一种低密度导热灌封胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于硅橡胶，具体涉及一种低密度导热灌封胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、导热灌封胶主要用在新能源汽车电池的灌封，以达到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用，目前现阶段市售的新能源汽车电池用有机硅灌封胶，导热系数低、比重大、阻燃性能差，并且粘度大不利于灌封。固化之后抗震强度不足，耐候性差，适用温度范围小，容易老化开裂。

2、现有的有机硅灌封胶主要是通过乙烯基硅油与含氢硅油通过硅氢加成反应交联得到。如在我们的前期专利cn 116463104 a中，即公开了一种低密度导热灌封胶，采用端乙烯基硅油与侧氢硅油、端氢硅油和端侧含氢硅油的反应产物作为基体硅橡胶成分。然而，端乙烯基硅油与侧氢硅油、端氢硅油和端侧含氢硅油的反应产物主要为线型或梳型交联产物，为提高其拉伸强度需要提高其分子量及交联强度，但线型或梳型交联产物分子排列紧密，在提高其分子量及交联强度之后弹性降低，特别是在加入导热填料及补强填料之后，这种现象尤为明显，导致固化产物抗震性能不足。

3、目前，提高导热灌封胶导热性能的方法主要是通过加入高含量导热填料来实现，常用的导热填料主要有氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化锌、二氧化钛、氮化硼等。但上述导热填料的密度相比硅橡胶明显大得多，导致灌封胶密度变大；另外上述导热填料在硅橡胶中的分散性能较差，且与硅橡胶的结合力较弱，为提高导热性能需增加导热填料的含量，这将导致灌封胶拉伸强度和弹性的降低，因此难以达到令人满意的综合性能。

4、在专利cn 104861661 a中，公开了采用低密度填料如中空玻璃微球、中空酚醛微球、塑料微球中的一种或几种来降低灌封胶密度，同时使用补强填料如气相白炭黑、沉淀白炭黑、碳酸钙、石英粉中的一种或几种来提高强度。但其仍然未解决灌封胶弹性及抗震性能的问题，也未解决高比例导热填料的分散性差及结合力弱的问题。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种低密度导热灌封胶。本发明采用低密度的乙烯基mq硅树脂对导热阻燃填料进行包覆改性，可以在降低导热阻燃填料添加量的情况下达到良好的导热阻燃性能，降低灌封胶密度；同时增强导热阻燃填料在硅橡胶基体中的分散性及提高与硅橡胶基体的结合力，提高灌封胶力学性能。

2、本发明的另一目的在于提供上述低密度导热灌封胶的制备方法。

3、本发明的再一目的在于提供上述低密度导热灌封胶在新能源汽车电池灌封中的应用。

4、本发明目的通过以下技术方案实现：

5、一种低密度导热灌封胶，包括a组分和b组分；

6、所述a组分包括如下按重量份计的组分：

7、侧乙烯基硅油和/或端侧乙烯基硅油80～100份；乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料100～150份；催化剂0.005～0.02份；

8、所述b组分包括如下按重量份计的组分：

9、侧乙烯基硅油和/或端侧乙烯基硅油80～100份；乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料100～150份；端氢硅油10～30份；抑制剂0.05～0.2份；色粉0～0.2份；

10、所述乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料通过如下方法制备得到：

11、(1)将导热填料与阻燃填料加入到乙醇水溶液中搅拌分散均匀，然后加入氨水调节ph值为8～10，滴加正硅酸四乙酯搅拌反应，反应完成后过滤取固相干燥、粉碎，得到二氧化硅包覆改性导热阻燃填料；

12、(2)将二氧化硅包覆改性导热阻燃填料加入到乙烯基mq硅树脂溶液中搅拌分散均匀，所得浆料经喷雾造粒，得到乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料。

