用于新能源电车中的灌封胶产品


发布时间:

2023-08-24 09:52

  作为新能源汽车产业化的关键技术,对汽车电机绕组端部进行灌封保护一直是技术工作者的关注重点。考虑到电机的实际工况条件,所用的灌封胶应具有高导热、流动性好、耐开裂、粘结力强等性能,否则在用于汽车电机时会有灌封困难,增加汽车整重造成汽车能耗比过高的问题。

  适用于电动车里给电子元器件和动力电池模组的灌封胶材料可分为:环氧树脂灌封胶;硅橡胶灌封胶(有机硅灌封胶);聚氨酯灌封胶。但无论是以何种高分子材料为基材制备的灌封胶,要制备出兼顾高导热与低黏度的新能源汽车电机用灌封胶,填料种类、填料用量、阻燃填料、硅烷偶联剂改性等都必须要到位。下面就以环氧树脂灌封胶为例,分项列举一下各个因素对灌封胶性能的影响。

用于新能源电车中的灌封胶产品

  1、填料对灌封胶耐开裂性能的影响

  环氧树脂在固化过程中会产生一定的收缩,若使用单纯的环氧树脂用作电机灌封,当灌封胶固化收缩产生的应力大于灌封胶与机壳间的粘结力时,会造成脱壳现象;而当灌封胶固化收缩产生的应力小于灌封胶与机壳间的粘结力且灌封胶强度较差时,会造成灌封胶开裂现象。所以,为了避免这些现象的出现,需要降低灌封胶的固化收缩率,增加灌封胶的强度,而往灌封胶中加入一定量的填料可以有效降低灌封胶的固化收缩率。

  但是填料的添加量不可过多也不可太少。填料用量太少灌封胶的固化收缩率高,加多了虽然可以继续降低灌封胶的固化收缩率,但是随着填料的增加,灌封胶的黏度也会大幅增长。

  2、填料对灌封胶导热性能及力学性能的影响

  普通环氧树脂固化物的热导率一般只有0.2~0.3W/(m·K),为使灌封胶具有较高的导热性能,一般需要往灌封胶中混入导热填料,常用的导热填料有氧化铝、氮化硼、硅微粉等。但氮化硼导热能力虽好,可添加后灌封胶的状态会呈膏体,无法满足灌注的基本要求,因此目前使用氧化铝和硅微粉为主。

用于新能源电车中的灌封胶产品

  另外,使用不同粒径复配的填料配制的灌封胶的导热能力也会较好。这是因为单一粒径的填料颗粒不能很好地在灌封胶内部形成连续的导热通道,颗粒与颗粒之间存在间隙,而不同粒径的填料颗粒之间,小粒径的填料可以很好地弥补大颗粒填料之间产生的间隙,形成完整的导热通道,达到更好的传热效果。

  在力学性能方面,经过不同粒径复配后的填料对灌封胶的弯曲强度有较好的提升作用,而对拉伸强度影响不大;在硬度方面,小粒径填料的加入可以提升灌封胶的部分性能。此外,不同粒径复配的填料可以更好低降地灌封胶的黏度。

  3、阻燃剂用量对灌封胶性能的影响

  阻燃剂的加入可以提高灌封胶的阻燃性能,目前主要以氢氧化铝及氢氧化镁的使用为主。不过当使用单一的氢氧化铝或者氢氧化镁作为阻燃剂时,阻燃效果不如采用阻燃剂复配手段。而且采用复配过的阻燃剂,可以使灌封胶的黏度更低。

  之所以复配使用时阻燃效果更好,可能是因为氢氧化铝的分解温度约为250℃,吸收热量为1965J/g,氢氧化镁的分解温度在300℃以上,它们都具有很好的阻燃性能,其阻燃机理主要是脱水、吸收热量。当温度达到氢氧化铝的分解温度时,首先氢氧化铝会吸收大量的热量起到阻燃的效果,当温度进一步升高,氢氧化镁脱除水分也会起到一定的阻燃效果,因此二者1:1复配使用可降低阻燃填料的用量,这也保证了汽车电机在运行中出现异常情况时胶体不助燃。

  4、偶联剂对灌封胶性能的影响

  合适的黏度不仅可以增加灌封胶的流动性,提高消泡能力,还能提高灌封胶中填料的抗沉降能力,从而保证产品的稳定性,偶联剂的加入就能有效解决以上问题。据研究,在树脂与填料混合的过程中,在一定范围内树脂的黏度会随着硅烷偶联剂加入量的增加而降低,直到趋于稳定。

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