-
鄒小姐：13326633089 -
-
cac_sales@sina.com 
在節(jié)能減排的大趨勢下，新能源汽車行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機遇。其中，新能源電動汽車使用電池、電機和能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)取代了過去燃油發(fā)動機、變速箱等傳統(tǒng)驅(qū)動裝置，因此可有效減少對石油等非可再生能源的依賴，成為了它這幾年發(fā)展特別猛的主要原因。
在電動汽車領(lǐng)域，由于核心部件組成及設(shè)計與傳統(tǒng)汽車有很大不同，相對應(yīng)的材料需求也大不一樣，尤其在一些新的核心部件，產(chǎn)生了良多新的需求，如：新型粘結(jié)劑、密封膠、導(dǎo)熱材料等等。尤其是導(dǎo)熱材料，因為新能源電動汽車的設(shè)計，使得很多部件都需要嚴(yán)格的熱治理，如：電池、電控、電機、娛樂系統(tǒng)等等，需要將熱量及時導(dǎo)出，避免部件的損壞以及電池過熱引發(fā)起火的風(fēng)險。
特斯拉電池發(fā)熱自燃
在這樣的需求驅(qū)動下，也難怪有行業(yè)機構(gòu)認(rèn)為熱管理是新能源汽車領(lǐng)域的新藍(lán)海，并斷言其價值量將近傳統(tǒng)熱管理的三倍。
導(dǎo)熱灌封膠的優(yōu)勢
目前應(yīng)用在整車熱治理系統(tǒng)的導(dǎo)熱材料有：導(dǎo)熱硅膠片、導(dǎo)熱絕緣材料、導(dǎo)熱灌封膠和導(dǎo)熱填縫材料。其中導(dǎo)熱灌封膠主要用于電池組、磁芯和其他元器件的灌封導(dǎo)熱，具有低粘度、密度低、高滲透滲出性等特點。由于它在未固化前屬于液體狀，具有流動性，因此相對空氣能提供更好的散熱效果。
舉個例子，在炎熱的夏天，直接跳進(jìn)水里泡著顯然要比用風(fēng)扇來降溫來得降暑效果更明顯，因為水完全包圍著人體，相較于導(dǎo)熱系數(shù)非常小的空氣（20℃下空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0267W/(m.K)），熱量能夠更快的從身體中傳遞出去——而灌封膠就是用液體聚合物體系（通常是兩個組分）填滿電子器件周圍空氣空間的過程（如下圖深藍(lán)色部分）。
深藍(lán)色代表熱界面材料，淺藍(lán)色代表空氣，灰色及黑色代表兩個不同表面。凡是表面都會有粗糙度，所以當(dāng)兩個表面接觸在一起的時候，不可能完全接觸在一起，總會有一些空氣隙夾雜在其中，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)非常之小，因此就造成了比較大的接觸熱阻。而使用柔軟可塑的熱界面材料就可以盡量填充這個空氣隙，降低接觸熱阻，提高散熱性能。
但與泳池案例中水作為熱傳遞介質(zhì)一直保持液態(tài)不同，聚合物體系在灌入后會發(fā)生固化，與發(fā)熱的電子元件和散熱器保持密切接觸，同時起到防水防潮、導(dǎo)熱、保密、防腐蝕、防塵、絕緣、耐溫、防震的作用。如此一來，導(dǎo)熱灌封膠就能更有效地保護電池和磁芯，大大的增加電子產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下作業(yè)的穩(wěn)定性，防護性還有抗震功能，避免濕氣，有更好的耐受熱沖擊能力，鹽霧對電路的腐蝕，增加產(chǎn)品的運用壽命。同時電子產(chǎn)品能夠在高功率下運行，而且溫度比原來更低。
灌封膠用于動力電池Pack封裝
另外，為了在灌封電子元器件時達(dá)到最佳效果，材料的正確應(yīng)用是關(guān)鍵?；旌匣驍嚢杩蓪馀菀牍喾獠牧现校諝馐莻鳠岬拇蠹?，即使是困在灌封材料中的微小氣泡也會影響灌封材料傳熱能力的有效性。充分的混合以消除氣泡以及確保使用正確的混合比率是需要特別注意的關(guān)鍵步驟。
適用于電車的灌封膠的制備
作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)，對汽車電機繞組端部進(jìn)行灌封保護一直是技術(shù)工作者的關(guān)注重點?？紤]到電機的實際工況條件，所用的灌封膠應(yīng)具有高導(dǎo)熱、流動性好、耐開裂、粘結(jié)力強等性能，否則在用于汽車電機時會有灌封困難，增加汽車整重造成汽車能耗比過高的問題。
