本发明涉及聚氨酯导热结构胶的,尤其涉及一种双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法。
背景技术:
1、随着国内政策大力发展新能源事业,新能源汽车、风电、光电储能行业蓬勃发展,而这三个行业均需要将电池安置固定在一个大的电池包中组成一个电池组,以进行放电或储能方面的应用。为了应对目前电池的大功率输出、高能量存储性能以及低密度轻量化的要求,电池导热以及粘接固定的要求越来越高,目前常使用导热结构胶粘接的形式来对电池进行导热以及粘接固定。
2、目前在电池中常使用的聚氨酯导热结构胶大多采用氧化铝作为主要的导热填料,其中氧化铝的密度为3.95g/cm3,而聚氨酯树脂的固化产物一般在1.05-1.1g/cm3之间,如果按照1.2w的导热需求进行计算,那么最终的氧化铝添加量需占据导热结构胶整体质量的60%左右,则最终产品的密度一般在1.8-2.0g/cm3之间,而产品的密度较高,不利于电池的轻量化设计。此外,在聚氨酯导热结构胶中加入大量的导热填料会直接导致产品的柔韧性降低,刚性增加,硬度提高,使得产品更加容易发生断裂。
3、因此,亟需提供一种双组分聚氨酯导热结构胶改善上述现有技术中存在的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种双组分聚氨酯导热结构胶及其制备方法,在实现相同导热系数的前提下,减少聚氨酯导热结构胶产品的密度,并且提高产品的韧性使得产品不容易发生断裂,并且能够在较低厚度下达到ul94-v0的阻燃性能。
2、第一方面,本发明提供的一种双组分聚氨酯导热结构胶,采用如下的技术方案:
3、包括体积比为1:(0.9-1.1)的a组分和b组分;
4、所述a组分包括重量比为1:(1-2)的多元醇组合物和第一导热填料;
5、其中,所述多元醇组合物包括重量比为1:(1-3)的聚醚多元醇和蓖麻油改性多元醇;
6、所述b组分包括重量比为3:(7-12)的预聚物和第二导热填料;
7、所述第一导热填料和所述第二导热填料均为氢氧化铝;
8、所述b组分中还包括0.3-0.8wt%的降黏助剂。
9、本发明提供的一种双组分聚氨酯导热结构胶的有益效果为:在a组分和b组分中加入第一导热填料和第二导热填料,且第一导热填料和第二导热填料中均为氢氧化铝,因此在提高导热结构胶整体导热性能的同时,能够实现在相同导热系数的前提下,减少聚氨酯导热结构胶产品的密度,并且在b组分中加入降黏助剂,能够有助于氢氧化铝在导热结构胶内的分布,使得氢氧化铝在导热结构胶内均匀分布,能够提高聚氨酯导热结构胶的产品韧性,同时提高整体导热性能,从而使得聚氨酯导热结构胶使用后保持高导热能力的同时,不易发生断裂,并且在较低厚度下即可实现ul94-v0的阻燃性能。
10、可选的,所述降黏助剂为磷酸酯和高分子量共聚物烷基铵盐中的一种或多种组合物。
11、可选的,高分子量共聚物烷基铵盐为特殊聚合物与2-丙烯酸-2-乙基己酯的反应产物,以及聚乙烯聚丙二醇单丁醚磷酸酯化合物共同组成的混合物;其中,该特殊聚合物为乙二胺和乙撑亚胺的聚合物。
12、可选的,所述第一导热填料和所述第二导热填料均包括两种不同粒径的氢氧化铝。
13、可选的,所述第一导热填料包括第一小粒径氢氧化铝和第一大粒径氢氧化铝,所述第一小粒径氢氧化铝和所述第一大粒径氢氧化铝的重量比为1:(1-5);所述第二导热填料包括第二小粒径氢氧化铝和第二大粒径氢氧化铝,所述第二小粒径氢氧化铝和所述第二大粒径氢氧化铝的重量比为1:(1-5);所述第一小粒径氢氧化铝和所述第二小粒径氢氧化铝的粒径均≤15μm;所述第一大粒径氢氧化铝和所述第二大粒径氢氧化铝的粒径均≥20μm,且≤50μm。能够在维持聚氨酯产品导热系数、阻燃能力的前提下,提高聚氨酯产品内粒径不同氢氧化铝的填充性能,使得粒径不同的氢氧化铝在聚氨酯产品内形成导热网络,并且还能提高聚氨酯产品的韧性。
14、可选的,所述第一小粒径氢氧化铝的粒径为5μm或8μm;所述第二小粒径氢氧化铝的粒径为5μm或8μm;所述第一大粒径氢氧化铝的粒径为20μm或50μm;所述第二大粒径氢氧化铝的粒径为20μm或50μm。
15、可选的,所述多元醇组合物和所述第一导热填料的重量比为7:(10-14)。
16、可选的,所述聚醚多元醇和所述蓖麻油改性多元醇的重量比为1:3。
17、可选的,所述聚醚多元醇的数均分子量为500-2000,官能度为3。能够在相同强度下,提高产品的断裂伸长率,从而保证导热结构胶在实施粘接后,产品具有一定的韧性以及强度,保证导热结构胶产品不开裂。
18、可选的,所述预聚物包括异氰酸酯和蓖麻油改性多元醇预聚而成,其中所述异氰酸酯和所述蓖麻油改性多元醇的重量比为10:(2-4)。
