一种低密度导热灌封胶及其制备方法

技术领域

本发明属于有机涂料领域，具体涉及一种低密度导热灌封胶。

背景技术

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。

D1：CN114214030A公开了一种双组份高填充低粘度灌封胶及其制备方法与应用。该灌封胶包括A组分和B组分，A组分包含基胶、端乙烯基硅油、色料、铂金催化剂；B组分包含基胶、端乙烯基硅油、端含氢硅油、侧含氢硅油、抑制剂。通过用适当结构的表面处理剂对硅微粉填料进行适当的表面改性处理，得到了高填充75％硅微粉的双组份加成型有机硅灌封胶，其具有低粘度、高导热系数、低密度、不沉淀板结、低成本、高绝缘的优异综合性能。

其说明书记载，其密度为1.9g/cm

D2：CN110819298A公开了一种有机硅灌封胶及其制备方法，该有机硅灌封胶包括等质量的A组份和B组份；所述A组份包括基料、双端乙烯基硅油、甲基硅油、铂金催化剂；所述B组份包括基料、甲基硅油、含氢硅油、端氢硅油、增粘剂、黑色浆、抑制剂；所述基料包括双端乙烯基硅油、导热填料、填料处理剂；所述增粘剂为带环氧基和乙烯基的硅烷偶联剂，所述填料处理剂为12～20个碳的硅烷。该有机硅灌封胶的制备方法包括：制备基料、A组份和B组份，最后将制备的A组份和制备的B组份混合均匀，抽真空排除气泡，即得所述有机硅灌封胶。该有机硅灌封胶具有极佳的流动性能，粘性强，且应力低，可以达到shore 000 1或更低。

D3：CN112778968A公开了一种有机硅灌封胶，为双组分，包括A组分和B组分，A组分包括乙烯基、甲基乙烯基MQ树脂、补强填料、催化剂；B组分包括乙烯基硅油、甲基乙烯基MQ树脂、含氢硅油、阻燃剂、硅烷偶联剂、阻聚剂。其制备方法：将乙烯基硅油、甲基乙烯基MQ树脂和催化剂加入到反应釜中，低速分散，加入补强填料，高速分散，真空脱泡，得到A组分；先将乙烯基硅油、甲基乙烯基MQ树脂和阻聚剂加入到反应釜中，低速分散，接着加入含氢硅油和硅烷偶联剂，低速分散，再加入阻燃剂，高速分散，真空脱泡，得到B组分。该有机硅灌封胶相比电痕化系数(CTI)≥600V，不渗油，阻燃性能优异，粘度小，易于灌封。

D1中，密度过大，达到了1.9；D2和D3没有说明密度数据，但是D3的拉伸强度为0.32，也无法满足相应的应用要求。

电动车生产商要求本申请人提供的产品密度不能超过1.7，拉伸强度不能低于0.7MPa；阻燃系数至少V1级别；伸长率在50-80％之间。

作为本领域技术人员来说，密度和拉伸强度两者是较难协调的，密度如果要低，那么填料就得加量，填料加量了拉伸强度、伸长率无法有效控制；加入阻燃剂，对上述性能控制更加困难。

所以，本案解决的技术问题是：如何制备得到产品密度不能超过1.7，拉伸强度不能低于0.7MPa；阻燃系数至少V1级别；伸长率在50-80％之间的密封胶产品。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种低密度导热灌封胶，该灌封胶具有密度低、拉伸强度大、伸长率符合客户预期的优势；同时，本发明还公开了该AB型灌封胶的制备方法。

