一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法与流程

1.本发明属于聚合物基复合高分子材料、高强度粘接结构材料、隔热功能材料交集领域的设计与制造，具体涉及一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法。


背景技术：

2.全球新能源汽车技术在加速发展，且在可见的未来其发展趋势难以改变。新能源汽车的核心技术在于动力电池的能量密度与总电能量指标越来越高，电量的储存与转换功能存在于同一空间。所面临的新问题之一，是单位体积内或单位面积上的发热密度越来越高，在动力电池包服役期间乃至全寿命周期内的安全性、可靠性和环境适应性问题也相应突出，如果在电芯故障、过充电、过放电，尤其在偶发短路、碰撞等极端情况下，个别电芯热失控时易引起相邻电芯温升连锁反应，导致整个动力电池包快速起火、爆燃的概率明显高于6个西格玛的控制目标。因此，在电池的电芯单体之间、模组之间以及电池包与乘客舱体之间，需要设置隔热防护，从而达到延缓热失控的目的，以延长可逃生窗口时间。
3.近几年，在动力电池包隔热技术研究与应用方面虽然有所进展，但总体上距离设计需求目标还不尽人意。以tesla公司的us 7820319 b2专利为例，公开了一种电池单体间的热屏障，在电芯的外壳或外壳双层或内壳上涂抹一层或多层绝缘膨胀材料，以吸收热量、膨胀或变成焦炭状，用于阻止热扩散；该专利选用的膨胀材料有石墨系膨胀型材料、热塑性弹性体、陶瓷基泡沸材料、蛭石/矿物纤维基泡沸材料、多磷酸铵基泡沸材料。
4.上述专利似乎通过这种热隔层材料与结构的设计达到了热失控的阻隔目的，但是仔细做dfmea分析后发现其缺陷是不容忽视的：
5.1)隔热层在正常服役时期内，其导热系数仍然在0.25w/(m.k)以上，仅当存在局部电池芯温度达到245℃以上时，其隔热层才会产生显著膨胀效应，才能将导热系数降低到0.20w/(m.k)以下，也即该类电池包仅在着火事件发生时隔热功能才会被唤醒，为时较晚；
6.2)石墨系膨胀型材料，混合在一个热塑性弹性体、陶瓷基泡沸材料、蛭石/矿物纤维基泡沸材料、多磷酸铵基泡沸材料构成的隔热层中，存在剪切粘结强度太低的显著缺陷，不足以达到ctp电池包所需要的结构强度，其安全性反而降低。
7.因此，面临的前沿问题是有必要发明一种更好的新能源动力电池用隔热结构胶，并以导热系数＜0.20w/w/(m.k)，剪切强度≥4mpa、阻燃性v
‑
0，密度＜0.6g/cm3为目标，以满足前沿ctp电池包在正常服役期间乃至全寿命周期内所需要的隔热和结构强度需求。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法，使其导热系数＜0.20w/(m.k)、剪切粘结强度≥4mpa、阻燃性v
‑
0、密度＜0.6g/cm3为目标，最大限度地解决新能源动力电池热失控问题，以满足ctp电池包在正常服役期间乃至全寿命周期内所需要的隔热和结构强度要求。
9.为达上述目的之一，本发明的一种新能源动力电池用隔热结构胶，构成材料的配
方以质量百分比计算，包括：a组合物含有嵌段聚合的遥爪羧基化合物和/或嵌段聚合的遥爪氨基化合物的至少一种(16～31)％、偶联剂和/或改性剂(0～1.5)％、固化促进剂(0～2.5)％、隔热粉体(44～62)％、阻燃成分(15～26)％；b组合物含有嵌段聚合的遥爪异氰酸基化合物和/或嵌段聚合的遥爪环氧基化合物的至少一种(16～31)％、偶联剂和/或改性剂(0～1.5)％、固化促进剂(0～2.5)％、隔热粉体(44～62)％、阻燃成分(15～26)％；在使用时，将a组合物1份与b组合物(0.25～2)份的体积比例或质量比例混合均匀、固化成终端用途的隔热结构胶或粘结材料。
10.为达上述目的之二，本发明的一种新能源动力电池用隔热结构胶制造方法，包括：步骤(一)遥爪羧基化合物和/或遥爪氨基化合物基料的嵌段聚合方法、遥爪异氰酸基化合物和/或遥爪环氧基化合物基料的嵌段聚合方法，嵌段聚合时分子链的”头
‑
头”相接或“头
‑
尾”相接的取向是随机的，顺式或反式分子链段的原子排列取向也是随机的；步骤(二)液料与粉料剪切强度控制混合方法；步骤(三)正压或负压反应控制方法；步骤(四)加热与冷却；四个步骤的至少两个或者将步骤(一)和步骤(二)合并为一个步骤。
11.进一步地，在所述a组合物中，所述嵌段聚合的遥爪羧基化合物还包括：具有化学结构式(1)的遥爪羧基聚丁二烯、异氰酸酯与遥爪羧基聚丁二烯按化学结构式(2)反应并脱除二氧化碳的产物、环氧基树脂与遥爪羧基聚丁二烯按化学结构式(3)反应的产物、环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯按化学结构式(4)反应的产物的至少一种；
