一种低密度高力学性能硅橡胶泡沫材料及其制备方法与流程

本发明属于有机硅泡沫材料，更具体地，涉及一种低密度高力学性能硅橡胶泡沫材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前硅橡胶泡棉作为隔热材料、密封材料、缓冲材料等运用于各行各业中。随着新能源汽车的迅猛发展，电池软包材料对硅橡胶泡棉材料提出了更高要求。常规的低密度的硅橡胶其拉伸强度低压缩应力低，而具有高拉伸强度和高压缩应力的硅橡胶往往密度又比较高，丧失了缓冲减震功能，不能满足新能源汽车用电池轻量化高力学性能的需求。目前亟需获得一种兼具低密度和高力学性能(包括拉伸强度、压缩应力及断裂伸长率)的硅橡胶泡沫材料。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低密度高拉伸强度高压缩应力的硅橡胶泡材料及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种低密度高拉伸强度高压缩应力的硅橡胶泡沫材料，包括物料a和物料b；

3、所述物料a以质量份计，包括端乙烯基硅油80～160份、混炼胶25～75份、端羟基硅油30～60份、多乙烯基硅油2～10份、铂金催化剂3～6份、填料60～150份；

4、所述物料b以质量份计，包括端乙烯基硅油70～140份、混炼胶50～100份、混合含氢硅油10～60份、多乙烯基硅油2～10份、抑制剂0.1～1份、填料60～150份。

5、进一步地，所述硅橡胶泡沫材料的厚度为0.5～6mm，密度为450～950kg/m3，拉伸强度为0.8～1.6mpa，25％压缩应力为0.1～0.4mpa，断裂伸长率为≥80％。

6、进一步地，所述端乙烯基硅油的粘度为5000～200000mpa·s，优选为10000～100000mpa·s，其中乙烯基的质量百分含量为0.02～1.0％；

7、所述混炼胶包含所述端乙烯基硅油和气相法白炭黑，其中气相法白炭黑在所述混炼胶的质量占比为20％～45％；所述混炼胶中气相法白炭黑的比表面积为200～480m2/g。

8、进一步地，所述端羟基硅油含有的羟基的质量百分含量为3.0～8.0％，所述端羟基硅油的粘度为5～100mpa·s，更进一步优选25～50mpa·s。

9、进一步地，所述多乙烯基硅油的粘度为1000～12000mpa·s，更进一步优选为1000～3000mpa·s，其含有的乙烯基的质量百分含量为1.0～10.0％。

10、进一步地，所述铂金催化剂为四氢呋喃配位的铂催化剂、异丙醇配位的氯铂酸催化剂、氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯配合物溶液和含乙烯基硅氧烷配体的铂配合物中的至少一种；所述铂金催化剂在所述硅橡胶泡沫材料中的质量百分含量(1～30)×10-4wt％。

11、进一步地，所述混合含氢硅油包括含氢硅油h1、含氢硅油h2和含氢硅油h3；所述含氢硅油h1、含氢硅油h2和含氢硅油h3的质量比为1：(0.1～0.3)：(0.1～0.3)，含氢硅油h1的含氢质量百分数为0.25～1.0％；含氢硅油h2的含氢质量百分数为1.2～1.6％；含氢硅油h3的含氢质量百分数为0.18～0.25％；

12、所述含氢硅油h1和含氢硅油h2均为甲基封端的侧链含氢硅油，含氢硅油h3为氢封端的低含氢硅油；所述含氢硅油h1的粘度为25～1000mpa·s，更进一步优选50～200mpa·s，所述含氢硅油h2的粘度为5～200mpa·s，更进一步优选10～120mpa·s；所述含氢硅油h3的粘度为25～1000mpa·s，更进一步优选为50～300mpa·s。

13、进一步地，所述抑制剂为2-甲基-3-炔-2-醇、3-甲基-1-炔-3-醇、乙炔基环己醇、马来酸二烯丙酯、富马酸二乙酯中的至少一种；所述抑制剂的用量为所述硅橡胶泡沫材料的0.01～0.1wt％；

14、所述填料包括氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、硅微粉、云母粉和滑石粉中的至少一种；所述填料的中位粒径为1～50μm。

15、按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的硅橡胶泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：

