快速陶瓷化硅橡胶及其制备方法与流程

本发明属于新能源汽车的防火材料制备，尤其涉及一种快速陶瓷化硅橡胶及其制备方法。

背景技术：

1、新能源动力作为新时代的里程碑，发展极为迅速，特别是新能源汽车一块，更是未来社会发展的大方向。但随着新能源汽车基数的增加，新能源汽车自燃的问题也偶有报道，究其原因，可锁定为电池热失控产生的爆燃。国内针对动力电池的防护已有多项专利，其中用带陶瓷化特性的有机硅橡胶做防护是目前技术的主流，中国专利cn114678645a、cn216903225u便针对电池防护问题提出了用可陶瓷化的硅橡胶做防护，但从新闻报道及模拟试验的数据可知，电池从热失控到爆燃所需时间极短，而常规的可陶瓷硅橡胶被烧蚀形成陶瓷壳又需要一定的时间，这便导致电池爆燃破坏掉硅橡胶结构的时候，形成陶瓷壳还不完整，整体脆弱，无法如预期控制住火势，为逃生提供足够的时间。

2、这个现象主要是现有技术所涉及的成瓷机理都是需要吸收一定热量才能成型导致，如玻璃粉吸热熔融成液相，将燃烧过程中的固体残留物粘接成型，如碳酸钙吸热分解出氧化钙的过程会与二氧化硅发生原位共晶反应等，为此，如何在硅橡胶被烧蚀破坏前，让陶瓷粉吸收足够热量形成壳体是当前技术急需解决的问题。

3、目前，现有技术主要是通过多层材料的复合解决此问题，如在硅橡胶表面复合一层或多层抗冲击材料，延缓硅胶材料被烧蚀破坏的时间，让陶瓷粉有足够的时间去吸热成瓷，但复合会增加工艺的步骤，进而转变为成本增加，效率不足等问题。此外，现有技术关于硅胶陶瓷化速率的描述也仅为文字的描述，如中国专利cn216563731u、cn113736265a、cn113105743a都提出了快速陶瓷化这个技术点，但缺少具体的数据做支撑，也没有对快速成瓷的机理或工艺展开说明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种快速陶瓷化硅橡胶及其制备方法，旨在解决现有技术中的高抗冲击复合陶瓷化硅橡胶制备工艺步骤复杂，成本较高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供的一种快速陶瓷化的硅橡胶，包括以有机硅生胶、沉淀二氧化硅、结构化控制剂、以及辅以功能性助剂做预处理而制成的复合陶瓷粉；所述复合陶瓷粉基于粉体堆积密度的理论计算，将不同粒径的所述功能性粉体，按1～3um、3～6um、6～9um、9～12um四个区间，从大到小依次辅以所述功能性助剂进行预处理并共混分散得到；其中，

3、有机硅生胶，为以下按重量份数计的硅生胶混合得到：分子量60～80万、乙烯基质量百分比为0.02％～0.09％的乙烯基封端甲基乙烯基硅生胶50～60份；分子量60～80万、乙烯基质量百分比为0.15％～.25％的乙烯基封端甲基乙烯基硅生胶30～50份；分子量50～70万、乙烯基质量百分比为2.0％～3.0％的乙烯基封端甲基乙烯基硅生胶5～10份；

4、所述沉淀二氧化硅，为铝酸酯偶联剂做表面处理的疏水型沉淀二氧化硅；以100重量份所述硅生胶计，所述沉淀二氧化硅的用量在20～50重量份。

5、可选地，所述功能性助剂的用量为复合陶瓷粉总量的0.2～1％。

6、可选地，9～12um区间存在的所述功能性粉体为产生共晶反应或桥接作用的粉体。

7、可选地，6～9um区间存在的所述功能性粉体为受热熔融或分解出液相可起到物理粘接效果的粉体。

8、可选地，3～6um区间存在的所述功能性粉体为导热系数≥20w(m*k)的粉体。

9、可选地，1～3um区间存在的所述功能性粉体是可起到润滑效果的粉体。

10、可选地，所述复合陶瓷粉，不同粒径的所述功能性粉体按重量计如下：粒径在9～12um范围的所述功能性粉体，用量在30～50份；粒径在6～9um范围的所述功能性粉体，用量在10～30份；粒径在3～6um范围的所述功能性粉体，用量在10～20份；粒径在1～3um范围的所述功能性粉体，用量在5～10份。

11、可选地，所述结构化控制剂为羟基硅油、乙烯基羟基硅油、含氢硅油、六甲基二硅氮烷、硬脂酸、酸酐、乙烯基三甲氧基硅烷以及乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述功能性助剂为硬脂酸类金属盐、酞酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂、铝钛复合偶联剂、乙烯基硅油的一种或多种。

12、本发明实施例提供的快速陶瓷化硅橡胶中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：快速陶瓷化硅橡胶提高了热量在硅胶内部传递的效率和利用率，让硅胶在1000℃明火下，能有效利用同等的热量快速陶瓷化，保证了电池爆燃破坏硅橡胶结构时陶瓷壳的完整性，真正意义上预防及控制热失控，给人提供足够的逃生时间。

