W/m·K或更小、12W/m·K或更小、10W/m·K或更小、8W/m·K或更小、6W/m·K或更小、或者4W/m·K或更小。
双组分可固化组合物的固化产物的热阻可以为约5K/W或更小、约4.5K/W或更小、约4K/W或更小、约3.5K/W或更小、约3K/W或更小、或者约2.8K/W或更小。当将其调节成使得可以出现在该范围内的热阻时,可以确保优异的冷却效率或散热效率。热阻可以为根据ASTM D5470标准或ISO 22007-2标准测量的数值,并且测量方法没有特别限制。
双组分可固化组合物的固化产物可以对与双组分可固化组合物的固化产物接触的任何基底或模块壳体具有适当的粘合力。如果可以确保适当的粘合力,则防止由于在充电和放电期间的体积变化、电池模块的使用温度的变化或固化收缩等而引起的各种材料,例如包括在电池模块中的壳体或电池单元等发生剥离,从而可以确保优异的耐久性。此外,可以确保能够使得在电池组的组装过程期间拆卸和重新附接模块的再加工性。
双组分可固化组合物的固化产物可以确保耐久性以便应用于需要长质保期的产品例如汽车(在汽车的情况下,约15年或更长)。耐久性可以意指在其中将一个循环设定成在约-40℃的低温下保持温度30分钟,然后升温至80℃并保持温度30分钟的过程,并且将该循环反复进行100次的热冲击测试之后,不从电池模块的模块壳体或电池单元中发生分离或剥离、或者裂纹。
双组分可固化组合物的固化产物可以具有10kV/mm或更大、15kV/mm或更大、或者20kV/mm或更大的电绝缘。由于介电击穿电压具有更高的值,因此双组分可固化组合物的固化产物表现出优异的绝缘性,其中其可以为约50kV/mm或更小、45kV/mm或更小、40kV/mm或更小、35kV/mm或更小、或者30kV/mm或更小,但没有特别限制。为了实现这样的介电击穿电压,可以将绝缘填料施加到双组分可固化组合物中。通常,在导热填料中,已知陶瓷填料作为能够确保绝缘性的组分。电绝缘可以用根据ASTM D149标准测量的介电击穿电压来测量。此外,如果双组分可固化组合物的固化产物可以确保如以上的电绝缘,则可以在保持相对于各种材料例如包括在电池模块中的壳体或电池单元等的性能的同时确保稳定性。
双组分可固化组合物的固化产物的体积电阻可以为1×1010Ω·cm或更大、3×1010Ω·cm或更大、7×1010Ω·cm或更大、或者9×1010Ω·cm或更大,以及在另一个实例中,双组分可固化组合物的固化产物的体积电阻可以为1×1014Ω·cm或更小、7.5×1013Ω·cm或更小、5×1013Ω·cm或更小、2.5×1013Ω·cm或更小、或者1×1013Ω·cm或更小。在此,双组分可固化组合物的固化产物的体积电阻可以在通过适当地选择如以上列出的上限和下限而形成的范围内。体积电阻可以根据ASTM D257标准使用厚度为0.2cm的双组分可固化组合物的固化产物通过体积电阻测量装置来测量。如果双组分可固化组合物的固化产物可以确保如上所述的体积电阻,则可以确保优异的电绝缘性能,使得当将其用于各种材料,例如包括在电池模块中的壳体或电池单元时,可以保持性能,同时确保稳定性。
双组分可固化组合物的固化产物的比重可以为5或更小。在另一个实例中,比重可以为4.5或更小、4或更小、3.5或更小、或者3或更小。由于双组分可固化组合物的固化产物的比重的值越小,则其越有利于应用产品的重量减轻,因此其下限没有特别限制。例如,比重可以为约1.5或更大、或者2或更大。为了使双组分可固化组合物的固化产物表现出这样的比重,例如,可以使用施加当添加导热填料时,即使在低比重下也可以确保期望的热导率的填料(即,本身具有低比重的填料)、或者施加表面处理的填料等的方法。
如果可能的话,双组分可固化组合物的固化产物不包含挥发性材料是合适的。例如,在双组分可固化组合物的固化产物中,非挥发性组分的比率可以为90重量%或更大、95重量%或更大、或者98重量%或更大。在此,非挥发性组分的比率可以以以下方式来定义。即,关于非挥发性含量,可以在将双组分可固化组合物的固化产物在100℃下保持1小时左右之后剩余的部分定义为非挥发性含量,并由此可以基于在将双组分可固化组合物的固化产物在100℃下保持1小时左右之后与其的初始重量的比率来测量该比率。
如有必要,双组分可固化组合物的固化产物可以具有优异的耐劣化性,其中如有可能,可能需要不发生化学反应的稳定性。
