CN117362964A - 一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法 - Google Patents
一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117362964A CN117362964A CN202311155046.6A CN202311155046A CN117362964A CN 117362964 A CN117362964 A CN 117362964A CN 202311155046 A CN202311155046 A CN 202311155046A CN 117362964 A CN117362964 A CN 117362964A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vinyl
- insulating resin
- poss
- heat
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims abstract description 52
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims abstract description 49
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 125000005822 ethenylethoxy group Chemical group [H]\[#6]([H])=[#6](\[H])C([H])([H])C([H])([H])[#8]-* 0.000 claims abstract description 19
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims abstract description 11
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910018557 Si O Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical group [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- -1 vinyl ethoxy siloxane Chemical class 0.000 claims description 22
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 3
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 3
- VMAWODUEPLAHOE-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetrakis(ethenyl)-2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2,4,6,8-tetraoxatetrasilocane Chemical compound C=C[Si]1(C)O[Si](C)(C=C)O[Si](C)(C=C)O[Si](C)(C=C)O1 VMAWODUEPLAHOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 125000003698 tetramethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- USUXZUDXLLLGLU-UHFFFAOYSA-N 1,3,2,4-dioxadisiletane Chemical compound O1[SiH2]O[SiH2]1 USUXZUDXLLLGLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 2-hydroperoxy-2-(2-hydroperoxybutan-2-ylperoxy)butane Chemical compound CCC(C)(OO)OOC(C)(CC)OO WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- AOJOEFVRHOZDFN-UHFFFAOYSA-N benzyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1=CC=CC=C1 AOJOEFVRHOZDFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920003055 poly(ester-imide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
本发明涉及新能源汽车电机用绝缘树脂制备技术领域，具体为一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法，包括：合成一种含有乙烯基乙氧基的硅氧烷功能单体，其用作偶联剂对纳米三氧化二铝Al2O3进行表面改性处理，制备获得表面带有乙烯基和Si‑O基团的纳米Al2O3导热填料，该纳米Al2O3导热填料与不饱和聚酯、交联剂、固化剂、促进剂搭配发生交联固化反应生成导热绝缘树脂。本发明提供一种导热绝缘树脂的新制备方法，制备获得的导热绝缘树脂在保证绝缘性能的前提下同时具备高导热高耐热性能，且能够应用在新能源汽车电机上。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车电机用绝缘树脂制备技术领域，具体为一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法。