12.其中化学结构式(1)——
[0013][0014]
且在化学结构式(1)中，x＝1，y＝0～1.0是相对x的摩尔数之比值，z为数均聚合度在9～27之间，羧基的数均官能度在2.1～2.2之间，r8为乙烯基或氰基；
[0015]
其中化学结构式(2)——
[0016][0017]
且在化学结构式(2)中，异氰酸酯ocn
‑
r1‑
nco的异氰酸基数均官能度为2.0，r1为烷撑、苯撑或取代苯撑、芳环撑或取代芳环撑、杂环撑或取杂环撑的至少一种，所述撑是在一个有机化合物分子中碳氢键均裂去除两个氢原子的基团(下文的“撑”均符合此定义)；
[0018]
其中化学结构式(3)——
[0019][0020]
且在化学结构式(3)中，环氧基化合物符合化学结构式(17)的定义；
[0021]
其中化学结构式(4)——
[0022][0023]
且在化学结构式(4)中，环氧基化合物符合化学结构式(21)的定义。
[0024]
进一步地，在所述a组合物中，所述嵌段聚合的遥爪氨基化合物还包括：具有化学结构式(5)的遥爪胺基聚环氧丙烷、具有化学结构式(6)的胺基聚烷基硅氧烷、异氰酸酯与遥爪胺基聚环氧丙烷按化学结构式(7)反应的产物、异氰酸酯与胺基聚烷基硅氧烷按化学结构式(8)反应的产物、环氧基树脂与遥爪胺基聚环氧丙烷按化学结构式(9)反应的产物、环氧基树脂与胺基聚烷基硅氧烷按化学结构式(10)反应的产物、环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪胺基聚环氧丙烷按化学结构式(11)反应的产物、环氧基聚烷基硅氧烷与胺基聚烷基硅氧烷按化学结构式(12)反应的产物的至少一种；
[0025]
其中化学结构式(5)——
[0026][0027]
且在化学结构式(5)中，k为数均聚合度在25～50之间，胺基的数均官能度在2.0～2.3之间；
[0028]
其中化学结构式(6)——
[0029][0030]
且在化学结构式(6)中，数均聚合度为m＝0～1、n＝8～22，胺基的数均官能度在2.9～3.3之间，r2为碳原子为2～5的烷撑，r3、r4、r5和r6为烷基、苯基或取代苯基、芳环基或取代芳环基、杂环基或取杂环基的至少一种；
[0031]
其中化学结构式(7)——
[0032][0033]
其中化学结构式(8)——
[0034][0035]
其中化学结构式(9)——
[0036][0037]
其中化学结构式(10)——
[0038][0039]
其中化学结构式(11)——
[0040][0041]
其中化学结构式(12)——
[0042][0043]
进一步地，在所述b组合物中，所述嵌段聚合的遥爪异氰酸基化合物还包括：具有化学结构式(13)的异氰酸酯、异氰酸酯与遥爪羧基聚丁二烯按化学结构式(14)反应并脱除二氧化碳的产物、异氰酸酯与遥爪胺基聚环氧丙烷按化学结构式(15)反应的产物、异氰酸酯与胺基聚烷基硅氧烷按化学结构式(16)反应的产物的至少一种；
[0044]
其中化学结构式(13)——
[0045]
ocn
‑
r1‑
nco
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0046]
且在化学结构式(13)中，异氰酸基的数均官能度为2.0，r1为烷撑、苯撑或取代苯撑、芳环撑或取代芳环撑、杂环撑或取杂环撑的至少一种；
[0047]
其中化学结构式(14)——
[0048][0049]
其中化学结构式(15)——
[0050][0051]
其中化学结构式(16)——
[0052][0053]
进一步地，在所述b组合物中，所述嵌段聚合的遥爪环氧基化合物还包括：具有化学结构式(17)的环氧基树脂、环氧基树脂与遥爪羧基聚丁二烯按化学结构式(18)反应的产物、环氧基树脂与遥爪胺基聚环氧丙烷按化学结构式(19)反应的产物、环氧基树脂与胺基聚烷基硅氧烷按化学结构式(20)反应的产物、具有化学结构式(21)的环氧基聚烷基硅氧烷、环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯按化学结构式(22)反应的产物、环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪胺基聚环氧丙烷按化学结构式(23)反应的产物、环氧基聚烷基硅氧烷与胺基聚烷基硅氧烷按化学结构式(24)反应的产物的至少一种；
[0054]
其中化学结构式(17)——
[0055][0056]
且在化学结构式(17)中，环氧基的数均官能度在2.0或3.0，还包括：r7为符合化学结构式(25)、符合化学结构式(26)、烷撑、苯撑或取代苯撑、芳环撑或取代芳环撑、杂环撑或取杂环撑的至少一种；
[0057]
其中化学结构式(18)——
