一种可返修的低粘接强度低劈裂强度导热加成型硅橡胶制备方法与流程

文档序号:16796805发布日期:2019-02-01 19:55阅读:194来源:国知局

本发明属于橡橡胶制备技术领域,具体涉及一种可返修的低粘接强度低劈裂强度导热加成型硅橡胶制备方法。



背景技术:

随着新能源动力汽车的快速发展,电池的种类由圆柱型电池发展到方形电池和软包电池,单个动力电池模块的能量密度和电池容量也在不断提高。随着动力电池技术的不断开发研究,方形电池和软包电池的能量密度、电池容量、安全性和新能源动力汽车续航里程将超过圆柱型电池模组,而影响新能源动力电动汽车的续航里程是动力电池模组工作时的发热量,主要通过水冷系统和主动冷却系统解决发热量大的问题。

目前圆柱型电池模组依靠导热灌封有机硅胶对电池模组进行整体灌封保护,导热有机硅灌封胶具有流动性好、比重低、柔软度高、耐候性好等优点。但胶体强度低、灌胶后模组缝隙渗胶、导热系数低导致模组工作过程中发热量大、影响新能源电动汽车自动化生产线的速度等不足。

为了解决提高新能源电动汽车自动化生产线上的装配效率,市场上出现了已室温快速固化的胶黏剂替代依靠导热有机硅灌封的模组粘结方案。因此出现了适用于新能源动力汽车动力电池模组导热粘接的室温硫化单组份缩合型硅橡胶和通过硅烷改性的树脂制备的室温快速固化胶黏剂。其对基材具有良好的粘接力、耐老化性能、物理性能、抗流挂、提高电动汽车生产线的装配效率。但其良好的粘接力也导致了成为动力电池模组更换或返修不能跨越的一道障碍,更换或返修动力电池模组具有耗时多、损耗大、耗材更换部件多、电池包或电池模组模块变形报废风险、维修费用高、整包电池报废率高、对环境资源造成一定影响等。根据动力电池发展现状和用胶方向需求,现有动力电池上使用的胶黏剂有以下局限性:①导热有机硅灌封胶:胶体强度低、导热系数低、生产效率低;②室温快速固化胶黏剂:低粘接强度不可调控、难拆卸、维修成本高、模组维修过程报废率高、造成环境资源浪费。

因此,纵观利用环境资源率越来越紧张,环保的重要性和对动力电池的维修经济性、时效性,现在越来越多的新能源动力电动汽车厂商对胶黏剂的各项性能进行综合考虑,并对胶黏剂提出的用胶需求也越来越多,新能源汽车动力电池用胶需满足室温固化速度快、导热、阻燃、减震、易维护拆卸更换、满足自动化生产的速度等条件。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种可返修的低粘接强度低劈裂强度导热加成型硅橡胶制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种可返修的低粘接强度低劈裂强度导热加成型硅橡胶制备方法,包含以下步骤:

s1、将乙烯基硅油、二甲基硅油、硅树脂、导热填料催化剂、炭黑加入行星动力混合搅拌中,催化剂分散搅拌均匀后即得到的a组份;

s2、将乙烯基硅油、二甲基硅油、含氢交联剂、导热填料加入行星动力混合搅拌器中,分散搅拌均匀后即得到的b组份;

s3、a组份与b组份按质量比1:1混合均匀使用。

优选的,所述乙烯基硅油,粘度范围选择在2000mpa·s-50000mpa·s,含量范围选择在5%-12%,所述二甲基硅油,粘度范围选择在50mpa·s-500mpa·s,含量范围选择在1%-10%。

优选的,s1中硅树脂为甲基mt树脂、甲基mdt树脂、甲基mq树脂、甲基苯基mt树脂、甲基苯基mdt树脂、甲基苯基mq的其中一种,树脂粘度范围选择在8000mpa·s-12000mpa·s,含量范围选择在2%-10%,导热填料为α-氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁的其中一种,颗粒粒径分布范围在1-150微米之间,含量范围选择在50%-90%,催化剂包括浓度500ppm-200000ppm的含有铂或钌、铑、钯的乙烯基双封头的络合物、铂-烯烃络合物、铂-羰基络合物、氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、karstedt催化剂的其中一种,含量范围选择在0.002%-0.45%,炭黑含量范围选择在0.01%-0.02%。