13、优选的，所述侧乙烯基硅油或端侧乙烯基硅油的粘度为100～5000mpa·s(25℃)，乙烯基含量(以-ch2＝ch2计的质量百分含量)为2％～10％。

14、所述侧乙烯基硅油或端侧乙烯基硅油的典型分子结构式如下所示：

15、

16、式中me表示甲基，vi表示乙烯基。

17、侧乙烯基硅油或端侧乙烯基硅油均为本领域常用的硅油原料。

18、优选的，所述催化剂为氯铂酸、氯铂酸-异丙醇、卡斯特催化剂(1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物)中的任意一种。

19、优选的，所述端氢硅油为含氢量(端氢的质量百分含量)为0.02％～1.5％的端氢硅油；更优选含氢量为0.05％～1％的端氢硅油；最优选含氢量为0.05％～0.2％的端氢硅油与含氢量为0.4％～1％的端氢硅油的组合。所述端氢硅油的典型分子结构式如下所示：

20、

21、优选的，所述抑制剂为3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、2-苯基-3-丁炔基-2-醇和乙烯基环体中的一种或多种。

22、优选的，步骤(1)中所述导热填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化锌、二氧化钛、氮化硼中的一种或几种。

23、优选的，步骤(1)中所述阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、十溴联苯醚、三聚氰胺、氧化锑、硼酸锌中的一种或几种。

24、优选的，步骤(1)中所述导热填料、阻燃填料和正硅酸四乙酯加入的质量比为100:15～30:15～30。

25、优选的，步骤(2)中所述乙烯基mq硅树脂溶液是指分子量为2000～6000g/mol的乙烯基mq硅树脂的甲苯溶液、二甲苯溶液或环戊硅氧烷溶液。

26、优选的，步骤(2)中所述二氧化硅包覆改性导热阻燃填料与乙烯基mq硅树脂溶液中所含乙烯基mq硅树脂的质量比为100:10～30。

27、上述低密度导热灌封胶的制备方法，包括如下制备步骤：

28、1)按重量份称取各组分，将侧乙烯基硅油和/或端侧乙烯基硅油、乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料、催化剂加入到真空反应釜中搅拌混匀，得到a组分；

29、2)按重量份称取各组分，将侧乙烯基硅油和/或端侧乙烯基硅油、乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料、端氢硅油、色粉加入到真空反应釜中搅拌混匀，再加入抑制剂搅拌混匀，得到b组分。

30、上述低密度导热灌封胶在新能源汽车电池灌封中的应用。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、(1)本发明采用特定的乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料替代常规导热阻燃填料，一方面通过乙烯基mq硅树脂的包覆可以显著提高导热阻燃填料在硅油及硅橡胶中的分散性和结合力，可以在较少导热阻燃填料添加量的情况下达到更好的导热效果和阻燃效果，因导热阻燃填料添加量的降低及mq硅树脂的低密度特性，可以明显降低所得灌封胶的密度；另一方面表面包覆的乙烯基mq硅树脂可参与硅橡胶交联反应，使得改性导热阻燃填料能够与硅橡胶基体形成化学键结合，显著提高补强效果，并最终提高灌封胶的拉伸强度；再一方面乙烯基mq硅树脂因其结构特征，活性乙烯基几乎全部分布于外层，其反应位点多、反应活性高，通过后续与端氢硅油的反应可在侧乙烯基硅油和/或端侧乙烯基硅油分子中形成簇状交联结构，该簇状交联结构相比常规梳型交联产物能够维持所得灌封胶具有良好的柔性及弹性。

33、(2)本发明乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料的制备过程中先采用二氧化硅进行包覆改性，其可以提高后续与乙烯基mq硅树脂之间的结合力，使其能够与乙烯基mq硅树脂未封端的q链段形成化学键结合，提高乙烯基mq硅树脂的包覆稳定性，并最终提高导热阻燃填料在硅油和硅橡胶中的分散稳定性和结合力。

34、(3)本发明进一步采用不同含氢量(分子量)端氢硅油的组合作为侧乙烯基硅油和/或端侧乙烯基硅油的交联剂，能够在侧乙烯基硅油和/或端侧乙烯基硅油分子中形成不同大小的交联网络，并进一步结合与乙烯基mq硅树脂包覆改性导热阻燃填料所形成的簇状交联结构，能够同时达到良好的力学强度和弹性。