CN109355053A - 一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法，包括A组分和B组分，A组分包括二甲氧硅烷封端改性聚醚、三甲氧基硅烷封端改性聚醚中的一种或两种，三苯酚，液态阻燃剂，增韧剂，粉态阻燃剂，填料；B组分包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中一种或者两种，双乙酰丙酮基二丁基锡，液态阻燃剂，除水剂，偶联剂，粉态阻燃剂，填料，炭黑。该应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法，保留环氧树脂对金属、塑料基材的粘结强度，同时增加胶粘材料的韧性与拉伸性能，有效地将动力电池中两种胶粘应用整合到一种材料中，大大提升动力电池的使用寿命。

Description

一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及 其制备方法
技术领域
本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法。
背景技术新能源汽车方型动力电池的金属外壳表面会贴覆一层PET膜材作为绝缘保护。动力电池通过运用胶黏剂粘结固定组成模组。目前主要应用环氧树脂、聚氨酯的胶黏剂作为动力电池粘结固定，环氧树脂胶黏剂虽然耐湿热性能较好，但固化后内应力大，硬度高，在汽车行驶的长期震动过程，胶体易断裂分离。聚氨酯胶黏剂抗震性能较好，但耐湿热老化性能差，且固化时放热量大，使动力电池局部急剧升温，会损坏电池内部电芯。
市场上现有的胶黏剂均存在一定的局限性，无法做到同时兼顾高强度粘结与高拉断伸长率、高压缩回弹回复率的胶黏材料。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法，包括A组分和B组分；
A组分包括二甲氧硅烷封端改性聚醚、三甲氧基硅烷封端改性聚醚中的一种或两种，含量35～50％；三苯酚，含量1～5％；液态阻燃剂四苯基双酚-A- 二磷酸酯，含量3～8％；增韧剂聚丙二醇，含量1～4％；粉态阻燃剂多聚磷酸铵、次磷酸铝盐的一种或二种，含量15～49％；填料重钙粉、硅灰石、纳米碳酸钙中的一种、二种或者三种，含量10～20％；
其中，A组分的制备方法包括以下步骤：依次将硅烷改性聚醚树脂、增韧剂、液态阻燃剂、粉态阻燃剂、填料加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速 20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，在抽真空至真空度≥0.08Mpa下时以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min搅拌60分钟，同时开启循环冷却水，控制料温不高于60℃；再加入三苯酚，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速30r/min，分散转速500r/min搅拌30分钟后，即可获得均一稳定的A组分胶水；
B组分包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中一种或者两种，含量 25～40％；双乙酰丙酮基二丁基锡，含量3～5％；液态阻燃剂四苯基双酚-A- 二磷酸酯，含量15～20％；除水剂乙烯基三乙氧基硅烷，含量1～2％；偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷，含量1～2％；粉态阻燃剂多聚磷酸铵、次磷酸铝盐、三聚氰胺中的一种、二种或三种，含量10～45％；填料重钙粉、硅灰石纳米碳酸钙中的一种、二种或者三种，含量10～20％；炭黑，含量0.1～1％；
其中，B组分的制备方法包括以下步骤：依次将环氧树脂、炭黑、液态阻燃剂、粉态阻燃剂、填料加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，在抽真空至真空度≥ 0.08Mpa下时以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min搅拌60分钟，再依次加入除水剂、偶联剂，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速 1000r/min搅拌10～15分钟后，检测基胶含水量≤3000ppm，再加入双乙酰丙酮基二丁基锡，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速 1000r/min搅拌15分钟后，即可获得均一稳定的B组分胶水。
优选的，A组分中增韧剂聚丙二醇的分子量为3000～8000，粉态阻燃剂多聚磷酸铵的含磷量为28～31％，次磷酸铝盐的含磷量为22～25％，填料重钙粉细度为800目或1500目，硅灰石细度为800目或1250目，纳米碳酸钙粒径为60nm～80nm。
