一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂及制备方法和应用与流程

本发明涉及一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂及其制备方法和应用，涉及c09j，具体涉及黏合剂领域。

背景技术：

1、随着社会的发展，科技的进步，现代电子产品的更新迭代速度越来越快，电子产品的内部零件需要相互粘接固定，电子产品使用过程中会发热，因此粘接电子产品零件的胶粘剂需要具有良好的导热效果。目前市面上的导热胶粘剂多为双组份环氧树脂，双组份聚氨酯，单双组分硅胶树脂通过设计能达到一定的导热效果和阻燃效果，但是这些胶粘剂需要较长的固化时间，需要几分钟到几小时才能实现完全固化。目前市面上的单组分反应型聚氨酯胶粘剂难以在具有较高导热系数的同时又达到良好的阻燃效果，并且形成的单组分聚氨酯胶粘剂物理性能不稳定，不能在高温下稳定使用。

2、中国发明专利cn201610127904.x公开了一种新型水性单组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法，通过聚氨酯乳液、水性氯醋树脂乳液和助剂复配而成，具有良好的初粘度和持粘度，但是水性胶粘剂在高温环境下的稳定效果不佳，只能实现80℃的环境中不开胶，当环境温度为100℃后，使用稳定性和机械性能大大下降。中国发明专利cn201980055143.3公开了一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，通过多异氰酸酯和多元醇混合反应制备预聚体，然后与高分子量的聚噁唑烷反应制备胶粘剂，具有室温固化，初粘性好，低蠕变的性能。但是制备过程中需要先生成预聚体，不同时具备导热和阻燃效果，而且制备步骤繁琐。

技术实现思路

1、为了提高单组分聚氨酯胶粘剂的固化速度，提高胶粘剂的耐高温性能，本申请的第一个方面提供了一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂同时具备导热及阻燃性能的可以商业化的稳定产品，制备原料以重量份计包括：聚酯多元醇20-60份，聚醚多元醇0-20份，导热介质20-70份，阻燃介质5-30份，异氰酸酯5-15份，添加剂2-10份。

2、作为一种优选的实施方式，制备原料以重量份计包括：聚酯多元醇20-58份，聚醚多元醇0-15份，导热介质25-50份，阻燃介质8-25份，异氰酸酯9-15份，添加剂2-5份。

3、作为一种优选的实施方式，所述聚酯多元醇选自结晶共聚聚酯多元醇或无定型共聚聚酯多元醇中的一种或两种的组合。

4、作为一种优选的实施方式，所述结晶共聚聚酯多元醇的重量为聚氨酯制备原料总质量的20-50％。

5、作为一种优选的实施方式，所述聚酯多元醇选自1,6-己二醇-己二酸共聚聚酯、1,6-己二醇-12烷二元酸共聚聚酯、1,6-己二醇-葵二酸共聚聚酯、1,4-丁二醇-己二酸共聚聚酯、新戊二醇-己二酸共聚聚酯，聚碳酸酯二元醇中的一种或几种的组合，聚酯二元醇还包括由1,6-己二醇，1,4丁二醇，二乙二醇，乙二醇，新戊二醇中的一种或几种与二元酸如癸二酸，己二酸，苯酐中的一种或多种组合通过普通聚酯合成方法得到的聚酯二元醇。

6、作为一种优选的实施方式，所述聚醚多元醇选自聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃、苯酐-二乙二醇共聚聚醚、环氧丙烷缩聚物中的一种或几种的组合。

7、作为一种优选的实施方式，所述导热介质选自球形氧化铝、不规则长径比氧化铝、氮化铝、氮化硼、导热树脂粉末，石墨、石墨烯、纳米碳管、导热高分子复合材料中的一种或几种的组合。

8、作为一种优选的实施方式，所述导热介质的粒径为5-70μm，进一步优选，导热介质的粒径为10-50μm。

9、作为一种优选的实施方式，所述阻燃介质选自添加型或反应型的无卤阻燃剂中的一种，选自含磷阻燃剂、含氮阻燃剂、三聚氰氨盐阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂、氢氧化镁阻燃剂、氮磷复合盐阻燃剂，磷氮有机阻燃剂中的一种或几种的组合等。尤其以复合磷氮阻燃剂为优选，发挥磷，氮元素在阻燃过程中的协调阻燃效应。

10、作为一种优选的实施方式，所述异氰酸酯选自二元异氰酸酯或多元异氰酸酯中的一种，选自六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(mdi)，4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(氢化mdi)、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、液化mdi、ipdi及hdi的二聚体或三聚体中的一种或几种的组合。

11、作为一种优选的实施方式，制备原料中异氰酸根的质量分数为1-4％，进一步优选，制备原料中异氰酸根的质量分数为1.5-2.5％.

