導(dǎo)熱聚合物和用于制備它的樹脂組合物的制作方法
【專利說明】導(dǎo)熱聚合物和用于制備它的樹脂組合物
[0001] 本發(fā)明涉及具有增高的熱導(dǎo)率的聚氨酯聚合物，并且涉及尤其能夠用于制備這種 聚合物的可聚合樹脂組合物、涉及硬化劑組合物以及涉及無機(jī)填料混合物。
[0002] 在電動交通領(lǐng)域特別是電動車輛如例如轎車，但也包括大客車和貨車的領(lǐng)域當(dāng)前 的發(fā)展過程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在結(jié)合用于電能的儲存介質(zhì)的領(lǐng)域中，也就是說，在結(jié)合電池和 電池系統(tǒng)時(shí)，需要具有極為復(fù)雜的性能要求的材料。首先，為了對在車輛運(yùn)行中產(chǎn)生的振動 達(dá)到充分的阻尼效果，這些材料應(yīng)當(dāng)具有充分的撓性和彈性。而且，為了例如將在充電過程 期間產(chǎn)生的熱從能量儲存介質(zhì)導(dǎo)離以避免對其造成損害，該材料應(yīng)當(dāng)具有足夠的熱導(dǎo)率。 然而，同時(shí)，這些材料也應(yīng)當(dāng)顯示盡可能高的電絕緣性，因?yàn)楸仨毞乐箯膬Υ娼橘|(zhì)例如到車 體上的電飛弧，以防止例如對車輛乘客的風(fēng)險(xiǎn)。而且，為了安全的原因，所用的材料應(yīng)當(dāng)顯 示充分的自熄性，并且為了確保結(jié)合，還長期保持尺寸穩(wěn)定。
[0003] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)考慮到彈性和高的電絕緣時(shí)，只能通過使用聚合物材料達(dá)到性能要 求。當(dāng)考慮到達(dá)到必要的熱導(dǎo)率時(shí)，一段時(shí)間以來已經(jīng)嘗試了通過添加導(dǎo)熱填料增加聚合 物的熱導(dǎo)率，其中，必須再次注意作為結(jié)果不損失電絕緣性。
[0004] 考慮到這些填充聚合物的加工性，原材料應(yīng)當(dāng)反過來具有可隨需要在寬范圍內(nèi) 調(diào)節(jié)的粘度，其中，特別是考慮到借助模制過程的聚合物模制品的制備，低粘度可以是有 價(jià)值的。關(guān)于這一問題，特別可以參考由J. Frank在《粘合劑與密封》（Kleben&Dichten) [Adhesives and Seals]，1-2/2012中的公布，該公布給出了關(guān)于在熱導(dǎo)率和粘度之間的沖 突的一般討論。
[0005] 考慮到生產(chǎn)和成本，如果可以用盡可能少的組分制備所用的材料，也將是有利的。 此外，特別是從后勤學(xué)的觀點(diǎn)看來，如果用于導(dǎo)熱材料的制備的原材料在例如沉降行為或 甚至反應(yīng)性方面是長期儲存穩(wěn)定的，將是有利的。
[0006] 在現(xiàn)有技術(shù)中，多種負(fù)載有無機(jī)填料的聚合物體系是已知的。然而發(fā)現(xiàn)，目前尚不 存在全部前述性質(zhì)均處于適用于例如在電動車輛用途中的范圍內(nèi)的可行的材料。
[0007] 因此，例如在Wolfgang iibler的論文（"電絕緣聚合物材料的熱導(dǎo)率的 提高（Erhiihuilg der thermischen Leitililligkeit elektrisch isolierender PolymerwerkstofTe)" [Increasing the thermal conductivity of electrically insulating polymer materials]，埃爾郎根-紐倫堡大學(xué)技術(shù)學(xué)院，2002,可得自德國國家 圖書館）中，描述了對尤其是負(fù)載有各種尺寸的氧化鋁粒子的環(huán)氧化物樹脂體系的深入研 宄。
[0008] 即使當(dāng)用上文所述的體系獲得了具有可接受的熱導(dǎo)率和高電絕緣的聚合物，因?yàn)?這些聚合成非常硬且脆的材料，所以上文所述的體系由于差的彈性及由此造成的差的阻尼 行為僅僅在有限的程度上適用于電動車輛。而且，在該文獻(xiàn)中，沒有作任何關(guān)于自熄性問題 的陳述。
[0009] 而且，在該文獻(xiàn)中所述的環(huán)氧樹脂是通過首先制備樹脂與硬化劑的混合物并隨后 將填料引入該混合物制備的，作為其結(jié)果，從增加的加工成本以及所得的產(chǎn)物不顯示對作 為導(dǎo)熱材料使用而言必須的均勻性這一事實(shí)的觀點(diǎn)看來，已發(fā)現(xiàn)該方法對于導(dǎo)熱材料的工 業(yè)規(guī)模用途僅在有限程度上適用。后一點(diǎn)也可以從以下事實(shí)看出：對于環(huán)氧樹脂與氧化鋁 的預(yù)先制備混合物的儲存穩(wěn)定性存在明顯的懷疑。
[0010] JP 2002-138205描述了一種導(dǎo)熱聚合物，其為負(fù)載有最多70體積％導(dǎo)熱填料的 硅氧烷的形式。其中，該填料可以由最多90體積％的金屬氫氧化物特別是氫氧化鋁構(gòu)成， 其中，差額由其他填料如例如氧化鋁補(bǔ)足。
[0011]由該文獻(xiàn)得知的聚合物體系首先具有的缺點(diǎn)是，它是一種基于硅氧烷的體系，其 通常不適合或不適宜用于例如在電動車輛中的裝置，原因在于以下事實(shí)：單體的迀移可以 經(jīng)常發(fā)生，即使是在固化之后。
[0012] 而且，硅氧烷具有以下問題：例如在負(fù)重下，如可能由于在電動車輛中的電池導(dǎo)致 發(fā)生的負(fù)重下，這些有蠕變的趨勢，也就是說，這些可能隨時(shí)間不可逆地變形，這對于汽車 工業(yè)中的安裝也是不適宜的。
[0013] 而且，通過閱讀該文獻(xiàn)，還看起來的是，只有通過將其他填料即氧化鋁混合，才能 獲得想要的熱導(dǎo)率，這明顯使配制復(fù)雜化。
[0014] 從JP 2004-342758 A，得知了一種導(dǎo)熱聚合物，其基于填充有氫氧化鋁粒子的聚 氨酯。
[0015] 不可否認(rèn)，從該文獻(xiàn)得知的聚合物在最佳情況下具有約0. 9W/m*K的可接受的熱 導(dǎo)率，然而，基于在最終聚合物中44體積％的氫氧化鋁含量，必然認(rèn)為這僅通過聚合物中 低交聯(lián)度的代價(jià)才能獲得，這一結(jié)論也從在該文獻(xiàn)中所述的低的NCO指數(shù)得到。這樣的材 料不可否認(rèn)適用于在電子器件中比較薄的聚合物膜，然而，基于低的交聯(lián)度和由此導(dǎo)致的 低機(jī)械穩(wěn)定性，這樣的聚合物不適合用于電動交通領(lǐng)域。
[0016] 而且，負(fù)載有氫氧化鋁的樹脂組合物，例如基于多元醇的，是公知的，但是迄今認(rèn) 為，在負(fù)載為70重量％時(shí)，達(dá)到極限，在該極限之后，這樣負(fù)載的樹脂組合物不再能夠被可 靠地加工。
[0017] 考慮到上述狀況，本發(fā)明的一個(gè)目的因此是描述一種材料，其特征在于以下兩者： 尚熱導(dǎo)率以及尚電絕緣和良好的彈性和長期尺寸穩(wěn)定性。
[0018] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是描述一種可以用其制備如上所述的聚合物的可聚合樹脂 組合物或硬化劑組合物，其粘度可以在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，其中粘度尤其應(yīng)當(dāng)使得組合物適用 于模制過程。
[0019] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是描述一種可以用其制備前述組合物和聚合物的無機(jī)填料 組合物。
[0020] 本發(fā)明的發(fā)明人現(xiàn)已出人意料地發(fā)現(xiàn)，通過具體的配制，特別是對填料的具體選 擇，可以制備氫氧化鋁填充程度為75重量％以上的樹脂組合物以及氫氧化鋁填充程度為 70重量％以上的硬化劑組合物，其仍然具有良好的加工性，尤其是可用的粘度。
[0021] 因此，一方面，本發(fā)明涉及一種可聚合樹脂組合物，所述可聚合樹脂組合物包含： 一種以上選自由以下各項(xiàng)組成的組的可聚合樹脂組分：多元醇、多胺和它們的混合物，特別 是聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚丁二烯多元醇；氫氧化鋁；和任選的其他添加劑，如例如潤 濕和分散添加劑、染料、顏料、干燥劑、填料、多醇、丁二醇、己二醇、消泡劑、抗沉降劑、增塑 劑如例如磷酸酯、以及催化劑，其中，所述樹脂組合物含有相對于100重量％的所述樹脂組 合物至少為75重量％、且特別為75至85重量％的氫氧化鋁。
[0022] 再另一方面，本發(fā)明涉及一種硬化劑組合物，所述硬化劑組合物包含：一種以上選 自由以下各項(xiàng)組成的組的硬化劑組分：異氰酸酯，特別是芳族異氰酸酯和脂族異氰酸酯， 例如二異氰酸亞甲二苯酯、六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯及它們的預(yù)聚物；氫氧 化鋁；和任選的其他添加劑，如例如潤濕和分散添加劑、染料、顏料、干燥劑、填料、消泡劑、 抗沉降劑、增塑劑如例如磷酸醋、以及催化劑，其中，所述硬化劑組合物含有相對于100重 量％的所述硬化劑組合物至少為70重量％、優(yōu)選為70至85重量％的氫氧化鋁。
[0023] 再另一方面，本發(fā)明涉及一種聚合物模制品，其是通過將前述樹脂組合物聚合制 備的或通過使用所述硬化劑組合物制備的。
[0024] 再另一方面，本發(fā)明涉及一種聚合物，所述聚合物選自聚氨酯、聚脲、以及它們的 混合物或共聚物，其中，所述聚合物含有相對于100體積％的所述聚合物大于50體積％、優(yōu) 選大于55體積％且特別是大于60體積％的氫氧化鋁。
[0025] 再另一方面，本發(fā)明涉及一種無機(jī)填料混合物，所述無機(jī)填料混合物含有氫氧化 鋁且優(yōu)選基本上由氫氧化鋁組成，其特征在于，所述氫氧化鋁以至少四種填料組分的形式 存在，
[0026] 其中第一填料組分的平均粒徑為75至150 μ m，優(yōu)選80至125 μ m，
[0027] 其中第二填料組分的平均