13、为实现上述目的，本发明实施例提供的一种快速陶瓷化的硅橡胶制备方法，包括以下步骤：

14、步骤a：将单个陶瓷粉辅以合适的功能性助剂分别加入高速分散机中分散10min，然后按粒径从大到小，再重新依次加入高速分散机中分散，每次加粉后的分散时间至少为10min，全部粉体加完后一起共混30min，最后于105～120℃的烘箱热烘5min，得到预处理的复合陶瓷粉；

15、步骤b：将硅生胶、沉淀二氧化硅、结构化控制剂、预处理的复合陶瓷粉于真空捏合机中共混(沉淀二氧化硅、结构化控制剂以及预处理的复合陶瓷粉可分为3～5次等量加入)，共混均匀后升温至80℃捏合1h，继续升温到120℃开始抽真空2h，真空压力为～0.07～～0.09mpa，期间温度升到140℃时，控制温度在140～150℃之间，全程捏合机转速为30r/min，真空结束调整捏合机转速为3r/min，全开冷却水，将胶体冷却至80℃出料，室温自然冷却；

16、步骤c：将步骤b得到的硅橡胶在开炼机上重复压平打卷3～5次，加入硫化剂，继续压平打卷20～40次，既可得到快速陶瓷化硅橡胶。

17、可选地，硫化剂选用铂金催化剂、过氧化双-(2，4-二氯苯甲酰)、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯以及2，5-二甲基～2，5-双(叔丁基过氧基)己烷的一种或多种，添加按常规添加量即可。

18、本发明实施例提供的快速陶瓷化的硅橡胶制备方法中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：该方法制备的硅橡胶提高了热量在硅胶内部传递的效率和利用率，让硅胶在1000℃明火下，能有效利用同等的热量快速陶瓷化，保证了电池爆燃破坏硅橡胶结构时陶瓷壳的完整性，真正意义上预防及控制热失控，给人提供足够的逃生时间。此外，此方案制备的硅橡胶具有常规硅橡胶的加工性，同样适用现有技术提出的复合加工方案，能加强现有复合方案的抗冲击能力，为新能源热管理一块提供更多的选择。

技术特征：

1.一种快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于，包括以有机硅生胶、沉淀二氧化硅、结构化控制剂、以及辅以功能性助剂做预处理而制成的复合陶瓷粉；所述复合陶瓷粉基于粉体堆积密度的理论计算，将不同粒径的所述功能性粉体，按1～3um、3～6um、6～9um、9～12um四个区间，从大到小依次辅以所述功能性助剂进行预处理并共混分散得到；其中，

2.根据权利要求1所述的快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于：所述功能性助剂的用量为复合陶瓷粉总量的0.2～1％。

3.根据权利要求1所述的快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于：9～12um区间存在的所述功能性粉体为产生共晶反应或桥接作用的粉体。

4.根据权利要求1所述的快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于：6～9um区间存在的所述功能性粉体为受热熔融或分解出液相可起到物理粘接效果的粉体。

5.根据权利要求1所述的快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于：3～6um区间存在的所述功能性粉体为导热系数≥20w(m*k)的粉体。

6.根据权利要求1所述的快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于：1～3um区间存在的所述功能性粉体是可起到润滑效果的粉体。

7.根据权利要求1所述的快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于：所述复合陶瓷粉，不同粒径的所述功能性粉体按重量计如下：粒径在9～12um范围的所述功能性粉体，用量在30～50份；粒径在6～9um范围的所述功能性粉体，用量在10～30份；粒径在3～6um范围的所述功能性粉体，用量在10～20份；粒径在1～3um范围的所述功能性粉体，用量在5～10份。

8.根据权利要求1所述的快速陶瓷化的硅橡胶，其特征在于：所述结构化控制剂为羟基硅油、乙烯基羟基硅油、含氢硅油、六甲基二硅氮烷、硬脂酸、酸酐、乙烯基三甲氧基硅烷以及乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述功能性助剂为硬脂酸类金属盐、酞酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂、铝钛复合偶联剂、乙烯基硅油的一种或多种。

9.一种快速陶瓷化的硅橡胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的快速陶瓷化的硅橡胶制备方法，其特征在于：硫化剂选用铂金催化剂、过氧化双-(2，4-二氯苯甲酰)、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯以及2，5-二甲基～2，5-双(叔丁基过氧基)己烷的一种或多种，添加按常规添加量即可。

技术总结本发明属于新能源汽车的防火材料制备技术领域，尤其涉及一种快速陶瓷化硅橡胶及其制备方法，包括以有机硅生胶、沉淀二氧化硅、结构化控制剂、以及辅以功能性助剂做预处理而制成的复合陶瓷粉；复合陶瓷粉基于粉体堆积密度的理论计算，将不同粒径的功能性粉体，按1～3um、3～6um、6～9um、9～12um四个区间，从大到小依次辅以功能性助剂进行预处理并共混分散得到。该方法制备的硅橡胶提高了热量在硅胶内部传递的效率和利用率，让硅胶在1000℃明火下，能有效利用同等的热量快速陶瓷化，保证了电池爆燃破坏硅橡胶结构时陶瓷壳的完整性。此外，此方案制备的硅橡胶具有常规硅橡胶的加工性，同样适用现有技术提出的复合加工方案，能加强现有复合方案的抗冲击能力。技术研发人员：张晓强,刘亮,吴小燕,刘玉,邵奎,罗名源受保护的技术使用者：广东安迪新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13