一种双组分光固化导热胶及其制备方法与流程

文档序号:37427890发布日期:2024-03-25 19:17阅读:7来源:国知局

本发明属于光固化导热胶,尤其涉及一种双组分光固化导热胶及其制备方法。


背景技术:

1、近年来,随着新能源汽车行业的蓬勃发展,市场对动力电池的续航能力以及充电效率要求大提升,所以高倍率和高容量以及良好的循环性能是锂电池的主要发展趋势。而随着锂离子动力电池的能量密度一直在提升,电池续航时间延长的同时,锂离子电池自燃、爆炸的事件也越来越多;在过充、短路、高温、撞击等状况下都可能会发生热失控行为,瞬间放出大量的热量,引起火灾甚至爆炸事故发生,对相关企业和用户造成了巨大损失。

2、同样,随着5g的普及,3c行业也有类似的热管理材料需求。因此汽车厂商和3c厂商越来越重视动力电池的热管理材料,尤其是可适用于自动化操作的导热界面材料,希望能够配合生产的自动化工艺且能够快速反应,节约时间成本和生产成本。

3、专利cn 115785800a公开了一种光固化导热涂层及其制备方法,由如下重量份数的原料制备而成:聚噁唑烷酮丙烯酸酯预聚物30-45份,表面改性纳米氧化铝粒子20-45份,光固化丙烯酸酯单体10-25份,光助剂1-8份,溶剂20-40份。该制备方法需高温且时间太长,成本较高,且基体体系为丙烯酸体系,丙烯酸体系无法长时间耐200℃以上的高温。

4、专利cn 113604190a公开了一种紫外光固化型导热灌封胶及其制备方法,紫外光固化型导热灌封胶包括有如下原料:有机硅材料、辅助剂以及经偶联剂预混合处理的无机导热填料。本发明通过预处理方法混合偶联剂和无机导热填料,使材料内部会形成稳定的导热网络,得到的灌封胶内部结构更稳定,不易开裂或粉化,提升抗老化能力,具有固化前流动性好、固化后高回弹性、高导热、耐高温老化、且固化速度快等特点,在电子科技产品或新能源汽车等领域有巨大的应用前景。该法虽然改善了耐高温的性能,但该方法无法满足快速反应的需求,且制备过程中需要有溶剂且先预处理,污染较大,且制造成本较高。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本发明提供了一种双组分光固化导热胶及其制备方法。

2、本发明的第一个目的是提供一种双组分光固化导热胶的制备方法,包括以下步骤,

3、s1、对乙烯基硅油a和乙烯基硅橡胶a进行加热,喷射加入偶联剂a搅拌均匀,然后加入无机导热填料a混匀,降温后继续加入光催化剂混匀,得到组分a;

4、对乙烯基硅油b和乙烯基硅橡胶b进行加热,喷射加入偶联剂b搅拌均匀,然后加入无机导热填料b混匀,降温后继续加入含氢硅油混匀,得到组分b;

5、s2、将s1所述的组分a和组分b混匀,得到所述的双组分光固化导热胶。

6、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述乙烯基硅油a和乙烯基硅油b的分子量独立地为500-5000。

7、进一步地,在s1中,所述乙烯基硅油a和乙烯基硅油b的乙烯基含量独立地为0.3%-5%。

8、优选地,在s1中,所述乙烯基硅油a和乙烯基硅油b独立地选自带支链结构的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷。

9、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述乙烯基硅橡胶a和乙烯基硅橡胶b独立地选自乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶和/或甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶。

10、进一步地,所述乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶和甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶的分子量独立地为40万-65万。

11、优选地,所述乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶和甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.03%-3.5%。

12、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述含氢硅油的含氢量为0.15%-5%。

13、在本发明的一个实施例中,通过不同分子量的乙烯基硅油、乙烯基硅橡胶和含氢硅油的搭配,确保其成胶后可以有足够的粘度,防止无机导热填料的沉降;同时又有足够的力学强度,来保证其满足使用场景中的装配需求。

