阻燃粘合剂组合物

文档序号:927576 发布日期:2021-03-02 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 阻燃粘合剂组合物 (Flame retardant adhesive composition ) 是由 孙春雨 陈瑾茜 杨玉衡 陆琤 邱雪宇 武豪 于 2019-02-18 设计创作,主要内容包括:提供了一种粘合剂组合物,更具体地提供了一种用于电气器件的(甲基)丙烯酸类粘合剂组合物,例如其具有改进的粘合强度,热传导性以及阻燃性。(Provided is an adhesive composition, more specifically a (meth) acrylic adhesive composition for electrical devices, for example, having improved adhesive strength, thermal conductivity, and flame retardancy.)

阻燃粘合剂组合物

技术领域

本发明广义上涉及粘合剂组合物,更具体地涉及用于电气器件的(甲基)丙烯酸类粘合剂组合物,其具有改进的粘合强度、热传导性以及阻燃性。

背景技术

电池如一次电池,二次电池,电容器等被广泛应用于车辆应用领域。通常,二次电池能够再充电尤其是能够大规模充电。其中,锂离子电池因其具有优异特性例如寿命长和容量大而被广泛用作二次电池。然而,如果锂离子电池暴露于异常使用环境,例如过充电,短路,反向连接和受热,则由于电化学反应而在电池内产生气体,从而增加电池的内部压力。电池由于增大的内部压力而膨胀,特别是如果持续诸如过充电的异常使用时间,电解质或活性材料部分分解,导致电池的内部压力和温度快速增加,这会导致引起爆炸和着火的危险。

因此,需要用于电池组固定和绝缘的粘合剂,以具有优异的导热性将热量传递到散热器上或消散电池组产生的热量,并且还需要具有优异的阻燃剂以降低着火的风险。同时,用于车辆中的电池组固定的粘合剂期望其具有优异的粘合强度,以避免在较高和较低温度下以及由外力如摇动或振动引起的粘合失效。另外,需要粘合剂在室温下容易固化,而不需要昂贵的加热或辐射设备的辅助。

因此,仍然需要开发一种阻燃粘合剂组合物,该组合物能够克服上述问题,并且适合于在车辆中的应用,特别是用于电池组固定。

发明内容

本发明涉及克服上述缺陷的粘合剂组合物。本发明中的粘合剂组合物在固化后具有良好的搭接剪切强度。本发明中的粘合剂组合物在固化后表现出优异的导热性。本发明的粘合剂组合物在固化后具有优异的阻燃性。并且,施加粘合剂组合物简单且适合工业化生产。

本发明在广义上提供一种粘合剂组合物,其包含:

a)烯键式不饱和单体,

b)聚合物弹性体,

c)引发剂,

d)乙烯基封端的液体橡胶,

e)导热填料,和

f)二有机基次膦酸盐。

还公开了一种粘合剂组合物,其包含10重量%至40重量%的烯键式不饱和单体、2重量%至40重量%的聚合物弹性体、0.005重量%至5重量%的引发剂、0.1重量%至5重量%的乙烯基封端的液体橡胶、20重量%至90重量%的导热填料、1重量%至10重量%的二有机基次膦酸盐,其中重量百分比基于所述粘合剂组合物的总重量。

还公开了用于提供双组分反应性粘合剂制剂的套件,所述套件包括A部分腔室和B部分腔室,所述A部分腔室含有A部分组合物,所述B部分腔室含有可与所述A部分组合物反应的B部分组合物,所述A部分组合物和所述B部分组合物可以以预选的重量比组合以得到根据本发明的粘合剂组合物。

附图说明

图1是根据本发明的适于分配双组分反应性粘合剂的双腔室涂敷器的示意图。

具体实施方式

在下面的段落对本发明进行详细地描述。所描述的每个方面可以与其他一个或多个方面结合,除非有明确的相反指示。特别地,任何指明为优选或有利的特征均可以与任何其他指明为优选或有利的特征组合。

