CN117866579A - 一种储能电池用聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储能电池用聚氨酯胶粘剂，由A、B组分组成；其中A组分的原料按重量份数计包括：油脂多元醇20‑25份、硅烷改性多元醇5‑10份、扩链剂1‑2份、分子筛1‑5份、表面改性的导热填料60‑70份、粘接促进剂0.2‑0.5份；B组分的原料按重量份数计包括：异氰酸酯预聚体30‑40份、表面改性的导热填料60‑70份。本发明中的双组分粘合剂和传统双组分聚氨酯导热结构胶相比，具有更优异的耐候性，在温度85℃、湿度85%的环境下老化2000h粘接强度不衰减，同时具有更低的模量、粘度以及更高的粘接强度，能够满足储能电池底部施胶的需求。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯胶粘剂领域，具体涉及一种储能电池用聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
技术背景
随着我国电动汽车的发展，储能也迎来了飞跃式发展；储能技术主要用于调峰调频电力辅助服务、可再生能源并网；其是智能电网建设的坚强后盾它不仅可以提高智能电网对可再生能源发电兼容量，同时可可以实现智能电网能量双向互动为国家的能源安全提供保障；此外，储能技术可实现用“谷电”对储能系统充电，在高峰期应用于生产、运营，电能的利用效率高，不仅可以减轻电网负担，还可以降低运营成本；导热界面材料是其实现储能技术热管理方案的关键封装材料，
目前用在储能电池底部粘接的导热界面材料以聚氨酯胶粘剂为主，但传统的聚氨酯胶粘剂的耐候性较差无法满足在拥有较高的粘接强度和较低的模量的前提下可使用25-30年的需求，本发明通过采用创新合成技术为储能电池提供高粘接、低模量、高可靠性的封装材料，解决行业痛点问题。
发明内容
本发明针对现有聚氨酯胶粘剂技术的不足，提供了一种储能电池用聚氨酯胶粘剂组合物，在拥有高导热的同时，具有更低的粘度、模量以及更优异的耐候性，能够满足储能电池在寿命、安全性以及快充方面的需求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种储能电池用聚氨酯胶粘剂，由A、B组分组成，其中A组分的原料按重量份数计包括：油脂多元醇20-25份、硅烷改性的多元醇5-10份、扩链剂2-4份、分子筛2-5份、表面改性的导热填料60-70份、粘接促进剂0.2-0.5份；所述B组分的原料按重量份数计包括：聚氨酯预聚体35-40份、表面改性的导热填料60-65份。
所述硅烷改性多元醇的制备方法如下：
将3mol的丙烯酸羟乙酯在装有回流冷凝器的设备上以及氮气氛围下将3mol的长链硅烷缓慢滴加入丙烯酸羟乙酯中并保持温度温度在15℃以下，滴加完成后在25℃下反应直至1637cm处的双键红外峰消失为止，制得目标产物；反应方程式如下：
所述聚氨酯预聚体的NCO含量为14-16％，其制备方法如下：将30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032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。
所述油脂多元醇为羟值为250mgKOH/g、175mgKOH/g的改性松香多元醇以及羟值为340mgKOH/g的腰果壳油改性的多元醇中的两种或三种的混合物。
所述扩链剂的具有如下结构：
所述分子筛为3A型分子筛活化粉；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、结晶型二氧化硅中的两种或三种的混和物；所述粘接促进剂为日本信越生产的KBM-4803。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)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，完全满足储能电池的粘接需求。此外，此发明具有极佳的耐候性能，可以达到在在温度85℃、湿度85％的环境下老化2000h粘接强度不衰减，打破了传统聚氨酯胶粘剂耐候性差的现状，具有很高的可靠性能。
2)本发明中硅烷结构的引入使材料的表面能降低从而对基材具有更好的润湿作用进而提高了粘接强度，同时硅烷结构又赋予材料极佳的柔韧性很好的平衡了模量与粘接强度并提高了材料的耐候性能。
3)本发明所采用的六元环结构的扩链剂与传统的聚氨酯扩链剂相比，六元环的结构在提高了材料强度的同时也大大提高了材料的耐候性能，而扩链剂的长链结构在进一步提高材料耐候性的同时很好的平衡了强度与模量；
4)本发明所采用的改性松香多元醇与传统的多元醇相比，具有非常优异的憎水性能，可以在一定程度上阻止水汽对材料的侵蚀破坏，从而大大提高了材料的耐候性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1
A组分制备：
取羟值为250mgKOH/g的改性松香多元醇10份，羟值为175mgKOH/g的改性松香多元醇10份，硅烷改性的多元醇10份，扩链剂4份，分子筛5份，氢氧化铝60份，氧化铝10份，KBM-40830.2份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.1MPa的状态下抽真空30min，得A组分。
聚氨酯预聚体的制备：
取30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032加入到反应器中，在120℃和真空度为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40份、氧化铝5份以及结晶硅微粉55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，得B组分。
实施例2
A组分制备：
取羟值为250mgKOH/g的改性松香多元醇5份，羟值为175mgKOH/g的改性松香多元醇20份，硅烷改性的多元醇5份，扩链剂2份，分子筛2份，氢氧化铝60份，KBM-40830.5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，得A组分。预聚体的制备：
