本發(fā)明屬于膠粘劑領(lǐng)域，具體涉及一種雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(-nhcoo-)和異氰酸酯基(-nco)的膠粘劑。由于聚氨酯膠粘劑中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(-nhcoo-)和異氰酸酯基(-nco)，故聚氨酯膠粘劑表現(xiàn)出高度的活性與極性，與含有活潑氫的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料，以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優(yōu)良的化學(xué)粘接力。
2、聚氨酯導(dǎo)熱膠為一種具有優(yōu)異導(dǎo)熱性能的聚氨酯材料，其在新能源汽車、電子電器、通訊設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛的用途，不僅能夠作為電池、電機(jī)控制器等部件的導(dǎo)熱粘接和密封，還可以作為cpu、gpu、led等電子元器件的散熱粘接，提高電子設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命，同時(shí)還可用于基站、路由器等設(shè)備的散熱粘接。
3、目前，聚氨酯導(dǎo)熱膠一般是通過往聚氨酯膠粘劑中添加導(dǎo)熱填料后獲得。雙組份聚氨酯膠粘劑具有存儲(chǔ)周期長、模量可調(diào)等優(yōu)勢(shì)。眾所周知，隨著導(dǎo)熱填料的加大、樹脂的減少，膠粘劑的粘接強(qiáng)度會(huì)逐漸下降。傳統(tǒng)的聚氨酯膠粘劑一般以聚酯多元醇、聚醚多元醇或聚酯多元醇作為原料，如此所得聚氨酯膠粘劑的粘接強(qiáng)度還有待進(jìn)一步提高，特別是在導(dǎo)熱填料含量較高時(shí)，其粘接強(qiáng)度下降得更加明顯。為了滿足聚氨酯導(dǎo)熱膠在結(jié)構(gòu)粘接和散熱方面日益增長的復(fù)合需求，如何制備具有優(yōu)異粘接強(qiáng)度以及導(dǎo)熱性能的雙組份聚氨酯膠粘劑已經(jīng)成為亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種具有良好的粘接強(qiáng)度以及導(dǎo)熱性能的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠。
2、本發(fā)明的第二目的在于提供上述雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠的制備方法。
3、本發(fā)明提供的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠中含有組分a和組分b；所述組分a中含有異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體、多異氰酸酯和改性導(dǎo)熱填料；所述組分b中含有多元醇化合物、自由基引發(fā)劑和催化劑；所述組分a和組分b的配比以使得異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體和多異氰酸酯中異氰酸根的總含量與多元醇化合物中羥基含量的摩爾比為(1.05～1.3):1為準(zhǔn)；
4、所述改性導(dǎo)熱填料按照以下方法制備得到：
5、s1.將式(1)所示的丙烯酸酯單體和丁二烯按照摩爾比1:(0.1～0.3)進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得到預(yù)聚物；
6、s2.將預(yù)聚物與巰基硅烷進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)，所述巰基硅烷的用量與丙烯酸酯單體的用量的摩爾比為(0.5～1):1，得到含硅聚合物；
7、s3.將導(dǎo)熱填料采用含硅聚合物熱包覆處理后冷卻，即得改性導(dǎo)熱填料；
8、
9、本發(fā)明提供的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠的制備方法包括：將異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體、多異氰酸酯和改性導(dǎo)熱填料以及任選的導(dǎo)熱晶須混合均勻，得到組分a；將多元醇化合物、自由基引發(fā)劑和催化劑混合均勻，得到組分b；所述組分a和組分b的配比以使得異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體和多異氰酸酯中異氰酸根的總含量與多元醇化合物中羥基含量的摩爾比為(1.05～1.3):1為準(zhǔn)。
10、本發(fā)明的關(guān)鍵在于將導(dǎo)熱填料采用含硅聚合物進(jìn)行包覆處理，該含硅聚合物由丙烯酸酯單體和丁二烯經(jīng)自由基聚合反應(yīng)后再進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)獲得，將由此所得改性導(dǎo)熱填料對(duì)聚氨酯膠粘劑改性之后，可以顯著改善聚氨酯膠粘劑的粘接強(qiáng)度以及導(dǎo)熱性能。推測其原因，可能是由于：一方面，該含硅聚合物中同時(shí)含有六元環(huán)和呋喃稠環(huán)以及硅烷，這種特殊的結(jié)構(gòu)能夠顯著提高聚氨酯膠粘劑的粘接強(qiáng)度；另一方面，在含硅聚合物的制備過程中，先將丙烯酸酯單體和丁二烯進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，由于丙烯酸酯單體和丁二烯均含有兩個(gè)不飽和雙鍵，因此，經(jīng)自由基聚合反應(yīng)之后，所得預(yù)聚物的整條分子側(cè)鏈上均勻懸掛有諸多未反應(yīng)的不飽和雙鍵，而該不飽和雙鍵一部分會(huì)參與巰基硅烷的點(diǎn)擊反應(yīng)，使整條聚合物分子鏈上均勻懸掛有硅烷，硅烷的引入不僅可以提高膠粘劑的粘接強(qiáng)度，而且還可以使得導(dǎo)熱填料更好地分散于聚氨酯體系中以充分發(fā)揮導(dǎo)熱作用，剩余不飽和雙鍵則會(huì)在自由基引發(fā)劑的引發(fā)下發(fā)生二次聚合，以使聚氨酯導(dǎo)熱膠形成微交聯(lián)結(jié)構(gòu)，如此不僅更有利于粘接強(qiáng)度的提高，而且還可以有效提升導(dǎo)熱膠粘劑的抗沉降性能，使導(dǎo)熱填料最大程度上發(fā)揮導(dǎo)熱作用。