[0058][0059]
其中化学结构式(19)——
[0060][0061]
其中化学结构式(20)——
[0062][0063]
其中化学结构式(21)——
[0064][0065]
且在化学结构式(21)中，烷基硅氧烷的数均聚合度为m≥0、n＝5～50，环氧基的数均官能度在2.8～3.0之间，r2为碳原子为2～5的烷撑，r3、r4、r5和r6为烷基、苯基或取代苯基、芳环基或取代芳环基、杂环基或取杂环基的至少一种；
[0066]
其中化学结构式(22)——
[0067][0068]
其中化学结构式(23)——
[0069][0070]
其中化学结构式(24)——
[0071]
[0072]
其中化学结构式(25)——
[0073][0074]
且在化学结构式(25)中，数均聚合度为q＝1～2，环氧基的数均官能度在2.0或3.0，r9为氢原子、碳原子为1～5的烷基、苯基或取代苯基、芳环基或取代芳环基、杂环基或取杂环基的至少一种；
[0075]
其中化学结构式(26)——
[0076][0077]
且在化学结构式(26)中，数均聚合度为q＝1～2，环氧基的数均官能度在2.0或3.0，r9为氢原子、碳原子为1～5的烷基、苯基或取代苯基、芳环基或取代芳环基、杂环基或取杂环基的至少一种。
[0078]
进一步地，所述偶联剂和/或改性剂包括：十六烷基三甲氧基硅烷[cas：16415
‑
12
‑
6]、十六烷基三乙氧基硅烷[cas：16415
‑
13
‑
7]、γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷[cas：2530
‑
83
‑
8]、γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷[cas：2602
‑
34
‑
8]、γ
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷[cas：13822
‑
56
‑
5]、γ
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷[cas：919
‑
30
‑
2]、n
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷[cas：1760
‑
24
‑
3]、n
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷[cas：5089
‑
72
‑
5]、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷[cas：2530
‑
85
‑
0]、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷[cas：21142
‑
29
‑
0]、γ
‑
二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷[cas：99740
‑
64
‑
4]的至少一种；或者异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯[cas：61417
‑
49
‑
0]、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯[cas：65345
‑
34
‑
8]、三异硬酯酸钛酸异丙酯[cas：61417
‑
49
‑
0]、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯[cas：65467
‑
75
‑
6]、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯[cas：65460
‑
52
‑
8]中的至少一种；或者油酸[cas：112
‑
80
‑
1]、月桂酸[cas：143
‑
07
‑
7]、辛酸[cas：124
‑
07
‑
2]、蓖麻油酸[cas：141
‑
22
‑
0]、松香酸[cas：514
‑
10
‑
3]、水杨酸[cas：69
‑
72
‑
7]、苯甲酸[cas：65
‑
85
‑
0]、十二烷基苯磺酸[cas：27176
‑
87
‑
0]、苯骈三氮唑[cas：95
‑
14
‑
7]、甲基苯骈三氮唑[cas号29385
‑
43
‑
1]的至少一种。
[0079]
进一步地，所述固化促进剂包括：苯酚[cas：108
‑
95
‑
2]、2，4，6
‑
三(二甲氨基甲基)苯酚[cas：90
‑
72
‑
2]、三苯基磷[cas：603
‑
35
‑
0]、咪唑[cas：288
‑
32
‑
4]的至少一种。