双组分可固化组合物的固化产物在固化期间或固化之后具有低的收缩率可以是有利的。由此,可以防止在制造或使用各种材料(例如包括在电池模块中的壳体或电池单元等)的过程中可能发生的剥离或空隙等的发生。可以将收缩率适当地调节在能够表现出上述效果的范围内,其可以为例如小于5%、小于3%、或小于约1%。由于随着数值越低,收缩率越有利,因此其下限没有特别限制。
双组分可固化组合物的固化产物还可以有利地具有低热膨胀系数(CTE)。由此,可以防止在制造或使用各种材料(例如包括在电池模块中的壳体或电池单元等)的过程中可能发生的剥离或空隙等的发生。可以将热膨胀系数适当地调节在能够表现出上述效果的范围内,其可以例如小于300ppm/K、小于250ppm/K、小于200ppm/K、小于150ppm/K、或小于100ppm/K。由于随着数值越低,热膨胀系数越有利,因此其下限没有特别限制。
在双组分可固化组合物的固化产物中,可以适当调节拉伸强度,并且由此,可以确保优异的耐冲击性等。可以将拉伸强度调节在例如约1.0MPa或更大的范围内。
在双组分可固化组合物的固化产物中,热重量分析(TGA)中的5%重量损失温度也可以为400℃或更高,或者在800℃下的剩余量可以为70重量%或更多。由于这些特性,可以进一步改善对于各种材料,例如包括在电池模块中的壳体或电池单元等在高温下的稳定性。在另一个实例中,在800℃下的剩余量可以为约75重量%或更多、约80重量%或更多、约85重量%或更多、或者约90重量%或更多。在另一个实例中,在800℃下的剩余量可以为约99重量%或更少。热重分析(TGA)可以在60cm3/分钟的氮气(N2)气氛下以20℃/分钟的温度增加速率在25℃至800℃的范围内进行测量。还可以通过调节双组分可固化组合物的固化产物的组成来实现热重分析(TGA)结果。例如,在800℃下的剩余量取决于双组分可固化组合物的固化产物中包含的导热填料的类型或比率,并且当包含过量的导热填料时,剩余量增加。然而,当双组分可固化组合物中使用的聚合物和/或单体与其他聚合物和/或单体相比通常具有高热阻时,剩余量更多地增加,并且双组分可固化组合物的固化产物中包含的聚合物和/或单体组分也同样影响硬度。
本申请的双组分可固化组合物和根据本申请的一个实例的可固化组合物可以通过将如以上列出的各组分混合来形成。此外,本申请的双组分可固化组合物和根据本申请的一个实例的可固化组合物的混合顺序没有特别限制,只要可以包含所有必需的组分即可。
使用本申请的可固化组合物的双组分可固化组合物用于各种电气和电子产品,例如熨斗、洗衣机、烘干机、衣物管理器(clothes manager)、电动剃须刀、微波炉、电烤炉、电饭煲、冰箱、洗碗机、空调机、风扇、加湿器、空气净化器、移动电话、无线电报、电视机、收音机、计算机和便携式电脑,或者电池例如二次电池,由此其可以将产生的热量散发。特别地,在通过将电池单元聚集以形成一个电池模块并且将多个电池模块组合以形成一个电池组而制造的电动汽车用电池中,根据本申请的一个实例的可固化组合物可以用作用于连接电池模块的材料。当根据本申请的一个实例的可固化组合物用作用于连接电池模块的材料时,其可以用于使电池单元中产生的热量散发并固定电池单元以免受外部冲击和振动。
本申请的双组分可固化组合物的固化产物可以将从放热元件产生的热传递至冷却区域。即,双组分可固化组合物的固化产物可以辐射由放热元件产生的热。
双组分可固化组合物的固化产物可以定位在放热元件与冷却区域之间以与它们热接触。热接触意指双组分可固化组合物的固化产物与放热元件和冷却区域直接物理接触以将从放热元件产生的热辐射到冷却区域,或者即使双组分可固化组合物的固化产物不与放热元件和冷却区域直接接触(即,在双组分可固化组合物的固化产物与放热元件和/或冷却区域之间存在单独的层),其也使从放热元件产生的热量散发到冷却区域。
有益效果
本申请可以提供能够由于与填料的优异的共混特性而确保加工性,同时具有小的随时间的粘度变化的可固化组合物。
本申请可以提供用于形成具有优异的电绝缘性能的固化产物的可固化组合物。
本申请可以提供装置,所述装置包括在放热元件与冷却区域之间的与二者热接触的可固化组合物的固化产物。
具体实施方式
在下文中,将通过实施例和比较例描述本发明,但本发明的范围不受以下提出的内容限制。
使用的材料
(1)异氰酸酯化合物
作为多官能异氰酸酯化合物,使用三官能异氰酸酯化合物,即六亚甲基二异氰酸酯三聚体(通过GPC测量的重均分子量:827g/mol,PDI:1.167)。
