一种动力电池粘结用快固化双组分聚氨酯结构胶及其制备方法与流程

本发明涉及胶粘剂制备领域，尤其涉及一种动力电池粘结用快固化双组分聚氨酯结构胶及其制备方法。

背景技术：

1、目前，新能源电动汽车，是解决能源、环境、城市交通等问题的一个主流趋势，也是未来汽车产业发展的一个主要方向。作为为新能源汽车提供动力的动力电池，是新能源汽车不可或缺的核心部件，直接关系到整车的续航、动力、寿命、安全与电耗等重要性能。

2、当前新能源汽车使用的动力电池是通过多个电芯串联/并联组成，而随着动力电池组装工艺的革新，提高能量密度，去模组化的技术越来越受到重视，在此过程中越来越多的金属结构件被胶粘剂替代，用胶量持续增加。当前pack包组装工艺的趋势也证明，胶粘剂已经成为了实现动力电池电力驱动系统稳定、安全、高效、持久工作的关键因素之一。

3、双组分聚氨酯胶粘剂因储存稳定性高，电绝缘性优良，模量便于调整以及安全环保可靠性高等优势成为了首选。在汽车行驶过程中，双组分聚氨酯胶粘剂的结构粘结需拥有缓冲高频振动、耐老化的能力，也应满足对al、钢材、pet、pc以及合金等材质优异的粘结能力。然而，双组分聚氨酯类型的结构粘结胶所需固化时间较长，无法很好满足动力电池组装的要求。但目前能够快速固化，且胶体强度高，能够显著提高pack组装生产线产能的聚氨酯胶黏剂较为少见。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、为了克服现有技术下结构胶固化时间长的问题，本发明提供了一种动力电池粘结用快固化双组分聚氨酯结构胶及其制备方法，该结构胶不含溶剂，固化速度快，可在较短时间内形成较强的粘结力，且对于铝、钢材、pc、pet等基材均具有优异的粘接性能，阻燃性能强、耐湿热老化性能优异，能够满足动力电池pack胶粘剂的性能要求。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种动力电池粘结用快固化双组分聚氨酯结构胶，该结构胶由a组分和b组分按体积比为1:1混合而成，a组分与b组分的官能团摩尔比为：nco:oh＝1.05：1～2.0：1；其中，

4、所述a组分由按质量份计的以下原料组成：生物基多元醇25～60份、芳环改性多元醇5～20份、含芳环的聚醚多元醇5～20份、有机金属类催化剂0.001～1.5份、胺类催化剂0.001～1.5份、阻燃剂15～45份、除水剂2～10份、抗氧化剂0.1～0.5份和触变剂1～5份；

5、所述b组分由按质量分数计的以下原料组成：端异氰酸酯基聚氨酯预聚物60～85份、阻燃剂10～30份、偶联剂0.1～5份、触变剂1～5份和抗水解剂0.05～1份。

6、优选的，上述结构胶的a组分中，所述生物基多元醇为大豆油、蓖麻油、棕榈油、氢化蓖麻油、芳环改性蓖麻油中的一种或多种；

7、所述芳环改性多元醇为分子量400～3000的双酚a改性聚醚二元醇、双酚f改性聚醚二元醇、苯酐聚酯二元醇中的一种或多种。

8、优选的，上述结构胶的a组分中，所述含芳环的聚醚多元醇的羟值为150mg koh/g～450mg koh/g；

9、所述有机金属类催化剂为异辛酸铋、月桂酸铋、新癸酸铋、环烷酸铋、异辛酸锌、新癸酸锌、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、螯合锡中的一种或多种；

10、所述胺类胺类催化剂为n,n-二甲基环己胺、三亚乙基二胺、1,2-二甲基咪唑、n-乙基吗啉、n-甲基吗啉、n,n-二乙基哌嗪、n,n,n,n-四羟丙基乙二胺、n,n,n,n-四甲基-1,3-丁二胺中的一种或多种。

11、优选的，上述结构胶的a组分中，所述除水剂为分子筛、氯化钙、硫酸铝中的一种或多种。

12、所述抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(1076)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸辛酯(1135)、二缩三乙二醇双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯](245)中的一种或多种。

13、优选的，上述结构胶的a组分与b组分中，所述阻燃剂采用固体阻燃剂或液体阻燃剂，所述固体阻燃剂采用氢氧化铝、氢氧化镁、次磷酸铝、二乙基次膦酸铝中的一种或多种；所述液体阻燃剂采用磷酸三甲苯酯、磷酸三乙酯、三(氯异丙基)磷酸酯一种或多种；

14、所述a组分与b组分中，触变剂为气相二氧化硅、膨润土中的一种或多种。

15、优选的，上述结构胶的b组分中，所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚物是由分子量1000～4000的多元醇与异氰酸酯反应生成的nco的质量分数为5～20％的端异氰酸酯基聚氨酯预聚物。

16、优选的，上述结构胶的所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚物中，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇，所述聚醚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一种或多种；聚酯多元醇是由二酸单体与多元醇单体合成而得的聚酯多元醇，优选地，所述二酸为氢化二聚酸、二聚酸、丁二酸、己二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐中的一种或多种；所述聚酯多元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、丙三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇中的一种或多种；

17、所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、液化mdi中的一种或多种。

18、优选的，上述结构胶的b组分中，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、kh560、kh570、kh580、kh792中的一种或多种；

19、所述抗水解剂为聚碳化二亚胺。

20、一种本发明所述的动力电池粘结用快固化双组分聚氨酯结构胶的制备方法，包括以下步骤：

21、预先制备好b组分的端异氰酸酯基预聚物；

22、按本发明所述a组分与b组分的配方分别取a组分与b组分的各组成原料，将a组分与b组分的各原料分别混合均匀制得a组分与b组分，将制得的所述a组分与b组分按体积比为1:1组合使用，即得到动力电池粘结用快固化双组分聚氨酯结构胶。

23、优选的，上述方法中，按以下方式预先制备b组分的端异氰酸酯基预聚物，包括：

24、将多元醇加热至110～120℃，搅拌同时抽真空，脱水1～3h后，降温至50℃以下，充入氮气，按理论nco含量为5～20％的配比加入异氰酸酯，升温至65～85℃，持续搅拌反应1～3h，直至滴定nco含量不再变化结束反应，冷却至室温，即得到端异氰酸酯基预聚物。

25、与现有技术相比，本发明所提供的动力电池粘结用快固化双组分聚氨酯结构胶及其制备方法，其有益效果包括：

26、通过a组分中芳环改性多元醇和含芳环的聚醚多元醇的加入，提高了分子链的刚性，提高了玻璃化转变温度，改善耐热性能，同时有效提高了对pet和金属基材的粘结强度；另外通过有机金属类催化剂和胺类催化剂的复配，大大提高反应活性，从而得到室温与加热下均能快速固化聚氨酯胶粘剂；通过a组分中加入的生物基多元醇和b组分中加入的二聚酸基聚酯多元醇，可提高分子链的疏水性，提高耐湿热老化性能，同时可增加分子链柔顺性，保持较高的伸长率，以及在聚氨酯固化后促进分子链形成微相分离结构，有益于保持高的力学性能。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：(1)室温与加热下的快速固化效果，35℃1h剪切强度≥3mpa(2)强度较高，本体拉伸强度≥10mpa，对于pet、pc、铝合金、钢材等基材的剪切强度≥8mpa，保证了行驶过程中的安全性和可靠性。(3)耐湿热老化性能优异，双85老化1000h后，拉伸强度和剪切强度衰减＜20％。