背景技术
随着国家对新能源汽车产业的大力支持发展，新能源汽车电机用绝缘树脂液迎来了机遇。性能优异的绝缘材料是提升电动汽车驱动电机可靠性和高功率密度的重要基础。已经商业化的新能源驱动电机浸渍树脂主要以环保型聚酯亚胺树脂和环氧树脂两类为主。
由于新能源汽车驱动电机在运行过程中通常会频繁启动、变速、变矩，导致其工作温度高、机械振动强，这要求新能源汽车电机用绝缘树脂在保证绝缘性能的前提下同时具备高导热高耐热性能。
本发明引用参考文献如下：
北京化工大学在2018年刊出的张蓉的硕士研究生学位论文《新型官能化笼型倍半硅氧烷及其低介电复合材料的制备与性能研究》公开了八乙烯基POSS(OVS)的化学结构和合成方法。
发明内容
本发明提供一种导热绝缘树脂的新制备方法，制备获得的导热绝缘树脂在保证绝缘性能的前提下同时具备高导热高耐热性能，且能够应用在新能源汽车电机上。
一种导热绝缘树脂的制备方法，包括以下步骤：合成一种含有乙烯基乙氧基的硅氧烷功能单体，其用作偶联剂对纳米三氧化二铝Al2O3进行表面改性处理，制备获得表面带有乙烯基和Si-O基团的纳米Al2O3导热填料，该纳米Al2O3导热填料与不饱和聚酯、交联剂、固化剂、促进剂搭配发生交联固化反应生成导热绝缘树脂。
优选的，所述偶联剂包括：乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO或/和乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&Et。
优选的，所述乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的制备如下：利用硅氢加成法，在Karstedt催化剂作用下通过使三乙氧基硅烷的Si-H官能团与四甲基四乙烯基环四硅氧烷的乙烯基官能团发生硅氢加成反应制备得到。
优选的，所述乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&Et的制备如下：利用硅氢加成法，在Karstedt催化剂作用下通过使单氢基七烯基POSS的Si-H官能团与乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的乙烯基官能团发生硅氢加成反应制备得到。
优选的，所述单氢基七烯基POSS的制备如下：
步骤S1，利用顶点-打开法，通过三氟甲磺酸催化作用打开八乙烯基POSS的一个顶角，得到未完全缩合的三羟基七烯基POSS；
步骤S2，以三羟基七烯基POSS为原料，通过顶角-盖帽法，在三乙胺催化作用下将三氯硅烷作为盖帽试剂，制备得到单氢基七烯基POSS。
优选的，所述纳米三氧化二铝Al2O3的平均粒径20-30nm。
优选的，所述导热绝缘树脂包括的不饱和聚酯中二元酸与二元醇的摩尔比为0.95～1.05。
优选的，所述导热绝缘树脂包括的不饱和聚酯中苯酐与顺酐的摩尔比为0.2～0.3。
所述的导热绝缘树脂在新能源汽车电机上的应用。
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明：首先合成一种含有乙烯基乙氧基的硅氧烷功能单体，其能够用作偶联剂对纳米三氧化二铝Al2O3进行表面改性处理，制备获得表面带有乙烯基活性交联基团及高耐热性Si-O基团的纳米Al2O3导热填料，在交联固化过程通过化学键合方式引入该导热填料，使该导热填料与不饱和聚酯、交联剂、固化剂、促进剂搭配发生交联固化反应生成导热绝缘树脂；
其中，纳米三氧化二铝在导热绝缘树脂中能够通过化学键合作用实现均衡分布、形成有效导热通道，从而显著提升导热性能；
导热填料表面带有的乙烯基活性交联基团能够提高固化体系的交联密度、表面带有高耐热性Si-O基团能够提高耐热性；并且含有POSS基团的偶联剂对导热绝缘树脂热性能的提升作用更优。
附图说明
图1为乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的化学结构式；
图2为三羟基七烯基POSS的化学结构式；
图3为单氢基七烯基POSS的化学结构式；
图4为乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO的化学结构式。
具体实施方式
实施例1：
制备乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO，其制备机理如下：利用硅氢加成法，通过使三乙氧基硅烷的Si-H官能团与四甲基四乙烯基环四硅氧烷的乙烯基官能团发生硅氢加成反应，制备得到乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO；
乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的具体制备步骤如下：在通入氮气保护下，把6.89g四甲基四乙烯基环四硅氧烷、15mL甲醇、25mgKarstedt催化剂混合均匀加入到反应器中，在机械搅拌速率180rpm、控制温度50℃的条件下以1mL/min的速率把溶解有4mL三乙氧基硅烷的15mL甲醇滴加到上述反应体系中，滴加完毕之后，于温度80℃下恒温搅拌反应3h，之后升温至90℃，加入1g活性炭，于温度90℃下恒温搅拌反应1h，冷却至室温，过滤、旋蒸浓缩、产物于40℃下真空干燥至恒重，得到乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO，其化学结构式如图1所示；
乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的核磁共振氢谱表征结果如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3，δ)：0.14(s，3H，Si-CH3)，0.19(s，9H，Si-CH3)，0.54(t，2H，Si-CH2-)，0.59(t，2H，Si-CH2-)，1.39(t，9H，-CH3)，3.83(m，6H，-O-CH2-)，5.78-6.13(m，9H，Si-CH＝CH2)；
乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO(C18H40O7Si5)的元素分析结果如下：
检测值：42.47％C，7.87％H，20.04％O，27.63％Si；
理论值：42.48％C，7.92％H，20.01％O，27.59％Si。
实施例2：
制备三羟基七烯基POSS，其制备机理如下：利用顶点-打开法，通过三氟甲磺酸催化作用打开八乙烯基POSS(OVS)的一个顶角，得到未完全缩合的三羟基七烯基POSS；
三羟基七烯基POSS的具体制备步骤如下：把1.264g八乙烯基POSS(OVS)溶解于40mL二氯甲烷中，之后加入2mL三氟甲磺酸，于室温下磁力搅拌反应，当混合液由悬浊转变为澄清时结束反应，分液、旋蒸浓缩、产物于40℃下真空干燥至恒重，得到三羟基七烯基POSS，其化学结构式如图2所示；
三羟基七烯基POSS(C14H24O12Si7)的元素分析结果如下：
检测值：28.92％C，4.13％H，33.08％O，33.87％Si；
理论值：28.95％C，4.16％H，33.05％O，33.84％Si。
实施例3：
制备单氢基七烯基POSS，其制备机理如下：以三羟基七烯基POSS为原料，通过顶角-盖帽法，在三乙胺催化作用下将三氯硅烷作为盖帽试剂，制备得到单氢基七烯基POSS；
单氢基七烯基POSS的具体制备步骤如下：在氮气保护下，把1.16g三羟基七烯基POSS溶解在25mL无水四氢呋喃中，加入0.85mL三乙胺，磁力搅拌1h，在水浴20℃下以1mL/min的速率把溶解有2mL四氯硅烷的15mL无水四氢呋喃滴加到反应体系中，滴加完毕之后磁力搅拌反应4h，旋蒸浓缩、产物于60℃下真空干燥至恒重，得到单氢基七烯基POSS，其化学结构式如图3所示；
单氢基七烯基POSS的核磁共振氢谱表征结果如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3，δ)：3.4(s，1H，Si-H)，5.72-5.98(m，21H，Si-CH＝CH2)；
单氢基七烯基POSS(C14H22O12Si8)的元素分析结果如下：
检测值：27.68％C，3.62％H，31.65％O，37.04％Si；
理论值：27.70％C，3.65％H，31.63％O，37.01％Si。
实施例4：
制备乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO，其制备机理如下：利用硅氢加成法，通过使单氢基七烯基POSS的Si-H官能团与乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的乙烯基官能团发生硅氢加成反应，制备乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO；
乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO的具体制备步骤如下：
在通入氮气保护、机械搅拌速率180rpm下，把10.16g乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO、20mL四氢呋喃、35mgKarstedt催化剂混合均匀加入到反应器中，在机械搅拌、控制温度60℃的条件下以1mL/min的速率把溶解有15.15g单氢基七烯基POSS的25mL四氢呋喃滴加到上述反应体系中，滴加完毕之后，于温度80℃下恒温搅拌反应5h，之后升温至90℃，加入1g活性炭，于温度90℃下恒温搅拌反应1h，冷却至室温，过滤、旋蒸浓缩、产物于40℃下真空干燥至恒重，得到乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO，其化学结构式如图4所示；
乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO(C32H62O19Si13)的元素分析结果如下：
检测值：34.44％C，5.56％H，27.26％O，32.74％Si；
理论值：34.44％C，5.60％H，27.24％O，32.72％Si。
实施例5：
制备乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO表面改性纳米氧化铝Al2O3：利用乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO作为偶联剂，对纳米三氧化二铝Al2O3进行表面改性处理，具体处理步骤如下：以30mL乙醇为溶剂，把5.08g乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO与0.54g去离子水混合，于30℃下水解1h，加入20g平均粒径20-30nm的Al2O3粉末，升温至60℃，并且在温度60℃、机械搅拌300rpm下反应3h，离心分离，固体产物在温度105℃下反应1h，冷却至室温，利用乙醇、丙酮交替洗涤，于80℃下真空干燥至恒重，得到乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO表面改性纳米氧化铝Al2O3，记为FM-vinyl&EtO-Al2O3。
实施例6：
