本發明涉及表面處理的技術領域,具體而言,涉及絕緣漿料及絕緣處理的方法。
背景技術:
為了給電池組散熱,通常要在電池間隙中安裝散熱裝置。而通常的散熱裝置一般都包括起導熱作用的導熱基材(如導熱管或導熱板等)。由于導熱基材難免會與電池的外部接觸,因而需要對導熱基材表面和電芯之間作絕緣做處理,以防止電池發生短路故障,導致嚴重的燒毀后果。
現有技術中,對導熱基材的絕緣處理都是通過包覆絕緣結構層(如薄膜層),這樣不僅會影響其散熱,此外導致導熱基材的較厚,而且絕緣層的安裝也較為麻煩。
技術實現要素:
有鑒于此,本發明一方面在于提供一種絕緣漿料,使用該絕緣漿料對導熱基材進行絕緣處理更為簡單,且獲得的絕緣層較薄。
一種絕緣漿料,其原料按照質量份包含40~70份液體硅膠、35~65份陶瓷粉體、8~12份分散劑和10~15份稀釋劑。
進一步地,所述液體硅膠由2.5~10wt%乙烯基液體硅膠、2.5~10wt%含氫硅油、80~95wt%環氧基液體硅膠所組成。
進一步地,所述陶瓷粉體的平均粒徑為30~80μm。
進一步地,所述陶瓷為氮化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化鈹陶瓷中的一種或至少二種以上。
進一步地,其原料按照質量份還包含1.5~3份偶聯劑。
進一步地,其原料按照質量份還包含0.1~0.2份色漿。
本發明另一方面在于提供一種絕緣處理的方法,方法處理操作更為簡單,且獲得的絕緣層較薄。
一種絕緣處理的方法,使用如上述的絕緣漿料涂覆于基材的表面。
進一步地,所述涂覆的方式為浸涂,所述浸涂的速率為0.5~0.7m/min;所述絕緣漿料的運動粘度為500~850cst。
進一步地,所述涂覆的方式為刷涂,所述刷涂的速率為0.85~1.2m/min;所述絕緣漿料的運動粘度為1800~2050cst。
進一步地,所述干燥的溫度為80~95℃,干燥時間為12~18min;
或者,干燥的溫度為70~85℃,干燥時間為10~15min。
本發明的絕緣漿料,在對導熱基材進行絕緣處理時,只要將絕緣漿料涂覆于導熱基材的表面,再干燥,由此操作較為簡單,所獲得的絕緣層較薄。
具體實施方式
除非另有限定,本文使用的所有技術以及科學術語具有與本發明所屬領域普通技術人員通常理解的相同的含義。當存在矛盾時,以本說明書中的定義為準。
如本文所用之術語:
“由……制備”與“包含”同義。本文中所用的術語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它變形,意在覆蓋非排它性的包括。例如,包含所列要素的組合物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素,而是可以包括未明確列出的其它要素或此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。
連接詞“由……組成”排除任何未指出的要素、步驟或組分。如果用于權利要求中,此短語將使權利要求為封閉式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但與其相關的常規雜質除外。當短語“由……組成”出現在權利要求主體的子句中而不是緊接在主題之后時,其僅限定在該子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作為整體的所述權利要求之外。
當量、濃度、或者其它值或參數以范圍、優選范圍、或一系列上限優選值和下限優選值限定的范圍表示時,這應當被理解為具體公開了由任何范圍上限或優選值與任何范圍下限或優選值的任一配對所形成的所有范圍,而不論該范圍是否單獨公開了。例如,當公開了范圍“1~5”時,所描述的范圍應被解釋為包括范圍“1~4”、“1~3”、“1~2”、“1~2和4~5”、“1~3和5”等。當數值范圍在本文中被描述時,除非另外說明,否則該范圍意圖包括其端值和在該范圍內的所有整數和分數。