此外,作为双官能异氰酸酯化合物,使用六亚甲基二异氰酸酯(通过GPC测量的重均分子量:174g/mol,PDI:1.018)、异佛尔酮二异氰酸酯(通过GPC测量的重均分子量:232g/mol,PDI:1.041)或二环己基甲烷二异氰酸酯(通过GPC测量的重均分子量:233g/mol,PDI:1.036)。
(2)主要部分的多元醇和制备例
包含在根据本申请的一个实施例的双组分可固化组合物中的主要部分包含多元醇,并且如有必要,还可以包含填料和/或添加剂。
作为包含在主要部分中的多元醇,使用重均分子量为860g/mol的基于己内酯的多元醇。
通过以5:50:1.155(P1:P2:P3)的重量比添加多元醇(P1)、填料(P2)和添加剂(P3),并且通过浆料混合器在公转方向(revolution direction)上以600rpm并且在自转方向上(rotation direction)以500rpm搅拌所添加的材料来制备双组分可固化组合物中包含的主要部分(P)。
填料(P2)包括平均粒径为约80μm的球形氧化铝(铝氧化物)等,并且作为其他添加剂(P3),使用增塑剂和阻燃剂等。
实施例1
以6:4(R11:R12)的重量比将六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和六亚甲基二异氰酸酯(R12)混合以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
将异氰酸酯混合物(R1)、填料(R2)和其他添加剂(R3)以5:50:2(R1:R2:R3)的重量比添加,并且用浆料混合器将添加的材料均匀混合,从而制备根据本申请的可固化组合物(R)。
在此,填料(R2)包括平均粒径为约80μm的球形氧化铝(铝氧化物),并且作为其他添加剂(R3),使用增塑剂和阻燃剂等。
此外,通过将可固化组合物(R)和根据主要部分的制备例的主要部分(P)以1:1(R:P)的重量比混合来制备双组分可固化组合物(U)。
实施例2
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以7:3(R11:R12)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和六亚甲基二异氰酸酯(R12)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
实施例3
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以8:2(R11:R12)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和六亚甲基二异氰酸酯(R12)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
实施例4
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以6:4(R11:R13)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和异佛尔酮二异氰酸酯(R13)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
实施例5
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以7:3(R11:R13)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和异佛尔酮二异氰酸酯(R13)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
实施例6
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以8:2(R11:R13)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和异佛尔酮二异氰酸酯(R13)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
实施例7