取30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032加入到反应器中，在120℃和真空度为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35份、氧化铝10份以及结晶硅微粉55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，得B组分。
实施例3
A组分制备：
取羟值为175mgKOH/g的改性松香多元醇15份，羟值为250mgKOH/g的改性松香多元醇9份，硅烷改性的多元醇8份，扩链剂3份，分子筛3份，氢氧化铝65份，KBM-40830.4份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.1MPa的状态下抽真空30min，得A组分。
预聚体的制备：
取30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032加入到反应器中，在120℃和真空度为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38份、氧化铝10份以及结晶硅微粉52份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度0.1MPa的状态下抽真空30min，得B组分。
对比例1
A组分制备：
取羟值为250mgKOH/g的改性松香多元醇20份，羟值为175mgKOH/g的改性松香多元醇10份，扩链剂4份，分子筛5份，氢氧化铝60份，氧化铝10份，KBM-40830.2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，得A组分。
预聚体的制备：
取30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032加入到反应器中，在120℃和真空度为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40份、氧化铝5份以及结晶硅微粉55份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为-0.1MPa的状态下抽真空30min，得B组分。
对比例2
A组分制备：
取羟值为250mgKOH/g的改性松香多元醇5份，羟值为175mgKOH/g的改性松香多元醇20份，硅烷改性的多元醇5份，1,4-丁二醇1份，分子筛2份，氢氧化铝60份，KBM-40830.5份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.1MPa的状态下抽真空30min，得A组分。预聚体的制备：
取30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032加入到反应器中，在120℃和真空度为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。
对比例3
A组分制备：
取羟值为160mgKOH/g的聚醚多元醇15份，羟值为280mgKOH/g的聚醚多元醇9份，硅烷改性的多元醇8份，扩链剂3份，分子筛3份，氢氧化铝65份，KBM-40830.4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，得A组分。
预聚体的制备：
取30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032加入到反应器中，在120℃和真空度为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38份、氧化铝10份以及结晶硅微粉52份，在常温下搅拌混合均匀，在真空度为0.1MPa的状态下抽真空30min，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于表1。
表1
由表1可以看出硅烷多元醇、改性松香多元醇以及特殊扩链剂的加入赋予本发明所提供的粘接剂具有优异的粘接、耐候以及柔韧性能；可完全满足储能电池用胶的需求。
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 (5)
1.一种储能电池用聚氨酯胶粘剂，由A、B组分组成，其中A组分的原料按重量份数计包括：油脂多元醇20-25份、硅烷改性的多元醇 5-10份、扩链剂2-4份、分子筛2-5份、表面改性的导热填料60-70份、粘接促进剂0.2-0.5份；所述B组分的原料按重量份数计包括：聚氨酯预聚体35-40份、表面改性的导热填料60-65份；
所述硅烷改性的多元醇的制备方法如下：
将3mol的丙烯酸羟乙酯在装有回流冷凝器的设备上，氮气氛围下将3mol的长链硅烷缓慢滴加入丙烯酸羟乙酯中并保持温度温度在15℃以下，滴加完成后在25℃下反应直至1637cm处的双键红外峰消失为止，制得目标产物；反应方程式如下：
。
2.根据权利要求书1所述的一种储能电池用聚氨酯胶粘剂，其特征在于, 所述聚氨酯预聚体的制备方法为：按质量份数计，将30份的佰源化工生产的BY3020与40份佰源化工生产的BY3032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。
3.根据权利要求书1所述的一种储能电池用聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述油脂多元醇为羟值为250mgKOH/g、175 mgKOH/g的改性松香多元醇以及羟值为340 mgKOH/g的腰果壳油改性的多元醇中的两种或三种的混合物。
4.根据权利要求书1所述的一种储能电池用聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述扩链剂的具有如下结构：
。
5.根据权利要求书1所述的一种储能电池用聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述分子筛为3A型分子筛活化粉；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、结晶型二氧化硅中的一种或几种的混和物；所述粘接促进剂为日本信越生产的KBM-4803。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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