14、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述偶联剂a和偶联剂b独立地选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或多种。偶联剂增强了无机导热填料和硅油之间的结合力,有助于提升导热胶固化后的老化性能。

15、进一步地,在s1中,所述偶联剂a和偶联剂b独立地选自kh-560、kh-570、kh-171和kh-1632中的一种或多种。

16、优选地,在s1中,所述偶联剂a和偶联剂b独立地选自kh-570和/或kh-1632。

17、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述无机导热填料a和无机导热填料b选自氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氮化硼和氮化铝中的一种或多种。

18、进一步地,在s1中,所述无机导热填料a和无机导热填料b为氧化铝、氢氧化铝和氮化铝中的一种或多种。通过这几种导热填料组合,能形成接触更紧密的导热通路,有助于提升其导热性能。

19、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述无机导热填料a和无机导热填料b的粒径d50≤40μm和d90≤90μm。过严格控制无机导热填料的粒径,确保其成胶后可以制成较薄的厚度,降低热阻。

20、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述光催化剂选自光催化助剂和/或光助剂。光催化剂使得光固化反应迅速,满足市场快速反应的要求。

21、在本发明的一个实施例中,所述光催化助剂选自铂络合物。

22、进一步地,所述铂络合物是硅烷改性的环戊二烯基三烷基铂类催化剂。

23、优选地,所述铂络合物的制备具体包括以下步骤:氮气气氛下,向含有1wt%-2wt%乙烯基三甲氧基硅烷的乙烯基硅油中加入0.5wt%-1wt%的三甲基甲基环戊二烯合铂,抽真空,100℃-120℃加热1h-3h,得到所述铂络合物。

24、在本发明的一个实施例中,所述光助剂选自聚硅氧烷。

25、进一步地,所述聚硅氧烷是具有巯基和苯基结构的线性聚硅氧烷。

26、在本发明的一个实施例中,在s1中,组分a和组分b的制备过程中加热均是独立地加热至80℃-100℃,例如可以为80℃、90℃、100℃等;降温均是独立地降温至20℃-40℃,例如可以为20℃、30℃、40℃等;搅拌均是独立地搅拌90min-120min,例如可以为90min、100min、110min、120min等。

27、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述乙烯基硅油a、乙烯基硅橡胶a、偶联剂a、无机导热填料a和光催化剂的质量比为5-17:2-4:0.4-0.6:80-90:0.3-0.6。

28、在本发明的一个实施例中,在s1中,所述对乙烯基硅油b、乙烯基硅橡胶b、偶联剂b、无机导热填料b和含氢硅油的质量比为5-17:2-4:0.4-0.6:80-90:0.3-0.6。

29、在本发明的一个实施例中,在s2中,所述组分a和组分b的质量比为1-1.2:1。

30、本发明的第二个目的是提供一种所述的方法制备的双组分光固化导热胶。

31、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点:

32、(1)本发明所述的制备方法采用双组分设计,保证了导热胶的长期存储性,在使用时混合均匀又能快速反应;且通过喷射工艺使偶联剂形成喷雾状态,这样就可以与粉体充分接触、反应,使粉体处理的更加均匀,与现有技术相比不需要溶剂来增强接触面积,故无需对生产有过多的光环境和环保措施要求;使用更耐高温的硅胶作为基材以及高铂含量的赛伍光助剂,此光催化剂催化下的硅胶光固化反应,与传统的含巯基和含烯基的官能团在光照下通过点击化学反应相比,可以拥有更快的反应时间,相比于现有技术数小时的反应时间,更能满足市场高温使用和快速操作的工艺要求。

33、(2)本发明所述的双组分光固化导热胶通过偶联剂处理无机导热填料,使导热材料内部结构更稳定,从而形成稳定的导热网络,长时间使用不开裂不粉化,耐高温性能好,且无溶剂、减少对环境的污染;通过紫外光照可以在点胶操作结束后快速固化,极大缩减时间成本,在电子科技产品或新能源汽车等领域有巨大的应用前景。

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