12、作为一种优选的实施方式，异氰酸根与羟基的摩尔比为1.5-3.0，进一步优选，异氰酸根与羟基的摩尔比为1.8-2.5。

13、作为一种优选的实施方式，所述添加剂选自c9石油树脂、α-甲基苯乙稀树脂、苯酚改性石油树脂、抗氧剂、色浆中的一种或几种的组合。

14、本发明的第二个方面提供了一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

15、(1)将聚酯多元醇，聚醚多元醇，导热介质，阻燃介质、添加剂混合加热至110-130℃，真空干燥除水60min；

16、(2)冷却至100℃，加入异氰酸酯，然后升温至130-150℃，反应1-3h；

17、(3)反应后，真空脱泡，即得。

18、本发明的第三个方面提供了一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂的应用，应用于具有散热需求的电子产品中，包括但不限于电子芯片、电路板与电池的粘接用于5g通讯或汽车电子产品，以实现模块化快速生产。

19、作为一种优选的实施方式，所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂选用浇注、罐封、喷涂方式在芯片和电路板上形成所需要的涂层厚度，并可用于与电子部件，如pcb板与电池的快速粘接固定，起到快速粘接固定导热阻燃作用。

20、作为一种优选的实施方式，所述涂层厚度为0.25-5.0mm，进一步优选，所述涂层厚度为0.25-3.0mm，胶膜呈现足够的柔软特性。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、(1)本发明所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，采用质量分数为20-50％的结晶共聚聚酯多元醇和0-20重量份的聚醚多元醇，可以使得到的聚氨酯胶粘剂在使用环境80-100℃下不会发生受热鼓泡失去保护作用。

23、(2)本发明所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，采用20-70重量份40μm粒径的氧化铝或与氮化硼的组合作为导热介质，可以实现在0.7-1.5之间的导热系数，满足电子产品的散热传热保护需求，并使聚氨酯胶粘剂具有合适的粘度和流动性，固化后的产品克服了环氧树脂胶粘剂度化时间长，不耐低温，胶层较脆的弊端。

24、(3)本发明所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，可以在小于20s的时间内实现物理固化，达到对电子产品关键部位涂层保护，对实现自动化高效生产起到至关重要的作用。

技术特征：

1.一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，制备原料以重量份计包括：聚酯多元醇20-60份，聚醚多元醇0-20份，导热介质20-70份，阻燃介质5-30份，异氰酸酯5-15份，添加剂2-10份。

2.根据权利要求1所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚酯多元醇选自结晶共聚聚酯多元醇或无定型共聚聚酯多元醇中的一种或两种的组合。

3.根据权利要求2所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述结晶共聚聚酯多元醇的重量为聚氨酯制备原料总质量的20-50％。

4.根据权利要求1或2所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚酯多元醇选自1,6-己二醇-己二酸共聚聚酯、1,6-己二醇-12烷二元酸共聚聚酯、1,6-己二醇-葵二酸共聚聚酯、1,4-丁二醇-己二酸共聚聚酯、新戊二醇-己二酸共聚聚酯，聚碳酸酯二元醇，苯酐-二乙二醇共聚聚酯二元醇中的一种或几种的组合，聚酯二元醇还包括由1,6-己二醇，1,4丁二醇，二乙二醇，乙二醇，新戊二醇中的一种或几种与二元酸如癸二酸，己二酸，苯酐中的一种或多种组合通过普通聚酯合成方法得到的聚酯二元醇。

5.根据权利要求1所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃、环氧丙烷缩聚物中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述导热介质选自球形氧化铝、不规则长径比氧化铝、氮化铝、氮化硼、导热树脂粉末，石墨、石墨烯、纳米碳管、导热高分子复合材料中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求1所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述阻燃介质选自添加型或反应型的无卤阻燃剂中的一种，选自含磷阻燃剂、含氮阻燃剂、三聚氰氨盐阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂、氢氧化镁阻燃剂、氮磷复合盐阻燃剂、有机氮磷化合物中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述异氰酸酯选自二元异氰酸酯或多元异氰酸酯中的一种，选自六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(mdi)，4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(氢化mdi)、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、液化mdi、ipdi及hdi的二聚体或三聚体中的一种或几种的组合。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种根据权利要求1-8任一项所述单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂的应用，其特征在于，应用于具有散热同时有阻燃需求的电子产品中。

技术总结
本申请公开了一种单组分导热热熔聚氨酯胶粘剂，制备原料以重量份计包括：聚酯多元醇20‑60份，聚醚多元醇0‑20份，导热介质20‑70份，阻燃介质5‑30份，异氰酸酯5‑15份，添加剂2‑10份。本申请采用质量分数为20‑50％的结晶共聚聚酯多元醇和0‑20重量份的聚醚多元醇，可以使得到的聚氨酯胶粘剂在使用环境80‑100℃下不会发生受热鼓泡失去保护作用；并且采用70重量份40μm粒径的氧化铝作为导热介质，可以实现在0.7‑1.5之间的导热系数，满足电子产品的散热传热保护需求，并使聚氨酯胶粘剂具有合适的粘度和流动性。

技术研发人员：陈旨进,陈峥嵘
受保护的技术使用者：无锡博锦高分子研究发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13