在本发明的上下文中,除非上下文另外规定,否则所使用的术语将根据以下定义来解释。

除非上下文另外明确指出,如本文所用的单数形式“一个(a,an)”和“该(the)”包括单数和复数个所述对象。

如本文所用的术语“包含”(comprising,comprises,comprised of)和“包括”(including,includes)或“含有”(containing,contains)同义,是包括性的或开放性的,并且不排除另外的未列举的元件、要素或方法步骤。

用数值端点的列举包括在各自范围内的所有数值和分数,以及列举的端点。

本说明书中引用的所有参考文献在此通过参考将其全文引入。

除非另有定义,在公开本发明时使用的所有术语,包括技术和科学术语,具有本发明所属领域的普通技术人员常规理解的含义。通过进一步的指导,包括术语定义以更好地理解本发明的教导。

根据本发明,所述粘合剂组合物包含:

a)烯键式不饱和单体,

b)聚合物弹性体,

c)引发剂,

d)乙烯基封端的液体橡胶,

e)导热填料,和

f)二有机基次膦酸盐。

在一个实施方式中,所述烯键式不饱和单体由式(1)表示:

其中R1为COOR2、CN、CHO、SO3H、PO(OH)2或CONR3R4,并且R2、R3和R4彼此独立地为氢或C1-C18-烷基,优选C1-C12-烷基,更优选C1-C6-烷基。

所述烯键式不饱和单体(优选乙烯基不饱和单体)的实例包括但不限于(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯和(甲基)丙烯酸硬脂酯,以及(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醛、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺和N-辛基丙烯酰胺。两种或多种所述烯键式不饱和单体可以组合使用。

优选地,所述烯键式不饱和单体选自(甲基)丙烯酸酯,N-叔丁基丙烯酰胺,(甲基)丙烯酸,(甲基)丙烯酸2-乙基己酯及其混合物。

在本发明中,基于所述粘合剂组合物的总重量,所述烯键式不饱和单体以5重量%至50重量%,优选10重量%至30重量%的量存在。

根据本发明,粘合剂组合物包含聚合物弹性体。所述聚合物弹性体优选为氯磺化聚乙烯或氯化聚乙烯,更优选为丁腈橡胶颗粒或粉末、全丙烯酸类共聚物树脂或全丙烯酸类橡胶颗粒,更优选为可溶于甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯单体的聚合物弹性体,更优选为核壳聚合物或嵌段共聚物橡胶,最优选聚氯丁二烯,或前述物质的混合物。

所述聚氯丁二烯橡胶优选为氯丁橡胶,例如氯丁橡胶Neoprene AD-5、AD-10或WRT,购自DuPont Dow Elastomers。所述嵌段共聚物橡胶优选为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物(例如,SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯),SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯),SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)和SB(苯乙烯-丁烯)),并且以Kraton D-1155和其他Kraton D级弹性体购自Shell Chemical Co,或以Vector 2411IP购自Dexco。可溶于烯键式不饱和单体如甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯单体的Tg低于约25℃的其它弹性体可用于代替聚氯丁二烯和/或嵌段共聚物橡胶。其例子是表氯醇的均聚物和它与环氧乙烷的共聚物,可以Hydrin购自Zeon Chemicals,丙烯酸酯橡胶粒料,可以HyTemp购自Zeon,聚异戊二烯橡胶,聚丁二烯橡胶,丁腈橡胶和SBR橡胶(丁二烯和苯乙烯的无规共聚物)。

所述核壳聚合物优选为“核-壳”型接枝共聚物。核壳聚合物优选为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS),甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)和甲基丙烯酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)。Blendex 338是购自GE Plastics的ABS粉末。所述核壳聚合物较不优选的替代物是全丙烯酸类共聚物树脂,例如购自Rohm and Haas的产品Nos.KM330和KM323B。优选的丁腈橡胶粉末以Chemigum P-83购自Goodyear。任选地,可以使用全丙烯酸类橡胶颗粒,例如购自Goodyear的Sunigum。可使用本领域已知的溶胀但不溶于单体溶液中的其它树脂填料代替丁腈橡胶粉末以提供膏状稠度并使固化的粘合剂进一步增韧。