[0080]
进一步地，所述隔热粉料包括：空心玻璃微珠、纳米空心纤维、气相白炭黑的至少一种；隔热粉料单一颗粒、团聚颗粒的平均粒径d
50
在(10～65)μm之间。
[0081]
进一步地，所述阻燃成分包括：氢氧化铝[al(oh)3]、氢氧化镁[mg(oh)2]、三聚氰胺氰尿酸盐[cas：37640
‑
57
‑
6]、聚磷酸铵(app)、次磷酸铝[al(h2po2)3]、磷酸三甲苯酯[cas：1330
‑
78
‑
5]、乙基磷酸二乙酯[cas：682
‑
30
‑
4]中的至少一种；其中粉体阻燃成分单一颗粒、团聚颗粒的平均粒径d
50
在(0.45～90)μm之间。
[0082]
进一步地，所述步骤(一)遥爪羧基化合物和/或遥爪氨基化合物基料的嵌段聚合方法、遥爪异氰酸基化合物和/或遥爪环氧基化合物基料的嵌段聚合方法，嵌段聚合时分子
链的”头
‑
头”相接或“头
‑
尾”相接的取向是随机的，顺式或反式分子链段的原子排列取向也是随机的，包括：
[0083]
在所述a组合物中，所述遥爪羧基化合物基料的嵌段聚合方法——
[0084]
在a反应器中，加入质量比例1摩尔的异氰酸酯或环氧基树脂或环氧基聚烷基硅氧烷的任意一种、加入质量比例(1.8～5)摩尔的遥爪羧基聚丁二烯，启动搅拌装置使异氰酸酯或环氧基树脂或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯构成的物料混合均匀，将物料温度控制在(常温～175)℃之间，并保温时间(0.5～6)h，相应地在(常温～175)℃之间物料温度越高则保温时间越短、物料温度越低则保温时间越长；如果所加物料为异氰酸酯和遥爪羧基聚丁二烯则反应产物按化学结构式(2)所得，如果所加物料为环氧基树脂和遥爪羧基聚丁二烯则反应产物按化学结构式(3)所得，如果所加物料为环氧基聚烷基硅氧烷和遥爪羧基聚丁二烯则反应产物按化学结构式(4)所得；如果遥爪羧基聚丁二烯入的质量与异氰酸酯或环氧基树脂加入质量的摩尔数之比大于2、遥爪羧基聚丁二烯入的质量与环氧基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比大于2会有未反应的遥爪羧基聚丁二烯过剩；
[0085]
在所述a组合物中，所述遥爪氨基化合物基料的嵌段聚合方法——
[0086]
在a反应器中，加入质量比例1摩尔的异氰酸酯或环氧基树脂的任意一种、加入质量比例(1.8～5)摩尔的遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷；或在另一次a反应器中，加入质量比例1摩尔的环氧基聚烷基硅氧烷、加入质量比例(2.8～8)摩尔的遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷；启动搅拌装置使异氰酸酯或环氧基树脂或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷构成的物料混合均匀，将物料温度控制在(常温～175)℃之间，并保温时间(0.5～6)h，相应地在(常温～175)℃之间物料温度越高则保温时间越短、物料温度越低则保温时间越长；如果所加物料为异氰酸酯和遥爪胺基聚环氧丙烷则反应产物按化学结构式(7)所得，如果所加物料为异氰酸酯和胺基聚烷基硅氧烷时则反应产物按化学结构式(8)所得，如果所加物料为环氧基树脂和遥爪胺基聚环氧丙烷则反应产物按化学结构式(9)所得，如果所加物料为环氧基树脂和胺基聚烷基硅氧烷时则反应产物按化学结构式(10)所得，如果所加物料为环氧基聚烷基硅氧烷和遥爪胺基聚环氧丙烷则反应产物按化学结构式(11)所得，如果所加物料为环氧基聚烷基硅氧烷和胺基聚烷基硅氧烷时则反应产物按化学结构式(12)所得；在化学结构式(7)～(10)中，如果遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷入的质量与异氰酸酯或环氧基树脂加入质量的摩尔数之比大于2，会有未反应的遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷过剩；在化学结构式(11)～(12)中，如果遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷入的质量与环氧基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比大于3，会有未反应的遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷过剩；
[0087]
在所述b组合物中，所述遥爪异氰酸基化合物的嵌段聚合方法方法——
[0088]