19、可选的,所述预聚物的制备方法为:将所述异氰酸酯和所述蓖麻油改性多元醇置于50-80℃中反应1-3h后即得。
20、可选的,所述异氰酸酯和所述蓖麻油改性多元醇的重量比为10:2.75。
21、可选的,所述异氰酸酯包括万华化学集团有限公司生产的cdmdi-100l、mdi-50和mdi-100中的一种。
22、可选的,所述改性蓖麻油包括脂肪族改性蓖麻油多元醇和芳香族改性蓖麻油多元醇中的一种或两种组合物。
23、可选的,所述改性蓖麻油选自伊藤制油株式会社生产的h-30、h-31、h-52、h-368、ac-008、ac-009,上海精日新材料科技有限公司生产的a-21、a-4100与上海奔佑新材料科技有限公司生产的bp-09、bp-19中的一种或多种组合物。
24、可选的,所述蓖麻油改性多元醇包括脂肪族改性蓖麻油多元醇和芳香族改性蓖麻油多元醇中的一种或两种组合物。
25、可选的,所述蓖麻油改性多元醇选自伊藤制油株式会社生产的h-30、h-31、h-52、h-368、ac-008、ac-009,上海精日新材料科技有限公司生产的a-21、a-4100与上海奔佑新材料科技有限公司生产的bp-09、bp-19中的一种或多种组合物。
26、第二方面,本发明提供的一种双组分聚氨酯导热结构胶的制备方法,采用如下技术方案,包括以下步骤:
27、制备所述a组分;
28、制备所述b组分;
29、将所述a组分和所述b组分以体积比1:(0.9-1.1)进行混合。
1.一种双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,包括体积比为1:(0.9-1.1)的a组分和b组分;
2.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述降黏助剂为磷酸酯和高分子量共聚物烷基铵盐中的一种或多种组合物。
3.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述第一导热填料和所述第二导热填料均包括两种粒径不同的氢氧化铝。
4.根据权利要求3所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述第一导热填料包括第一小粒径氢氧化铝和第一大粒径氢氧化铝,所述第一小粒径氢氧化铝和所述第一大粒径氢氧化铝的重量比为1:(1-5);
5.根据权利要求4所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述第一小粒径氢氧化铝的粒径为5μm或8μm;
6.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述多元醇组合物和所述第一导热填料的重量比为7:(10-14)。
7.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述聚醚多元醇和所述蓖麻油改性多元醇的重量比为1:3。
8.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述聚醚多元醇的数均分子量为500-2000,官能度为3。
9.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述预聚物包括异氰酸酯和改性蓖麻油预聚而成,其中所述异氰酸酯和所述改性蓖麻油的重量比为10:(2-4)。
10.根据权利要求9所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述预聚物的制备方法为:将所述异氰酸酯和所述改性蓖麻油置于50-80℃中反应1-3h后即得。
11.根据权利要求9所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述异氰酸酯和所述改性蓖麻油的重量比为10:2.75。
12.根据权利要求9所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述改性蓖麻油包括脂肪族改性蓖麻油多元醇和芳香族改性蓖麻油多元醇中的一种或两种组合物。
13.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯导热结构胶,其特征在于,所述蓖麻油改性多元醇包括脂肪族改性蓖麻油多元醇和芳香族改性蓖麻油多元醇中的一种或两种组合物。
14.如权利要求1至13任一项所述的双组分聚氨酯导热结构胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: