本发明属于结构胶技术领域，具体涉及一种导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶及其制备方法，其主要应用于电子及电器业、汽车行业、新能源锂电池组装等结构性粘接领域。
背景技术：
聚氨酯热熔胶是新一代的能提供优异粘接性能的结构胶，它是以聚氨酯预聚物为主体材料，配以各种助剂而制得的一类热熔胶。聚氨酯热熔胶使用方便并环保，性能又可与溶剂型热熔胶相媲美。近十年来，聚氨酯热熔胶在电子及电器业、汽车行业等高端领域得到了快速发展及广泛使用。聚氨酯热熔胶按固化形式不同，可分为热塑性聚氨酯弹性体热熔胶和反应性聚氨酯热熔胶；反应性聚氨酯热熔胶按其固化原理不同，可分为湿固化型和封闭型；湿固化型聚氨酯热熔胶（pur）是一种单组分热熔胶，加热后熔融，并流动分散涂覆于基材表面，被粘物黏合后冷却并形成优良的初粘接性能，然后由于基材表面含有微量水分或其他含活泼氢的化合物，与异氰酸根（-nco）反应发生化学交联反应，从而生成具有高度交联网络及内聚力大的一种结构性粘接热熔胶。
湿固化型聚氨酯热熔胶目前技术上得到了空前的发展，主要围绕高粘接强度，低熔体粘度，开放时间，返修及固化形式等进行性能优化调整。中国专利公开的“反应性热熔粘合剂”，申请号是201480080313.0，制备出一种具有返修的可移除的聚氨酯热熔粘合剂，更适合于高端电子产品领域应用。中国专利公开的“无溶剂湿气固化聚氨酯热熔粘合剂组合物”，申请号是201180047316.0，制备出一种低毒快速建立粘结性能聚丙烯酸酯和聚酯制备的聚氨酯热熔胶粘合剂。为了改善湿固化型聚氨酯热熔胶的固化形式，中国专利公开的“有机硅改性聚氨酯密封剂”，申请号是2017102717258，制备出一种有机硅改性聚氨酯密封剂，用硅烷偶联剂取代异氰酸根（-nco），更适合高湿环境下应用。目前，湿固化型聚氨酯热熔胶的研发技术在快速发展，满足不同类型高端电子产品领域应用。湿固化型聚氨酯热熔胶虽然能在固化后形成高度交联的网络，但还存在着耐溶剂、耐老化性能和导热性能不足问题。耐溶剂和耐老化性能不足的主要原因是大多数湿固化型聚氨酯热熔胶为了提高其初粘性能，加入了大量的非反应性热塑性增粘树酯或多元丙烯酸共聚物。这些非反应体系增粘树酯无法参与固化生成交联网络，从而易降低聚氨脂热熔胶涂层的耐化学品性能，耐热性能和耐老化性能等。
导热胶专用于电子电器设备材料的粘接及导热作用。目前，主要有导热有机硅胶，导热环氧胶和导热聚氨酯胶。导热有机硅胶具有优良的耐热和耐老化性能，但对基材的附着力相比较弱。导热环氧胶对基材的粘接力很大，但存在固化后硬度大和脆性太强。导热聚氨酯胶具有优良的附着力和柔韧性，能达到良好的减震和导热作用。导热聚氨酯胶通常设计为双组份，使用混合过程，为了能快速消泡，加入大量硅类消泡剂进行快速消泡。消泡剂因无法参与反应，易析出涂层表面，污染产品。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶及其制备方法，由于导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶通过有机硅改性、引入反应型阻燃剂和导热填料，提升了聚氨酯涂层的导热性能、耐化学品性能、阻燃性能、防水性能等。
为了达到上述目的，本发明的导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶的技术方案是这样实现的，其特征在于包括1～20份的聚醚二元醇、1～40份的液态聚酯二元醇、1～40份的阻燃聚醚多元醇、1～40份的结晶型聚酯二元醇、10～50份的羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物、5～50份的异氰酸酯、0.1～5份的催化剂、0.01～2份的抗氧剂、0.1～5份的硅烷偶联剂和10～150份的导热填料；以上均为质量份数；所述羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物的化学结构是：羟基封端聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷-无规-丙烯腈-无规-丙烯酸丁酯-无规-2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯）即p（bapdms-r-an-r-ba-r-hmp），在羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物中平均每个大分子链末端含有1～2羟基官能团，羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物的数均分子量为1000～50000。
在本技术方案中，所述聚醚二元醇为数均分子量在500～4000的聚氧化丙烯二醇ppg或聚四氢呋喃醚二醇ptmg的一种或两种的任意组合；
所述液态聚酯二元醇为数均分子量在200～2000的聚己二酸乙二醇酯二醇pea、聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇pha或聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇pba一种或两种以上的任意组合；
所述阻燃聚醚多元醇为万华化学集团股份有限公司生产的wanol®fr-130、wanol®fr-212或wanol®fr-312的一种或两种的任意组合；
所述结晶型聚酯二元醇为赢创德固赛型号7320、型号7360和型号7380一种或两种以上的任意组合；
所述异氰酸酯为改性二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯desmodurcd-c（mdi预聚体）；
所述催化剂为三乙醇胺、2,2-二吗啉基二乙基醚和磷酸的一种或两种以上的任意组合；
所述抗氧剂是168和1010中的一种或两种的任意组合；
所述硅烷偶联剂是苯胺甲基三乙氧基硅烷nd-42；
所述导热填料是氧化铝、石墨、氢氧化铝和碳酸钙的一种或两种以上的任意组合，导热填料粒径为0.1～5μm。
