一种改性环氧树脂结构胶及其制备方法与流程

本技术涉及新能源电池结构胶，尤其涉及一种改性环氧树脂结构胶及其制备方法。

背景技术：

1、目前以纯电动汽车和插电混合动力汽车为代表的新能源汽车正在逐渐成为汽车生活的常客，新能源汽车在市场的普及度越来越高。随着电动车辆的逐渐普及，动力电池在汽车领域的应用越来越广泛，对于动力电池封装技术的研究越来越多。

2、电池封装包也叫做电池模组，为了适应动力电池续航能力的需求，增加动力电池的能量密度是解决问题的方法，因此电池封装包越做越大。这样热量很容易积聚在电池内部得不到有效释放，例如纯电动公交、纯电动大巴等车型使用的能量型电池封装包很容易产生电池高热的现象，影响电池寿命，因此，增强电池散热能力是一个很重要的研究方向。

3、基于上述结构特征，目前常见的电池封装结构包括电池和底板，底板上设置有结构胶区和导热胶区，结构胶区用于涂布结构胶，导热胶区用于涂布导热胶。结构胶的作用是将电池胶接在底板上，导热胶用于电池与底板之间的热量传递。目前市面上结构胶的粘接强度大但是导热效率差、韧性差。

技术实现思路

1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种改性环氧树脂结构胶及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种改性环氧树脂结构胶，采用如下技术方案：

3、一种改性环氧树脂结构胶，包括a组分和b组分，所述a组分与所述b组分的体积比1:1；按质量份计，所述a组分包括以下原材料：双酚a型环氧树脂e-51 18-20份、聚氨酯改性环氧树脂8-10份、活性稀释剂3-5份、偶联剂0.5-1份、导热改性填料83-94份、疏水性气相二氧化硅0.3-1份；按质量份计，所述的b组分包括以下原材料：胺类固化剂18-20份、偶联剂0.5-1份、导热改性填料83-94份、疏水性气相二氧化硅0.3-1份、促进剂0.5-1份。

4、通过采用上述技术方案，a组分中的双酚a型环氧树脂e-51和聚氨酯改性环氧树脂是主要的树脂基体，它们提供了胶体的结构和强度。双酚a型环氧树脂具有良好的化学稳定性和耐热性，而聚氨酯改性环氧树脂能增强胶体的柔韧性。两者相互配合使得胶体具有较好的韧性和耐热性能。活性稀释剂可以调节a组分的粘度，使其更易于涂敷和混合。偶联剂在a组分中起到增强填料与树脂基体之间的相互作用力，增强胶体的强度和稳定性。

5、导热改性填料可以改善胶体的导热性能，使热量能更好地传导到整个结构中，进而改性环氧树脂结构胶的导热性、阻燃性和与其他组分之间的相容性。疏水性气相二氧化硅在a组分中起到阻燃和抗潮湿的作用，提高胶体的阻燃性和耐潮湿性能。b组分中的胺类固化剂与a组分中的环氧树脂发生反应，将树脂固化成胶体。选择合适的胺类固化剂可根据所需的固化速度、硬度和柔韧性进行调整。以上各组分的协同作用可以使得改性环氧树脂结构胶具有导热性能优异、粘接性能好、韧性强度高和阻燃性优异的特点，适用于广泛的应用领域，尤其是在新能源电池中的应用。

6、优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂，包括以下质量份数的原料：双酚a型环氧树脂e-51 20-30份、二异氰酸酯20-50份、催化剂0.02-0.2份、一元醇5-40份、环氧稀释剂10-40份。

7、优选的，所述聚氨酯改性环氧树脂的制备方法为：按照质量份数，将双酚a型环氧树脂e-51和催化剂加入反应釜中，真空脱水2h，加入异氰酸酯，80℃反应3-4h；当残留nco接近于0，然后加入配方比例的环氧稀释剂和一元醇，继续反应3-4h，降温至30℃以下，出料，得到聚氨酯改性环氧树脂。

8、通过采用上述技术方案，聚氨酯改性环氧树脂由双酚a型环氧树脂e-51、异氰酸酯、催化剂、一元醇和环氧稀释剂组成。双酚a型环氧树脂e-51和异氰酸酯进行反应形成聚氨酯链段，增加了树脂的柔韧性和耐热性能。催化剂用于促进反应的进行。一元醇和环氧稀释剂用于调节体系的粘度和流动性。制备获得的聚氨酯改性环氧树脂具有很好的柔韧性以及与导热改性填料等组分之间具有很好的相容性，从而提升改性环氧树脂结构胶的柔韧和粘接性能。

9、优选的，所述二异氰酸酯为4,4’-二苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

10、优选的，所述一元醇为正丙醇，正丁醇，正新醇，正十二醇等中的一种或多种；所述环氧稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、腰果酚缩水甘油醚中的一种或多种。

11、优选的，所述导热改性填料的制备方法为：按质量份计，将20份乙烯基三乙氧基硅烷，100份乙醇、400份水混合，分别依次加入20份石墨烯、100份碳化硅、120份氮化硅、150份氮化硼、100份氢氧化镁，充分搅拌，加热到70℃，回流50min,将处理后的导热改性填料进行抽滤，烘干并粉碎、研磨、过筛，然后在功率为2000w、氧气的体积浓度为6％的条件下进行，等离子体表面处理10s，得到颗粒粒径为5-10μm的导热改性填料。

