本發(fā)明涉及灌封膠，具體為一種導(dǎo)熱灌封膠。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，電池技術(shù)成為了推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵因素之一。電池作為新能源汽車的能量源泉，其安全性和性能直接影響車輛的續(xù)航能力、可靠性和用戶體驗(yàn)。在電池包設(shè)計(jì)中，導(dǎo)熱灌封膠扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅需要具備優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能以有效管理電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，降低熱積累，防止熱失控，還要有良好的絕緣性以維護(hù)電氣安全，同時(shí)，對機(jī)械強(qiáng)度和環(huán)境適應(yīng)性也有較高要求，以應(yīng)對車輛運(yùn)行過程中的各種工況。

2、然而，傳統(tǒng)導(dǎo)熱灌封膠面臨一系列技術(shù)瓶頸，包括熱導(dǎo)率與機(jī)械性能之間的矛盾、熱膨脹系數(shù)與電池材料的匹配難題、以及環(huán)保和成本問題。具體而言，高導(dǎo)熱材料往往密度大，易增加電池包的整體重量，影響能量密度；同時(shí)，高導(dǎo)熱與低熱膨脹系數(shù)的兼容性不佳，可能導(dǎo)致界面分離，影響電池壽命；此外，部分傳統(tǒng)阻燃劑含有鹵素，不利于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

3、本技術(shù)提出一種新型導(dǎo)熱灌封膠，旨在解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題：

4、1.提高導(dǎo)熱效率同時(shí)減輕重量：如何在保證高導(dǎo)熱性能的前提下，通過創(chuàng)

5、新的填料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如雙層導(dǎo)熱填料結(jié)構(gòu)，有效降低灌封膠的密度，進(jìn)而減輕電池包的整體重量，提升能量利用效率。

6、2.增強(qiáng)機(jī)械性能與熱穩(wěn)定性：開發(fā)一種既能滿足高機(jī)械強(qiáng)度，又具備良好

7、熱穩(wěn)定性的灌封膠，確保在復(fù)雜熱循環(huán)和機(jī)械應(yīng)力作用下，電池包的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止熱失控，延長電池使用壽命。

8、3.環(huán)保材料的應(yīng)用與成本控制：探索使用植物油多元醇、無鹵阻燃劑等環(huán)

9、保材料，替代傳統(tǒng)材料，同時(shí)，通過精確的配方設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化，平衡成本與性能，使之既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，適合大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

10、4.智能調(diào)節(jié)與環(huán)境適應(yīng)性：設(shè)計(jì)一種能夠根據(jù)環(huán)境變化自適應(yīng)的智能調(diào)節(jié)

11、機(jī)制，如通過溫敏或光敏聚氨酯調(diào)節(jié)劑，以適應(yīng)不同的使用環(huán)境和加工條件，提升灌封膠的綜合性能和應(yīng)用范圍。

12、綜上所述，本技術(shù)致力于突破現(xiàn)有技術(shù)限制，通過創(chuàng)新的雙層導(dǎo)熱填料設(shè)計(jì)、環(huán)保材料的優(yōu)選、以及智能化的調(diào)節(jié)機(jī)制，解決新能源汽車電池灌封膠在導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度、環(huán)保性、適應(yīng)性與成本效益等方面的綜合技術(shù)難題，以滿足日益增長的市場需求和行業(yè)發(fā)展趨勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種導(dǎo)熱灌封膠，以解決上述背景技術(shù)中存在的問題。

2、導(dǎo)熱灌封膠，包括a組分和b組分，a組分和b組分的重量比為100：(20-30)