16、s1：将物料a的各组分混合并搅拌均匀，得到分散均匀的物料a；

17、s2：将物料b的各组分混合并搅拌均匀，得到分散均匀的物料b；

18、s3：将所述分散均匀的物料a和分散均匀的物料b混合，并搅拌均匀，得到混合物料；

19、s4：将步骤s3所述混合物料涂布在薄膜上，先进行第一段低温硫化，再进行第二段高温硫化，得到所述低密度高拉伸强度高压缩应力的硅橡胶泡沫材料。

20、进一步地，步骤s4所述第一段硫化其硫化温度为70～90℃，硫化时间为1～5min；第二段硫化其硫化温度为150～200℃，硫化时间为10～40min。

21、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下

22、有益效果：

23、(1)本发明提供的一种低密度高拉伸强度高压缩应力的硅橡胶泡沫材料，通过将不同结构和含氢量的含氢硅油进行复配，并特别添加含氢量低的侧链含氢硅油，来增加活性交联点，提升局部交联度。在铂金催化剂的作用下，低含氢硅油与端乙烯基硅油发生交联反应，同时与端羟基硅油反应释放氢气，生成致密的封闭微孔，形成具有低密度高拉伸强度的硅胶泡棉，添加适当量的多乙烯基硅油能加强硅胶泡棉的压缩应力。

24、(2)不同于普通硅橡胶的胶料，本发明的硅橡胶泡沫材料中添加了一定比例的低粘度含氢硅油(包括端羟基硅油和混合含氢硅油)，使得胶料粘度低，填料易于充分分散，在搅拌分散过程中混入的气泡易于从胶料中抽真空排出。因其粘度低流动性好，在快速混合与涂布压延工序中两物料组分能快速混合，易于控制混合温度，避免在快速混合过程中产生大量热量导致混合物料温度骤然升高提前发生交联发泡反应，影响涂布效果。这样快速混合后涂布制得的硅橡胶表面留纹易于控制，产品一致性好。

技术特征：

1.一种低密度高拉伸强度高压缩应力的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，包括物料a和物料b；

2.如权利要求1所述的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述硅橡胶泡沫材料的厚度为0.5～6mm，密度为450～950kg/m3，拉伸强度为0.8～1.6mpa，25％压缩应力为0.1～0.4mpa，断裂伸长率为≥80％。

3.如权利要求1所述的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述端乙烯基硅油的粘度为5000～200000mpa·s，其中乙烯基的质量百分含量为0.02～1.0％；

4.如权利要求1所述的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述端羟基硅油含有的羟基的质量百分含量为3.0～8.0％，所述端羟基硅油的粘度为5～100mpa·s。

5.如权利要求1所述的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述多乙烯基硅油的粘度为1000～12000mpa·s，其含有的乙烯基的质量百分含量为1.0～10.0％。

6.如权利要求1所述的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述铂金催化剂为四氢呋喃配位的铂催化剂、异丙醇配位的氯铂酸催化剂、氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯配合物溶液和含乙烯基硅氧烷配体的铂配合物中的至少一种；所述铂金催化剂在所述硅橡胶泡沫材料中的质量百分含量(1～30)×10-4wt％。

7.如权利要求1所述的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述混合含氢硅油包括含氢硅油h1、含氢硅油h2和含氢硅油h3；所述含氢硅油h1、含氢硅油h2和含氢硅油h3的质量比为1：(0.1～0.3)：(0.1～0.3)，含氢硅油h1的含氢质量百分数为0.25～1.0％；含氢硅油h2的含氢质量百分数为1.2～1.6％；含氢硅油h3的含氢质量百分数为0.18～0.25％；

8.如权利要求1所述的硅橡胶泡沫材料，其特征在于，所述抑制剂为2-甲基-3-炔-2-醇、3-甲基-1-炔-3-醇、乙炔基环己醇、马来酸二烯丙酯、富马酸二乙酯中的至少一种；所述抑制剂的用量为所述硅橡胶泡沫材料的0.01～0.1wt％；

9.如权利要求1至8任一项所述的硅橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤s4所述第一段硫化其硫化温度为70～90℃，硫化时间为1～5min；第二段硫化其硫化温度为150～200℃，硫化时间为10～40min。

技术总结
本发明属于有机硅泡沫材料技术领域，更具体地，涉及一种低密度高力学性能硅橡胶泡沫材料及其制备方法。本发明中所形成的低密度高力学性能硅橡胶泡沫材料的厚度为0.5～6mm，密度为450～950kg/m3；所述硅橡胶泡沫材料的拉伸强度为0.8～1.6MPa，25％压缩应力为0.1～0.4MPa，断裂伸长率≥80％。本发明通过将不同结构和含氢量的含氢硅油进行复配，并特别添加含氢量低的侧链含氢硅油来增加活性交联点，提升局部交联度，形成具有低密度高拉伸强度的硅胶泡棉，同时添加多乙烯基硅油能加强硅胶泡棉的压缩应力，从而获得一种低密度高力学性能硅橡胶泡沫材料。

技术研发人员：杨世金,魏琼
受保护的技术使用者：湖北祥源新材科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16