12、通过采用上述技术方案，导热改性填料在改性环氧树脂结构胶中起到提高导热性能、阻燃性能和与其他组分之间相容性的作用。具体的制备方法是：首先，按照一定的质量份计，将乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇和水混合，在搅拌下充分混合均匀。然后，依次加入石墨烯、碳化硅、氮化硅、氮化硼和氢氧化镁等导热、阻燃填料，继续搅拌混合。接下来，将混合物加热至70℃，并进行回流处理50分钟，以确保填料与液相之间的反应充分进行。然后，对处理后的导热改性填料进行抽滤，烘干并粉碎、研磨、过筛，以得到粒径为5-10μm的颗粒状导热改性填料。最后，在功率为2000w、氧气体积浓度为6％的条件下，对导热改性填料进行等离子体表面处理10秒，进一步改善填料表面的物理性能。总的来说，导热改性填料通过其导热性能和阻燃性能的特点，显著提高了改性环氧树脂结构胶的导热性能和阻燃性能。同时，由于与其他组分相容性的改善，填料有效地与树脂基体相互贯通，提高了整个胶体材料的强度和稳定性。因此，导热改性填料在改性环氧树脂结构胶中发挥着重要的作用，并与其他组分协同作用，共同提高材料的性能。

13、优选的，所述活性稀释剂为环氧丙烷丙烯醚、丁基缩水甘油醚、甘油环氧树脂、环氧氯丙烷中的一种或多种。

14、优选的，所述偶联剂为γ氨丙基三乙氧基硅烷、n(β一氨乙基)γ氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、γ(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷中的一种或多种。

15、通过采用上述技术方案，偶联剂在改性环氧树脂结构胶中扮演着重要的角色，主要作用是实现改性填料与树脂基体之间的良好相容性和结合。首先，偶联剂可以通过与环氧树脂中的官能基反应，将填料表面的官能基与树脂基体相互连接，形成强大的化学键。这种化学键的形成能够增强填料与树脂基体之间的粘结强度，提升材料的机械性能和耐热性能。其次，偶联剂具有良好的亲水性和亲油性，能够在填料和树脂基体之间形成稳定的界面相互作用。这种界面相互作用能够降低填料与树脂基体之间的界面能，增加界面的相互作用力，提高材料的界面粘结性和分散性。具体到本技术中的偶联剂：γ氨丙基三乙氧基硅烷、n(β一氨乙基)γ氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、γ(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和γ二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷等，它们分子结构中的硅烷基可以与填料表面的羟基、氨基等官能基发生反应，形成强大的化学键，并且通过调节它们的选择和掺量来实现对改性环氧树脂结构胶的性能的调优。因此，偶联剂能够在改性环氧树脂结构胶中与导热改性填料和其他组分发挥协同作用，提高材料的相容性、界面粘结强度和力学性能。

16、优选的，所述胺类固化剂为脂肪胺、脂环胺、芳香胺和聚酰胺中的一种或多种；所述促进剂为三乙胺、三乙醇胺、吡啶中的一种或多种。

17、第二方面，本技术提供一种改性环氧树脂结构胶的制备方法，采用如下的技术方案：一种改性环氧树脂结构胶的制备方法，采用上述一种改性环氧树脂结构胶的原料，包括以下步骤：

18、s101、a组分的制备：按照质量份数，首先分别将双酚a型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、活性稀释剂加入到搅拌釜中，转速设定为200-300rpm，温度控制在50-60℃，搅拌10-15min；然后冷却至30-40℃，再加入导热改性填料、偶联剂、疏水性气相二氧化硅，转速300rpm，温度控制在50℃以下，真空度保持在0.07-0.1mpa，搅拌40-60min，冷却至30℃，即可得到a组分；

19、s102、b组分的制备：按照质量份数，首先分别将胺类固化剂、促进剂加入到搅拌釜中，转速200-300rpm，温度控制在30℃-40℃，搅拌10-15min；然后加入导热改性填料、偶联剂、疏水性气相二氧化硅，转速300rpm，温度控制在40℃以下，真空度保持在0.07-0.1mpa，搅拌40-60min，冷却至30℃，即可得到b组分；

20、s103、将制备的a、b组分按体积比1:1混合均匀，得到改性环氧树脂结构胶。

21、通过采用上述技术方案，本技术的改性环氧树脂结构胶在导热性能、粘接性能、韧性强度和阻燃性等方面具有显著的有益技术效果，并且可以满足广泛的应用需求。

22、综上所述，本技术的有益技术效果：

23、1.提高韧性和导热性：通过异氰酸酯对环氧树脂进行支链改性，可以增加树脂的交联程度，提高其韧性和耐冲击性。同时，添加导热改性填料可以提高材料的导热性能，有助于热量的传导和分散，提高材料的散热效果。

24、2.提高导热性、阻燃性和相容性：导热改性填料的引入可以增加材料的热传导路径，提高导热性能。同时，填料还能起到阻燃的功能，提高材料的耐火性能。此外，偶联剂的添加能够提高填料与树脂基体之间的相容性，增强他们之间的粘附力和相互作用力，改善材料的机械性能和耐热性能。

25、3.优异的导热性能、粘接性能、韧性强度和阻燃性：通过上述改性措施，申请制备得到的改性环氧树脂结构胶具有导热性能优异、粘接性能好、韧性强度高以及阻燃性优异的特点。这些性能使得改性环氧树脂结构胶能够在需求导热性和耐火性的应用场景中得到广泛应用，特别适用于新能源电池等领域。