3、a組分包括以下重量百分比的原料：

4、導(dǎo)熱填料：30％-45％

5、聚合物多元醇：20％-50％

6、小分子擴(kuò)鏈劑：1％-5％

7、無鹵阻燃劑：2％-8％

8、偶聯(lián)劑：0.5％-2％

9、b組分包括以下重量百分比的原料：

10、聚醚多元醇：30％-50％

11、二異氰酸酯：45％-60％

12、降粘劑：1％-10％

13、調(diào)節(jié)劑：1％-3％

14、所述導(dǎo)填料包括外層的導(dǎo)熱粉和內(nèi)核的導(dǎo)熱粒子，外層的導(dǎo)熱粉和內(nèi)核的導(dǎo)熱粒子的重量比為1：1，外層的導(dǎo)熱粉為氧化鋁與氮化鋁按照1：1的比例混合而成，(確保良好熱導(dǎo)通路與低密度，)氧化鋁和氮化鋁的粒徑范圍為20-50nm，內(nèi)核的導(dǎo)熱粒子為氮化硼，(因其高導(dǎo)熱系數(shù)，確保核心熱通路高效，)氮化硼的粒徑范圍為5-10nm。

15、進(jìn)一步，所述聚合物多元醇為植物油多元醇，所述小分子擴(kuò)鏈劑為bdoa、bdo、dpg中的一種，所述環(huán)保無鹵阻燃劑為聚磷酸鹽類，所述偶聯(lián)劑為kh系列或生物基改性劑。

16、進(jìn)一步，所述聚醚多元醇為ppg系列，所述二異氰酸酯為mdi，所述降粘劑為lf系列，所述調(diào)節(jié)劑為溫敏聚氨酯或光敏聚氨酯中的一種。

17、進(jìn)一步，a組分制備方法為：

18、將氧化鋁、氮化鋁、氮化硼均勻后分散于溶劑中(非極性溶劑，如環(huán)己烷)，利用超聲波分散儀在室溫下分散30分鐘，然后通過離心分離保留所需粒徑分布，離心后，將分離得到的目標(biāo)粒徑物料在<60℃下干燥，(保護(hù)微結(jié)構(gòu)，避免團(tuán)聚并保持低密度，)最終干燥和篩分后，形成穩(wěn)定的雙層導(dǎo)熱填料，將雙層導(dǎo)熱填料轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，按比例加入聚合物多元醇、小分子擴(kuò)鏈劑、環(huán)保無鹵阻燃劑、偶聯(lián)劑混合均勻，控制在n2氣氛中，溫度為100-150℃，使得聚合物多元醇與異氰酸酯的交聯(lián)反應(yīng)，形成聚氨酯網(wǎng)絡(luò)，交聯(lián)完成后真空脫水確保最終水分≤0.05％，然后預(yù)熱處理至50～60℃?zhèn)溆茫?/p>

19、進(jìn)一步，在進(jìn)行超聲分散前，在氧化鋁、氮化鋁和氮化硼中加入非極性溶劑輕輕攪拌進(jìn)行預(yù)濕潤處理。

20、進(jìn)一步，將分離得到的目標(biāo)粒徑物料在<60℃下干燥，具體的，選擇帶有溫度控制和真空功能的烘箱進(jìn)行干燥，設(shè)定溫度為50℃，真空度低于0.08mpa，干燥時(shí)間為8-10小時(shí)，干燥過程中，每隔2小時(shí)暫停真空，引入新鮮氮?dú)庋h(huán)，隨后恢復(fù)真空繼續(xù)干燥，直至水分檢測合格。

21、進(jìn)一步，在n2氣氛下，將計(jì)算量的聚合物多元醇、小分子擴(kuò)鏈劑、環(huán)保無鹵阻燃劑、偶聯(lián)劑加入到含雙層導(dǎo)熱填料的反應(yīng)器中，使用磁力攪拌器低速混合均勻，反應(yīng)溫度控制采取逐步升溫策略，從室溫開始，每半小時(shí)升溫10℃直至達(dá)到100℃，然后恒溫反應(yīng)2小時(shí)，交聯(lián)完成后，使用高效的真空泵系統(tǒng)進(jìn)行快速脫水，確保水分含量迅速降至≤0.05％，隨后將溫度調(diào)節(jié)至50～60℃進(jìn)行預(yù)熱處理。

