一种低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶及其制备方法与流程

本发明涉及一种低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶及其制备方法，属于聚氨酯材料。

背景技术：

1、随着电子元器件向高集成度、高功率密度方向发展，散热问题日益突出。灌封胶不仅需要提供电绝缘和机械保护，还需具备良好的导热能力，以有效传导热量，防止局部过热。聚氨酯灌封胶因其优异的柔韧性、粘接性和工艺适应性而被广泛应用，但传统聚氨酯材料存在导热系数低[通常低于0.3w/(m·k)]、机械强度一般、黏度偏高等问题，难以满足高端电源模块、逆变器、车用电机控制器等器件的严苛要求。

2、目前，提高导热性的常用方法是添加高填充量的导热填料（如氧化铝、氮化硼等），但填料加入会显著增加体系黏度，降低流动性，影响灌封操作，同时可能导致力学性能下降。此外，如何在保证低黏度的同时实现高强度和良好的耐湿热老化性能，成为聚氨酯灌封胶领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明提供一种低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶及其制备方法，以解决如上所述的现有技术中存在的技术问题。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、本发明的目的之一在于提供一种低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，包括a组分和b组分；

4、所述a组分包括以下重量份数的组分：多异氰酸酯70-90份，聚醚多元醇a 10-30份，抗氧剂0.1-0.5份；

5、所述b组分包括以下重量份数的组分：低黏度聚醚多元醇b 25-45份，刚性增强多元醇10-20份，扩链剂5-15份，导热填料60-120份，催化剂0.05-0.2份，消泡剂0.1-0.5份。

6、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

7、进一步地，所述多异氰酸酯选自液化二苯基甲烷二异氰酸酯mdi、多苯基多亚甲基多异氰酸酯papi、甲苯二异氰酸酯tdi中的至少一种。

8、进一步地，所述液化二苯基甲烷二异氰酸酯mdi为碳化二亚胺-脲酮亚胺改性mdi、氨基甲酸酯改性mdi或预聚体改性mdi。

9、优选地，所述液化mdi为碳化二亚胺-脲酮亚胺改性mdi。

10、更优选地，所述碳化二亚胺-脲酮亚胺改性mdi为亨斯迈suprasec 2020或万华mdi-100ll。

11、进一步地，所述聚醚多元醇a选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚醚二醇中的至少一种。

12、进一步地，所述聚醚多元醇a的分子量为600-1500。

13、优选地，所述聚醚多元醇a为聚氧化丙烯二醇，分子量为700-1000。

14、进一步地，所述低黏度聚醚多元醇b选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇中的至少一种。

15、进一步地，所述低黏度聚醚多元醇b的分子量为400-800，25℃黏度≤300mpa·s。

16、更进一步地，所述低黏度聚醚多元醇b为聚氧化丙烯二醇。

17、进一步地，所述刚性增强多元醇选自双酚a型聚醚二醇、双酚s型聚醚二醇、苯酐聚酯二醇中的至少一种。

18、进一步地，所述双酚a型聚醚二醇由双酚a与环氧化物在碱性催化剂下开环聚合制得；所述双酚a型聚醚二醇的分子量500-800，羟值140-225 mgkoh/g，25℃黏度400-600mpa·s。

19、进一步地，所述扩链剂选自二乙基甲苯二胺（detda）、二甲硫基甲苯二胺（dmtda）、1,4-丁二醇（bdo）中的至少一种。

20、更进一步地，所述扩链剂为二乙基甲苯二胺（detda）。

21、进一步地，所述导热填料选自经硅烷偶联剂表面处理的球形氧化铝、角形氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化锌中的至少一种；所述催化剂选自有机铋催化剂、有机锡催化剂中的至少一种；所述消泡剂选自有机硅消泡剂、聚醚类消泡剂中的至少一种。

22、更进一步地，所述导热填料为经硅烷偶联剂表面处理的自球形氧化铝；所述催化剂为有机铋催化剂；所述消泡剂为有机硅消泡剂。

23、进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010 {四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯}、抗氧剂1076 [β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯]、抗氧剂168 [三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯]中的至少一种。