適用于電動車?yán)锝o電子元器件和動力電池模組的灌封膠材料可分為：環(huán)氧樹脂灌封膠；硅橡膠灌封膠（有機硅灌封膠）；聚氨酯灌封膠。但無論是以何種高分子材料為基材制備的灌封膠，要制備出兼顧高導(dǎo)熱與低黏度的新能源汽車電機用灌封膠，填料種類、填料用量、阻燃填料、硅烷偶聯(lián)劑改性等都必須要到位。下面就以環(huán)氧樹脂灌封膠為例，分項列舉一下各個因素對灌封膠性能的影響。
1.填料對灌封膠耐開裂性能的影響
環(huán)氧樹脂在固化過程中會產(chǎn)生一定的收縮，若使用單純的環(huán)氧樹脂用作電機灌封，當(dāng)灌封膠固化收縮產(chǎn)生的應(yīng)力大于灌封膠與機殼間的粘結(jié)力時，會造成脫殼現(xiàn)象；而當(dāng)灌封膠固化收縮產(chǎn)生的應(yīng)力小于灌封膠與機殼間的粘結(jié)力且灌封膠強度較差時，會造成灌封膠開裂現(xiàn)象。所以，為了避免這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要降低灌封膠的固化收縮率，增加灌封膠的強度，而往灌封膠中加入一定量的填料可以有效降低灌封膠的固化收縮率。
但是填料的添加量不可過多也不可太少。填料用量太少灌封膠的固化收縮率高，加多了雖然可以繼續(xù)降低灌封膠的固化收縮率，但是隨著填料的增加，灌封膠的黏度也會大幅增長。
2.填料對灌封膠導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能的影響
普通環(huán)氧樹脂固化物的熱導(dǎo)率一般只有0.2～0.3W/(m·K)，為使灌封膠具有較高的導(dǎo)熱性能，一般需要往灌封膠中混入導(dǎo)熱填料，常用的導(dǎo)熱填料有氧化鋁、氮化硼、硅微粉等。但氮化硼導(dǎo)熱能力雖好，可添加后灌封膠的狀態(tài)會呈膏體，無法滿足灌注的基本要求，因此目前使用氧化鋁和硅微粉為主。
另外，使用不同粒徑復(fù)配的填料配制的灌封膠的導(dǎo)熱能力也會較好。這是因為單一粒徑的填料顆粒不能很好地在灌封膠內(nèi)部形成連續(xù)的導(dǎo)熱通道，顆粒與顆粒之間存在間隙，而不同粒徑的填料顆粒之間，小粒徑的填料可以很好地彌補大顆粒填料之間產(chǎn)生的間隙，形成完整的導(dǎo)熱通道，達(dá)到更好的傳熱效果。
在力學(xué)性能方面，經(jīng)過不同粒徑復(fù)配后的填料對灌封膠的彎曲強度有較好的提升作用，而對拉伸強度影響不大；在硬度方面，小粒徑填料的加入可以提升灌封膠的部分性能。此外，不同粒徑復(fù)配的填料可以更好低降地灌封膠的黏度。
3.阻燃劑用量對灌封膠性能的影響
阻燃劑的加入可以提高灌封膠的阻燃性能，目前主要以氫氧化鋁及氫氧化鎂的使用為主。不過當(dāng)使用單一的氫氧化鋁或者氫氧化鎂作為阻燃劑時，阻燃效果不如采用阻燃劑復(fù)配手段。而且采用復(fù)配過的阻燃劑，可以使灌封膠的黏度更低。
之所以復(fù)配使用時阻燃效果更好，可能是因為氫氧化鋁的分解溫度約為250℃，吸收熱量為1965J/g，氫氧化鎂的分解溫度在300℃以上，它們都具有很好的阻燃性能，其阻燃機理主要是脫水、吸收熱量。當(dāng)溫度達(dá)到氫氧化鋁的分解溫度時，首先氫氧化鋁會吸收大量的熱量起到阻燃的效果，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高，氫氧化鎂脫除水分也會起到一定的阻燃效果，因此二者1:1復(fù)配使用可降低阻燃填料的用量，這也保證了汽車電機在運行中出現(xiàn)異常情況時膠體不助燃。
4.偶聯(lián)劑對灌封膠性能的影響
合適的黏度不僅可以增加灌封膠的流動性，提高消泡能力，還能提高灌封膠中填料的抗沉降能力，從而保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性，偶聯(lián)劑的加入就能有效解決以上問題。據(jù)研究，在樹脂與填料混合的過程中，在一定范圍內(nèi)樹脂的黏度會隨著硅烷偶聯(lián)劑加入量的增加而降低，直到趨于穩(wěn)定。
資料來源：
高導(dǎo)熱低黏度新能源汽車用灌封膠的制備及性能研究，楊李懿，鄔國明，李利坤，黃靜。
粉體圈NANA整理
本文為粉體圈原創(chuàng)作品，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載，也不得歪曲、篡改或復(fù)制本文內(nèi)容，否則本公司將依法追究法律責(zé)任。
