一种双组份聚氨酯粘合剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种双组份聚氨酯粘合剂，包括A组分和B组分，所述的A组分包括端羟基聚丁二烯多元醇、阻燃型聚酯多元醇以及芳香族聚醚多元醇；所述的B组分包括聚氨酯预聚体，所述的聚氨酯预聚体由异氰酸酯与聚醚多元醇、带侧基的二聚酸聚酯多元醇以及含磷多元醇聚合而成。本发明专利技术中的粘合剂，在金属、石墨板、PET膜、PI膜、铝塑膜、PC塑料、ABS塑料等基材无特殊处理下，对金属、石墨板、PET膜、PI膜、铝塑膜、PC塑料、ABS塑料等材料粘接性能优异且粘结强度高；本发明专利技术的粘合剂具有高弹性，伸长率高，韧性好；本发明专利技术的粘合剂还具有优异的阻燃性能、导热性能、耐温性能以及耐湿热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种双组份聚氨酯粘合剂及其应用
本专利技术属于化学胶粘剂
，具体涉及一种双组份聚氨酯粘合剂及其应用。
技术介绍
根据国家节能环保的政策要求，大力提倡新能源开发，新能源电动汽车是解决能源环保、城市交通等问题的一个主要方向，也是汽车产业发展的主流趋势。随着锂电池的技术发展突飞猛进，锂电池由于具有能量密度高、自放电率低、无污染绿色环保、质量轻等优点；氢燃料电池由于其使用可再生的能源资源，能量转化效率高，生成反应物为水，可实现零排放，因此两者被广泛用于储能站和新能源汽车动力电池等。目前新能源电动汽车普遍面临动力电池寿命短、续驶里程短、电池安全性能较差、环境适应性差等技术性问题。新能源汽车约80%的故障来源于动力电池，保证新能源汽车中动力电池系统高效稳定、持久安全工作是重中之重。调查发现，造成电池出故障的原因有以下几个方面：长期震动开裂、电池漏液、局部断路、绝缘受损、电池起火等等。当电池受到外力撞击、过度充放电、运行时热量堆积时都可能产生上述问题，最终造成起火爆炸事故。在动力电池组件组装过程中，需要使用粘合剂进行粘接与密封。使用高性能粘合剂能够提高电池结构稳定性、耐高温性、阻燃性、导热性和安全性，从而延长电池的使用寿命。新能源汽车锂电池中涉及的材料有铝、不锈钢等金属、PET膜、PI膜、铝塑膜等难粘材料、PC塑料、ABS塑料等材料，氢燃料电池中涉及到的密封材料有石墨板、PET膜、PI膜等，因此要求用于新能源汽车动力电池粘接的粘合剂对基材适用性广。同时为了防止高频振动及冷热冲击下老化开裂等现象，要求使用的粘合剂具有高强度和高弹性，即要求粘合剂强度高和断裂伸长率高，但是强度和断裂伸长率在一定程度上是相对的，粘合剂的强度的提高会伴随一定程度的断裂伸长率的下降，因此粘合剂的强度和断裂伸长率也需得以平衡。此外用于新能源汽车动力电池粘接的粘合剂还需具备优异的耐温性能、阻燃性能、导热性能、耐老化性能等。目前市面上的粘合剂产品，有的在粘接PET膜、PI膜、铝塑膜、石墨板时需要进行特殊的表面处理；有的对塑料粘接效果差；有的粘接强度满足要求，但韧性差，老化后容易开裂；有的只有单一的阻燃功能或导热功能。传统的双组分聚氨酯粘合剂很难满足对动力电池中各种基材粘接的通用性，以及对粘合剂导热、阻燃、韧性、耐温、耐湿性能等的要求。CN110184016A中介绍了一种阻燃型双组份胶黏剂及其制备方法，所述的双组份聚氨酯胶粘剂对塑料和金属有很高的粘接强度，产品具有良好的耐温性、阻燃性和导热性能，用于新能源电池结构粘接。但所述专利并未对新能源电池中常用PET膜、PI膜、铝塑膜、PC塑料、ABS塑料等基材的粘接进行深入研究。CN110407972A中介绍了一种含氟共聚物、其制备方法及包含其的双组份聚氨酯胶粘剂，在聚氨酯胶中通过引入的含氟共聚物，提高耐电解液腐蚀性、耐热性和对聚丙烯的粘结性能。所述的双组份聚氨酯胶粘剂可用于软包电池中聚丙烯层与铝箔层的粘接，但该胶粘剂对金属Al粘接强度较低，且未讨论产品的韧性，不适合应用于电芯与基座、电池模组的组装。