11、在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述組分a中還含有導(dǎo)熱晶須，由于導(dǎo)熱晶須具有高度有序的原子排列結(jié)構(gòu)，可接近原子間價(jià)鍵的理論強(qiáng)度，可以賦予聚氨酯導(dǎo)熱膠更優(yōu)異的粘接性能。
1.一種雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，所述雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠中含有組分a和組分b；所述組分a中含有異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體、多異氰酸酯和改性導(dǎo)熱填料；所述組分b中含有多元醇化合物、自由基引發(fā)劑和催化劑；所述組分a和組分b的配比以使得異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體和多異氰酸酯中異氰酸根的總含量與多元醇化合物中羥基含量的摩爾比為(1.05～1.3):1為準(zhǔn)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，在組分a中，所述異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體的含量為30～70重量份，所述多異氰酸酯的含量為40～80重量份，所述改性導(dǎo)熱填料的含量為45～85重量份；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，在改性導(dǎo)熱填料的制備過程中，步驟s1中，所述自由基聚合反應(yīng)的條件包括溫度為10～160℃，壓力為0.05～1mpa，時(shí)間為0.5～10h；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，所述巰基硅烷為γ-巰丙基三甲氧基硅烷和/或γ-巰丙基三乙氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，所述導(dǎo)熱填料選自氧化鎂、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、石墨烯、碳納米管、碳纖維粉末、氫氧化鋁和氫氧化鎂中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，所述組分a中還含有導(dǎo)熱晶須；優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱晶須選自氧化鋅晶須、硫酸鈣晶須和碳酸鈣晶須中的至少一種；優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱晶須的含量為5～10重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，所述異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體由多元醇化合物與多異氰酸酯進(jìn)行加成反應(yīng)得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠，其特征在于，所述多元醇化合物選自聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇以及聚烷撐多元醇中的至少一種；所述多異氰酸酯選自異佛爾酮二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、氫化二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、聚合二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯、聯(lián)甲苯胺二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、氫化苯二亞甲基二異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯、三(異氰酸酯苯基)硫代磷酸酯、四甲基二甲苯二異氰酸酯以及1,6,10-十一烷三異氰酸酯中的至少一種。
9.權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠的制備方法，其特征在于，該方法包括：將異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體、多異氰酸酯和改性導(dǎo)熱填料以及任選的導(dǎo)熱晶須混合均勻，得到組分a；將多元醇化合物、自由基引發(fā)劑和催化劑混合均勻，得到組分b；所述組分a和組分b的配比以使得異氰酸酯雙封端聚氨酯預(yù)聚體和多異氰酸酯中異氰酸根的總含量與多元醇化合物中羥基含量的摩爾比為(1.05～1.3):1為準(zhǔn)。
10.權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述雙組分聚氨酯導(dǎo)熱膠在電子產(chǎn)品粘接中的應(yīng)用。