为达到本发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种低密度导热灌封胶，包括A组分和B组分；

所述A组分包括如下成分：

端乙烯基硅油80-100份；

抑制剂0.05-0.2份

导热填料80-90份；

氢氧化铝20-30份；

阻燃剂0.5-5份；

B组份其特征在于包括如下重量份的组分：

端乙烯基硅油80-100份；

导热填料80-90份；

氢氧化铝20-30份；

阻燃剂0.5-5份；

侧氢硅油4-10份；

端氢硅油1-5份；

端侧含氢硅油1-5份；

所述端乙烯基硅油的粘度为100～1000mPa·s，乙烯基含量为0.3％～1.5％；

所述侧氢硅油的粘度为20～150mPa·s，含氢量为0.1％～1.0％；

所述端氢硅油的粘度为15～1000mPa·s，含氢量为0.005％～0.2％；

端侧含氢硅油的粘度为4～8mPa·s，含氢量为1％。

在上述的低密度导热灌封胶中，所述端乙烯基硅油的粘度为200～500mPa·s，乙烯基含量为0.7％～1％；

所述侧氢硅油的粘度为20～100mPa·s，含氢量为0.15％～0.8％；

所述端氢硅油的粘度为35～500mPa·s，含氢量为0.01％～0.07％。

在上述的低密度导热灌封胶中，所述阻燃剂为氢氧化镁、十溴联苯醚、三聚氰胺、氧化锑、硼酸锌中的一种或几种。

在上述的低密度导热灌封胶中，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。

在上述的低密度导热灌封胶中，所述催化剂为为氯铂酸、氯铂酸-异丙醇、卡斯特催化剂中的任一一种。

在上述的低密度导热灌封胶中，所述抑制剂为3，5-二甲基-1-己炔基-3-醇、1-己炔基-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。

同时，本发明还公开了一种如上任一所述的低密度导热灌封胶的制备方法，所述A组分、B组分的制备方法均为：

将各原料加至真空反应釜，混料反应一段时间即可。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明对现有硅基灌封胶进行改性，通过填料以及助剂的配合，保持硅基导热胶优异导热能力的基础上，极大提高粘接剪切强度；本发明灌封胶相比于常用的灌封胶具有较好的电绝缘性、粘接性，还具有更佳的导热性。固化时不放热，无小分子副产物释放，收缩率小，能深层固化，施胶工艺简单，固化后形成的胶样，可在-65～200℃温度范围内长期保持弹性，具有优良的电气性能和化学稳定性、耐水、耐臭氧、耐辐照、耐气候老化、以及硫化速度可以用温度控制等优点。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种低密度灌封胶，在使用时将A、B组分进行混合均匀即可，具体来说，A、B组分的配方如下：

A组份包括如下重量份的组分：

端乙烯基硅油100份(所述端乙烯基硅油的粘度为350±20mPa·s，乙烯基含量为0.52±0.02％)；

3，5-二甲基-1-己炔基-3-醇0.1份；

氮化铝85份；

氢氧化铝25份；

氢氧化镁2份；

B组份包括如下重量份的组分：

端乙烯基硅油100份(所述端乙烯基硅油的粘度为350±20mPa·s，乙烯基含量为0.52±0.02％)：

氮化铝85份；

氢氧化铝25份；

氢氧化镁2份；

侧氢硅油6份；(侧氢硅油的粘度为50-90mPa·s，含氢量为0.36％)

端氢硅油3份；(端氢硅油的粘度为60mPa·s，含氢量为0.05％)

端侧含氢硅油3份；(端侧含氢硅油的粘度为4～8mPa·s，含氢量为1％)

氯铂酸催化剂：0.01份；

色粉0.02份。

实施例2

一种低密度灌封胶，在使用时将A、B组分进行混合均匀即可，具体来说，A、B组分的配方如下：

A组份包括如下重量份的组分：

端乙烯基硅油100份(所述端乙烯基硅油的粘度为350±20mPa·s，乙烯基含量为0.52±0.02％)；

3，5-二甲基-1-己炔基-3-醇0.1份；

氮化铝80份；

氢氧化铝20份；

氢氧化镁2份；

B组份包括如下重量份的组分：

端乙烯基硅油100份(所述端乙烯基硅油的粘度为350±20mPa·s，乙烯基含量为0.52±0.02％)；

氮化铝80份；

氢氧化铝20份；

氢氧化镁2份；

侧氢硅油4份；(侧氢硅油的粘度为50-90mPa·s，含氢量为0.36％)

端氢硅油5份(端氢硅油的粘度为60mPa·s，含氢量为0.05％)

端侧含氢硅油1份；(端侧含氢硅油的粘度为4～8mPa·s，含氢量为1％)

氯铂酸催化剂：0.01份；

色粉0.02份。

实施例3

一种低密度灌封胶，在使用时将A、B组分进行混合均匀即可，具体来说，A、B组分的配方如下：

A组份包括如下重量份的组分：

端乙烯基硅油100份(所述端乙烯基硅油的粘度为350±20mPa·s，乙烯基含量为0.52±0.02％)；

3，5-二甲基-1-己炔基-3-醇0.1份；

氮化铝90份；

氢氧化铝30份；

氢氧化镁2份；

B组份包括如下重量份的组分：

端乙烯基硅油100份(所述端乙烯基硅油的粘度为350±20mPa·s，乙烯基含量为0.52±0.02％)；

氮化铝90份；

氢氧化铝30份；

氢氧化镁2份；

侧氢硅油10份；(侧氢硅油的粘度为50-90mPa·s，含氢量为0.36％)