CN110699033A中介绍了一种双组份聚氨酯胶粘剂及其制备方法和应用，所述的聚氨酯胶黏剂阻燃效果好、固化后粘接强度高、韧性好、抗震性能好等优点，用于动力电池电芯与电芯之间或电芯与底壳之间的结构粘接。但所述胶粘剂并未研究对塑料基材的粘接，且不具有良好的导热性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对基材适用性广、强度和断裂伸长率得以平衡、粘结性能好、阻燃性能好、导热性能好的双组份聚氨酯粘合剂及其在新能源汽车动力电池中的应用。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一方面提供一种双组份聚氨酯粘合剂，包括A组分和B组分，按所述的A组分的总质量为100%计，所述的A组分的原料配方包括：端羟基聚丁二烯多元醇10~45%；阻燃型聚酯多元醇5~20%；芳香族聚醚多元醇2~10%；扩链剂0.1~5%；分子筛1~10%；填料30~60%；硅烷偶联剂0.1~3%；催化剂0.01~0.5%；按所述的B组分的总质量为100%计，所述的B组分的原料配方包括：聚氨酯预聚体40~65%；除水剂0.1~5%；填料30~55%；分散助剂0.1~1%；其中，所述的端羟基聚丁二烯多元醇的数均分子量为2000~10000g/mol，平均-OH官能度为2~4，所述的聚氨酯预聚体由异氰酸酯和聚醚多元醇、带侧基的二聚酸聚酯多元醇以及含磷多元醇聚合而成，所述的聚氨酯预聚体的NCO含量为10~20%。优选地，所述的端羟基聚丁二烯多元醇的数均分子量为2000~5000g/mol，平均-OH官能度为2~2.9。优选地，所述的聚氨酯预聚体的NCO含量为12~18%，进一步优选为13~17%，更优选为14~16%。本专利技术中，所述的异氰酸酯优选为二异氰酸酯，可使用的二异氰酸酯可以是二苯基甲烷二异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、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、二环己基甲烷二氰酸酯中的一种或多种的混合物。优选地，所述的聚醚多元醇为聚醚二元醇。优选地，所述的聚醚二元醇的数均分子量≥2000g/mol。本专利技术中，所述的聚醚多元醇可以是以1,2-丙二醇、乙二醇、二甘醇、1,4丁二醇中的一种或多种的混合物为起始剂，以氧化丙烯、氧化乙烯等环氧化合物为聚合单体，开环聚合得到的聚醚多元醇。优选地，所述的含磷多元醇为三（一缩二丙二醇）亚磷酸酯、N,N-二（2-羟乙基）氨基亚甲基膦酸二乙酯、N,N-二（2-羟乙基）氨基甲基膦酸二甲酯、ExolitOP550、ExolitOP560中的一种或多种。本专利技术中，可使用的带侧基的二聚酸聚酯多元醇单体包括但不限于Croda公司的Priplast1838、3186、3187、3188、3190、3196或上海精日新材料科技有限公司的DA20、DA21、DA2100中的一种或多种。优选地，所述的聚氨酯预聚体结构具有如下通式：，其中，a，b独立地为自然数；表示异氰酸酯形成的结构单元，其中，异氰酸酯可以为上述任一种的二异氰酸酯，例如R为；R1为所述的聚醚多元醇形成的结构单元，例如R1可以是如下结构式：，n1、n2独立地为自然数；R2为所述的带侧基的二聚酸聚酯多元醇形成的结构单元，例如R2可以是如下结构式：，n3为自然数；R3为含磷多元醇形成的结构单元，例如R3可以是如下结构式：，n4为自然数。本专利技术中所述的聚氨酯预聚体的制备方法，包括先通过所述的聚醚多元醇、所述的带侧基的二聚酸聚酯多元醇和所述的异氰酸酯先进行聚合反应，然后再与所述的含磷多元醇进行聚合反应。