一种硅烷改性单组份导热胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于导热胶，具体涉及一种硅烷改性单组份导热胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着新能源车的不断发展，对于动力电池的要求也越来越高。对于动力电池模组内部来说，传热、减震、密封、焊点保护等等一系列要求也越来越多，因此，对于密封胶的要求也越来越高。

2、硅烷改性密封胶具有硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的优点，被广泛应用于工业领域，但是，现有常规的硅烷改性密封胶无法同时满足电池包对于导热性能和阻燃性能的要求。

3、因此，开发一种兼具优异的导热性能和阻燃性能的硅烷改性单组份导热胶，是本领域急需解决的技术问题。

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硅烷改性单组份导热胶及其制备方法和应用，所述硅烷改性单组份导热胶兼具优异的导热性能、粘结性能和阻燃性能，能够满足动力电池模组的使用需求。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种硅烷改性单组份导热胶，所述硅烷改性单组份导热胶的制备原料按照重量份包括如下组分：

4、硅烷改性聚合物 80～120重量份；

5、增塑剂 40～60重量份；

6、未改性氧化铝a 35～550重量份；

7、钛酸酯改性氢氧化铝 225～375重量份；

8、硅烷改性氧化铝 75～125重量份；

9、触变剂 2～10重量份；

10、固化剂 1～3重量份。

11、本发明提供的硅烷改性单组分导热胶的原料包括特定份数的硅烷改性聚合物、增塑剂、未改性氧化铝a、钛酸酯改性氢氧化铝、硅烷改性氧化铝和触变剂；上述三种填料均具备优异的阻燃性和导热性，特别是所述钛酸酯改性氢氧化铝，由于采用钛酸酯进行活化改性处理后得到，表面具有一层单分子膜，阻燃性和导热性相比未处理具有很大提升，同时所述硅烷改性氧化铝可以有效避免，超细氧化铝其表面有很强的极性及大比表，在使用上极易发生团聚、油粉分层及沉降等现象；进而本发明通过选择硅烷改性聚合物作为基体，并添加未改性氧化铝、钛酸酯改性氢氧化铝以及硅烷改性氧化铝三种填料进行改性，辅以触变剂和增塑剂，使所得硅烷改性单组分导热胶兼具优异的导热性能、粘结性能和阻燃性能，能够满足动力电池模组的使用需求。

12、优选地，所述硅烷改性聚合物包括硅烷改性聚醚和/或硅烷改性聚氨酯。

13、优选地，所述硅烷改性聚合物可以选择kaneka公司的s303h、sax350、sax400；迈图公司的spur+*1015、spur+*1050；agc公司的ess3430、ess2410中的任意一种或至少两种的组合。

14、优选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸酯类化合物和/或聚醚多元醇，进一步优选为聚醚多元醇。

15、优选地，所述邻苯二甲酸酯类化合物包括邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二异癸酯中的任意一种或至少两种的组合。

16、优选地，所述聚醚多元醇的数均分子量为500～10000，例如500、1000、2000、4000、6000、8000或10000等。

17、优选地，所述聚醚多元醇包括聚丙二醇(ppg)，例如可以为ppg 1000、ppg 2000、ppg 3000、ppg 4000或ppg8000中的任意一种或至少两种的组合。

18、优选地，所述未改性氧化铝a包括板状氧化铝和/或多面体氧化铝，进一步优选为板状氧化铝和多面体氧化铝的组合；采用上述两种独特形状的氧化铝进行搭配，二者能够进行面接触，在较低的用量下即可实现更大的接触面积，进而更加有效形成导热通路，能进一步提升所得硅烷改性单组份导热胶的导热性能。

19、优选地，所述板状氧化铝的片径为1～15μm，例如1μm、2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、12μm、14μm或15μm等。

20、优选地，所述多面体氧化铝的粒径为10～30μm，例如10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、24μm、26μm、28μm或30μm等。

21、优选地，所述多面体氧化铝包括十四面体氧化铝。

22、优选地，所述钛酸酯改性氢氧化铝的粒径为2～10μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。

23、优选地，所述钛酸酯改性氢氧化铝通过钛酸酯偶联剂对未改性氢氧化铝进行活化改性后得到。

24、优选地，所述活化改性的方法具体包括：先将未改性氢氧化铝和钛酸酯偶联剂在100～110℃(例如100℃、102℃、104℃、106℃、108℃或110℃等)下反应3～5min(例如3min、3.2min、3.4min、3.6min、3.8min、4min、4.2min、4.4min、4.6min、4.8min或5min等)，再加入协同剂进行混合1～5min(例如1min、1.5min、2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min或5min等)，得到所述钛酸酯改性氢氧化铝。

25、在上述活化改性的方法中，所述协同剂可以选择硬脂酸，且以所述氢氧化铝的用量为100重量份计，所述协同剂的用量可以为1～6重量份，例如1、2、3、4、5或6重量份等。

26、此外，在上述活化改性的方法中，所述钛酸酯偶联剂在添加前可以先进行稀释，所述稀释所用稀释剂可以选择乙醇，稀释后的钛酸酯偶联剂的质量百分含量可以为40％、50％、60％等。

27、优选地，所述未改性氢氧化铝和钛酸酯偶联剂的质量比为100:(0.5～3)，例如100:0.5、100:1、100:1.5、100:2、100:2.5或100:3等。