制备乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO表面改性纳米氧化铝Al2O3，具体如下：利用乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO作为偶联剂，对纳米三氧化二铝Al2O3进行表面改性处理，制备乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO表面改性纳米氧化铝Al2O3，记为FM-POSS-vinyl&EtO-Al2O3，其具体处理步骤参照实施例5记载的乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO表面改性纳米氧化铝Al2O3的表面改性处理步骤，其区别部分在于：本实施例使用乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO替换乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO，并且本实施例中乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&EtO的用量为10.84g。
实施例7：
制备导热绝缘树脂TIR-Ⅰ，其具体制备步骤如下：在氮气保护和开启机械搅拌下，先投料10.3g乙二醇并加热至100℃，再投料13.1g顺酐和4.9g苯酐，升温至165℃，加入甲苯回流，控制分馏柱温度低于105℃，保温回流2h，升温至190℃，当酸值降至35mgKOH/g时降温至120℃投料10mg对苯二酚阻聚剂，之后降温至90℃时投料5gFM-vinyl&EtO-Al2O3、23.4g甲基丙烯酸苄基酯、1.12g过氧化甲乙酮、0.85g异辛酸钴，之后倒入模具中进行固化，固化工艺80℃/2h、150℃/3h，得到导热绝缘树脂TIR-Ⅰ。
实施例8：
制备导热绝缘树脂TIR-Ⅱ，其具体制备步骤参照实施例7记载的导热绝缘树脂TIR-Ⅰ的具体制备步骤，其区别部分如下：
本实施例使用FM-POSS-vinyl&EtO-Al2O3替换FM-vinyl&EtO-Al2O3，并且本实施例中FM-POSS-vinyl&EtO-Al2O3的用量为6.5g。
实施例9：
制备导热绝缘树脂TIR-Ⅲ，其具体制备步骤参照实施例7记载的导热绝缘树脂TIR-Ⅰ的具体制备步骤，其区别部分如下：
本实施例使用平均粒径20-30nm的Al2O3粉末替换FM-vinyl&EtO-Al2O3，并且本实施例中上述Al2O3粉末的用量为4.25g。
实施例10：
导热绝缘树脂的性能测试方法如下：
一、采用导热系数仪TC-3000测定导热绝缘树脂的热导率，热导率的单位为W/(m·K)；
二、采用PC68数字显示高电阻测试仪测定导热绝缘树脂的体积电阻率，体积电阻率的单位为Ω·m；
三、采用热重分析仪(TG209F3)对导热绝缘树脂进行TGA测试，测试条件如下：温度区间为25-700℃，氮气保护，气流速率为100mL/min，升温速率为10℃/min。
实施例11：
根据实施例10提供的测试方法，测试实施例7、8、9中所制备的导热绝缘树脂的各项性能，其测试结果具体如下表1和2所示；
表1导热绝缘树脂的导热及绝缘性能测试结果
| 性能指标 | TIR-Ⅰ | TIR-Ⅱ | TIR-Ⅲ |
| 热导率(W/(m·K)) | 0.58 | 0.54 | 0.32 |
| 体积电阻率(Ω·m) | 3.06×1014 | 2.73×1014 | 6.87×1014 |
表2导热绝缘树脂的热失重结果
| 失重率(％) | TIR-Ⅰ的温度(℃) | TIR-Ⅱ的温度(℃) | TIR-Ⅲ的温度(℃) |
| 5 | 334.7 | 348.8 | 310.4 |
| 10 | 381.2 | 395.0 | 361.5 |
| 15 | 405.3 | 427.2 | 383.0 |
| 20 | 424.0 | 447.9 | 401.2 |
| 50 | 488.3 | 507.4 | 457.9 |
由表1可知：导热绝缘树脂TIR-Ⅰ和TIR-Ⅱ的导热性能显著优于导热绝缘树脂TIR-Ⅲ，说明导热填料纳米三氧化二铝在导热绝缘树脂TIR-Ⅰ和TIR-Ⅱ中的分散性更优，能够有效形成导热通道；
由表2可知：导热绝缘树脂TIR-Ⅰ和TIR-Ⅱ的耐热性能显著优于导热绝缘树脂TIR-Ⅲ，说明Si-O基团具有高耐热性以及含有活性双键的硅氧烷功能单体能够提高固化体系的交联密度，并且含有POSS基团的硅氧烷功能单体对导热绝缘树脂热性能的提升作用更优。
Claims (10)
1.一种导热绝缘树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：合成一种含有乙烯基乙氧基的硅氧烷功能单体，其用作偶联剂对纳米三氧化二铝Al2O3进行表面改性处理，制备获得表面带有乙烯基和Si-O基团的纳米Al2O3导热填料，该纳米Al2O3导热填料与不饱和聚酯、交联剂、固化剂、促进剂搭配发生交联固化反应生成导热绝缘树脂。
2.根据权利要求1所述的导热绝缘树脂的制备方法，其特征在于，所述偶联剂包括：乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO或/和乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&Et。
3.根据权利要求2所述的导热绝缘树脂的制备方法，其特征在于，所述乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的制备如下：利用硅氢加成法，在Karstedt催化剂作用下通过使三乙氧基硅烷的Si-H官能团与四甲基四乙烯基环四硅氧烷的乙烯基官能团发生硅氢加成反应制备得到。
4.根据权利要求3所述的导热绝缘树脂的制备方法，其特征在于，所述乙烯基乙氧基POSS@硅氧烷功能单体FM-POSS-vinyl&Et的制备如下：利用硅氢加成法，在Karstedt催化剂作用下通过使单氢基七烯基POSS的Si-H官能团与乙烯基乙氧基硅氧烷功能单体FM-vinyl&EtO的乙烯基官能团发生硅氢加成反应制备得到。