为了达到上述目的，本发明的导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶制备方法的技术方案是这样实现的，其特征在于制备步骤如下：
步骤一合成羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物
将1～30份的甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms、1～35份的丙烯腈an、1～35份的丙烯酸丁酯ba和1～30份2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯hmp溶解于50～100份的甲苯中，控制于40～100℃，在氮气保护下，加入0.1～3份的热引发剂4,4'-偶氮双(4-氰基戊醇)，聚合反应0.5～30小时，旋转蒸发除去甲苯后，获得羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物，羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物的数均分子量为1000～50000；甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms的数均分子量为1000；
步骤二合成导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶
将1～20份的聚醚二元醇、1～40份的液态聚酯二元醇、1～40份的阻燃聚醚多元醇、1～40份的结晶型聚酯二元醇、10～50份的步骤一合成的羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物、10～150份的导热填料、0.1～5份的催化剂和0.01～2份的抗氧剂混合后，加热于120～150℃，进行机械分散，抽真空除水约1～3小时，直至混合物的水份含量低于280ppm，降温于70～100℃，在氮气保护下，加入5～50份的异氰酸酯，进行聚合反应1～5小时，取样分析聚合产物nco%含量达到1%～3%，100℃下测试粘度达到8000～100000mpa.s，加入0.1～5份的硅烷偶联剂，获得导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，以上均为质量份数。
在本技术方案中，用brookfielddv-c数字粘度计测量粘度。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点及效果：
1、本发明解决了传统湿固化型聚氨酯热熔胶耐化学品性能，阻燃性能、耐老化性能、导热性能等不足的缺陷；通过在聚氨酯预聚体中引入了有机硅链段和反应型阻燃剂，加入导热填料，提高了聚氨酯胶体的耐化学品、阻燃、导热性能，耐老化性能和防水性能等；
2、本发明将增粘树酯丙烯酸共聚物无规缩聚引入聚氨酯预聚体，提高了增粘树酯与聚氨酯的相容性，进一步解决湿固化型聚氨酯热熔胶耐溶剂性能；
3、有机硅丙烯酸酯共聚物可发挥分散剂的作用，提升导热填料在胶体中分散能力，降低胶体的综合黏度，提高导热填料的导热率；
4、本发明解决了传统湿固化型聚氨酯热熔胶对基材湿润性能差的问题，提升了热熔胶施胶的流平性能，包装和施胶过程不易产生气泡。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例中所涉及的份数均是质量份数。
实施例一
其是一种导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，由以下步骤制备得到：
步骤一合成羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物
将10份的甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms、20份的丙烯腈an、20份的丙烯酸丁酯ba和10份的2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯hmp溶解于55份的甲苯中，控制于65℃，在氮气保护下，加入2.8份的热引发剂4,4'-偶氮双(4-氰基戊醇)，聚合反应4小时，旋转蒸发除去甲苯后，获得羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物，羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物的数均分子量为6000，其化学结构是：羟基封端聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷-无规-丙烯腈-无规-丙烯酸丁酯-无规-2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯）即p（bapdms-r-an-r-ba-r-hmp），在羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物中平均每个大分子链末端含有1～2羟基官能团；所述甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms的数均分子量为1000，cas号：146632-07-7；
步骤二合成导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶
将10份的聚氧化丙烯二醇ppg、20份的聚己二酸乙二醇酯二醇pea、10份的阻燃聚醚多元醇wanol®fr-130、15份的结晶型聚酯二元醇7360、20份的步骤一合成的羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物、30份的氧化铝、0.2份的磷酸和0.1份的抗氧剂168混合后，加热于120℃，进行机械分散，抽真空除水2小时，直至混合物的水份含量低于280ppm，降温于80℃，在氮气保护下，加入50份的改性二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯desmodurcd-c（mdi预聚体），进行聚合反应3小时，取样分析聚合产物nco%含量达到1.2%，粘度达到9000mpa.s,，加入2份的硅烷偶联剂nd-42，获得导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，以上均为质量份数；所述聚氧化丙烯二醇ppg的数均分子量为1000，所述聚己二酸乙二醇酯二醇pea的数均分子量为500，用brookfielddv-c数字粘度计测量粘度，测试温度设置为100℃。
实施例二
其是一种导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，由以下步骤制备得到：
步骤一合成羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物
将15份的甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms、10份的丙烯腈an、20份的丙烯酸丁酯ba和20份的2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯hmp溶解于60份的甲苯中，控制于70℃，在氮气保护下，加入1.4份的热引发剂4,4'-偶氮双(4-氰基戊醇)，聚合反应10小时，旋转蒸发除去甲苯后，获得羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物，羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物的数均分子量为15000，其化学结构是：羟基封端聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷-无规-丙烯腈-无规-丙烯酸丁酯-无规-2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯）即p（bapdms-r-an-r-ba-r-hmp），在羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物中平均每个大分子链末端含有1～2羟基官能团；所述甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms的数均分子量为1000，cas号：146632-07-7；
步骤二合成导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶
将10份的聚四氢呋喃醚二醇ptmg、20份的聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇pha、25份的阻燃聚醚多元醇wanol®fr-130、20份的结晶型聚酯二元醇7380、30份的步骤一合成的羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物、80份的石墨、0.5份的三乙醇胺和0.4份的抗氧剂168混合后，加热于130℃，进行机械分散，抽真空除水2.5小时，直至混合物的水份含量低于280ppm，降温于70℃，在氮气保护下，加入35份的改性二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯desmodurcd-c（mdi预聚体），进行聚合反应3小时，取样分析聚合产物nco%含量达到1.2%，粘度达到15000mpa.s，加入3份的硅烷偶联剂nd-42，获得导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，以上均为质量份数；所述聚四氢呋喃醚二醇ptmg的数均分子量为2000，所述聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇pha的数均分子量为1000，用brookfielddv-c数字粘度计测量粘度，测试温度设置为100℃。
实施例三
其是一种导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，由以下步骤制备得到：
步骤一合成羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物
将20份的甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms、10份的丙烯腈an、20份的丙烯酸丁酯ba和25份的2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯hmp溶解于90份的甲苯中，控制于75℃，在氮气保护下，加入0.7份的热引发剂4,4'-偶氮双(4-氰基戊醇)，聚合反应9小时，旋转蒸发除去甲苯后，获得羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物，羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物的数均分子量为21000，其化学结构是：羟基封端聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷-无规-丙烯腈-无规-丙烯酸丁酯-无规-2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯）即p（bapdms-r-an-r-ba-r-hmp），在羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物中平均每个大分子链末端含有1～2羟基官能团；所述甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms的数均分子量为1000，cas号：146632-07-7；