22、進(jìn)一步，b組分制備方法為：

23、將聚醚多元醇、二異氰酸酯、降粘劑在常溫下預(yù)混合，并在真空環(huán)境下進(jìn)行除氣處理，將預(yù)混合物轉(zhuǎn)移至配有溫度控制系統(tǒng)的反應(yīng)器中，設(shè)定初始溫度為50℃，逐步升溫至80℃至100℃之間，并在此溫度范圍內(nèi)持續(xù)攪拌反應(yīng)2至4小時(shí)，在反應(yīng)過程中，通過在線紅外光譜儀或氣相色譜儀等儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測異氰酸根的消耗情況，當(dāng)異氰酸根含量達(dá)到預(yù)定值后，停止加熱，反應(yīng)體系降溫至60℃至70℃，此時(shí)加入調(diào)節(jié)劑，加入調(diào)節(jié)劑后，繼續(xù)在溫和攪拌下保持反應(yīng)體系穩(wěn)定1至2小時(shí)，最后，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，準(zhǔn)備與a組分進(jìn)行混合。

24、進(jìn)一步，導(dǎo)熱灌封膠的制備方法為：

25、在無塵室內(nèi)，稱取計(jì)算量的a組分與b組分，采用行星式攪拌機(jī)在室溫下將兩組分緩慢混合，攪拌速度控制在中低速，混合后的膠料置于特制的熟化室中，室溫保持在(23±2)℃，濕度控制在50±5％rh，第1-2天為初期熟化，靜置不擾動(dòng)，讓初步反應(yīng)自然發(fā)生，形成初步的交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，第3-5天為中期熟化：每天手動(dòng)輕柔攪拌一次，每次攪拌不超過5分鐘，以促進(jìn)內(nèi)部未完全反應(yīng)的組分進(jìn)一步交互，同時(shí)檢查有無分層或凝膠現(xiàn)象，第6-7天為末期熟化，停止攪拌，讓膠料在靜置中完成最終的化學(xué)反應(yīng)和結(jié)構(gòu)固化，在第7天結(jié)束時(shí)，抽取樣品進(jìn)行性能測試，包括但不限于熱導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及電氣性能測試，確保產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

26、本技術(shù)的技術(shù)方案中，導(dǎo)熱灌封膠的制備主要涉及了兩個(gè)關(guān)鍵組分a與b組分的合成，通過特定的化學(xué)反應(yīng)和物理過程，最終生成具有低熱、高導(dǎo)熱性能的灌封膠。以下是對其反應(yīng)機(jī)理和作用的分析：

27、a組分制備的反應(yīng)機(jī)理及作用：

28、1.分散與雙層結(jié)構(gòu)的構(gòu)建：首先，氧化鋁、氮化鋁與氮化硼通過超聲波分散于非極性溶劑中，如環(huán)己烷，超聲波作用幫助這些導(dǎo)熱粉體均勻分散，形成初步混合，為后續(xù)的雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)建打下基礎(chǔ)。通過離心分離與干燥，確保外層與內(nèi)核層的尺寸分布，如外層微米級與納米級，內(nèi)核層納米級，形成良好的熱導(dǎo)熱通路。

29、2.交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成與熱穩(wěn)定性：將上述雙層導(dǎo)熱填料轉(zhuǎn)移至反應(yīng)器后，加入聚合物多元醇、擴(kuò)鏈劑、無鹵阻燃劑與偶聯(lián)劑，控制在n2氣氛與100～150℃，這一溫度范圍，促進(jìn)熱反應(yīng)，確保了聚合物多元醇與異氰酸酯的交聯(lián)反應(yīng)，形成聚氨酯網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)偶聯(lián)劑加強(qiáng)了熱穩(wěn)定性與低密度特性，真空脫水確保低水分含量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

30、b組分制備反應(yīng)機(jī)理及作用：

31、1.聚氨酯的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：聚醚多元醇、二異氰酸酯與降粘劑在特定條件下反應(yīng)，逐步生成聚氨酯網(wǎng)絡(luò)。加入的智能調(diào)節(jié)劑，如溫敏性或光敏性聚氨酯，依據(jù)溫度或光照響應(yīng)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)交聯(lián)度，使網(wǎng)絡(luò)在加工時(shí)保持低粘度，固化后則獲得高機(jī)械強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)智能響應(yīng)性。