优选的，B组分中粉态阻燃剂多聚磷酸铵的含磷量为28～31％，次磷酸铝盐的含磷量为29～33％，填料重钙粉细度为800目或1500目，硅灰石细度为 800目或1250目，纳米碳酸钙粒径为60nm～80nm。
本发明的技术效果和优点：该应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法，通过利用硅烷改性聚醚与环氧树脂的共混改性，环氧树脂与硅烷改性聚醚双体系形成互穿网络结构，固化后形成海岛结构，保留环氧树脂对金属、塑料基材的粘结强度，同时增加胶粘材料的韧性与拉伸性能，有效地将动力电池中两种胶粘应用整合到一种材料中，与传统应用于动力电池上的单一体系胶黏剂，其完美结合了环氧树脂和硅烷改性聚醚的优点，克服了传统胶黏剂的局限性，大大提升动力电池的使用寿命和量产效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述：
对比案例1
称取三甲氧基硅烷改性聚醚树脂384g、3000分子量聚丙二醇66g、四苯基双酚-A-二磷酸酯70g、次磷酸铝盐365g、800目重钙115g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下，以搅拌转速20r/min，分散转速 500r/min搅拌60分钟后制得A组分胶水；
称取3000分子量聚丙二醇268g、炭黑1.5g、四苯基双酚-A-二磷酸酯 178g、次磷酸铝盐365g、800目重钙115g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下，以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min搅拌60 分钟，再依次加入乙烯基三乙氧基硅烷15g、γ-氨丙基三甲氧基硅烷23g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌10～15分钟后，检测基胶含水量≤3000ppm，再加入双乙酰丙酮基二丁基锡34.5g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌15分钟后制得B组分胶水。
对比案例2
称取双酚A型环氧树脂384g、3000分子量聚丙二醇66g、四苯基双酚-A- 二磷酸酯70g、次磷酸铝盐365g、800目重钙115g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min 搅拌60分钟后制得A组分胶水；
称取三苯酚219g、3000分子量聚丙二醇83.5g、炭黑1.5g、四苯基双酚 -A-二磷酸酯178g、次磷酸铝盐365g、800目重钙115g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min 搅拌60分钟，再依次加入乙烯基三乙氧基硅烷15g、γ-氨丙基三甲氧基硅烷 23g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌 10～15分钟后制得B组分胶水。
实施案例1
称取三甲氧基硅烷改性聚醚树脂384g、3000分子量聚丙二醇27.8g、四苯基双酚-A-二磷酸酯70g、次磷酸铝盐365g、800目重钙115g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速 500r/min搅拌60分钟,同时开启循环冷却水，控制料温不高于60℃；再加入三苯酚38.2g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速30r/min，分散转速500r/min 搅拌30分钟后制得A组分胶水；
称取双酚A型环氧树脂268g、炭黑1.5g、四苯基双酚-A-二磷酸酯178g、次磷酸铝盐365g、800目重钙115g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速 20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min搅拌60分钟，再依次加入乙烯基三乙氧基硅烷15g、γ-氨丙基三甲氧基硅烷23g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌10～15分钟后，检测基胶含水量≤3000ppm，再加入双乙酰丙酮基二丁基锡34.5g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌15分钟后制得B组分胶水。
实施案例2
称取二甲氧基硅烷改性聚醚树脂268.7g、三甲氧基硅烷改性聚醚树脂 115.3g、3000分子量聚丙二醇27.8g、四苯基双酚-A-二磷酸酯70g、次磷酸铝盐365g、800目重钙57.5g、70nm纳米碳酸钙57.5g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min 搅拌60分钟,同时开启循环冷却水，控制料温不高于60℃；再加入三苯酚 38.2g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速30r/min，分散转速500r/min搅拌 30分钟后制得A组分胶水；