步骤二合成导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶
将15份的聚氧化丙烯二醇ppg、10份的聚己二酸乙二醇酯二醇pea、30份的阻燃聚醚多元醇wanol®fr-312、20份的结晶型聚酯二元醇7320、40份的步骤一合成的羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物、100份的碳酸钙、0.8份的2,2-二吗啉基二乙基醚和0.4份的抗氧剂1010混合后，加热于150℃，进行机械分散，抽真空除水3小时，直至混合物的水份含量低于280ppm，降温于80℃，在氮气保护下，加入40份的改性二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯desmodurcd-c（mdi预聚体），进行聚合反应3小时，取样分析聚合产物nco%含量达到2.1%，粘度达到21000mpa.s，加入3份的硅烷偶联剂nd-42，获得导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，以上均为质量份数；所述聚氧化丙烯二醇ppg的数均分子量为3000，所述聚己二酸乙二醇酯二醇pea的数均分子量为1500，用brookfielddv-c数字粘度计测量粘度，测试温度设置为100℃。
实施例四
其是一种导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，由以下步骤制备得到：
步骤一合成羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物
将30份的甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms、5份的丙烯腈an、30份的丙烯酸丁酯ba和35份的2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯hmp溶解于100份的甲苯中，控制于75℃，在氮气保护下，加入0.4份的热引发剂4,4'-偶氮双(4-氰基戊醇)，聚合反应15小时，旋转蒸发除去甲苯后，获得羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物，羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物的数均分子量为37000，其化学结构是：羟基封端聚（甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷-无规-丙烯腈-无规-丙烯酸丁酯-无规-2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯）即p（bapdms-r-an-r-ba-r-hmp），在羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物中平均每个大分子链末端含有1～2羟基官能团；所述甲基丙烯酰氧丙基单封端二甲基聚硅氧烷bapdms的数均分子量为1000，cas号：146632-07-7；
步骤二合成导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶
将15份的聚氧化丙烯二醇ppg、20份的聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇pba、35份的阻燃聚醚多元醇wanol®fr-312、25份的结晶型聚酯二元醇7360、30份的步骤一合成的羟基封端含磷阻燃聚有机硅丙烯酸酯共聚物、120份的氢氧化铝、2.0份的三乙醇胺和2份的抗氧剂168混合后，加热于150℃，进行机械分散，抽真空除水2小时，直至混合物的水份含量低于280ppm，降温于90℃，在氮气保护下，加入45份的改性二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯desmodurcd-c（mdi预聚体），进行聚合反应5小时，取样分析聚合产物nco%含量达到2.4%，粘度达到35000mpa.s，加入4份的硅烷偶联剂nd-42，获得导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶，以上均为质量份数；所述聚氧化丙烯二醇ppg的数均分子量为4000，所述聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇pba的数均分子量为2000，用brookfielddv-c数字粘度计测量粘度，测试温度设置为100℃。
性能测试
本发明参照目前热熔胶的通用方法对以上的四种实施例得到的导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶进行熔融粘度、开放时间、邵氏硬度、断裂伸长率、剪切强度、氧指数和和耐油酸性能指标测试。熔融粘度参照hg/t3660-1999标准进行测试，选用27号转子，设置100℃。开放时间参照astmd4497-1994(2004)方法进行测试。邵氏硬度参照gb-t2411-2008标准进行测试。断裂伸长率参照gb/t30776-2014标准进行测试。剪切强度参照gb/t7124-2004标准进行测试。氧指数采用gb/t5454-1997《纺织品燃烧性能试验-氧指数法》测定。耐化学品性能指标具体测试方法是参考测试剪切强度方法制备样品，样品放置72小时固化之后，将样品浸泡于油酸（纯度98%）溶液24小时，取出样品，放置于85℃和85%相对湿度环境下，进行老化1000小时后，再进行剪切强度测试。导热系数参考astmd5470标准进行测试。所有测试数据对比情况请见下表1。
表1各实施例具体性能测试对照情况
从表1的数据可以看出，本发明合成的导热湿气固化有机硅改性阻燃聚氨酯热熔胶具有优良的耐化学品老化性能、阻燃性能和导热性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。