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以6:4(R11:R14)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和二环己基甲烷二异氰酸酯(R14)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
实施例8
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以7:3(R11:R14)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和二环己基甲烷二异氰酸酯(R14)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
实施例9
以与以上实施例1中相同的方式制备可固化组合物(R)和双组分可固化组合物(U),不同之处在于以8:2(R11:R14)的重量比混合六亚甲基二异氰酸酯三聚体(R11)和二环己基甲烷二异氰酸酯(R14)以制备作为树脂组分的异氰酸酯混合物(R1)。
比较例1
以与以上实施例1中相同的方式制备双组分可固化组合物(U),不同之处在于以5:50:2(R1:R2:R3)的重量比添加六亚甲基二异氰酸酯三聚物(R11)、填料(R2)和其他添加剂(R3),并且通过浆料混合器将添加的材料均匀混合,从而制备根据本申请的可固化组合物(R)。
<测量物理特性的方法>
(1)用于测量双组分可固化组合物的固化产物的体积电阻的方法
根据ASTM D257测量标准测量双组分可固化组合物(U)的固化产物的体积电阻。
将双组分可固化组合物(U)在室温和正常湿度(约30RH%至70RH%)下放置24小时以制造切割成10cm直径且约0.2cm厚度的盘型双组分可固化组合物的固化产物。
将500V的施加电压、1分钟的测量时间和双组分可固化组合物的固化产物的厚度输入至体积电阻测量装置(HIRESTA-US_MCP-HT800,供应商:MITSUBISHI CHEMICAL)中,并测量双组分可固化组合物的固化产物的体积电阻。
(2)用于评估可固化组合物的共混特性的方法
根据以下标准在室温和正常湿度条件下视觉上区分可固化组合物(R)的共混特性。
双组分可固化组合物(U)的共混特性直接影响可固化组合物(R)的共混特性。即,当可固化组合物(R)的共混特性差时,双组分可固化组合物(U)的共混特性倾向于差,以及当可固化组合物(R)的共混特性优异时,双组分可固化组合物(U)的共混特性倾向于优异。
因此,可以如下通过评估可固化组合物(R)的共混特性来预测双组分可固化组合物(U)的共混特性。
OO:在紧接在共混之后可固化组合物均匀地混合的情况下
O:在紧接在共混之后可固化组合物倾向于均匀地混合,但流动性略低于以上OO的情况下
Δ:在紧接在共混之后填料在可固化组合物中团聚,并且组合物不均匀地混合,但在另外添加分散剂之后其均匀地混合的情况下
×:在紧接在共混之后填料在可固化组合物中沉降的情况下,或者在紧接在共混之后填料在可固化组合物中团聚,并且组合物不均匀地混合,并且在另外添加分散剂之后均匀地混合,但流动性略低于以上Δ的情况下
(3)用于测量可固化组合物在12天之后的粘度变化率的方法
根据以下等式3测量可固化组合物(R)在12天之后的粘度变化率。在此,1天意指24小时,以及12天之后的粘度意指在288小时之后的粘度。
[等式3]
12天之后的粘度变化率=μf/μi
μf为在将可固化组合物在室温下放置12天之后测量的粘度,以及
μi为可固化组合物在室温下放置12天之前的粘度(初始室温粘度)。
此时,μi和μf各自为在2.4/秒的剪切速率下将其旋转180秒之后使用粘度测量仪(制造商:Brookfield,型号名称:DV3THB-CP)和转子CPA-52Z测量的值。
(4)用于测量树脂组分的粘度的方法
使用粘度测量仪(制造商:Brookfield,型号名称:Brookfield LV)和转子LV-63测量树脂组分的粘度。在对粘度计进行调零之后,将转子LV-63安装在粘度计的转子连接部。
将板安装在粘度计的板连接部,并通过调节杆进行调节以在转子与板之间产生恒定的空间(间隙)。将板分离,并将0.5mL左右的树脂组分施加到分离的板的中心。将涂覆有树脂组分的板再次安装在粘度计的板连接部,并等待直到扭矩值变为零之后进行测量。