具体地，先将所述的聚醚多元醇、所述的带侧基的二聚酸聚酯多元醇和所述的异氰酸酯在75~85℃下反应1.5~2.5h，然后再与所述的含磷多元醇在75~85℃下反应1.5~2.5h，严格控制反应终点NCO含量为10~20%。优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双组份聚氨酯粘合剂，包括A组分和B组分，其特征在于：/n按所述的A组分的总质量为100%计，所述的A组分的原料配方包括：/n端羟基聚丁二烯多元醇 10~45%；/n阻燃型聚酯多元醇 5~20 %；/n芳香族聚醚多元醇 2~10%；/n扩链剂 0.1~5%；/n分子筛 1~10%；/n填料 30~60%；/n硅烷偶联剂 0.1~3%；/n催化剂 0.01~0.5%；/n按所述的B组分的总质量为100%计，所述的B组分的原料配方包括：/n聚氨酯预聚体 40~65%；/n除水剂 0.1~5%；/n填料 30~55%；/n分散助剂 0.1~1%；/n其中，所述的端羟基聚丁二烯多元醇的数均分子量为2000~10000g/mol，平均-OH官能度为2~4，所述的聚氨酯预聚体由异氰酸酯和聚醚多元醇、带侧基的二聚酸聚酯多元醇以及含磷多元醇聚合而成，所述的聚氨酯预聚体的NCO含量为10~20%。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双组份聚氨酯粘合剂，包括A组分和B组分，其特征在于：
按所述的A组分的总质量为100%计，所述的A组分的原料配方包括：
端羟基聚丁二烯多元醇10~45%；
阻燃型聚酯多元醇5~20%；
芳香族聚醚多元醇2~10%；
扩链剂0.1~5%；
分子筛1~10%；
填料30~60%；
硅烷偶联剂0.1~3%；
催化剂0.01~0.5%；
按所述的B组分的总质量为100%计，所述的B组分的原料配方包括：
聚氨酯预聚体40~65%；
除水剂0.1~5%；
填料30~55%；
分散助剂0.1~1%；
其中，所述的端羟基聚丁二烯多元醇的数均分子量为2000~10000g/mol，平均-OH官能度为2~4，所述的聚氨酯预聚体由异氰酸酯和聚醚多元醇、带侧基的二聚酸聚酯多元醇以及含磷多元醇聚合而成，所述的聚氨酯预聚体的NCO含量为10~20%。


2.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述的聚醚多元醇为聚醚二元醇，所述的聚醚二元醇的数均分子量≥2000g/mol；所述的含磷多元醇为三（一缩二丙二醇）亚磷酸酯、N,N-二（2-羟乙基）氨基亚甲基膦酸二乙酯、N,N-二（2-羟乙基）氨基甲基膦酸二甲酯、ExolitOP550、ExolitOP560中的一种或多种。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的双组份聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述的聚氨酯预聚体通过所述的聚醚多元醇、所述的带侧基的二聚酸聚酯多元醇和所述的异氰酸酯先进行聚合反应，然后再与所述的含磷多元醇进行聚合反应制得。


4.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述的端羟基聚丁二烯多元醇、所述的阻燃型聚酯多元醇以及所述的芳香族聚醚多元醇的质量比为2~6:1~2:1。


5.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯粘合剂，其特征在于：所述的芳香族聚醚多元醇和所述的扩链剂的质量比为1:0.1~0.3。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚芳，
申请(专利权)人：格丽泰新材料科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32