基于新能源汽車電機(jī)的灌封膠研究

宋真玉

摘要：文章主要針對(duì)新能源汽車電機(jī)對(duì)其所用高導(dǎo)熱低黏度灌封膠進(jìn)行了研制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在環(huán)氧樹脂中添加復(fù)配粒徑氧化鋁，灌封膠黏度會(huì)在氧化鋁添加量增多的影響下逐漸增大，而且復(fù)配粒徑氧化鋁對(duì)于樹脂基體具備最佳導(dǎo)熱性。氫氧化鋁與氫氧化鎂復(fù)配，只需添加30份量阻燃劑，便能夠達(dá)到最佳阻燃效果。稀釋劑添加量不斷增多，灌封膠的黏度與耐熱性會(huì)漸漸降低，最佳稀釋劑用量應(yīng)控制在25%。而KH560系列硅烷偶聯(lián)劑添加5份量時(shí)，灌封膠黏度處于平穩(wěn)的最低狀態(tài)?；旌狭咸幱趌lO℃狀態(tài)下，保溫時(shí)間為3h，并抽真空到-0.095MPa下，保持大約30min，以此便能夠獲取高導(dǎo)熱低黏度灌封膠。

關(guān)鍵詞：新能源;灌封膠;環(huán)氧樹脂

中圖分類號(hào)：TQ436+.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2019）08-0001-04

新能源汽車可以在很大程度上有效降低對(duì)于石油的依賴程度，直接給汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展帶來了全新的機(jī)遇，但是由于相關(guān)技術(shù)尚不完善和成熟，依舊存在鋰電池發(fā)熱等不良現(xiàn)象。廠家就汽車鋰電池發(fā)熱問題，主要通過加成型導(dǎo)熱灌封膠進(jìn)行彌補(bǔ)。然而由于加成型導(dǎo)熱灌封膠的密度比較大，會(huì)造成汽車整車重量顯著增大，而且黏度非常高，流動(dòng)性差。所以，進(jìn)行高導(dǎo)熱低黏度灌封膠制備開始備受關(guān)注[1]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

環(huán)氧樹脂由無錫藍(lán)星樹脂廠生產(chǎn);硅烷偶聯(lián)劑由南京能德化工有限公司生產(chǎn);氧化鋁由淄博麟凱化工材料有限公司生產(chǎn);稀釋劑由武漢森茂化工有限公司生產(chǎn);固化劑由徐州中研科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 灌封膠制備

獲取定量無水乙醇和硅烷偶聯(lián)劑，放置到三個(gè)燒瓶中進(jìn)行水解，在1h之后，添加定量氧化鋁，提高溫度到80℃，反應(yīng)3.5h，然后過濾、烘干、研磨以待用。取適量環(huán)氧樹脂、稀釋劑、固化劑放置到燒杯，添加各種比例改性氧化鋁，通過高速分散機(jī)進(jìn)行分散并均衡。然后倒進(jìn)預(yù)熱模具，在75℃狀態(tài)進(jìn)行真空脫泡。

1.3 性能測試

粒度分布選用Mastersizer2000型激光粒度儀進(jìn)行測試;黏度選擇NDJ-7型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)進(jìn)行測試，恒溫設(shè)定為25℃;熱導(dǎo)率選用熱導(dǎo)率測試儀進(jìn)行測試;阻燃性根據(jù)ANSI/UL94-2013進(jìn)行測試;硬度選用硬度計(jì)進(jìn)行測試[2]。

2 結(jié)果分析

2.1 填料對(duì)灌封膠性能的影響

在環(huán)氧樹脂固化時(shí)會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，如果利用單一環(huán)氧樹脂作為電機(jī)進(jìn)行灌封，在灌封膠固化收縮所生成應(yīng)力超過灌封膠、機(jī)殼之間粘接力的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致脫殼。但是相反情況下，灌封膠強(qiáng)度較低，會(huì)導(dǎo)致開裂。因此為防止這些現(xiàn)象，應(yīng)降低灌封膠固化收縮率，適度增強(qiáng)灌封膠，并且在其中添加定量填料，以此有效促使固化收縮率有所下降[3]。在環(huán)氧樹脂中添加填料之后，灌封膠具體性能，如表1所示。

從表可知，在添加填料不斷增多的趨勢(shì)下，灌封膠固化收縮率開始快速下降。但在添加到260份的時(shí)候，收縮率控制在1%左右，盡管再次添加更大量填料，能夠持續(xù)促使收縮率下降，但是黏度也在隨之增加，因此，為確保灌封膠流動(dòng)性良好，以及收縮率較低，則明確控制260份填料添加量。

2.2 稀釋劑對(duì)灌封膠性能的影響

基于基體樹脂和固化劑對(duì)稀釋劑在灌封膠性能中的影響做了詳細(xì)分析。具體如表2所示。

從表中可以看出，稀釋劑添加量越多，灌封膠的黏度就會(huì)隨之降低，如果稀釋劑用量是基體樹脂的大約1/4時(shí)，黏度處于最佳降幅水平，即使再添加，下降幅度也只越來越小。而且稀釋劑添加量越多，灌封膠的耐熱性也會(huì)有所降低。因此，就黏度與耐熱性而言，稀釋劑添加量在25%的時(shí)候，效果最突出[4]。

2.3氧化鋁對(duì)灌封膠性能的影響

一般的環(huán)氧樹脂固化物的熱導(dǎo)率大約在0.2-0.3W/m.K之間，為了保證灌封膠導(dǎo)熱性良好，需從中添加導(dǎo)熱料。不同的填料對(duì)于灌封膠能性的影響不同，具體如表3所示。

