一种双组分聚氨酯灌封胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于粘结剂，具体涉及一种双组分聚氨酯灌封胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着人们环保意识的不断加强，对于新能源汽车的关注度在逐步升高。新能源汽车的整体性能在很大程度上取决于其电机、电池和电控的性能，其中热管理是重中之重。目前，新能源汽车动力电池大多数是锂离子电池，汽车电池包中的锂离子电池在充放电过程中会产生热量。为了将电池产生的热量传递至电池包的降温系统中，需要用导热材料。电池包中电池组装结构紧凑，电池之间的空隙小，需要导热材料在固化前具有优异的流动性，从而填满电池的空隙。另外，在汽车行驶过程中，电池包难免会受到震动，因此导热材料需要具有优异的粘接性能和减震性。

2、导热灌封胶是目前新能源电动汽车应用较为广泛的一种热管理材料。导热灌封胶主要可以分为环氧导热灌封胶、聚氨酯导热灌封胶和有机硅导热灌封胶三大类；其中，环氧导热灌封胶韧性差、易开裂、不耐冷热冲击，有机硅导热灌封胶硬度低、粘接强度低，而聚氨酯灌封胶具有软硬度可调、粘接强度适中、高弹性、高抗冲击性、高耐磨性和优异的耐低温性能等特点，因此聚氨酯导热灌封胶在新能源电池中的使用越来越广泛。目前55加仑大桶甚至吨包型式的双组分聚氨酯灌封胶已经在客户现场使用，由于液位高，因此导热填料的沉降成为困扰聚氨酯灌封胶的主要技术问题。

3、不少技术人员通过添加气相白炭黑等流变助剂来解决双组分聚氨酯灌封胶的沉降问题，但是流变助剂的添加导致聚氨酯灌封胶的流淌性能发生显著变化，无法填满小空隙位置，甚至无法流平。

4、因此，提供一种兼具高流淌性和优异抗沉降性能的聚氨酯灌封胶成为了双组分聚氨酯导热灌封胶应用领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双组分聚氨酯灌封胶及其制备方法和应用。本发明提供的双组分聚氨酯灌封胶兼具高流淌性和优异的抗沉降性能，并且具有阻燃效果好、可操作时间长的优势，能够用于新能源汽车相关组件的灌封。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种双组分聚氨酯灌封胶，所述双组分聚氨酯灌封胶包括a组分和b组分；

4、所述a组分为异氰酸酯封端聚合物；

5、所述b组分按照重量份数计，包括如下组分：

6、

7、所述异氰酸酯封端聚合物的制备原料包括异氰酸酯和第二聚醚多元醇。

8、本发明提供的双组分聚氨酯灌封胶包括a组分和b组分，所述a组分为异氰酸酯封端聚合物；所述b组分包括特定份数的油脂多元醇、聚醚多元醇、导热填料、改性膨润土、促粘接剂、催化剂和阻燃剂的组合；采用上述a组分和b组分进行搭配，通过添加特定的a组分和添加特定的改性膨润土在b组分，使得到的双组分聚氨酯灌封胶兼具高流淌性和优异的抗沉降性能。

9、在本发明中，所述b组分按照重量份数计，油脂多元醇的用量可以为10份、13份、15份、18份、20份、23份、25份、28份、30份、33份、35份、38份、40份、43份、45份、48份、50份等。

10、在本发明中，所述b组分按照重量份数计，聚醚多元醇的用量可以为10份、13份、15份、18份、20份、23份、25份、28份、30份、33份、35份、38份、40份、43份、45份、48份、50份等。

11、在本发明中，所述b组分按照重量份数计，导热填料的用量可以为35份、38份、40份、43份、45份、48份、50份、53份、55份、58份、60份等。

12、在本发明中，所述b组分按照重量份数计，改性膨润土的用量可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等。

13、在本发明中，所述b组分按照重量份数计，促粘接剂的用量可以为1份、2份、3份、4份、5份等。

14、在本发明中，所述b组分按照重量份数计，催化剂的用量可以为0.001份、0.003份、0.005份、0.008份、0.01份、0.03份、0.05份、0.08份、0.1份等。

15、在本发明中，所述b组分按照重量份数计，阻燃剂的用量可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等。

16、优选地，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

17、优选地，所述第二聚醚多元醇包括聚醚二元醇和/或聚醚三元醇。

18、优选地，所述第二聚醚多元醇的羟值为20～300mgkoh/g，例如20mgkoh/g、50mgkoh/g、80mgkoh/g、100mgkoh/g、130mgkoh/g、150mgkoh/g、180mgkoh/g、200mgkoh/g、230mgkoh/g、250mgkoh/g、280mgkoh/g、300mgkoh/g等。

19、优选地，所述异氰酸酯封端聚合物的r值大于2.5。

20、优选地，所述异氰酸酯封端聚合物通过如下方法制备得到，所述方法包括：将第二聚醚多元醇和异氰酸酯进行反应，得到所述异氰酸酯封端聚合物。

21、优选地，所述反应的温度为60～80℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等。

22、优选地，所述反应的时间为1～3h，例如1h、2h、3h等。

23、优选地，所述反应在真空条件下进行。

24、优选地，所述异氰酸酯封端聚合物的制备原料还包括稀释剂、增塑剂或阻燃剂中的任意一种或至少两种的组合。

25、优选地，所述改性膨润土为有机铝改性膨润土。

26、优选地，所述改性过程至少包括两段热处理；第一段热处理的温度为50～150℃(例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等)，第一段热处理的时间至少为2h(例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h等)；第二段热处理的温度为100～200℃(例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等)，第二段热处理的时间至少为2h(例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h等)。