称取双酚F型环氧树脂268g、炭黑1.5g、四苯基双酚-A-二磷酸酯178g、多聚磷酸铵365g、70nm纳米碳酸钙115g加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，抽真空至真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min搅拌60分钟，再依次加入乙烯基三乙氧基硅烷15g、γ-氨丙基三甲氧基硅烷23g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌10～15 分钟后，检测基胶含水量≤3000ppm，再加入双乙酰丙酮基二丁基锡34.5g，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌15分钟后制得B组分胶水。
表1：胶水性能参数测试对比
表2：胶体经温度85℃，湿度85％RH老化不同时间，对不同基材粘接拉剪强度对比
从表1、表2数据总结，实施例完美继承了对比例的优良性能，如：固化速度、软而弹性、高模量、高度、粘接性能、耐湿热老化，摒弃了对比例在动力电池结构粘接与箱盖密封应用的局限性能，如：低强度、硬而脆，更加满足现有动力电池结构粘接与箱盖密封的技术要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法，包括A组分和B组分，其特征在于：
A组分包括二甲氧硅烷封端改性聚醚、三甲氧基硅烷封端改性聚醚中的一种或两种，含量35～50%；三苯酚，含量1～5%；液态阻燃剂四苯基双酚-A-二磷酸酯，含量3～8%；增韧剂聚丙二醇，含量1～4%；粉态阻燃剂多聚磷酸铵、次磷酸铝盐的一种或二种，含量15～49%；填料重钙粉、硅灰石、纳米碳酸钙中的一种、二种或者三种，含量10～20%；
其中，A组分的制备方法包括以下步骤：依次将硅烷改性聚醚树脂、增韧剂、液态阻燃剂、粉态阻燃剂、填料加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，在抽真空至真空度≥0.08Mpa下时以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min搅拌60分钟，同时开启循环冷却水，控制料温不高于60℃；再加入三苯酚，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速30r/min，分散转速500r/min搅拌30分钟后，即可获得均一稳定的A组分胶水；
B组分包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中一种或者两种，含量25～40%；双乙酰丙酮基二丁基锡，含量3～5%；液态阻燃剂四苯基双酚-A-二磷酸酯，含量15～20%；除水剂乙烯基三乙氧基硅烷，含量1～2%；偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷，含量1～2%；粉态阻燃剂多聚磷酸铵、次磷酸铝盐、三聚氰胺中的一种、二种或三种，含量10～45%；填料重钙粉、硅灰石纳米碳酸钙中的一种、二种或者三种，含量10～20%；炭黑，含量0.1～1%；
其中，B组分的制备方法包括以下步骤：依次将环氧树脂、炭黑、液态阻燃剂、粉态阻燃剂、填料加入行星搅拌器中，常压下以搅拌转速20r/min，分散转速50r/min搅拌5～10分钟，待粉液形成膏状后，在抽真空至真空度≥0.08Mpa下时以搅拌转速20r/min，分散转速500r/min搅拌60分钟，再依次加入除水剂、偶联剂，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌10～15分钟后，检测基胶含水量≤3000ppm，再加入双乙酰丙酮基二丁基锡，在真空度≥0.08Mpa下以搅拌转速20r/min，分散转速1000r/min搅拌15分钟后，即可获得均一稳定的B组分胶水。
2.根据权利要求1所述的一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法，其特征在于：A组分中增韧剂聚丙二醇的分子量为3000～8000，粉态阻燃剂多聚磷酸铵的含磷量为28～31%，次磷酸铝盐的含磷量为22～25%，填料重钙粉细度为800目或1500目，硅灰石细度为800目或1250目，纳米碳酸钙粒径为60nm～80nm。
3.根据权利要求1所述的一种应用于动力电池结构粘接与箱盖密封的双组分胶黏剂及其制备方法，其特征在于：B组分中粉态阻燃剂多聚磷酸铵的含磷量为28～31%，次磷酸铝盐的含磷量为29～33%，填料重钙粉细度为800目或1500目，硅灰石细度为800目或1250目，纳米碳酸钙粒径为60nm～80nm。
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