优选的,s1中加工顺序为常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min,搅拌10-20分钟,导热填料、乙烯基硅油、二甲基硅油和硅树脂形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入催化剂后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30min,并抽真空至真空度≥0.09mpa。

优选的,s2中含氢交联剂,粘度范围选择在20mpa·s-200mpa·s,含氢量选择在0.08%-0.36%,含量范围选择在1%-10%,增粘硅烷低聚物,含氢量选择在0.1%-0.9%,含量范围选择在0.3%-0.5%导热填料为α-氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅、二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁的其中一种,颗粒粒径分布范围在1-150微米之间,含量范围选择在50%-90%,抑制剂用于调节组合物的反应快慢,包括乙炔环己醇、甲基丁炔醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、3-甲基-3-戊烯-1-炔和3,5-二甲基-3-己烯-1-炔、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷,以及苯并三唑,选择其中一种,含量范围选择在0.005%-0.03%。

优选的,s2中加工顺序为常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,填料、乙烯基硅油、二甲基硅油和含氢交联剂形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入增粘硅烷低聚物和抑制剂后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30分钟,并抽真空至真空度≥0.09mpa。

本发明的技术效果和优点:该可返修的低粘接强度低劈裂强度导热加成型硅橡胶制备方法,提升了胶体强度及对铝和pet基材的粘接强度,并达到胶体内聚破坏,铝铝剪切强度提高,pet/pet剪切强度提高,使其使用寿命得到大大提升;胶体固化后容易拆卸,可返工;性能强大,降低维修成本,减少资料浪费;导热系数高,散热效果好,使得在电池组使用过程中增加散热性能。

具体实施方式

为了更好地解释本发明,通过以下具体实施例对室温固化低粘接强度低劈裂强度导热加成型硅橡胶进行进一步详细解释。

实施案例-增粘硅烷低聚物合成

将称量好的苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、含氢双封头装入带有冷凝回流和恒压漏头的四口烧瓶中,纯水和浓盐酸(hcl质量分数:37%)的酸水混合物装入恒压漏斗中,滴加入物料中,在65℃-68℃之间平衡反应5小时后,去除酸水,用过量碳酸氢钠中和,过滤,得到增粘硅烷低聚物。

对比案例1

a组份

称取粘度为350mpa·s乙烯基硅油300g、粘度为50mpa·s二甲基硅油27g、800目硅微粉360g、2000目氢氧化铝240g、炭黑0.14g加入高速分散不锈钢混合搅拌缸中,常压,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,粉料和乙烯基硅油、二甲基硅油和炭黑形成膏状后,提高分散分散转速至500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入铂含量2000ppm的karstedt催化剂1.4g后再以分散转速500r/min搅拌30min,催化剂分散搅拌均匀后即得到粘度在1000mpa·s-3000mpa·s的a组份有机硅灌封胶。

b组份

称取粘度为350mpa·s乙烯基硅油300g、粘度为50mpa·s二甲基硅油8.5g、800目硅微粉360g、2000目氢氧化铝240g、含氢量为0.36%的含氢交联剂19g加入高速分散不锈钢混合搅拌缸中,常压,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,粉料和乙烯基硅油、二甲基硅油和含氢交联剂形成膏状后,提高分散分散转速至500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入乙炔基环己烷抑制剂0.2g后再以分散转速500r/min搅拌30min,催化剂分散搅拌均匀后即得到粘度在1000mpa·s-2500mpa·s的b组份有机硅灌封胶。

最后a组份与b组份按质量比1:1混合均匀使用。

对比案例2

称取粘度为20000mpa·s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100g,粘度为5000mpa·s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷150g,粘度为1500mpa·s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50g,α-氧化铝1500g,氢氧化镁210g,轻质纳米碳酸钙50g,乙烯基三甲氧基硅烷3g加入到捏合机,加热物料保持至140℃-150℃,抽真空,真空度保持在-0.09--0.095mpa,捏合4小时,冷却后加入行星动力混合机中,加入粘度100mpa·s的二甲基硅油35g,转速在20rpm/min,搅拌1.5小时,抽真空,真空度保持在-0.09--0.095mpa,然后加入n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷4g,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷3g,γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷3g,钛酸酯螯合物12g,转速在20rpm/min,搅拌1小时,抽真空,真空度保持在-0.09--0.095mpa,搅拌1小时,即可得到室温硫化单组份缩合型硅橡胶。