32、導(dǎo)熱封膠的最終形成：

33、a與b組分按比例混合后，在室溫下攪拌熟化，期間，a中的聚合物多元醇與b中的二異氰酸酯、智能調(diào)節(jié)劑進(jìn)一步反應(yīng)，形成完整且交聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)雙層導(dǎo)熱粉均勻分散于膠中，確保了整體的低密度、高導(dǎo)熱性。通過熟化過程，所有組分充分交互反應(yīng)，形成穩(wěn)定且固化為最終的導(dǎo)熱封膠，滿足新能源汽車電池應(yīng)用需求。

34、本技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理圍繞構(gòu)建雙層導(dǎo)熱填料，通過精細(xì)分散、交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成，以及智能調(diào)節(jié)機(jī)制，最終達(dá)到低熱、高機(jī)械性能平衡，有效解決新能源汽車電池灌封膠的應(yīng)用挑戰(zhàn)。

35、有益效果：

36、1.高性能導(dǎo)熱性與低熱阻：通過構(gòu)建獨(dú)特的雙層導(dǎo)熱填料結(jié)構(gòu)，外層的氧化鋁與氮化鋁混合物以及內(nèi)核的氮化硼，實(shí)現(xiàn)了良好的熱傳導(dǎo)路徑，確保了灌封膠的高熱導(dǎo)率。這種結(jié)構(gòu)既保證了熱傳遞的高效性，又保持了材料的低密度，從而降低了熱阻，特別適用于高功率密度的新能源汽車電池包散熱需求。

37、2.優(yōu)化的機(jī)械性能與加工性：b組分的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)通過智能調(diào)節(jié)劑(如溫敏或光敏聚氨酯)的加入，實(shí)現(xiàn)了加工時(shí)的低粘度與固化后的高強(qiáng)度特性，這不僅簡化了加工過程，提高了生產(chǎn)效率，還確保了最終產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，滿足電池封裝對力學(xué)穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求。

38、3.環(huán)保與安全性：采用植物油多元醇作為聚合物多元醇來源，環(huán)保無鹵阻燃劑以及生物基偶聯(lián)劑的使用，都體現(xiàn)了本方案對環(huán)境友好性和材料安全性的重視。這不僅減少了有害物質(zhì)的排放，還符合了當(dāng)前對綠色可持續(xù)發(fā)展的國際趨勢和法規(guī)要求。

39、4.精準(zhǔn)控制與高品質(zhì)保證：從原料預(yù)處理、分散、反應(yīng)控制到熟化過程，每個(gè)環(huán)節(jié)都采用了精確的控制策略和高精度的設(shè)備，如精密計(jì)量、溫度與真空控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測等，確保了產(chǎn)品的批次間一致性與高質(zhì)量。這對于新能源汽車電池等高端應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要，能夠保障電池運(yùn)行的長期穩(wěn)定性和可靠性。

40、5.智能化與適應(yīng)性：b組分中的智能調(diào)節(jié)機(jī)制，根據(jù)外部環(huán)境(如溫度或光照)的變化自動(dòng)調(diào)整材料性質(zhì)，賦予了灌封膠適應(yīng)復(fù)雜工況的能力，提升了其在不同應(yīng)用場景下的適用性和使用壽命，特別是對于電動(dòng)汽車在不同氣候條件下的熱管理。

41、6.綜合性能與成本效益：通過精心設(shè)計(jì)的配方和工藝流程，本技術(shù)方案在保證高性能的同時(shí)，也考慮到了成本控制，例如通過合理的原料配比和高效反應(yīng)條件來減少損耗，提高了整體的成本效益，有利于大規(guī)模生產(chǎn)和市場推廣。

42、綜上所述，本技術(shù)的技術(shù)方案通過創(chuàng)新的雙層導(dǎo)熱填料設(shè)計(jì)、智能化的調(diào)節(jié)機(jī)制、嚴(yán)格的制備控制以及環(huán)保材料的選擇，為新能源汽車電池封裝提供了高性能、環(huán)保、成本效益良好的導(dǎo)熱灌封解決方案，對推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。