在b反应器中，加入质量比例(1.8～5)摩尔的异氰酸酯、加入质量比例1摩尔的遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷，启动搅拌装置使异氰酸酯与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷构成的物料混合均匀，将物料温度控制在(常温～175)℃之间，并保温时间(0.5～6)h，相应地在(常温～175)℃之间物料温度越高则保温时间越短、物料温度越低则保温时间越长；
[0089]
在另一次b反应器中，加入质量比例(2.8～8)摩尔的异氰酸酯、加入质量比例1摩
尔的胺基聚烷基硅氧烷，启动搅拌装置使异氰酸酯与胺基聚烷基硅氧烷构成的物料混合均匀，将物料温度控制在(常温～175)℃之间，并保温时间(0.5～6)h，相应地在(常温～175)℃之间物料温度越高则保温时间越短、物料温度越低则保温时间越长；如果所加物料为异氰酸酯与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷则反应产物按化学结构式(14)和/或按化学结构式(15)所得，如果所加物料为异氰酸酯与胺基聚烷基硅氧烷时则反应产物按化学结构式(16)所得；在化学结构式(14)～(15)中，如果异氰酸酯入的质量与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷加入质量的摩尔数之比大于2，会有未反应的异氰酸酯过剩；在化学结构式(16)中，如果异氰酸酯入的质量与胺基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比大于3，会有未反应的异氰酸酯过剩；
[0090]
在所述b组合物中，所述遥爪环氧基化合物基料的嵌段聚合方法——
[0091]
在b反应器中，加入质量比例(1.8～5)摩尔的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷、加入质量比例1摩尔的遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷；在另一次b反应器中，加入质量比例(2.8～8)摩尔的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷、加入质量比例1摩尔的胺基聚烷基硅氧烷；启动搅拌装置使环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷构成的物料混合均匀、使环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷与胺基聚烷基硅氧烷构成的物料混合均匀，将物料温度控制在(常温～175)℃之间，并保温时间(0.5～6)h，相应地(常温～175)℃物料温度越高则保温时间越短、物料温度越低则保温时间越长；如果所加物料为环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷，则反应产物包含按化学结构式(18)和/或式(19)和/或(22)和/或(23)所得；如果所加物料为环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧与胺基聚烷基硅氧烷，则反应产物按化学结构式(20)和/或(24)所得；在化学结构式(18)、(19)、(22)、(23)中，如果环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷入的质量与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷加入质量的摩尔数之比大于2，会有未反应的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷过剩；在化学结构式(20)、(24)中，如果环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷入的质量与胺基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比大于3，会有未反应的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷过剩。
[0092]
进一步地，所述步骤(二)液料与粉料剪切强度控制混合方法包括：
[0093]
在一个带高速搅拌和/或高剪切分散装置的a反应器中，先加入按照步骤(一)遥爪羧基化合物和/或遥爪氨基化合物基料的至少一种(16～31)％、偶联剂和/或改性剂(0～1.5)％、固化促进剂(0～2.5)％、隔热粉体(44～62)％、阻燃成分(15～26)％的粉体；