实施案例1

a组份

称取粘度10000mpa·s乙烯基硅油300g、粘度100mpa·s二甲基硅油150g、硅树脂150g、α-氧化铝3100g、炭黑0.45g加入行星动力混合搅拌器中,常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,填料、乙烯基硅油、二甲基硅油和硅树脂形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入铂含量3000ppm的karstedt催化剂11g后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30min,并抽真空至真空度≥0.09mpa,催化剂分散搅拌均匀后即得到粘度在50000mpa·s-130000mpa·s的半膏状a组份。

b组份

称取粘度10000mpa·s乙烯基硅油300g、粘度100mpa·s二甲基硅油120g、含氢量0.18%的含氢交联剂112g、含氢量0.36%的含氢交联剂55g、α-氧化铝3100g加入行星动力混合搅拌器中,常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,α-氧化铝和乙烯基硅油、二甲基硅油和含氢交联剂形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入含氢量为0.3%的增粘硅烷低聚物15g和乙炔基环己醇抑制剂0.5g后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30分钟,并抽真空至真空度≥0.09mpa,分散搅拌均匀后即得到粘度90000mpa·s-200000mpa·s在的半膏状b组份。

最后a组份与b组份按质量比1:1混合均匀使用,结果见表1。

实施案例2

a组份

称取粘度10000mpa·s乙烯基硅油300g、粘度100mpa·s二甲基硅油150g、硅树脂150g、α-氧化铝3100g、炭黑0.45g加入行星动力混合搅拌器中,常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,填料、乙烯基硅油、二甲基硅油和硅树脂形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入铂含量3000ppm的karstedt催化剂11g后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30min,并抽真空至真空度≥0.09mpa,催化剂分散搅拌均匀后即得到粘度在50000mpa·s-130000mpa·s的半膏状a组份。

b组份

称取粘度10000mpa·s乙烯基硅油300g、粘度100mpa·s二甲基硅油120g、含氢量0.18%的含氢交联剂167g、α-氧化铝3100g加入行星动力混合搅拌器中,常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,α-氧化铝和乙烯基硅油、二甲基硅油和含氢交联剂形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入含氢量为0.3%的增粘硅烷低聚物15g和乙炔基环己醇抑制剂0.5g后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30分钟,并抽真空至真空度≥0.09mpa,分散搅拌均匀后即得到粘度90000mpa·s-200000mpa·s在的半膏状b组份。

最后a组份与b组份按质量比1:1混合均匀使用,结果见表1。

实施案例3

a组份

称取粘度10000mpa·s乙烯基硅油300g、粘度100mpa·s二甲基硅油300g、α-氧化铝3100g、炭黑0.45g加入行星动力混合搅拌器中,常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,填料、乙烯基硅油、二甲基硅油形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入铂含量3000ppm的karstedt催化剂11g后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30min,并抽真空至真空度≥0.09mpa,催化剂分散搅拌均匀后即得到粘度在20000mpa·s-80000mpa·s的半膏状a组份。

b组份

称取粘度10000mpa·s乙烯基硅油300g、粘度100mpa·s二甲基硅油255g、含氢量0.18%的含氢交联剂45g、α-氧化铝3100g加入行星动力混合搅拌器中,常压,搅拌转速30r/min,分散转速100r/min搅拌10-20分钟,α-氧化铝和乙烯基硅油、二甲基硅油和含氢交联剂形成膏状后,抽真空至真空度≥0.09mpa,搅拌转速30r/min,分散转速500r/min,同时开启循环冷却水,控制料温低于85℃下搅拌60分钟;搅拌60分钟后降低循环冷却水水温,冷却控制料温低于50℃,冷却过程保持抽真空状态,料温降至50摄氏度时,常压条件下加入乙炔基环己醇抑制剂0.5g后再以搅拌转速30r/min,分散转速500r/min搅拌30分钟,并抽真空至真空度≥0.09mpa,分散搅拌均匀后即得到粘度20000mpa·s-80000mpa·s在的半膏状b组份。

最后a组份与b组份按质量比1:1混合均匀使用,结果见表1。

表1为各实施例的各项性能指标对比数据表

通过对比例和实施例的对比可知实施例1-5制备的加成型硅胶板,胶体强度高,导热系数高,加大程度上提升了加成型硅橡胶的性能,为电池模组的使用提供了可靠持久的保护。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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