“質量份”指表示多個組分的質量比例關系的基本計量單位,1份可表示任意的單位質量,如可以表示為1g,也可表示2.689g等。假如我們說A組分的質量份為a份,B組分的質量份為b份,則表示A組分的質量和B組分的質量之比a:b。或者,表示A組分的質量為aK,B組分的質量為bK(K為任意數,表示倍數因子)。不可誤解的是,與質量分數不同的是,所有組分的質量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所說明的情況的一者或兩者均可能發生,例如,A和/或B包括(A和B)和(A或B);
此外,本發明要素或組分前的不定冠詞“一種”和“一個”對要素或組分的數量要求(即出現次數)無限制性。因此“一個”或“一種”應被解讀為包括一個或至少一個,井且單數形式的要素或組分也包括復數形式,除非所述數量明顯旨指單數形式。
本發明的絕緣漿料,其原料按照質量份包含40~70份液體硅膠、35~65份陶瓷粉體、8~12份分散劑和10~15份稀釋劑。具體地,液體硅膠的質量份可以為40份、42份、45份、50份、55份、60份、65份、68份或70份等;陶瓷粉體的質量份可以為35份、37份、40份、50份、60份、63份、64份或65份等;稀釋劑的質量份可以為10份、11份、12份、12.5份、13份、14份或15份等;分散劑的質量份可以為8份、8.5份、9份、10份、11份、11.5份或12份等。
上述,液體硅膠是指常溫下呈現液體的有機硅聚合物(即分子中含有硅氧重復單元,且該硅氧重復單元的硅原子上至少連接有C原子)。液體硅膠可雙組分液體硅膠和單組分液體硅膠。雙組分液體硅膠是指通過二個組分的混合(即需要加入固化劑)以達到固化的液體硅膠;單組分液體硅膠是指不需要另行加入固化劑的液體硅膠。
基于更快的固化速率和更低的固化溫度之考慮,例如可實現常溫下自固化(即單組分液體硅膠),作為本發明的液體硅膠可由2.5~10wt%乙烯基液體硅膠、2.5~10wt%含氫硅油、80~95wt%環氧基液體硅膠所組成。例如,乙烯基液體硅膠的質量分數為2.5wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、8wt%、9wt%、9.5wt%或10wt%等;含氫硅油的質量分數為2.5wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、8wt%、9wt%、9.5wt%或10wt%等;環氧基液體硅膠的質量分數可以為85wt%、85.5wt%、86wt%、88wt%、90wt%、92wt%、93wt%、94wt%、94.5wt%或95wt%等。
此處,環氧基液體硅膠即含有環氧基的硅油,可以為端環氧基硅油,其一兩末端含有環氧官能團的線性聚二甲基硅氧烷。環氧基液體硅膠的黏度以100~2000為佳。其分子量以10000~20000為佳。環氧基液體硅膠可以采用市售或者公知的方法或原料進行制備。
此處,乙烯基液體硅膠可以為端乙烯基硅油。
此處,含氫硅油是指分子結構中含有Si-H鍵的線性聚硅氧烷。含氫硅油中的氫原子可以與乙烯基液體硅膠中的乙烯基進行加成反應以交聯。
在液體硅膠由環氧基液體硅膠、乙烯基液體硅膠和含氫硅油的實施方案中,為了使得乙烯基液體硅膠和含氫硅油之間的反應能順利進行,可以加入催化劑。
上述催化劑可為含鉑催化劑,容易理解地是,這里含鉑催化劑是指含有鉑元素的催化劑。含鉑催化劑是阻止能促進解聚的過渡絡合物的生成,同時,在高溫下使側鏈有機基團發生氧化交聯反應,提高交聯密度,從而提高硅橡膠分子的熱穩定性,防止其進一步分解,而且有利于增加燃燒后殘留物的含量,促進陶瓷層的形成進而隔絕空氣而使火焰熄滅。
含鉑催化劑可為鉑-非金屬配合物,如列舉出鉑-醇配合物、鉑-乙烯基硅氧烷配合物、鉑-烯烴配合物中一種以及其任意組合。這里,氯鉑酸的醇溶液可以為氯鉑酸溶解于諸如乙醇、甲醇、異丙醇、辛醇等。氯鉑酸異丙醇的配置方法可具體為:將3g H2PtCl·6H2O溶于100ml無水異丙醇中,在一定溫度下充分攪拌(例如室溫),使其全溶后靜置一段時間,既得產物,最終為桔黃色溶,其化學反應式為H2PtCl·6H2O+(CH3)2CHOH→H2PtCl4(CH3)2CO+2HCl+6H2O。氯鉑酸辛醇的配置方法具體為:H2PtCl·6H2O和2-乙基已醇(辛醇的具體一種)為1:7生成的反應混合物,在250mm Hg壓力下在70℃反應4h下水除去,然后降壓至2mmHg使未反應的醇除掉,冷至室溫,過濾,濾液為粘稠的淺褐色液體,即為含鉑量為21%(重量),含氯8.3%的鉑催化劑。這里,鉑-乙烯基硅氧烷配合物是指氯鉑酸與乙烯基硅氧烷化合物絡合反應得到,乙烯基硅氧烷化合物可以為四甲基二乙烯基二硅氧烷(乙烯基雙封頭)、二甲氧基甲基乙烯基硅氧烷、四甲基四乙烯基環四硅氧烷等。以乙烯基硅氧烷為四甲基二乙烯基二硅氧烷為例,鉑-乙烯基硅氧烷配合物的制備方法可為:附有回流冷凝器,溫度計的反應瓶中,加入32g氯鉑酸及210g四甲基二乙烯基二硅氧烷,在常壓及120℃回流1h,冷卻后濾去黑色沉淀(鉑黑)并將淺灰色酸性溶液反得用蒸餾水洗至中性(除去含氯的酸性副產物)而后加入無水CaCl2干燥,濾出CaCl2后,得到含鉑2.2%(質量分數)及含氯0.43%(質量分數)的鉑-乙烯基硅氧烷配合物。或者以乙烯基硅氧烷為四甲基四乙烯基環四硅氧烷為例,鉑-乙烯基硅氧烷配合物的制備方法可為6g氯鉑酸、180ml無水乙醇和6g NaCO3、300g四甲基四乙烯基環四硅氧烷在80℃下回流2h,水洗(可不洗)干燥過濾產物。這里,鉑-羧酸酯配合物是指氯鉑酸與羧酸酯進行絡合反應所得的產物。羧酸酯可為乙酸乙酯、甲酸乙酯等脂肪族羧酸酯,或者以鄰苯二甲酸二乙酯等的芳香族羧酸酯。以羧酸酯為例,鉑-羧酸酯配合物的制備方法為:在附有回流冷凝器溫度計的500ml三口瓶中,加入1g氯鉑酸及200ml無水乙醇,通N2(干燥)下,升溫至80℃回流2h,然后降溫至40℃,減壓蒸出乙醇,得黃色粘稠物,經氯仿抽提及除去溶劑后,便得固體產物(抽提10次左右),加入50g鄰苯二甲酸二乙酯溶解固體物,濾去固渣使得到鄰苯二甲酸二乙酯的配位絡合物催化劑。除此,鉑-非金屬配合物還可為鉑-四氫呋喃配合物。鉑-四氫呋喃配合物的制備方法可為:在附有回流冷凝器及溫度計的反應瓶中,加入1g氯鉑酸及200ml四氫呋喃,在通N2的情況下回流1h,冷卻后加入Na2SO4干燥,濾去固體渣狀物,既得四氫呋喃配位絡合物溶液。
在上述鉑-非金屬配合物中,鉑的含量可為3000~10000ppm。
含鉑催化劑還可為公知的鉑金催化劑。鉑金催化劑又稱為鉑金觸媒。
作為本發明中的陶瓷,其作用是作為導熱粒子。陶瓷是可以是現有技術中公知的任何硅酸鹽和氧化陶瓷前驅體,并且優選選自石英、硅石、長石、高嶺土、耐火粘土、莫來石、礬土、氧化鋯、氧化憶、氧化欽、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、以及它們的混合物。
基于獲得較高的導熱系數以得到保證導熱效果之考慮,可優選為氮化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化鈹陶瓷中的一種或至少二種以上。氮化鋁的熱導率約為3200W/m·K;碳化硅陶瓷的導熱系數約為490W/m·K;氧化鈹陶瓷的導熱系數約為200~250W/m·K。
上述陶瓷粉體的粒徑沒有特別嚴格的限定,以30~80μm為佳,如30μm、32μm、35μm、40μm、55μm、70μm、75μm、78μm、80μm等。
上述稀釋劑作為填充劑,其為了降低黏度以便于噴施所加入的進行稀釋的惰性物質。作為本發明的稀釋劑可采用公知的形式,可以為有機溶劑等非活性稀釋劑,如丙酮、甲乙酮、環己酮、苯、甲苯、二甲苯、正丁醇、苯乙烯等。或者可以為甘油環氧樹脂或環氧丙烷丁基醚等活性稀釋劑等。
上述,分散劑是指能提高和改善固體或液體物料分散性能的助劑。分散劑可采用本領域公知的一些,有脂肪酸類、脂肪族酰胺類和酯類,例如硬脂酰胺、乙烯基雙硬脂酰胺,、硬脂酸單甘油酯(GMS)、三硬脂酸甘油酯(HTG),還有石蠟類,例如液體石蠟、微晶石蠟,還有金屬皂類,例如硬脂酸鋇、硬脂酸鋅(ZnSt)、硬脂酸鈣(CaSt)、硬脂酸鎘(CdSt)、硬脂酸鎂(MgSt)、硬脂酸銅(CuSt)等,還有低分子蠟類,例如均聚物、氧化均聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子離聚物等五大類。
為了改善陶瓷粉體和液體硅膠之間的界面相容性,可添加1.5~3份偶聯劑,如偶聯劑的質量份可以為1.5份、2份、2.5份、2.8份或3份等。偶聯劑可以為硅氧烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鈦鋁酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑等。
此處,硅烷偶聯劑是一類在分子中同時含有兩種不同化學性質基團的有機硅化合物,其經典產物可用通式YSiX3表示。式中,Y為非水解基團,包括鏈烯基(主要為乙烯基),以及末端帶有Cl、NH2、SH、環氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、異氰酸酯基等官能團的烴基,即碳官能基;X為可水解基團,包括Cl、OMe、OEt、OC2H4OCH3,、OSiMe3、及OAc等。硅氧烷偶聯劑可列舉出KH-550、KH-560、KH-570等具體實例。
鈦酸酯偶聯劑可用通式:ROO(4-n)Ti(OX—R′Y)n(n=2、3)表示;其中RO—是可水解的短鏈烷氧基,能與無機物表面羥基起反應,從而達到化學偶聯的目的;OX—可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等。
鋁酸酯偶聯劑SG-Al821(二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯)、DL-411、DL-411AF、DL-411D、DL-411DF、防沉降性鋁酸酯ASA等具體實例。
當然,為了賦予顏色,還可按照質量份包含0.1~0.2份色漿,如0.1份、0.12份、0.15份、0.18份、0.19份或0.2份等。
此處,色漿是指由顏料或顏料和填充料分散在漆料內而成的半制品,可以有油性色漿(即溶劑為有機物等非水溶劑)和水性色漿。基于環保之考慮,優選為水性色漿。水性色漿其染色作用為顏料。此處顏料可為碳黑顏料、氧化鐵黃顏料、氧化鐵紅顏料、氧化鐵橙顏料和有機顏料以及其任意組合的具體實例。
當然,本發明的絕緣漿料不限于僅僅包含上述原料,還可根據實際需要加入一些常見的助劑,如防腐劑、消泡劑等。
本發明的絕緣處理的方法,使用如上述的絕緣漿料涂覆于基材的表面,并干燥。
此處,涂覆的形式可以為浸涂或者非浸漬(如刷涂、輥涂、噴涂等)。
對于浸涂的實施方案而言,浸涂的速率可參考性地為0.5~0.7m/min,如0.5m/min、0.52m/min、0.55m/min、0.6m/min、0.65m/min、0.68m/min或0.7m/min等。
為了便于浸涂的施工,可以將絕緣漿料的運動粘度調整至500~850cst,如500cst、520cst、550cst、600cst、650cst、700cst、720cst、800cst、820cst、850cst等。
浸涂的方式可以較適合于板狀的基材。
浸涂的干燥溫度以70~85℃為佳,如70℃、72℃、75℃、80℃、82℃、84℃或85℃等;于此干燥溫度下,干燥時間為10~15min,如10min、11min、12min、14min、15min等。
對于非浸涂(如刷涂)的實施方案而言,刷涂的速率為0.85~1.2m/min;所述絕緣漿料的運動粘度為1800~2050cst。
刷涂的干燥的溫度以80~95℃為宜,其對應的干燥時間為12~18min。
上述刷涂可較佳地適合于管狀基材。
對于非浸涂的方式,例如刷涂而言,
1800~2050cst,如1800cst、1850cst、1900cst、2020cst、2050cst等。
以上未述及之處適用于現有技術。
實施例1
步驟一、配比絕緣漿料。按照質量份包含40份液體硅膠(由2.5wt%乙烯基液體硅膠、2.5t%含氫硅油、95wt%環氧基液體硅膠所組成)、35份氮化鋁陶瓷粉體(平均粒徑為30μm)、8份分散劑、10份稀釋劑、1.5份偶聯劑和0.1份色漿,并調節其運動粘度至500cst,以備用。
步驟二、將基材浸入上述絕緣漿料中,浸涂的速率為0.5m/min。
步驟三、干燥。在70℃烘干,烘干的時間為15min。
實施例2
步驟一、配比絕緣漿料。按照質量份包含70份液體硅膠(由10wt%乙烯基液體硅膠、10wt%含氫硅油、80wt%環氧基液體硅膠所組成)、65份碳化硅陶瓷粉體(平均粒徑為80μm)、12份分散劑、15份稀釋劑、3份偶聯劑和0.2份色漿,并調節其運動粘度至850cst,以備用。
步驟二、將基材浸入上述絕緣漿料中,浸涂的速率為0.7m/min。
步驟三、干燥。在85℃烘干,烘干的時間為10min。
實施例3
步驟一、配比絕緣漿料。按照質量份包含55份液體硅膠(由6.5wt%乙烯基液體硅膠、6.5wt%含氫硅油、87wt%環氧基液體硅膠所組成)、50份氧化鈹陶瓷粉體(平均粒徑為60μm)、10份分散劑、12份稀釋劑、2份偶聯劑和0.15份色漿,并調節其運動粘度至650cst,以備用。
步驟二、將基材浸入上述絕緣漿料中,浸涂的速率為0.6m/min。
步驟三、干燥。在80℃烘干,烘干的時間為12min。
實施例4
步驟一、配比絕緣漿料。按照質量份包含40份液體硅膠(由2.5wt%乙烯基液體硅膠、2.5t%含氫硅油、95wt%環氧基液體硅膠所組成)、35份氮化鋁陶瓷粉體(平均粒徑為30μm)、8份分散劑、10份稀釋劑、1.5份偶聯劑和0.1份色漿,并調節其運動粘度至1800cst,以備用。
步驟二、將基材的表面刷涂上述絕緣漿料中,刷涂的速率為0.85m/min。
步驟三、干燥。在80℃烘干,烘干的時間為18min。
實施例5
步驟一、按照質量份包含70份液體硅膠(由10wt%乙烯基液體硅膠、10wt%含氫硅油、80wt%環氧基液體硅膠所組成)、65份碳化硅陶瓷粉體(平均粒徑為80μm)、12份分散劑、15份稀釋劑、3份偶聯劑和0.2份色漿,并調節其運動粘度至2050cst,以備用。
步驟二、將基材的表面刷涂上述絕緣漿料中,刷涂的速率為1.2m/min。
步驟三、干燥。在95℃烘干,烘干的時間為12min。
實施例6
步驟一、配比絕緣漿料。按照質量份包含55份液體硅膠(由6.5wt%乙烯基液體硅膠、6.5wt%含氫硅油、87wt%環氧基液體硅膠所組成)、50份氧化鈹陶瓷粉體(平均粒徑為60μm)、10份分散劑、12份稀釋劑、2份偶聯劑和0.15份色漿,并調節其運動粘度至1950cst,以備用。
步驟二、將基材的表面刷涂上述絕緣漿料中,刷涂的速率為1.05m/min。
步驟三、干燥。在90℃烘干,烘干的時間為15min。
由于本發明中所涉及的各工藝參數的數值范圍在上述實施例中不可能全部體現,但本領域的技術人員完全可以想象到只要落入上述該數值范圍內的任何數值均可實施本發明,當然也包括若干項數值范圍內具體值的任意組合。此處,出于篇幅的考慮,省略了給出某一項或多項數值范圍內具體值的實施例,此不應當視為本發明的技術方案的公開不充分。
申請人聲明,本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程,但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程,即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了,對本發明的任何改進,對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式選擇等,落在本發明的保護范圍內。