在本发明中,基于所述粘合剂组合物的总重量,所述聚合物弹性体以1重量%至40重量%,优选2重量%至20重量%的量存在。

所述抑制剂为自由基聚合抑制剂,其增加保质期并且防止或抑制过早聚合,并且优选地选自对苯二酚(HQ),4-甲氧基苯酚(MEHQ),丁基化羟基甲苯(BHT),吩噻嗪(PTZ),以及前述物质的混合物。

在本发明中,基于所述粘合剂组合物的总重量,所述引发剂以0.001重量%至0.2重量%,优选0.005重量%至0.1重量%的量存在。

所述引发剂是自由基引发剂并且优选是本领域已知的自由基引发剂,更有选是过酸酯或过酸,最优选是有机过氧化物或有机氢过氧化物。本发明中的优选的引发剂是过氧化苯甲酰(BPO),过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB),过氧化氢异丙苯(CHP),叔丁基过氧化氢,过氧化二异丙苯和过氧化叔丁基乙酸酯。

在本发明中,基于所述粘合剂组合物的总重量,所述引发剂以0.005重量%至5重量%,优选0.01重量%至1重量%的量存在。

所述乙烯基封端的液体橡胶优选为本领域已知的乙烯基封端的液体橡胶(例如液体聚丁二烯和/或液体聚异戊二烯及其共聚物),更优选聚醚或聚酯多元醇和具有低于0℃的玻璃化转变温度的乙烯基官能端基的其它低聚材料,更优选甲基丙烯酸酯封端的或丙烯酸酯封端的聚丁二烯-丙烯腈共聚物,例如Hycar VTBN,和最优选甲基丙烯酸酯封端的或丙烯酸酯封端的聚丁二烯,例如购自BF Goodrich的Hycar VTB。

在本发明中,基于所述粘合剂组合物的总重量,所述乙烯基封端的液体橡胶以0.1重量%至10重量%,优选1重量%至5重量%的量存在。

根据本发明,所述粘合剂组合物还包含导热填料,以改善传递到固化的粘合剂的热量的消散。所述导热填料的实例为金属氢氧化物,金属氧化物,金属和陶瓷。优选地,所述导热填料可以是氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化铁、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氮化钛、氮化硅、硼化钛、炭黑、碳纤维、碳纳米管、金刚石、镍、铜、铝、钛、金和银。这些导热填料的晶体形式可以是这些化学物质的任何晶体形式,例如六方晶体或立方晶体。所述填料的粒径优选为约10μm或更大且约150μm或更小。当将所述填料的粒径调节至约150μm或更小时,所述粘合剂组合物的粘度适于涂覆到基材上。为了改善填充性能,可以使用具有用硅烷或钛酸盐表面处理的导热填料。术语“粒径”是指当测量穿过填料的重心绘制的直线时的最长长度的尺寸。所述填料的形状可以是规则或不规则的形状,并且包括例如多边形,立方体,椭圆形,球体,针形,板状,薄片或它们的组合。所述填料可以是多个晶体颗粒的聚集颗粒的形式。在这些填料中,氧化铝和二氧化硅是特别优选的,因为其在粘合剂组合物中的填充方面是优异的。氢氧化铝也是优选的,因为它可以赋予固化的粘合剂阻燃性,并且作为原料也容易获得。球形氧化铝粉末可从上海BestryPerformance Materials Co.,Ltd销售的BAK系列商购获得。

在本发明中,基于所述粘合剂组合物的总重量,所述导热填料以20重量%至90重量%,优选30重量%至80重量%的量存在。

根据本发明的粘合剂组合物还含有二有机基次膦酸盐,以使该组合物的固化产物阻燃。掺入所述二有机基次膦酸盐作为阻燃填料对于本发明是重要的,因为当所述粘合剂组合物固化时,可以实现UL 94V-0等级的可燃性。

以下术语“二有机基次膦酸盐”不仅包括二有机基次膦酸盐本身,而且包括二有机基次膦酸盐及其聚合物。

在一个实施方式中,所述二有机基次膦酸盐为式(2)表示的二有机基单次膦酸盐,

其中

R1和R2相同或不同,并且为H或直链或支化的C1-C6-烷基,和/或芳基;

R3为直链或支化的C1-C10-亚烷基、C6-C10-亚芳基、-烷基亚芳基或-芳基亚烷基;