28、优选地，所述钛酸酯偶联剂包括单烷氧基钛酸酯偶联剂和/或焦磷酸型钛酯酸偶联剂，进一步优选为单烷氧基钛酸酯偶联剂和焦磷酸型钛酯酸偶联剂。

29、优选地，所述单烷氧基钛酸酯偶联剂和焦磷酸型钛酯酸偶联剂的质量比为1:(0.5～1.5)，例如1:0.5、1:0.7、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.3或1:1.5等。

30、优选地，所述硅烷改性氧化铝的粒径为1～5μm，例如1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等。

31、在本发明中，选择片径为1～15μm的板状氧化铝、粒径为10～30μm的多面体氧化铝、粒径为2～10μm的钛酸酯改性氢氧化铝以及粒径为1～5μm的硅烷改性氧化铝进行搭配，不仅能有效避免在基体中发生团聚的问题，且各种粒径的填料互相搭配，能够在硅烷改性聚合物基体中形成最完整的导热通路，最大程度地提升所得硅烷改性单组份导热胶的导热性能。

32、优选地，所述硅烷改性氧化铝通过硅烷偶联剂a和未改性氧化铝b反应得到。

33、优选地，所述反应的温度为50～70℃，例如50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃或70℃等。

34、优选地，所述反应的时间为4～6h，例如4h、4.2h、4.4h、4.6h、4.8h、5h、5.2h、5.4h、5.6h、5.8h或6h等。

35、优选地，所述未改性氧化铝b和硅烷偶联剂a的质量比为100:(1～5)，例如100:1、100:1.5、100:2、100:2.5、100:3、100:3.5、100:4、100:4.5或100:5等。

36、优选地，所述触变剂包括聚酰胺蜡、氢化蓖麻油或气相二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合。

37、优选地，所述固化剂包括螯合锡类固化剂，例如可以选择日东化成工业株式会社的u-220型固化剂、u303型固化剂，或德国tib公司的tib 226型固化剂。

38、优选地，所述硅烷改性单组分导热胶的原料中还包括热稳定剂。

39、优选地，所述硅烷改性单组分导热胶的原料中热稳定剂的含量为0.5～3重量份，例如0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份或3重量份等。

40、优选地，所述热稳定剂包括受阻酚类热稳定剂和/或亚磷酸酯类热稳定剂；例如，所述受阻酚类热稳定剂包括抗氧剂1076或抗氧剂245，所述亚磷酸酯类热稳定剂可以选择irgafos 168，或凡特鲁斯抗氧剂ca-sf。

41、优选地，所述硅烷改性单组分导热胶的原料中还包括除水剂。

42、优选地，所述硅烷改性单组分导热胶的原料中除水剂的含量为4～6重量份，例如4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份或6重量份等。

43、优选地，所述除水剂包括乙烯基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。

44、优选地，所述硅烷改性单组分导热胶的原料还包括硅烷偶联剂b。

45、优选地，所述硅烷改性单组分导热胶的原料中硅烷偶联剂b的含量为3～6重量份，例如3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份或6重量份等。

46、优选地，所述硅烷偶联剂b包括2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯氨基-硅烷、三氨基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三甲氧基硅烷和γ-脲丙基三已氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

47、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述硅烷改性单组份导热胶的制备方法，所述制备方法包括：将硅烷改性聚合物、增塑剂、未改性氧化铝a、钛酸酯改性氢氧化铝、硅烷改性氧化铝、触变剂、固化剂、任选地热稳定剂、任选地除水剂和任选地硅烷偶联剂b进行混合，得到所述硅烷改性单组份导热胶。

48、优选地，所述制备方法具体包括：将硅烷改性聚合物、增塑剂、未改性氧化铝a、钛酸酯改性氢氧化铝、硅烷改性氧化铝、触变剂和热稳定剂在600～800rpm(例如600rpm、620rpm、640rpm、660rpm、680rpm、700rpm、720rpm、740rpm、760rpm、780rpm或800rpm等)下搅拌50～70min(例如50min、52min、54min、56min、58min、60min、62min、64min、66min、68min或70min等)，升温至100～120℃(例如100℃、105℃、110℃、115℃或120℃等)，在300～600rpm(例如300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm或600rpm等)下搅拌100～140min(例如100min、110min、120min、130min或140min等)，再降温至35～55℃(例如35℃、40℃、45℃、50℃或55℃等)，加入除水剂，在200～300rpm(例如200rpm、220rpm、240rpm、260rpm、280rpm或300rpm等)下搅拌10～30min(例如10min、15min、20min、25min或30min等)，再加入硅烷偶联剂b，在200～300rpm(例如200rpm、220rpm、240rpm、260rpm、280rpm或300rpm等)下搅拌20～30min(例如20min、22min、24min、26min、28min或30min等)，最后加入固化剂，在200～300rpm(例如200rpm、220rpm、240rpm、260rpm、280rpm或300rpm等)下搅拌20～30min(例如20min、22min、24min、26min、28min或30min等)，抽真空至真空度不低于980mbar(例如980mbar、985mbar、990mbar、995mbar或1000mbar等)，得到所述硅烷改性单组份导热胶。

49、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的硅烷改性单组份导热胶在电池包中的应用。

50、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

51、本发明提供的硅烷改性单组分导热胶的原料包括特定份数的硅烷改性聚合物、增塑剂、未改性氧化铝、钛酸酯改性氢氧化铝、硅烷改性氧化铝和触变剂；通过选择硅烷改性聚合物作为基体树脂，并添加未改性氧化铝、钛酸酯改性氢氧化铝和硅烷改性氧化铝三种填料进行改性，辅以触变剂和增塑剂，使所得硅烷改性单组分导热胶兼具优异的导热性能、粘结性能和阻燃性能，能够满足动力电池模组的使用需求。