[0094]
在一个带高速搅拌和/或高剪切分散装置的b反应器中，先加入按照步骤(一)遥爪异氰酸基化合物和/或遥爪环氧基化合物基料的至少一种(9～35)％、偶联剂和/或改性剂(0～1.5)％、固化促进剂(0～2.5)％、隔热粉体(44～62)％、阻燃成分(15～26)％；
[0095]
分别在a反应器中和b反应器中，按照粉体平均粒径d
50
规格分为“细
→
中
→
粗”三批次或更多批次，依次先加入最细d
50
规格的粉体
→
次细d
50
规格的粉体
→
中级d
50
规格的粉体
→
较粗d
50
规格的粉体，类推，直至最粗d
50
规格的粉体；每加入一个d
50
规格的粉体，更换高剪切分散装置的定子、转子的直径或者调节转速，将剪切强度控制在(1200～233000)s
‑1之间，将浆料温度控制在(0～175)℃范围内并维持(0.1～4)h；所述剪切强度按照方程式(27)计算，
[0096][0097]
在式(27)中，
[0098]
s
s
‑
剪切强度，统一或换算后的单位是“1/秒”或s
‑1，
[0099]
v
‑
转子外径的旋转线速度，或者相邻一对转子外径的相对旋转线速度，统一或者换算后的单位是“米/秒”或m/s，
[0100]
δ
‑
相邻定子和转子之间，或者相邻转子和转子之间的最小间隙，统一或者换算后的单位是“米”或m；
[0101]
当隔热粉体和阻燃成分中粉体的d
50
规格大于1.0μm时，高剪切分散装置可以缺省，隔热粉体和阻燃成分中粉体可以一次性加入，用高速搅拌装置混合均匀，控制高速搅拌装置转速为100～1000r/min。
[0102]
进一步地，所述步骤(三)正压或负压反应控制方法包括：
[0103]
所述压力为表压；所述正压是维持反应器内压力(0.0～0.1)mpa；所述负压是维持反应器内压力(
‑
0.01～
‑
0.1)mpa，以脱除空气、二氧化碳、水分和原材料自身隐含的低分子物；所述反应还包括在a组合物中按化学结构式(2)至(4)、(7)至(12)后继化学反应的至少一种，在b组合物中按化学结构式(14)至(16)、按化学结构式(18)至(20)、按化学结构式(22)至(24)后继化学反应的至少一种；在进行步骤(二)的同时，或后期启动真空泵，缓慢将压力降低到
‑
0.1mpa。
[0104]
进一步地，所述步骤(四)加热与冷却的方法包括：
[0105]
在进行步骤(一)、步骤(二)、步骤(三)的同时，在反应器的夹套中充入传热介质，用流体循环设备驱动加热与冷却；所述传热介质包括导热油、水或冷却液的任意一种；所述循环设备包括模温机、磁力驱动泵、往复柱塞泵、蠕动泵、离心泵的任意一种。
[0106]
本发明的一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法，其有益技术效果在于：
[0107]
①
采用嵌段合成法，调节分子链硬段和软段的比例，可灵活获得终点固化产物较宽范围的粘结强度、拉伸强度和正割模量；
[0108]
②
反应条件温和，在(常温～175)℃温度范围、在(
‑
0.1～0.1)mpa压力范围可以实现；
[0109]
③
导热系数＜0.08w/(m.k)、剪切粘结强度＞4mpa、阻燃性v
‑
0、密度＜0.6g/cm3，可以满足ctp电池包在正常服役期间乃至全寿命周期内所需要的隔热和结构强度要求。
附图说明
[0110]
图1是本发明实施例7与实施例19组合，以va∶vb＝1∶(0.25～2.0)体积比，混合固化后的剪切粘结强度测试结果。
具体实施方式
[0111]
为详细说明本发明的一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法的技术内容、所实现目的和效果，以下结合实施例进一步说明。
[0112]
1)材料配方实施例
[0113]
本发明一种新能源动力电池用隔热结构胶的材料配方实施例，共有四十六例，其
中：
[0114]
a)a组合物典型配方十二例，见表1；
[0115]
b)b组合物典型配方十二例，见表2；
[0116]
c)a组合物与b组合物以va∶vb＝1∶1体积比，混合固化后理化电气性能测试结果十二例，见表3；
[0117]
d)实施例7与实施例19组合，以va∶vb＝1∶(0.25～2.0)体积比，混合固化后的剪切粘结强度测试结果十例，见表4和图1。
[0118]
从表1至表4看到，构成材料配方的四十六个实施例，可以视为本发明边界内的典型配方。
[0119]
2)制造方法实施例
[0120]
本发明一种新能源动力电池用隔热结构胶制造方法的实施例，是配合四十六个材料配方实施例进行的，可以视为本发明边界内的典型工艺。
[0121]
步骤(一)，实施例47：
[0122]
a组合物，遥爪羧基化合物基料的嵌段聚合工艺——