M为Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K和/或质子化的氮碱;

m为1至4;

n为1至4;和

x为1至4。

特别优选R1和R2相同或不同,并且为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基和/或苯基。

优选R3为亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚叔丁基、亚正戊基、亚正辛基或亚正十二烷基;亚苯基或亚萘基;甲基亚苯基、乙基亚苯基、叔丁基亚苯基、甲基亚萘基、乙基亚萘基或叔丁基亚萘基;苯基亚甲基、苯基亚乙基、苯基亚丙基或苯基亚丁基。

M优选为镁、钙、铝或锌,特别是铝或锌。

质子化的氮碱优选为氨的质子化形式或伯胺、仲胺、叔胺或季胺的质子化形式。

优选m为2或3;n为1或3;以及x为1或2;

式(2)的所述二有机基次膦酸盐优选选自三(二乙基次膦酸)铝、三(甲基乙基次膦酸)铝、三(二苯基次膦酸)铝、双(二乙基次磷酸)锌、双(甲基乙基次磷酸)锌、双(二苯基次磷酸)锌、双(二乙基次磷酸)氧钛、四(二乙基次膦酸)钛、双(甲基乙基次膦酸)氧钛、四(甲基乙基次膦酸)钛、双(二苯基次膦酸)氧钛、四(二苯基次膦酸)钛,以及它们的任何所需混合物所组成的组。所述二有机基次膦酸盐以Exolit OP系列的商品名购自ClariantChemicals。

在本发明中,基于所述粘合剂组合物的总重量,所述二有机基次膦酸盐以1重量%至10重量%,优选2重量%至8重量%的量存在。

本发明人惊奇地发现,所述二有机基次膦酸盐尤其比本领域常用的其它含磷阻燃剂(如磷腈类和多磷酸铵类)更适于降低(甲基)丙烯酸酯基粘合剂的可燃性。

在一个实施方式中,所述粘合剂组合物包含小于6%,优选基本上不含,更优选不含磷腈类(例如环状磷腈低聚物)。

在另一个实施方式中,所述粘合剂组合物包含小于6%,优选基本上不含,更优选不含多磷酸铵类。

根据本发明,所述粘合剂组合物可以任选地包含阻燃增效剂,只要当组合物固化后可以实现UL 94的V-0等级。可以列举的所述增效剂是例如磷酸三聚氰胺、磷酸二三聚氰胺、三磷酸五三聚氰胺、二磷酸三三聚氰胺、三磷酸四三聚氰胺、五磷酸六三聚氰胺、二磷酸三聚氰胺、四磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、melam polyphosphates,melem polyphosphates和/或melon polyphosphates,或这些物质的混合物。

该组合物还可以任选地包括用于促进所述烯键式不饱和单体和所述引发剂反应的催化剂。传统上,所述组合物引入催化剂例如叔胺、取代的膦、季化有机鏻化合物的盐、胍、咪唑等。叔胺的代表包括N,N-二异丙醇-对氯苯胺、N,N-二异丙醇-对-溴苯胺、N,N-二异丙醇-对-溴-间-甲基苯胺、N,N-二甲基-对-氯苯胺、N,N-二甲基-对-溴苯胺、N,N-二乙基-对-氯苯胺、N,N-二乙基-对-溴苯胺、N,N-二甲基-对-苯胺、N,N-二甲基-对-甲苯胺(DMPT);N,N-二乙基-对甲苯胺、N,N-二异丙醇-对甲苯胺、二羟乙基-对甲苯胺(DHEPT)、双(羟乙基)-对甲苯胺。胍的实例包括双氰胺、甲基胍、乙基胍、丙基胍、丁基胍、二甲基胍、三甲基胍、苯基胍、二苯基胍和甲苯基胍。取代的膦的实例包括三(2,6-二甲氧基苯基)膦、三(对-甲苯基)-膦、三苯基膦和三苯基膦。咪唑的实例包括2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑。可以使用的季有机鏻化合物的盐包括但不限于有机鏻官能乙酸酯化合物,如可购自Rohm and Haas的乙基三苯基鏻酸乙酸酯配合物。