端氢硅油2份(端氢硅油的粘度为60mPa·s，含氢量为0.05％)

端侧含氢硅油5份；(端侧含氢硅油的粘度为4～8mPa·s，含氢量为1％)

氯铂酸催化剂：0.01份；

色粉0.02份。

实施例4

与实施例1大体相同，不同的地方在于：

A组分和B组分的端乙烯基硅油的规格为：粘度为100±20mPa·s，乙烯基含量为1.06±0.03％。

侧氢硅油的粘度为80±10mPa·s，含氢量为0.18％；

端氢硅油的粘度为35mPa·s，含氢量为0.07％。

实施例5

与实施例1大体相同，不同的地方在于：

A组分和B组分的端乙烯基硅油的规格为：粘度为1000mPa·s，乙烯基含量为0.32±0.02％。

侧氢硅油的粘度为50±10mPa·s，含氢量为0.75％；

端氢硅油的粘度为1000mPa·s，含氢量为0.007％。

实施例6

与实施例1大体相同，不同的地方在于：填料由氮化铝变更为氧化锌。

实施例7

与实施例1大体相同，不同的地方在于：填料由氮化铝变更为碳化硅。

实施例8

与实施例1大体相同，不同的地方在于：填料由氮化铝变更氧化铝。

上述实施例1-8的A组分和B组分的制备均在真空反应釜搅拌反应一段时间即可。

上述实施例1-8在使用时，将A组分和B组分以1：1的重量比混合均匀即可，混合可操作时间≤60min；完全固化时间80℃/30min，25℃/6-8Hours。

对比例1

大体同实施例1，不同的是，不含端侧含氢硅油。增加侧氢硅油和端氢硅油的用量，如下：

侧氢硅油8份；

端氢硅油4份。

对比例2

大体同实施例1，不同的是，不含氢氧化铝，A组分、B组分中的氮化铝增加到110份。

性能测试

测试项目1：比重/g/mL；

测试项目2：伸长率％；50-80％判定为合格；

测试项目3：拉伸强度/Mpa；

测试项目4：导热系数W/mK；

测试项目5：A组分和B组分混合初期粘度/mpa.s；

测试项目6：阻燃性能。

测试结果如下表1；

表1测试结果

通过以上数据可以得到如下结论：

1.通过实施例1与实施例6-8的对比可见，采用氮化铝作为填料相比于氧化锌、碳化硅、氧化铝来说，其拉伸强度更佳，其可能的原因在于，氮化硅和含氢硅油、乙烯基硅油之间有更好的亲和性，能够达到更为优异的力学性能，应用于电动汽车上时，具有更为良好的抗震、密封等性能；

2.通过实施例1、对比例1的对比可见，端侧氢基硅油对于拉伸强度的提升是非常重要的，其可能的原因在于，端侧氢基硅油具有较为均匀的氢键且含量量一般大于侧含氢硅油，其在实现端乙烯基硅油完成交联和扩链的同时，还能够和氢氧化铝之间进行氢键结合，对氢氧化铝进行偶联改性。氢氧化铝在配方中起着多重作用：1.阻燃；2.填料；

同时，采用端侧氢基硅油、侧氢基硅油能够达到对氮化铝表面改性的作用，其一方面可以增强氮化铝和乙烯基硅油的结合强度，另外一方面能够保护氮化铝，避免氮化铝和水接触产生氨气，而氨气对于灌封胶的使用寿命影响极大，因此可延长本发明的灌封胶的使用寿命。

3.通过实施例1和对比例2可见，氢氧化铝可以起到辅助阻燃的作用，同时，其对于结构补强有着重要的贡献。

基于以上实验可见，氢氧化铝对于双组分灌封胶的强度、阻燃性能的影响是显著的；本实施例实现了低密度灌封胶的密度和强度的协同统一；采用氮化铝和氢氧化铝的填料组合、采用氢氧化铝和阻燃剂的阻燃组合，能够提高灌封胶的强度和阻燃性能。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。