导热无卤阻燃聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯制品技术领域，具体涉及一种导热无卤阻燃聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体自其问世后凭借其优异的性能进入到生活中各大领域中。聚氨酯灌封胶作为复合型特殊灌封材料，由于其硬度适中、弹性好、绝缘、防霉、防震、防腐蚀、耐高低温冲击、耐高温高湿、阻燃、导热等特性越来越多的应用到电器灌封、电池封装、电路板封装和组装等要求绝缘、阻燃、导热和防潮等要求的设备和场所。聚氨酯灌封胶通过灌封工艺固化后可以减少元器件受外界环境条件影响，确保锂电池及其配套元器件在标准工作环境下良好运行，提高其稳定性与使用寿命。聚氨酯灌封胶可室温固化，避免了由于在加热固化中温度上升造成电子电器零部件的损坏及性能下降。由于室温下灌封固化，不需要庞大的加热固化设备，因而，它是锂电池行业理想的灌封材料。
但由于其链段中含有大量的碳氢键，遇到明火会持续燃烧，所以普通的聚氨酯弹性体不具有自熄性，因此，为了达到一定的阻燃要求，必须添加合适的阻燃剂才能提升聚氨酯弹性体的阻燃等级。卤素阻燃剂作为产量最大的传统阻燃剂，具有阻燃效果好、价格便宜的特点，然而由于其在使用时具有烟雾量大、分解产物毒性大等弊端，正逐步被无卤阻燃剂取代。由于锂电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加安全隐患，因此，灌封胶的导热、阻燃性能直接关系到整个锂电池组件的安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种导热无卤阻燃聚氨酯弹性体，具有V0级阻燃等级，环保不含卤素，并具有优异的导热特性；本发明同时提供其制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的导热无卤阻燃聚氨酯弹性体，由A组分和B组分制成，A组分与B组分的质量比为100：90～110，其中，以重量百分数计，
A组分：
B组分：
所述的聚氧化丙烯醚多元醇为官能度为2或3，数均分子量在1000～6000的聚氧化丙烯多元醇中的一种或几种；
所述的聚四氢呋喃醚多元醇为子量650～2000范围内的PTMG650、PTMG1000或PTMG2000中的一种或几种。
所述的二异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)、改性的液化4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、H12MDI、IPDI或甲苯二异氰酸酯(TDI)中的一种或几种。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOTP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯(DMEP)、对苯二甲酸二辛酯、二丙二醇二苯甲酸酯、二甘醇二苯甲酸酯或BenzoflexTM 9-88SG中的一种或几种，优选邻苯二甲酸二辛酯。
所述的二异氰酸酯的含量可根据实际需要在上述范围内进行合理地调整，如还可以为35％、40％、45％等；上述A组分中的聚氧化丙烯醚多元醇的含量可根据需要在上述范围内进行合理地调整，例如可以为25％、30％、35％等；上述A组分中的聚四氢呋喃醚多元醇的含量可根据需要在上述范围内进行合理地调整，例如可以为25％、30％、35％等；上述A组分中的增塑剂的含量可根据需要在上述范围内进行合理地调整，例如可以为15％、20％等；上述反应温度可根据反应情况在上述范围内进行调整，还可以为79℃、83℃、85℃等。
所述的胺类扩链剂为3,5-二甲硫基甲苯二胺、MCDEA、740M、E100或P1000中的一种或几种，优选E100。
所述的植物油类多元醇为蓖麻油、棕榈油或大豆油中的一种或几种，优选蓖麻油。
所述的阻燃剂为IPPP、TCP或RDP中的一种或几种。
所述的导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化镁或硅微粉中的一种或几种，优选氮化铝。
所述的催化剂为有机铋、有机锌或有机锆中的一种或几种，优选有机铋类催化剂。
所述的抗老化剂为1076、770、292或UV-1中的一种或几种，优选UV-1。
本发明所述的导热无卤阻燃聚氨酯弹性体的制备方法，步骤如下：
(1)A组分：将聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、二异氰酸酯和增塑剂在75～85℃反应2～3小时，得到异氰酸根含量为8.0～12.0％的预聚物，即得A组分；
(2)B组分：将胺类扩链剂、聚氧化丙烯醚多元醇、植物油类多元醇、阻燃剂、导热填料、催化剂和抗老化剂混合均匀后，在100～110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
(3)将A组分和B组分在30～35℃下混合均匀，混合后的粘度在800～1500CPS，浇注到温度为30℃的模具中反应，可操作时间在5～25分钟之间，室温固化后，得到邵A硬度55～95聚氨酯弹性体制品。
本发明制备的聚氨酯弹性体可以用于电器灌封、电池封装、电路板封装和组装等要求绝缘、阻燃、导热和防潮等要求的设备和场所。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
(1)本发明所述的导热无卤阻燃聚氨酯弹性体，达到V0级阻燃等级、产品环保不含卤元素，导热系数大于0.3W/m.K，在锂电池灌封行业中具有广阔的应用前景。
(2)本发明所述的导热无卤阻燃聚氨酯弹性体，产品的成型速度快，可操作时间适中，可根据需要调整生产速度。
(3)本发明的制备方法，科学合理、简单易行。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但其并不限制本发明的实施。
实施例中所用材料，说明如下：
实施例中采用的原料除上述已经说明的，均为市售材料。
实施例1
A组分：以重量百分数计，DL-1000 8％，PTMG650 21％，MDI-100 32.2％，CD-C13.8％，DOTP 25％，在80℃反应2.5小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，EP-3600 20％，蓖麻油20.2％，IPPP50 34％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在105℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例2
A组分：以重量百分数计，DL-1000 8％，PTMG650 21％，MDI-100 32.2％，CD-C13.8％，DOTP 25％，在75℃反应3小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，DL-2000 52.7％，蓖麻油10％，RDP 11％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 1.0％，在100℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在30℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例3
A组分：以重量百分数计，DL-1000 12％，PTMG650 32％，MDI-100 35.7％，CD-C15.3％，DOTP 5％，在85℃反应2小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，EP-3600 20％，蓖麻油20.2％，IPPP50 34％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例4
A组分：以重量百分数计，DL-1000 12％，PTMG650 32％，MDI-100 35.7％，CD-C15.3％，DOTP 5％，在80℃反应2.5小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，DL-2000 53.2％，蓖麻油10％，RDP 11％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在105℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例5
A组分：以重量百分数计，EP-3600 24％，PTMG2000 12％，MDI-100 27.3％，CD-C11.7％，DOTP 25％，在85℃反应2小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，EP-3600 20％，蓖麻油20.2％，IPPP50 34％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在100℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在30℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例6
A组分：以重量百分数计，EP-3600 24％，PTMG2000 12％，MDI-100 27.3％，CD-C11.7％，DOTP 25％，在75℃℃反应3小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，DL-2000 53.2％，蓖麻油10％，RDP 11％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例7
A组分：以重量百分数计，EP3600 37％，PTMG2000 18％，MDI-100 28％，CD-C12％，DOTP 5％，在80℃反应2.5小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，EP-3600 20％，蓖麻油20.2％，IPPP50 34％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在105℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例8
A组分：以重量百分数计，EP3600 37％，PTMG2000 18％，MDI-100 28％，CD-C12％，DOTP 5％，在80℃反应2.5小时，得到异氰酸根含量为12.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 20％，DL-2000 53％，蓖麻油10％，RDP 11％，氮化铝5％，CH-07 0.5％，UV-1 0.5％，在105℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在30℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例9
A组分：以重量百分数计，DL-1000 14％，PTMG650 39％，MDI-100 29.4％，CD-C12.6％，DOTP 5％，在80℃反应2.5小时，得到异氰酸根含量为8.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 9％，EP-3600 34.2％、蓖麻油30％，RDP 11％，氮化铝15％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例10
A组分：以重量百分数计，DL-1000 10％，PTMG1000 19.6％，PTMG2000 8.4％，MDI-100 25.9％，CD-C 11.1％，DOTP 25％，在75℃反应2小时，得到异氰酸根含量为8.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 9％，EP-3600 34.2％，蓖麻油30％，RDP 11％，氮化铝15％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在105℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例11
A组分：以重量百分数计，DL-1000 10.6％，PTMG650 28.8％，MDI-100 28.4％，CD-C 12.2％，DOTP 20％，在85℃反应2小时，得到异氰酸根含量为9.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 5％，DL-1000 68.2％，蓖麻油10％，RDP 11％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：110，混合温度在30℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例12
A组分：以重量百分数计，EP-3600 22％，PTMG2000 11％，MDI-100 29.4％，CD-C12.6％，DOTP 25％，在80℃反应2.5小时，得到异氰酸根含量为8.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 5％，DL-1000 68.2％，蓖麻油10％，RDP 11％，氮化铝5％，CH-07 0.3％，UV-1 0.5％，在100℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：100，混合温度在30℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
实施例13
A组分：以重量百分数计，DL-1000 32％，EP-3600 12％，PTMG2000 14％，MDI-10020.3％，CD-C 16.7％，DOTP 5％，在80℃反应2.5小时，得到异氰酸根含量为8.0％的预聚物；
B组分：以重量百分数计，E100 5％，DL-1000 68.4％，大豆油10％，RDP 11％，氮化铝5％，CH-07 0.1％，UV-1 0.5％，在110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到B组分；
聚氨酯弹性体的制作：A组份和B组分按照质量配比在100：90，混合温度在35℃，混合后浇注到温度为30℃的模具中反应，室温固化后，得到聚氨酯弹性体制品备用测试。
以上实施例制得的弹性体按照以下标准进行测试：
硬度按GB/T 531.1-2008标准测定；
粘度按照GB/T 12008.8-1992标准测定；
凝胶时间使用秒表进行测试；
阻燃等级按照UL-94标准测试；
导热系数按照GB/T 3139-2005标准进行测试。
表1实施例测试结果