所述粘合剂组合物可任选地包含粘合促进剂以增强粘合剂和金属基材之间的粘合。可用于本发明的粘合促进剂是已知的含磷化合物,其存在具有一个乙烯基或烯丙基不饱和单元的次膦酸的单酯、次膦酸和磷酸的单酯和二酯。乙烯基不饱和是优选的。所述含磷粘合促进剂的代表是,但不限于磷酸;2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯;双-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯;2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯;双-(2-丙烯酰氧基乙基)磷酸酯;甲基-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯;乙基甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯;甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯;乙基丙烯酰氧基乙基磷酸酯;丙基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、异丁基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、乙基己基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、卤代丙基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、卤代异丁基丙烯酰氧基乙基磷酸酯或卤代乙基己基丙烯酰氧基乙基磷酸酯;乙烯基膦酸;环己烯-3-膦酸;(α-羟基丁烯-2膦酸;1-羟基-1-苯基甲烷-1,1-二膦酸;1-羟基-1-甲基-1-二膦酸;1-氨基-1-苯基-1,1-二膦酸;3-氨基-3-羟基丙烷-1,1-二膦酸;氨基-三(亚甲基膦酸);γ-氨基-丙基膦酸;γ-缩水甘油醚氧丙基膦酸;磷酸-单-2-氨基乙酯;烯丙基膦酸;烯丙基次膦酸;β-甲基丙烯酰氧基乙基次膦酸;二烯丙基次膦酸;β-甲基丙烯酰氧基乙基)次膦酸和烯丙基甲基丙烯酰氧基乙基次膦酸。例如由Rhodia以商品名Sipomer PAM-100和PAM 200销售、由KyoeishaChemicals Company以Light Ester PM-1和PM-2销售和由Sartomer以商品名Sartomer CD9052或CD9053销售的产品。优选的粘合促进剂为甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯。

可用于本发明的其它粘合促进剂是已知的烯基官能硅烷,其具有键合到硅原子上的不饱和有机部分,例如不饱和丙烯酸基、乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、丙烯基、己烯基、乙炔基、丁二烯基、己二烯基、环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基、乙烯基环己基乙基、二乙烯基环己基乙基、降冰片烯基、乙烯基苯基或苯乙烯基。其它烯基官能有机金属包括钛酸盐,例如乙烯基烷基钛酸盐、锆酸盐、二丙烯酸锌和二甲基丙烯酸锌。

蜡可以用于阻燃粘合剂组合物中以增加开放时间,并且优选地是蜂蜜蜡或氯化蜡或其它蜡,更优选地是购自IG International的Wax 58。可以加入用作触变剂和/或增韧剂的聚合物树脂,例如聚酰胺粉末,例如购自King Industries的Disparlon 6200。也可使用抗氧化剂如BHT。其它任选的成分包括清除剂或螯合剂,如EDTA、颜料、染料、增强纤维等。

任选地加入到所述粘合剂组合物中的合适的增塑剂可以是高沸点温度溶剂或软化剂。合适的增塑剂的实例为由酸酐或酸与具有约6个碳原子至约13个碳原子的合适的醇制成的酯。其它合适的增塑剂包括己二酸酯、磷酸酯、苯甲酸酯或邻苯二甲酸酯、聚环氧烷、磺酰胺等。所述增塑剂包括己二酸二辛酯增塑剂(DOA)、二-2-乙基己酸三甘醇酯增塑剂(TEG-EH)、偏苯三酸三辛酯增塑剂(TOTM)、三乙酸甘油酯(三醋精增塑剂)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯增塑剂(TXIB)、邻苯二甲酸二乙酯增塑剂(DEP)、对苯二甲酸二辛酯增塑剂(DOTP)、邻苯二甲酸二甲酯增塑剂(DMP)、邻苯二甲酸二辛酯增塑剂(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯增塑剂(DBP)、环氧乙烷、甲苯磺酰胺和苯甲酸二丙二醇酯。也可使用其它市售增塑剂。有用的稳定剂提供自由基捕获活性,并且通常参考至少一些以下考虑因素进行选择:与树脂体系的相容性、稳定剂在加工温度下的温度稳定性、稳定剂是否会产生不希望的着色以及稳定剂不会与其它添加剂相互作用。

本发明还公开了一种粘合剂组合物,其包含10重量%至40重量%的烯键式不饱和单体、2重量%至40重量%的聚合物弹性体、0.02重量%至10重量%的引发剂、0.1重量%至5重量%的乙烯基封端的液体橡胶、20重量%至90重量%的导热填料、1重量%至10重量%的二有机基次膦酸盐,其中重量百分比基于所述粘合剂组合物的总重量。

如本领域所知,本发明的所述粘合剂组合物是以A部分和B部分制备的双组份反应性粘合剂,它们在A部分腔室和B部分腔室中保持分离。所述腔室可以是例如隔间或单独的容器或筒(barrels)或提桶(pails)。A部分和B部分在使用时混合,此时它们反应并形成最终的粘合剂。如本领域已知的,对于将哪种成分放入A部分和将哪种成分放入B部分,存在宽的范围。一个重要的要求是引发反应的成分保持与它们将与之反应的材料分开保存或隔开。这可以在以下实施例中看出。分成A部分和B部分的典型划分是本领域已知的,并且如本文的实施例所示。典型地,将50重量份的A部分与50重量份的B部分混合。或者,A:B的比例可以是约5:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3或1:5或其它比例。

参考图1,图中示出了具有筒12的涂敷器或套件10,所述筒12具有喷嘴24。筒12包括两个独立的腔室或隔间,第一腔室14包含根据本发明的粘合剂组合物的A部分,第二腔室16包含根据本发明的粘合剂组合物的相应B部分。所述涂敷器10还具有由双活塞把手22连接的一对活塞18和20。当向下推动把手22时,A部分和B部分从它们各自的腔室中排出,并在它们从喷嘴24出来时结合和混合在一起。然后优选将它们进一步混合在一起,使得它们可以充分反应以形成最终的粘合剂。可选地,可以提供一种套件,该套件包括A部分的55加仑圆桶(drum)或筒或腔室和B部分的55加仑提桶或腔室,以A:B比例为1:1混合。

本发明还提供用于提供双组分反应性粘合剂制剂的套件,所述套件包括A部分腔室和B部分腔室,所述A部分腔室含有A部分组合物,所述B部分腔室含有可与所述A部分组合物反应的B部分组合物,所述A部分组合物和所述B部分组合物可以以预选的重量比组合以产生粘合剂组合物,该粘合剂组合物包含10重量%至40重量%的烯键式不饱和单体,2重量%至40重量%的聚合物弹性体,0.02重量%至10重量%的引发剂,0.1重量%至5重量%的乙烯基封端的液体橡胶,20重量%至90重量%的导热填料,1重量%至10重量%的二有机基次膦酸盐,其中重量百分比基于所述粘合剂组合物的总重量。

本发明的粘合剂优选用于在没有表面处理或最小化表面处理的情况下粘合金属、复合材料和/或塑料部件,优选在运输、汽车和一般工业市场中使用。所述粘合剂优选用于需要高拉伸强度、剥离强度、阻燃性、导热性和耐久性的场合。认为本发明粘合剂中乙烯基封端的液体橡胶、聚合物弹性体、导热填料和阻燃剂的组合在阻燃性、散热有效性以及韧性和低温冲击方面提供增强的性能。