從表中可以看出，只利用氧化鋁，雖然可以促使灌封膠熱導(dǎo)率提升，但是和復(fù)配氧化鋁相比，導(dǎo)熱能力差異非常大。這主要是由于單一氧化鋁的顆粒無法較好地融人灌封膠內(nèi)部以形成連續(xù)性導(dǎo)熱通道，顆粒間縫隙過大。而復(fù)配氧化鋁，其中小粒徑顆粒之間界面接觸多，傳熱阻力大，大粒徑顆粒接觸界面少，傳熱阻力小，更加容易形成導(dǎo)熱通道。而二者結(jié)合，小粒徑填充到大粒徑縫隙中，以此使得導(dǎo)熱材料粒子間相互融合堆砌，顆粒達(dá)到最大程度致密堆砌狀態(tài)，進(jìn)而促使灌封膠產(chǎn)生最佳導(dǎo)熱性能。而就力學(xué)性能來講，復(fù)配填料能夠有效提高灌封膠彎曲強(qiáng)度，但是在拉伸強(qiáng)度中的作用并不突出。在硬度上，小粒徑氧化鋁能夠提高灌封膠局部性能。另外，復(fù)配氧化鋁能夠科學(xué)有效促使灌封膠黏度下降嘲。

2.4 阻燃劑對(duì)灌封膠性能的影響

阻燃劑的添加能夠顯著提升灌封膠阻燃性能，充分發(fā)揮阻燃性。阻燃劑對(duì)灌封膠性能的影響，具體如表4所示。

從表中可以看出，單獨(dú)使用阻燃填料，需要添加80份量，而氫氧化鋁與強(qiáng)氧化鎂1：1復(fù)配，只需添加30份量，兩者阻燃等級(jí)便相同。這主要是由于氫氧化鋁與氫氧化鎂阻燃性較好，原理是脫水并吸收熱量。在達(dá)到氫氧化鋁分解溫度時(shí)，氫氧化鋁先吸收熱量產(chǎn)生阻燃作用，在溫度再次上升，氫氧化鎂脫水，并發(fā)揮阻燃效果。所以兩者復(fù)配使用，能夠減少阻燃料添加量，以此降低灌封膠密度，確保汽車電機(jī)運(yùn)行異常時(shí)不會(huì)出現(xiàn)膠體助燃現(xiàn)象[6]。

2.5 偶聯(lián)劑對(duì)灌封膠性能的影響

最佳黏度既能夠提高灌封膠流動(dòng)性與消泡能力，又能夠提升填料抵抗沉降的能力，以此確保穩(wěn)定性。添加偶聯(lián)劑能夠切實(shí)解決相關(guān)問題。硅烷偶聯(lián)劑對(duì)于灌封膠性能的影響，具體如上頁表5所示。

從表可知，樹脂與填料混合時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑添加量越多，樹脂黏度越低，在硅烷偶聯(lián)劑用量大約是樹脂5%時(shí)，樹脂黏度處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是就KH560系列而言，填料添加越多，灌封膠黏度下降越快，并漸漸走向平穩(wěn)狀態(tài)，在穩(wěn)定之后，黏度則處于最低狀態(tài)。另外，KH560還具備灌封膠存儲(chǔ)防沉效果，有利于降低樹脂體系的黏度。但不同類型硅烷偶聯(lián)劑對(duì)于灌封膠的力學(xué)性能影響并不顯著[7]。

3.6 制備工藝對(duì)灌封膠性能的影響

在進(jìn)行灌封膠制備的時(shí)候，需要充分滋潤填料和樹脂基體，以此確保灌封膠初始黏度處于最低狀態(tài)，并保障在保質(zhì)期內(nèi)黏度不會(huì)產(chǎn)生過大變化。制備工藝對(duì)灌封膠性能的影響，具體如表6所示。

從表可知，處于不同溫度狀態(tài)下，灌封膠黏度會(huì)隨保溫時(shí)間不斷衍生隨之下降，最終趨向于穩(wěn)定狀態(tài)，以達(dá)到一致黏度。而灌封膠導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能也會(huì)在黏度越來越穩(wěn)定的形勢(shì)下，逐漸平穩(wěn)，主要是由于高溫狀態(tài)下，能夠快速滋潤填料與樹脂基體。

4 結(jié)語

綜上所述，在環(huán)氧樹脂中添加復(fù)配粒徑氧化鋁.灌封膠黏度會(huì)在氧化鋁添加量增多的影響下逐漸增大，而且復(fù)配粒徑氧化鋁對(duì)于樹脂基體具備最佳導(dǎo)熱性。氫氧化鋁與氫氧化鎂復(fù)配，只需添加30份量阻燃劑，便能夠達(dá)到最佳阻燃效果。稀釋劑添加量不斷增多，灌封膠的黏度與耐熱性會(huì)漸漸降低，最佳稀釋劑用量應(yīng)控制在25%。而KH560系列硅烷偶聯(lián)劑添加5份量時(shí)，灌封膠黏度處于平穩(wěn)的最低狀態(tài)。混合料處于11O℃狀態(tài)下，保溫時(shí)間為3h，并抽真空到一0.095MPa下，保持大約30min，以此便能夠獲取高導(dǎo)熱低黏度灌封膠。其對(duì)于新能源汽車電機(jī)定子發(fā)揮著較好的粘接性與耐開裂性等作用，能夠在很大程度上滿足新能源汽車電機(jī)工裝的高要求。

參考文獻(xiàn)

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