5.根据权利要求4所述的导热绝缘树脂的制备方法，其特征在于，所述单氢基七烯基POSS的制备如下：
步骤S1，利用顶点-打开法，通过三氟甲磺酸催化作用打开八乙烯基POSS的一个顶角，得到未完全缩合的三羟基七烯基POSS；
步骤S2，以三羟基七烯基POSS为原料，通过顶角-盖帽法，在三乙胺催化作用下将三氯硅烷作为盖帽试剂，制备得到单氢基七烯基POSS。
6.根据权利要求1所述的导热绝缘树脂的制备方法，其特征在于，所述纳米三氧化二铝Al2O3的平均粒径20-30nm。
7.根据权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到的导热绝缘树脂。
8.根据权利要求7所述的导热绝缘树脂，其特征在于，所述导热绝缘树脂包括的不饱和聚酯中二元酸与二元醇的摩尔比为0.95～1.05。
9.根据权利要求7所述的导热绝缘树脂，其特征在于，所述导热绝缘树脂包括的不饱和聚酯中苯酐与顺酐的摩尔比为0.2～0.3。
10.根据权利要求7所述的导热绝缘树脂在新能源汽车电机上的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311155046.6A CN117362964A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311155046.6A CN117362964A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117362964A true CN117362964A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89406690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311155046.6A Pending CN117362964A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117362964A (zh) |
-
2023
- 2023-09-08 CN CN202311155046.6A patent/CN117362964A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110305621B (zh) | 一种脱醇型室温固化有机硅密封胶及其制备方法 | |
| CN107987278B (zh) | 一种苯并环丁烯官能化有机硅树脂及其制备方法 | |
| CN108264735B (zh) | 一种增韧导热绝缘的环氧树脂基复合材料的制备方法 | |
| CN111154453B (zh) | 一种耐热单组份加成型有机硅胶黏剂及其制备方法 | |
| CN111116869A (zh) | 一种液态环氧基功能化poss改性型环氧树脂及其制备方法 | |
| CN111500019A (zh) | 一种基于BN-Al2O3改性的高导热绝缘环氧树脂材料及其制法 | |
| CN107936572A (zh) | 一种高透明耐热氧老化加成型液体硅橡胶及其制备方法 | |
| CN105153708B (zh) | 一种有机硅‑硼陶瓷前驱体及其制备方法和应用 | |
| CN107325287A (zh) | 苯并环丁烯官能化笼型聚倍半硅氧烷及其树脂的制备方法 | |
| Peng et al. | Can an intact and crystalline octakis (methacryloxypropyl) silsesquioxane be prepared by hydrolysis-condensation of a trimethoxysilane precursor? | |
| CN110194918B (zh) | 一种改性环氧有机硅高导热绝缘浸渍漆及其制备方法 | |
| JP4255088B1 (ja) | ハイブリッド組成物 | |
| CN110607130A (zh) | 改性石墨烯-凹凸棒有机硅复合防腐液及制备方法、应用 | |
| CN114231245A (zh) | 室温固化有机聚硅氧烷组合物 | |
| CN112876685A (zh) | 一种四环氧基液体笼型倍半硅氧烷及其制备方法和应用 | |
| CN117362964A (zh) | 一种应用在新能源汽车上的导热绝缘树脂及制备方法 | |
| CN106589384B (zh) | 一种可控粒径的改性聚硅氧烷微球的制备方法 | |
| Bu et al. | Octakis (ethynyldimethylsiloxy) silsesquioxane: Synthesis and application in poly (silicane arylacetylene) resin | |
| JP4343949B2 (ja) | 新規高分子およびそれを用いたナノ多孔性低誘電性高分子複合体の製造方法 | |
| CN105418670B (zh) | 笼型八聚(乙炔基二甲基硅氧)倍半硅氧烷及其合成方法 | |
| JPH11116681A (ja) | ポリメチルシルセスキオキサン系微粒子及びこれを親水性媒体中に分散させた分散体 | |
| CN1759135A (zh) | 有机硅氧烷树脂以及使用该有机硅氧烷树脂的绝缘膜 | |
| JP2001040094A (ja) | エポキシ基含有シリコーン樹脂 | |
| CN110194939B (zh) | 一种高导热绝缘的双组份环氧灌封胶及其使用方法 | |
| CN117209959B (zh) | 一种含无机填充剂的高分子复合材料及其生产工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |