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摘 要：導热灌封胶具有高密度、高粘度、流动性差等特点。因此，制备低密度、高导热性、阻燃性和低粘度的灌封胶已成为研究的热点。本文就从展开了研究。
关键词：高导热 阻燃 有机硅 灌封胶 制备
一、实验
1.主要原材料和仪器设备。乙烯基硅油：黏度为150mPa·s，浙江新安化工股份有限公司；含氢硅油：活性氢质量分数为0.18%，浙江新安化工有限公司；铂催化剂：铂含量为0.5%，上海贺利氏工业技术材料有限公司；炔醇：AR，上海运河材料有限公司；硅烷偶联剂：A-151，南京辰工有机硅材料有限公司；常规氧化铝（晶型为α，形貌为不规则状）：D50为20μm，佛山维科德化工材料有限公司；球形氧化铝（晶型为α，形貌为球形）：D50分别为5、10、20、50μm，日本电气化学工业株式会社；氮化硼：粒径为5μm，迈图高新技术材料有限公司。实验高速分散机：GFJ-0.8，江阴市双叶机械有限公司；恒温鼓风干燥箱：S.C.101，嘉兴市丰乐烘箱电炉厂；三辊研磨机：EGM-65，上海易勒机电设备有限公司；黏度计：NDJ-8S，上海平轩科学仪器有限公司；电子拉力机：CMT4303，深圳市新三思计量技术有限公司；激光粒度仪：LS-POP（6），珠海欧美克仪器有限公司；导热仪：LW-9389，台湾瑞领科技股份有限公司；场发射扫描电子显微镜：S-4800，日本日立公司。
2.常规氧化铝及氮化硼的表面改性。将常规氧化铝/氮化硼放入电热恒温鼓风干燥箱中，在100℃下干燥3h；取出倒入高速混合器中，在1500r/min的搅拌状态下，以喷雾形式加入硅烷偶联剂质量分数为20%的异丙醇/甲苯溶液；升温至110℃继续搅拌30min；取出，在110℃下干燥4h，冷却，密封保存待用。
3.胶料的制备。组分A：将乙烯基硅油100份、填料若干份、铂金催化剂按计量混合，在三辊研磨机研磨分散均匀。组分B：将乙烯基硅油77份、含氢硅油23份、填料若干份（同A）、乙炔基环己醇按计量混合，再研磨分散均匀。
4.试样制备。将A、B组分按质量比1∶1混合并搅拌均匀，置于真空干燥箱中真空脱泡一定时间，倒入模具，室温状态下固化制成试样。
5.性能测试。黏度：按GB/T2794—1995用旋转黏度计测试；拉伸强度和断裂伸长率：按GB/T528—2009测试；硬度：按GB/T531.1—2008测试；导热系数：按ASTMD5470-2001测试。
二、结果与讨论
1.含氢硅油用量对灌封胶性能的影响。含氢硅油用量直接影响灌封胶的硬度，硬度适中的灌封胶对新能源汽车锂电池有缓冲保护作用。当含氢硅油用量为2～6份时，灌封胶的拉伸强度和硬度随着含氢硅油用量的增加而提高，最后趋于稳定，拉断伸长率则逐渐减小。这主要是因为，随着活性氢量的增加，灌封胶的交联密度逐渐增加；当含氢硅油用量超过4份后，拉伸强度和硬度的增加幅度减小，表明此时反应已经趋于完全，继续增加用量对力学性能的提升不明显，因此含氢硅油用量为4份最佳。
2.三氧化二铝用量对灌封胶性能的影响。导热填料可提高灌封胶的导热性能，保证从电池表面及时散热，消除因电池过热发生爆炸的风险。合理搭配使用不同粒径的三氧化二铝可得最佳粉体堆积密度，即粉体间彼此接触面积越大，材料的热导率越高。吴成宝等人发现按质量比3∶7搭配使用4μm和8μm两种粒径的三氧化二铝导热填料时，材料的热导率最高。随着三氧化二铝用量的增加，灌封胶的黏度、密度和热导率均呈上升趋势。当黏度超过4000mPa·s时，灌封胶的流动性会大幅度下降，无法流入细小缝隙，考虑到实际应用时的可操作性，灌封胶黏度应不超过4000mPa·s。因此，在100份乙烯基硅油中添加150份三氧化二铝即可满足要求，此时灌封胶的热导率为0.8W/（m·K）。
3.阻燃填料用量对灌封胶性能的影响。阻燃填料可提高灌封胶的阻燃性能，发挥阻燃作用。单独使用一种阻燃填料，当用量为80份时，灌封胶的阻燃等级达V-0。而采用氢氧化铝与氢氧化镁按质量比1∶1复配时，用量仅30份即可达到相同阻燃等级。这可能是因为，氢氧化铝的分解温度约为250℃，吸收热量1965J/g，氢氧化镁的分解温度在300℃以上。它们都具有很好的阻燃性能，其阻燃机理主要是脱水、吸收热量。当温度达到氢氧化铝的分解温度时，首先氢氧化铝会吸收大量的热量起到阻燃的效果，当温度进一步升高，氢氧化镁脱除水分也会起到一定的阻燃效果，因此二者1∶1复配使用可降低阻燃填料的用量，降低了灌封胶的密度。此外，铂配合物催化剂也具有一定的阻燃效果。这三者共同作用，能有效地提高阻燃效果，还能进一步降低灌封胶的密度和黏度。当铂催化剂用量为4×10-6时，复配阻燃填料的用量仅为20份，灌封胶即可达到V-0阻燃等级。
三、结束语
在基料制备时向100份乙烯基硅油中添加按质量比3∶7复配的粒径4μm和8μm的三氧化二铝150份，氢氧化铝与氢氧化镁按质量比1∶1复配的阻燃填料20份，出料后向100份基料中添加的铂催化剂为4×10-6，增粘剂为1份，抑制剂为0.03份，含氢硅油为4份时，制得的灌封胶黏度为3000mPa·s，热导率为0.8W/（m·K），UL94阻燃等级为V-0，密度仅为1.18g/cm3，对铝材、不锈钢和ABS有良好粘接性。
参考文献：
[1]陶 慧，陈双俊，张 军.导热橡胶模型及导热橡胶的应用研究进展[J].橡胶工业，2017
[2]王 轲，王成雷，徐晓明等.加成型导热电子灌封胶的研制[J].杭州化工，2014
关键词：高导热 阻燃 有机硅 灌封胶 制备
一、实验
1.主要原材料和仪器设备。乙烯基硅油：黏度为150mPa·s，浙江新安化工股份有限公司；含氢硅油：活性氢质量分数为0.18%，浙江新安化工有限公司；铂催化剂：铂含量为0.5%，上海贺利氏工业技术材料有限公司；炔醇：AR，上海运河材料有限公司；硅烷偶联剂：A-151，南京辰工有机硅材料有限公司；常规氧化铝（晶型为α，形貌为不规则状）：D50为20μm，佛山维科德化工材料有限公司；球形氧化铝（晶型为α，形貌为球形）：D50分别为5、10、20、50μm，日本电气化学工业株式会社；氮化硼：粒径为5μm，迈图高新技术材料有限公司。实验高速分散机：GFJ-0.8，江阴市双叶机械有限公司；恒温鼓风干燥箱：S.C.101，嘉兴市丰乐烘箱电炉厂；三辊研磨机：EGM-65，上海易勒机电设备有限公司；黏度计：NDJ-8S，上海平轩科学仪器有限公司；电子拉力机：CMT4303，深圳市新三思计量技术有限公司；激光粒度仪：LS-POP（6），珠海欧美克仪器有限公司；导热仪：LW-9389，台湾瑞领科技股份有限公司；场发射扫描电子显微镜：S-4800，日本日立公司。
2.常规氧化铝及氮化硼的表面改性。将常规氧化铝/氮化硼放入电热恒温鼓风干燥箱中，在100℃下干燥3h；取出倒入高速混合器中，在1500r/min的搅拌状态下，以喷雾形式加入硅烷偶联剂质量分数为20%的异丙醇/甲苯溶液；升温至110℃继续搅拌30min；取出，在110℃下干燥4h，冷却，密封保存待用。
3.胶料的制备。组分A：将乙烯基硅油100份、填料若干份、铂金催化剂按计量混合，在三辊研磨机研磨分散均匀。组分B：将乙烯基硅油77份、含氢硅油23份、填料若干份（同A）、乙炔基环己醇按计量混合，再研磨分散均匀。
4.试样制备。将A、B组分按质量比1∶1混合并搅拌均匀，置于真空干燥箱中真空脱泡一定时间，倒入模具，室温状态下固化制成试样。
5.性能测试。黏度：按GB/T2794—1995用旋转黏度计测试；拉伸强度和断裂伸长率：按GB/T528—2009测试；硬度：按GB/T531.1—2008测试；导热系数：按ASTMD5470-2001测试。
二、结果与讨论
1.含氢硅油用量对灌封胶性能的影响。含氢硅油用量直接影响灌封胶的硬度，硬度适中的灌封胶对新能源汽车锂电池有缓冲保护作用。当含氢硅油用量为2～6份时，灌封胶的拉伸强度和硬度随着含氢硅油用量的增加而提高，最后趋于稳定，拉断伸长率则逐渐减小。这主要是因为，随着活性氢量的增加，灌封胶的交联密度逐渐增加；当含氢硅油用量超过4份后，拉伸强度和硬度的增加幅度减小，表明此时反应已经趋于完全，继续增加用量对力学性能的提升不明显，因此含氢硅油用量为4份最佳。
2.三氧化二铝用量对灌封胶性能的影响。导热填料可提高灌封胶的导热性能，保证从电池表面及时散热，消除因电池过热发生爆炸的风险。合理搭配使用不同粒径的三氧化二铝可得最佳粉体堆积密度，即粉体间彼此接触面积越大，材料的热导率越高。吴成宝等人发现按质量比3∶7搭配使用4μm和8μm两种粒径的三氧化二铝导热填料时，材料的热导率最高。随着三氧化二铝用量的增加，灌封胶的黏度、密度和热导率均呈上升趋势。当黏度超过4000mPa·s时，灌封胶的流动性会大幅度下降，无法流入细小缝隙，考虑到实际应用时的可操作性，灌封胶黏度应不超过4000mPa·s。因此，在100份乙烯基硅油中添加150份三氧化二铝即可满足要求，此时灌封胶的热导率为0.8W/（m·K）。
3.阻燃填料用量对灌封胶性能的影响。阻燃填料可提高灌封胶的阻燃性能，发挥阻燃作用。单独使用一种阻燃填料，当用量为80份时，灌封胶的阻燃等级达V-0。而采用氢氧化铝与氢氧化镁按质量比1∶1复配时，用量仅30份即可达到相同阻燃等级。这可能是因为，氢氧化铝的分解温度约为250℃，吸收热量1965J/g，氢氧化镁的分解温度在300℃以上。它们都具有很好的阻燃性能，其阻燃机理主要是脱水、吸收热量。当温度达到氢氧化铝的分解温度时，首先氢氧化铝会吸收大量的热量起到阻燃的效果，当温度进一步升高，氢氧化镁脱除水分也会起到一定的阻燃效果，因此二者1∶1复配使用可降低阻燃填料的用量，降低了灌封胶的密度。此外，铂配合物催化剂也具有一定的阻燃效果。这三者共同作用，能有效地提高阻燃效果，还能进一步降低灌封胶的密度和黏度。当铂催化剂用量为4×10-6时，复配阻燃填料的用量仅为20份，灌封胶即可达到V-0阻燃等级。
三、结束语
在基料制备时向100份乙烯基硅油中添加按质量比3∶7复配的粒径4μm和8μm的三氧化二铝150份，氢氧化铝与氢氧化镁按质量比1∶1复配的阻燃填料20份，出料后向100份基料中添加的铂催化剂为4×10-6，增粘剂为1份，抑制剂为0.03份，含氢硅油为4份时，制得的灌封胶黏度为3000mPa·s，热导率为0.8W/（m·K），UL94阻燃等级为V-0，密度仅为1.18g/cm3，对铝材、不锈钢和ABS有良好粘接性。
参考文献：
[1]陶 慧，陈双俊，张 军.导热橡胶模型及导热橡胶的应用研究进展[J].橡胶工业，2017
[2]王 轲，王成雷，徐晓明等.加成型导热电子灌封胶的研制[J].杭州化工，2014