[0123]
在a反应器中，按照表1加入质量比例的异氰酸酯或环氧基树脂或环氧基聚烷基硅氧烷的任意一种、遥爪羧基聚丁二烯，启动搅拌装置使异氰酸酯或环氧基树脂或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯构成的物料混合均匀；所加物料为异氰酸酯和遥爪羧基聚丁二烯时，将物料温度控制在(25～45)℃之间，并保温时间6h，反应产物按化学结构式(2)所得；所加物料为环氧基树脂和遥爪羧基聚丁二烯时，将物料温度控制在(75～135)℃之间，并保温时间4.0h，反应产物按化学结构式(3)所得；所加物料为环氧基聚烷基硅氧烷和遥爪羧基聚丁二烯时，将物料温度控制在(75～135)℃之间，并保温时间3.5h，反应产物按化学结构式(4)所得；由于遥爪羧基聚丁二烯入的质量与异氰酸酯或环氧基树脂加入质量的摩尔数之比接近2、遥爪羧基聚丁二烯入的质量与环氧基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比接近3，未反应的遥爪羧基聚丁二烯过剩量可以忽略不计；
[0124]
a组合物，遥爪氨基化合物基料的嵌段聚合工艺——
[0125]
在a反应器中，按照表1加入质量比例的异氰酸酯或环氧基树脂的任意一种、遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷；在另一次a反应器中，按照表1加入质量比例的环氧基聚烷基硅氧烷、遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷；启动搅拌装置使异氰酸酯或环氧基树脂或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷构成的物料混合均匀；所加物料为异氰酸酯和遥爪胺基聚环氧丙烷时，将物料温度控制在(60～85)℃之间，并保温时间1.5h，反应产物按化学结构式(7)所得；所加物料为异氰酸酯和胺基聚烷基硅氧烷时，将物料温度控制在(60～85)℃之间，并保温时间2h，反应产物按化学结构式(8)所得；所加物料为环氧基树脂和遥爪胺基聚环氧丙烷时，将物料温度控制在(65～90)℃之间，并保温时间1.5h，反应产物按化学结构式(9)所得；所加物料为环氧基树脂和胺基聚烷基硅氧烷时，将物料温度控制在(65～90)℃之间，并保温时间2.0h，反应产物按化学结构式(10)所得；所加物料为环氧基聚烷基硅氧烷和遥爪胺基聚环氧丙烷时，将物料温度控制在(55～75)℃之间，并保温时间3.5h，反应产物按化学结构式(11)所得；所加物料为环氧基聚烷基硅氧烷和胺基聚烷基硅氧烷时，将物料温度控制在(50～70)℃之间，并保温时间5.5h，反应产物按化学结构式(12)所得；由于遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷入
的质量与异氰酸酯或环氧基树脂加入质量的摩尔数之比接近2，未反应的遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷过剩量可以忽略不计；由于遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷入的质量与环氧基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比接近3，未反应的遥爪胺基聚环氧丙烷或胺基聚烷基硅氧烷过剩量可以忽略不计；
[0126]
b组合物，遥爪异氰酸基化合物的嵌段聚合工艺——
[0127]
在b反应器中，按照表2加入质量比例的异氰酸酯、遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷，启动搅拌装置使异氰酸酯与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷构成的物料混合均匀；在另一次b反应器中，按照表2加入质量比例的异氰酸酯、胺基聚烷基硅氧烷，启动搅拌装置使异氰酸酯与胺基聚烷基硅氧烷构成的物料混合均匀；所加物料为异氰酸酯与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷时，将物料温度控制在(25～45)℃之间，并保温时间5.5h，反应产物按化学结构式(14)和/或按化学结构式(15)所得；所加物料为异氰酸酯与胺基聚烷基硅氧烷时，将物料温度控制在(60～85)℃，并保温时间1.0h，反应产物按化学结构式(16)所得；由于异氰酸酯加入的质量与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷加入质量的摩尔数之比接近2，未反应的异氰酸酯过剩量可以忽略不计；由于异氰酸酯加入的质量与胺基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比接近3，未反应的异氰酸酯过剩量可以忽略不计；