所述粘合剂组合物在固化后对铝显示2.3Mpa或更大的搭接剪切强度。

所述粘合剂组合物在固化后在UL 94燃烧测试中在6mm厚度下表现出V-0等级。

本发明的所述粘合剂组合物优选在25℃下为液体形式。所述组合物的布氏粘度在25℃下优选为50cPs至1,000,000cPs。

所述粘合剂组合物在固化后显示出根据ASTM E 1461的0.8W/(m·K)或更高的热导率。

以下实施例旨在帮助本领域技术人员更好地理解和实施本发明。本发明的范围不受实施例限制,而是由所附权利要求限定。除非另有说明,所有份数和百分数均以重量计。

实施例

以下材料用于实施例中。MMA为甲基丙烯酸甲酯,购自Evonik。MAA为甲基丙烯酸,购自Sinopharm。EHMA为甲基丙烯酸乙基己酯,购自Evonik。Kraton D-1155是购自Kraton的聚合物弹性体。H-VTB是乙烯基封端的液体橡胶,购自CRAY VALLEY。TPP是购自Sinopharm的三苯基膦。P1-M是购自Kyeisha的粘合促进剂。DMPT是购自Sinopharm的N,N-二甲基-对-甲苯胺。Wax 58是购自Sinopharm的蜡。BAK-5是购自Bestry的球状氧化铝粉末。SJR-20是购自Estone的二氧化硅填料。Exolit OP 935是购自Clariant Chemicals的三(二乙基次膦酸)铝盐。Exolit AP422,购自Clariant Chemicals,是具有通式(NH4PO3)n的自由流动的粉状多磷酸铵,其中n=20-1000,特别是200-1000,其可微溶于水。Exolit AP750,购自ClariantChemicals,是不含卤素的阻燃剂混合物,该混合物包含聚合多磷酸铵与作为增效剂的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯的芳族羧酸酯的组合。BHT是购自Sinopharm的2,6-二叔丁基对甲酚,BPO是购自Sinopharm的过氧化苯甲酰。EPON 828是购自Hexion Specialty ChemicalsGmbH的双酚A的二缩水甘油醚。Kraton G 1652是购自Kraton的SEBS共聚物。DINA是购自Wengiang Chemical的己二酸二异壬酯。群青蓝着色剂购自Tianlan。

将双组分粘合剂组合物制备为实施例和比较例。组合物的A部分根据表1中的组分和量按照如下配制:通过用Speed mixer DAC 400(购自FlackTek Inc.)充分混合除导热填料之外的所有组分,直到混合物完全溶解,然后将导热填料加入到所述混合物中并充分混合以获得A部分。所述组合物的B部分包含4g的BPO,2.34g的Epon 828,1.3g的Kraton G1652,2.33g的DINA和0.03g的群青蓝着色剂。使用三辊式磨机将B部分的所有组分充分混合以获得均匀的B部分。A部分和B部分在施用到基材上时混合在一起。

表1.粘合剂组合物的A部分的配制物(以克计)

性能评价

在Al(铝)和Al,Al和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的基材之间形成双重搭接接头。所有这些基材的厚度为127μm,搭接剪切组件的重叠为25.4mm×12.5mm。用所述粘合剂组合物涂布所述基材并根据以下方法测试粘合强度、热导率、阻燃性。

粘合强度

通过Instron 5669测试仪测量每种固化的粘合剂的粘合强度。将施加有粘合剂组合物的Al-Al,Al-PET组件在室温下固化24小时,并根据ASTM 1002测试。

热导率

固化的粘合剂的热导率根据ASTM E 1461进行测量。试样厚度为1.6mm,直径为12.7mm。

阻燃性

固化的粘合剂的阻燃性根据UL 94标准进行测量。将固化的样品切割成具有127mm×12.7mm×6mm的尺寸。如果分类确定为V-0,则将其评价为“合格”(PASS)。如果分类确定为V-1或更高,则将其评估为“不合格”(Fail)。

测试结果示于表2至4中。显然,本发明所有实施例均表现出优异的粘合强度、热导性和阻燃性,因此适用于车辆电池粘合和绝缘。由于不存在阻燃剂、常规阻燃剂或缺少无机填料(这导致有机组分负载更高),比较例未获得UL 94测试中的V-0级别。

表2.粘合强度(MPa)的测试结果

实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
Al-Al 15.4 14.61 9.43 2.49 1.98 12.63 12.52
Al-PET 4.5 - 4.6 1.76 1.34 6.46 5.43
实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 比较例1 比较例2
Al-Al 9.12 14 8.63 14 9.12 13.32 16.81
Al-PET 4.18 5.9 4.85 8.46 4.18 6.23 6.41

表3.热导率测试结果(W/m·K)

实施例1 实施例8 实施例9 实施例10 实施例12 比较例5 比较例6
0.982 1.2 1.0 1.45 1.2 1.0 1.0

表4.阻燃性测试结果(UL 94)

实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格
实施例10 实施例11 实施例12 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5 比较例6
合格 合格 合格 不合格 不合格 不合格 不合格 不合格 不合格

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