27、优选地，所述第一段热处理采用有机铝化合物与非极性溶剂组成的溶液进行处理。

28、优选地，所述有机铝化合物选自(乙酰乙酸乙酯)铝酸二异丙酯、(乙酰丙酮)铝酸二异丙酯、异丙基二硬酯酰氧基铝酸脂、异丙基二硬酯酰氧基铝酸脂中的任意一种或至少两种的组合。

29、优选地，所述非极性溶剂选自甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、氯乙烷中的至少一种。

30、优选地，所述有机铝化合物与非极性溶剂组成的溶液中，所述有机铝化合物的质量浓度为1～10％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等。

31、优选地，所述第二段热处理在空气氛下进行。

32、优选地，所述膨润土包括钠基膨润土、钙基膨润土、活性膨润土中的任意一种或者至少两种的组合。

33、优选地，所述膨润土的目数大于300目，例如400目、600目、800目、1000目、1200目、1600目等。

34、优选地，所述油脂多元醇包括腰果壳油改性多元醇、蓖麻油改性多元醇、大豆油改性多元醇或棕榈油改性多元醇中的任意一种或至少两种的组合。

35、优选地，所述油脂多元醇的官能度为2～3，例如2、2.2、2.4、2.6、2.8、3等。

36、优选地，所述油脂多元醇的羟值为100～300mgkoh/g，例如100mgkoh/g、130mgkoh/g、150mgkoh/g、180mgkoh/g、200mgkoh/g、230mgkoh/g、250mgkoh/g、280mgkoh/g、300mgkoh/g等。

37、优选地，所述聚醚多元醇包括聚环氧丙烷醚二元醇和/或聚环氧丙烷醚三元醇。

38、优选地，所述聚醚多元醇的羟值为20～120mgkoh/g，例如20mgkoh/g、40mgkoh/g、60mgkoh/g、80mgkoh/g、100mgkoh/g、120mgkoh/g等。

39、优选地，所述导热填料包括氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、氧化镁或氮化硅中的任意一种或至少两种的组合。

40、优选地，所述导热填料的d90粒径＜20μm，例如18μm、16μm、14μm、12μm等。

41、优选地，所述促粘接剂的制备原料包括氨苯基硅烷和硅烷改性剂。

42、优选地，所述氨苯基硅烷包括n-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-苯氨基甲基三甲氧基硅烷或n-苯氨基甲基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

43、优选地，所述硅烷改性剂包括邻甲苯基缩水甘油醚、对甲苯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、三苯甲基-(s)-缩水甘油醚或间苯二酚二缩水甘油醚中的任意一种或至少两种的组合。

44、优选地，所述氨苯基硅烷中仲氨基与所述硅烷改性剂中缩水甘油醚基团的摩尔比为1:(0.5～1.5)，例如1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.3、1:1.5等。

45、优选地，所述促粘接剂通过如下方法制备得到，所述方法包括：将氨苯基硅烷和硅烷改性剂进行反应，得到所述促粘接剂。

46、优选地，所述反应的温度为30～70℃，例如30℃、40℃、50℃、60℃、70℃等。

47、优选地，所述反应的时间为1～3h，例如1h、2h、3h等。

48、优选地，所述催化剂包括新癸酸铋、月桂酸铋、异辛酸铋或环烷酸铋中的任意一种或至少两种的组合。

49、优选地，所述阻燃剂包括磷酸三异丙基苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯中的任意一种或者至少两种的组合。

50、优选地，所述a组分和b组分的质量比为(10～50):100，例如12:100、14:100、16:100、18:100、20:100、22:100、24:100、26:100、28:100、30:100、32:100、34:100、36:100、38:100、40:100、42:100、44:100、46:100、48:100、50:100等。

51、优选地，所述a组分的粘度为200～2000mpa·s，例如250mpa·s、400mpa·s、600mpa·s、800mpa·s、1000mpa·s、1200mpa·s、1400mpa·s、1600mpa·s、1800mpa·s、1900mpa·s等。

52、优选地，所述b组分的粘度为2000～6000mpa·s，例如2500mpa·s、3000mpa·s、3500mpa·s、4000mpa·s、4500mpa·s、5000mpa·s或5500mpa·s等。

53、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的双组分聚氨酯灌封胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

54、1)a组分的制备：将第二聚醚多元醇、任选的阻燃剂脱水，然后加入异氰酸酯进行聚合，降温，得到a组分；

55、2)改性膨润土的制备：将膨润土分散在有机铝化合物与非极性溶剂组成的溶液中，经过第一段热处理，然后过滤，经过第二段热处理，得到所述改性膨润土；

56、3)促粘接剂的制备：将氨苯基硅烷和硅烷改性剂反应，得到所述促粘接剂；

57、4)b组分的制备：将配方量的油脂多元醇、聚醚多元醇、导热填料、改性膨润土、阻燃剂混合，真空脱水，然后加入催化剂、促粘接剂，搅拌得到b组分；

58、5)将a组分和b组分混合，得到所述双组分聚氨酯灌封胶。

59、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的双组分聚氨酯灌封胶在新能源汽车相关组件灌封中的应用。

60、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

61、本发明提供的双组分聚氨酯灌封胶包括a组分和b组分，所述a组分为异氰酸酯封端聚合物；所述b组分包括特定份数的油脂多元醇、聚醚多元醇、导热填料、改性膨润土、促粘接剂、催化剂和阻燃剂的组合；采用上述a组分和b组分进行搭配，通过添加特定的a组分和添加特定的改性膨润土在b组分，使得到的双组分聚氨酯灌封胶兼具高流淌性和优异的抗沉降性能。