[0128]
b组合物，遥爪环氧基化合物基料的嵌段聚合工艺——
[0129]
在b反应器中，按照表2加入质量比例的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷、遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷；在另一次b反应器中，按照表2加入质量比例的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷、胺基聚烷基硅氧烷；启动搅拌装置使环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷构成的物料混合均匀、使环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷与胺基聚烷基硅氧烷构成的物料混合均匀；所加物料为环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷时，将物料温度控制在(55～75)℃之间，并保温时间3.5h，反应产物包含按化学结构式(18)和/或式(19)和/或(22)和/或(23)所得；所加物料为环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧与胺基聚烷基硅氧烷时，将物料温度控制在(45～65)℃之间，并保温时间4.5h，反应产物按化学结构式(20)和/或(24)所得；由于环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷入的质量与遥爪羧基聚丁二烯和/或遥爪胺基聚环氧丙烷加入质量的摩尔数之比接近2，未反应的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷过剩量可以忽略不计；由于环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷入的质量与胺基聚烷基硅氧烷加入质量的摩尔数之比接近3，未反应的环氧基树脂和/或环氧基聚烷基硅氧烷过剩量可以忽略不计。
[0130]
步骤(二)，实施例48：
[0131]
在一个带高速搅拌和高剪切分散装置的a反应器中，按照表1先加入按照步骤(一)遥爪羧基化合物和/或遥爪氨基化合物基料的至少一种、偶联剂和/或改性剂、固化促进剂、隔热粉体、阻燃成分；
[0132]
在一个带高速搅拌和高剪切分散装置的b反应器中，按照表2先加入按照步骤(一)遥爪异氰酸基化合物和/或遥爪环氧基化合物基料的至少一种、偶联剂和/或改性剂、固化促进剂、隔热粉体、阻燃成分；
[0133]
分别在a反应器中和b反应器中，按照粉体平均粒径d
50
规格分为“细
→
中
→
粗”三批
次，依次先加入最细d
50
规格的粉体
→
次细d
50
规格的粉体
→
较粗d
50
规格的粉体；每加入一个d
50
规格的粉体，更换高剪切分散装置的定子、转子的直径或者调节转速，将剪切强度控制在(1200～5000)s
‑1之间，将浆料温度控制在(5～155)℃范围内并维持0.25h；剪切强度按照方程式(27)计算；控制高速搅拌装置转速为100～1000r/min。
[0134]
步骤(三)，实施例49：
[0135]
在进行步骤(二)的同时或后期启动真空泵，缓慢将反应器内的压力降低到
‑
0.1mpa，并维持压力
‑
0.1mpa累计达(0.25～1.5)h。
[0136]
步骤(四)，实施例50：
[0137]
在进行步骤(一)、步骤(二)、步骤(三)的同时，在反应器的夹套中充入传热介质，用流体循环设备驱动加热与冷却；传热介质为导热油，以控制反应器内的物料温度；循环设备采用模温机。
[0138]
通过材料配方四十六个实施例和五十个制造方法实施例，可以看到本发明的一种新能源动力电池用隔热结构胶及其制造方法，其有益技术效果已经达到：
[0139]
①
采用嵌段合成法，可灵活调节分子链硬段和软段的比例，获得终点固化产物较宽范围的理化电气性能：
[0140]
当a组合物与b组合物的体积比在1∶1时，
[0141][0142]
当a组合物与b组合物的体积比在1∶(0.25～2)时，
[0143]
剪切粘结强度(0.3～13.8)mpa，连续可调可控；
[0144]
②
可以满足ctp电池包在正常服役期间乃至全寿命周期内所需要的隔热和结构强度要求。
[0145]
[0146]
[0147][0148]
表4 不同体积比剪切粘结强度的测试结果
[0149]