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如何选择和使用导热填缝胶?
发布时间:2020-1-7 9:34:15  浏览次数:302

    本文将为大家探究导热填缝胶一些关键性能和参数。


一、未固化材料性质

    液态导热填缝胶通常为双组分材料(即树脂与固化剂),能够在混合后开始固化。在涂敷填缝胶时,通常要使用自动计量/混合/注胶(MMD)设备,即通过压力以正确的体积比注胶树脂和固化剂,并通过静态混合管进行混合。可以使用支装胶手动注胶,也可以利用小桶或大桶自动注胶;此外,还能根据客户的需求设置各种注胶模式。


    填缝胶(树脂、固化剂及其混合物)的流动性质对于注胶性能至关重要。在大多数情况下,客户希望在注胶过程中材料可以易于流动,以最大程度地提高加工速度,且胶条在注胶后仍能保持其形状。材料的高剪切粘度是决定注胶速度和所需压力,以及胶条大小的主要性质。为了在静态混合管中均匀混合树脂和固化剂,两种材料最好具有相似的粘度。


    未固化有机硅的流动性质与温度关系不大,因此应控制其配方和设备参数,例如注胶压力、输送软管直径和长度,以及静态混合管的尺寸和配置。  未固化聚氨酯材料的流动性会随着温度的变化而变化:在温度缓慢升高的情况下,其粘度会显著降低;在使用过程中,这可为其提供额外的工艺控制。由于注胶质量取决于材料和设备参数,因此强烈建议材料供应商和MMD设备供应商能够携手合作,优化注胶系统。


    打出胶条后,其流体性能决定了胶条保持形状的能力。低剪切粘度或低屈服应力是材料在重力作用下垂流的主要因素,因此较高的剪切粘度或屈服应力可以最大程度地降低垂流。同样,我们可以通过触变性来测量材料在注胶后恢复其屈服应力所需的时间。如果材料需要很长的时间才能恢复屈服应力,其可能会失去胶条形状;而恢复屈服应力的时间过短,材料也可能会很难泵送和/或注胶。最后,材料的黏弹性也会影响材料的形状和注胶。高黏弹性材料会呈细丝状(像蜂蜜或糖蜜),很难获得清洁的胶条;而低弹性材料很容易实现清洁注胶(像番茄酱或牙膏)。


    屈服应力和触变性也会影响材料的沉降性能,从而影响保存期限;填缝胶填充有导热颗粒,因此较高的屈服应力和较短的屈服应力恢复时间可使沉降最小化,有助于延长保存期限。如果性能不理想,则可能还需要使材料通过MMD管线进行再循环,以防止填缝胶颗粒沉降。


    由于树脂和硬化剂在混合后立即开始聚合,因此聚合速率也会影响装配过程。混合后,粘度会立即增加;工作时间是指材料粘度增加一倍所需的时间,它将影响注胶材料的速度以及零件之间允许的设备闲置时间。如果闲置时间过长,则必须更换静态混合管,以继续注胶。凝胶时间是指材料已聚合至不再流动的时间 - 此时它尚未完全固化,也不具有很大的机械强度。根据经验,大约在两倍凝胶时间后,即可获得零件的操作强度。所需的凝胶时间因客户而异,具体取决于零件移至下一个工序所需的时间,以及是否需要在制造过程中进行任何返工。




二、固化后材料性质


    固化后材料的最终性质决定了材料的使用性能,包括机械性质、热性质和电气性质。诸如硬度、拉伸强度、断裂伸长率以及附着力等机械性质会影响材料的强度及其承受(或减轻)振动和热循环的能力。具有较高硬度的材料可以提供更大的整体机械强度,但与较软的材料相比,它们在热循环或冲击过程中往往更脆,会产生更大的机械应力。较软的材料往往具有较低的拉伸强度和模量以及较大的断裂伸长率,因此它们在热循环过程中对零件施加的机械应力较小,但粘结的效果较差。


    材料的模量和硬度还高度依赖于其玻璃化转变温度(Tg)-Tg是聚合物从更刚硬的脆性状态(低于Tg)转变为更柔性的弹性状态(高于Tg)时的温度。对于大多数填缝胶,一般都选用更柔软且更具柔性的材料,因此它们的Tg通常接近预期的最低使用温度,这样材料将始终处于其柔软的低模量状态。


    即使不用作结构胶粘剂,填缝胶的附着力也至关重要,因为它有助于保持电池模块与冷却板之间的附着力,可以最大程度地提高热传递。附着力与所连接的基材高度相关,因此在评估和开发填缝胶时,建议使用客户提供的基材进行相关测试(剪切强度、剥离测试等)。


    机械性质还会影响部件的维修和回收。具有更大附着力的较硬材料会让零件难以拆卸,不仅会损坏零件,材料痕迹也很难清除。因此,有必要在电池包设计初期就考虑潜在的返工或维修问题,以同时优化机械结构和填缝胶材料性质。


    除机械性质外,固化后填缝胶还必须满足热性质和电气性质的设计要求。导热率是需要率先考虑的问题,因为它会影响充电时间(尤其是快速充电能力)、放电时间(功率和加速)以及电池寿命。大多数客户要求导热率至少为2W/m∙K,有些客户则需要高达4W/m∙K。客户通常希望材料具有电绝缘性和高体积电阻率,同时具有高击穿电压以承受潜在的高电压。他们还期望材料具有高阻燃性,拥有UL-94 V0的阻燃等级。




三、使用/注胶


    一旦您确定了所需产品,我们就可以开始使用它了。可以使用手持式支装胶或自动计量/混合/注胶设备来涂敷材料。MMD设备用于注胶填缝胶或通过散装容器注胶胶粘剂。由于洛德填缝胶具有高体积率/高流速,因此应使用自动MMD工艺以最大程度地减少材料浪费和周期时间,并降低整体成本。


四、结论


    为特定的电池开发和选择最佳的填缝胶是一项十分复杂的任务。不仅需要平衡所需的机械、热和电气性质,还要选择与这些固化后性质相匹配的配方,以确保最佳的未固化性质和装配注胶能力。

    例如,增加填缝胶用量可以获得更高的导热率,但会影响流动性质、机械性质和电气性质。出于这些原因,我们强烈建议您尽早与我们的应用工程师和产品开发专家取得联系,并与提供MMD设备的供应商进行洽谈。通过携手创新,共同开发最佳的热管理解决方案。


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