24、更进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。

25、本发明的目的之二在于提供如上所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶的制备方法，包括以下步骤：

26、制备a组分：在干燥氮气保护下，向反应釜中加入多异氰酸酯和抗氧剂，升温至50±5℃并搅拌均匀，在持续搅拌下，缓慢滴加预先在110±5℃下真空脱水1.5-2h的聚醚多元醇a，滴加完毕后，将体系温度升至75±5℃，反应2-3h，冷却，出料，密封包装，得到a组分；

27、制备b组分：在真空条件下，将低黏度聚醚多元醇b、刚性增强多元醇、扩链剂、催化剂和消泡剂加入行星搅拌机中，在60-70℃、常压下搅拌混合均匀，然后分批加入导热填料，每次加入后搅拌均匀，全部加完后将行星搅拌机抽真空至-0.098mpa到-0.095mpa，继续在真空下搅拌混合1-1.5h，冷却至室温，出料，密封包装，得到b组分；

28、将a组分和b组分按照重量比1:1-3进行混合，得到所述低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶。

29、本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

30、（1）本发明通过多异氰酸酯、低黏度聚醚多元醇b、刚性增强多元醇、扩链剂以及经表面改性的球形氧化铝之间的多元协同复配，各组分在反应活性、柔韧性、刚性链段及无机填料界面相容性上形成精准匹配，有效平衡了体系内聚强度与流动性能，使灌封胶在未稀释状态下即实现≤2100 mpa·s的低施工黏度，便于真空脱泡和大规模自动化灌封作业。

31、（2）得益于双酚a型聚醚二醇引入的刚性芳环结构与液化mdi形成的高交联密度网络，同时扩链剂提供均匀的硬段微区，本发明灌封胶固化后表现出≥11.2 mpa的剪切强度，赋予电子器件优异的抗冲击和抗振动可靠性。

32、（3）经表面处理的球形氧化铝在基体中分散均匀且界面结合牢固，在较低填充量下即构建出高效导热通路，配合聚氨酯基体的低界面热阻，使固化产物导热系数≥1.2 w/(m·k)，满足高功率电子模块的快速散热需求。

33、（4）各组分协同作用赋予固化产物优异的耐湿热稳定性，在双85（85℃/85%rh）老化条件下，剪切强度保持率≥78%，有效抑制了高温高湿环境下酯键水解和界面劣化，显著延长了灌封件在严苛工况下的使用寿命。

34、（5）本发明无需添加有机溶剂或高成本改性助剂，制备工艺简便、操作窗口宽，适于工业化批量生产，可满足新能源汽车电控系统、光伏逆变器、5g基站电源等高功率电子器件对灌封胶综合性能的要求。

1.一种低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，包括a组分和b组分；

2.根据权利要求1所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述多异氰酸酯选自液化二苯基甲烷二异氰酸酯mdi、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述液化二苯基甲烷二异氰酸酯mdi为碳化二亚胺-脲酮亚胺改性mdi、氨基甲酸酯改性mdi或预聚体改性mdi。

4.根据权利要求1所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述聚醚多元醇a选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚醚二醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述低黏度聚醚多元醇b选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述刚性增强多元醇选自双酚a型聚醚二醇、双酚s型聚醚二醇、苯酐聚酯二醇中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述双酚a型聚醚二醇由双酚a与环氧化物在碱性催化剂下开环聚合制得；所述双酚a型聚醚二醇的分子量500-800，羟值140-225 mgkoh/g，25℃黏度400-600 mpa·s。

8.根据权利要求1所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述扩链剂选自二乙基甲苯二胺detda、二甲硫基甲苯二胺dmtda、1,4-丁二醇bdo中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶，其特征在于，所述导热填料选自经硅烷偶联剂表面处理的球形氧化铝、角形氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化锌中的至少一种；所述催化剂选自有机铋催化剂、有机锡催化剂中的至少一种；所述消泡剂选自有机硅消泡剂、聚醚类消泡剂中的至少一种。

10.如权利要求1~9任一项所述的低黏度高强度双组分聚氨酯导热灌封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：