使用在20rpm或100rpm的旋转速度下测量的粘度值作为树脂组分的粘度。
(5)用于测量树脂组分的数均分子量和重均分子量的方法
使用GPC(凝胶渗透色谱法)测量树脂组分(R1)的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)。将作为分析物的树脂组分放入20mL小瓶中,并在THF(四氢呋喃)溶剂中稀释至约20mg/mL的浓度。其后,通过注射器过滤器(孔尺寸:0.2μm)将用于校准的标准样品和待分析的样品过滤,然后测量。作为分析程序,使用Agilent technologies的ChemStation,并通过将样品的洗脱时间与校准曲线进行比较来获得数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)。在此,使用通过将重均分子量(Mw)除以数均分子量(Mn)而获得的值作为多分散性指数(PDI)。
<GPC测量条件>
仪器:Agilent technologies的1200系列
柱:使用Agilent technologies的TL Mix.A&B
溶剂:THF
柱温:40℃
样品浓度:20mg/mL,10μl进样
使用MP:364000、91450、17970、4910、1300作为标准样品
(6)用于测量双组分可固化组合物的固化产物的热导率的方法
使用热盘法测量热导率。具体地,在使以上实施例和比较例中制备的最终双组分可固化组合物各自固化成直径为2cm且厚度为4mm的盘型样品的状态下,用热常数分析仪根据ISO 22007-2标准沿样品的厚度方向测量热导率。
<物理特性的测量结果>
测量以上实施例和比较例的物理特性,并且结果如下表1所示。
[表1]
参照表1,实施例1至9具有良好的共混特性,并且随时间的粘度变化小。此外,可以看出根据实施例1至9的固化产物也具有优异的电绝缘性能和热导率。
另一方面,在比较例1中,固化产物具有优异的电绝缘性能,但具有差的共混特性,并且随时间的粘度变化大。
Claims (12)
1.一种可固化组合物,包含:
树脂组分,所述树脂组分包含多官能异氰酸酯化合物和双官能异氰酸酯化合物;和
填料。
2.根据权利要求1所述的可固化组合物,其中所述树脂组分的重均分子量在400g/mol至1,000g/mol的范围内。
3.根据权利要求1所述的可固化组合物,其中所述树脂组分的多分散性指数(PDI)在1.2至1.8的范围内。
4.根据权利要求1所述的可固化组合物,其中所述多官能异氰酸酯化合物具有600g/mol至2,000g/mol的重均分子量和在0.8至1.5的范围内的多分散性指数(PDI)。
5.根据权利要求1所述的可固化组合物,其中所述双官能异氰酸酯化合物具有100g/mol至500g/mol的重均分子量和在0.8至1.4的范围内的多分散性指数(PDI)。
6.根据权利要求1所述的可固化组合物,其中所述树脂组分具有根据以下等式1的0.4或更大的K值:
[等式1]
K=Σ(N×W)
其中,N为对于包含在所述树脂组分中的各自的异氰酸酯化合物通过以下等式2获得的值,以及W为基于包含在所述树脂组分中的异氰酸酯化合物的总量的所述各自的异氰酸酯化合物的含量(重量%),
[等式2]
N=F/M
其中,F为所述各自的异氰酸酯化合物的异氰酸酯基的数量,以及M为所述各自的异氰酸酯化合物的重均分子量(g/mol)。
7.根据权利要求1所述的可固化组合物,其中所述树脂组分的室温粘度在400cP至600cP的范围内。
8.根据权利要求1所述的可固化组合物,其中相对于100重量份的所述多官能异氰酸酯化合物,所述树脂组分以15重量份至80重量份的量包含所述双官能异氰酸酯化合物。
9.根据权利要求1所述的可固化组合物,包含量为80重量%至95重量%的所述填料。
10.一种双组分可固化组合物,包含:
包含含有多元醇的树脂组分的主要部分;和
包含根据权利要求1所述的可固化组合物的固化剂部分。
11.根据权利要求10所述的双组分可固化组合物,形成体积电阻在1×1010Ω·cm至1×1014Ω·cm的范围内的固化产物。
12.一种装置,包括:
放热元件;和冷却区域,以及
包括在所述放热元件与所述冷却区域之间的与二者热接触的根据权利要求10所述的双组分可固化组合物的固化产物。
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