[发明专利]包含多硫醇、聚环氧化物、聚合物催化剂和传导填料的组合物以及与该组合物相关的方法

说明书

本发明公开了一种组合物，该组合物包含具有多于一个硫醇基团的多硫醇、具有多于一个环氧化物基团的聚环氧化物、包含叔胺基团和羟基基团的聚合物以及传导填料。本发明还公开了可由该组合物制备的聚合物网络、用于制备该聚合物网络的方法、制备电池模块的方法以及包含该组合物的电池模块。

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2018年11月19日提交的美国临时申请62/769,149和62/769,054的优先权，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

背景技术

已知含硫聚合物非常适合用于航空航天密封剂，这是由于它们经交联后的耐燃料性。此类交联可例如通过硫醇封端的含硫化合物与环氧树脂通常在胺促进剂的存在下的反应进行，如美国专利5,912,319(Zook等人)中所述。航空航天密封剂的特性的理想组合(这是难以获得的)是长施用时间(即，密封剂保持可用的时间，也被称为开放时间)和短固化时间(达到预定强度所需的时间)的组合。

在不相关的领域中，电动车辆和其他电子器件应用使用可在室温下固化并从电子模块传递热量并将热量导向例如冷却板的半结构化液体粘合剂。在被称为热间隙填料或热界面材料(TIM)的一些应用中，这些组合物通常基于有机硅或聚氨酯弹性体。虽然有机硅提供良好的弹性体特性，但是它们通常包含来自其生产过程的非官能化聚合物和挥发性残余物。电触点可能被硅油迁移污染，这可增大电接触电阻并在操作上影响电子模块。挥发物的损耗可能导致随着时间推移的收缩。即使少量的非官能化聚合物也可能导致金属表面的有害污染，从而抑制油漆或粘合剂的粘附性。聚氨酯也是良好的弹性体。然而，用于制备此类产品的异氰酸酯可引起安全问题，并且避免在固化异氰酸酯时形成气泡是具有挑战性的。气泡的存在不利于热间隙填料所需的导热性能。对于提供导热组合物可能有用的多种其他类别的材料在2015年7月29日公布的CN104802479(Misra)中按名称列出，但仅举例说明了有机硅材料。

发明内容

根据本公开的组合物和方法包含多硫醇、聚环氧化物、包含叔胺基团和羟基基团的聚合物以及传导填料。包含叔胺基团和羟基基团的聚合物用作多硫醇和聚环氧化物的催化剂，并且观察到具有比一些常规胺催化剂更慢的引发阶段。这有利地为组合物提供了可用的开放时间。与一些常规胺催化剂相比，包含叔胺基团和羟基基团的聚合物还有利地不太可能铺展在表面上。我们还发现，本公开的包含多硫醇和聚环氧化物的组合物可容纳出乎意料的高装填量的传导填料，同时在固化后保持可用的粘度和可用的材料特性，包括出乎意料的高伸长率。

在一个方面，本公开提供了一种组合物，该组合物包含具有多于一个硫醇基团的多硫醇、具有多于一个环氧化物基团的聚环氧化物、包含叔胺基团和羟基基团的聚合物以及传导填料。

在另一方面，本公开提供了一种可由上述组合物制备的聚合物网络，其中硫醇基团和环氧化物基团中的至少一些已反应以形成硫醚基团和羟基基团。

在另一方面，本公开提供了一种包括此类聚合物网络的导热间隙填料、密封剂或粘合剂。

在另一方面，本公开提供了一种包括通过热间隙填料连接到基板的至少一个电池单元的电池模块。热间隙填料包括上述聚合物网络。

在另一方面，本公开提供了一种包括通过第二导热间隙填料连接到第二基板的多个电池模块的电池子单元。每个电池模块包括通过第一导热间隙填料连接到第一基板的多个电池单元。第一导热间隙填料或第二导热间隙填料中的至少一者包括上述聚合物网络。

在另一方面，本公开提供了一种制备聚合物网络的方法。该方法包括将上述组合物施加到表面，并且使组合物于室温下在表面上固化以提供聚合物网络。表面可为电池模块的电池单元或基板。

在另一方面，本公开提供了一种通过此类方法制造的电池模块。