本发明属于有机硅材料技术领域，尤其涉及低密度导热阻燃有机硅材料。
背景技术：
动力电池是为电动汽车、电动列车等提供动力的电源，需要提供的电能往往较大，需要有较高的能量和功率，对安全性的要求也高。自2015年新能源汽车行业快速发展以来，动力电池起火爆炸案例也在逐渐增加，使用阻燃导热有机硅材料作为动力电池的热界面材料，在动力电池发生短路和过流时，能很好地保护内部关键电子器件、电芯和母线，帮助避免电涌和电池起火的风险，起到“安全屏障”作用。
除了基本的安全性能以外，新能源汽车最重要的性能指标就是节能、超强的续航能力、汽车的起步加速度，因此轻量化已经成为一种趋势性要求。作为新能源汽车的核心部件，动力电池也就成为了整个升级过程中的重点，阻燃导热有机硅材料是动力电池的热管理方案中最主要的一个组成部分，常规的阻燃导热有机硅材料都会超过2.5g/cm3以上，比电池包中其他结构件的密度都大，再加上数量多，因此，降低动力电池包中导热有机硅材料的密度，实现轻量化，并保持合适的硬度以避免损伤和刺穿等安全风险，具有重要意义。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的问题，发明人通过将不同形状的导热填料组合使用，在实现三维快速导热的同时降低了密度，进而与端基乙烯基硅油等组分合理搭配，实现了导热阻燃有机硅材料的导热系数>；1.0w/mk且密度<；1.6g/cm3的轻量化目标，固化后的胶体具有良好的弹性和韧性，保持合适的硬度以避免损伤和刺穿等安全风险，显著提高了安全性能，适用于动力电池包的粘接。
本发明的目的将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。
本发明提供一种低密度导热阻燃有机硅材料，由a组分和b组分按0.9～1.1：0.9～1.1的质量比组成，组成，所述a组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油5～15份、mdt乙烯基低聚物5～25份、导热填料25～30份、稳定剂0.5～1份、催化剂0.001～0.005份；所述b组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油5～15份、侧含氢硅油1～10份、导热填料25～30份、稳定剂0.5～1份、抑制剂0.001～0.005份。
上述组分的组合以及各组分的质量份数范围，是发明人通过大量试验确定的，使本发明提供的低密度导热阻燃有机硅材料在具有优良的导热和阻燃性能的同时，显著降低了密度，实现了轻量化目标，固化后的胶体具有良好的弹性和韧性，用于动力电池包的粘结可以避免震动和摩擦带来的损伤，并可以减少在极端条件下出现的针刺刺穿的风险，显著提高了安全性能。具体地，本发明提供的低密度导热阻燃有机硅材料的粘度为20000～30000mpa·s，导热系数>；1.0w/mk，密度<；1.6g/cm3，击穿电压>；6kv，阻燃级别为ul-94v-0级。
优选地，所述低密度导热阻燃有机硅材料由a组分和b组分按1：1的质量比组成，所述a组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油7～13份、mdt乙烯基低聚物8～15份、导热填料22～28份、稳定剂0.5～1份、催化剂0.002～0.005份；所述b组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油7～13份、侧含氢硅油3～6份、导热填料25～30份、稳定剂0.5～1份、抑制剂0.002～0.005份。
优选地，所述导热填料包括球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物中的三种或四种；所述球形颗粒选自结晶硅微粉和/或复合铝粉，所述立方颗粒选自纳米sic，所述线状体选自碳纳米管，所述片状物选自氮化硼和/或石墨烯。
更优选地，所述导热填料由质量比为5:1～3:1～2:2～4的球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物组成；所述复合铝粉由含10～20％氢氧化铝粉的铝粉经表面处理得到。进一步优选地，所述表面处理方法为：在小型动力混合机中，将复合铝粉50％质量的乙酰丙酮铝加入复合铝粉中，然后加入复合铝粉10％质量的水，搅拌并加热到80～90℃反应1～2h，然后升温到120～130℃，在真空度为-0.098mpa下脱水1～2h，得到经过表面处理的复合铝粉。经表面处理的复合铝粉被水解产生的氧化铝杂化物所包裹。
进一步优选地，所述结晶硅微粉经硅烷偶联剂对其表面进行处理，sio2含量达99.8％以上，粒径为2～10μm，其中硅烷偶联剂的结构式为y(ch2)nsix，n＝0～3；x为甲氧基或者乙氧基，y是乙酰基、氨基、环氧基、脲基等有机基团。进一步优选的，结晶硅微粉的粒径为3～5um，在导热填料中的含量为15～25％。
进一步优选地，所述纳米sic的纯度>；97％，粒径在20～40nm之间，比表面积在90～150m2/g。
进一步优选地，所述碳纳米管为多璧碳纳米管，含碳量>；98％，管径为4～12nm之间，长径比>；100。
进一步优选地，所述氮化硼中bn的含量在99％以上，并经硼酸酯偶联剂对其进行表面处理，经表面处理后的氮化硼的比表面积在5～15m2/g之间，真实密度在0.3～0.7g/cm3。
进一步优选地，所述石墨烯为经过氧化处理的石墨烯，纯度>；97wt％，厚度为0.55～2.0nm，直径为3～10μm。
最优选地，所述导热填料由质量比为5:2:1:3的球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物组成；所述球形颗粒由结晶硅微粉和复合铝粉按1：2的质量比组成，所述复合铝粉由含15％氢氧化铝粉的铝粉经表面处理得到；所述片状物由氮化硼和石墨烯按1：2的质量比组成。优选地，所述端基乙烯基硅油是指至少一端是乙烯基封端的硅油，粘度为500～5000mpa·s，优选1000～3500mpa·s；乙烯基是主要的活性基团，乙烯基在端基乙烯基硅油中的含量为0.1％～1.2％，优选为0.2～1.0％。
优选地，所述侧含氢硅油指分子结构中非端基位置含一个及多个氢的硅油，粘度为20～80mpa·s，侧含氢硅油的含氢量为0.1～1.2％，优选为0.15～0.75％。
优选地，所述mdt乙烯基低聚物主要由(ch3)3sio1/2链节、(ch3)2sio链节和ch3sio3/2链节构成，至少一侧端基与乙烯基组成，粘度为10～80mpa·s，优选20～50mpa·s；其中乙烯基在mdt乙烯基低聚物的含量为4％～10％，优选为6％～8％。
优选地，所述稳定剂选自双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丁酯和钛酸异丙酯中的一种或两种；所述催化剂选自氯铂酸异丙醇溶液、karstedt铂催化剂和willing铂催化剂中的一种；所述抑制剂选自乙烯基环体、1,4-丁炔二醇、乙炔基环己醇、马来酸单酯和马来酸二异烯丙酯中的一种或多种。
优选地，所述导热填料包括球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物中的三种或四种；所述球形颗粒选自结晶硅微粉和/或复合铝粉，所述立方颗粒选自纳米sic，所述线状体选自碳纳米管，所述片状物选自氮化硼和/或石墨烯；所述稳定剂选自双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丁酯和钛酸异丙酯中的一种或两种；所述催化剂选自氯铂酸异丙醇溶液、karstedt铂催化剂和willing铂催化剂中的一种；所述抑制剂选自乙烯基环体、1,4-丁炔二醇、乙炔基环己醇、马来酸单酯和马来酸二异烯丙酯中的一种或多种。
本发明选择球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物中的三种或四种不同形状导热粉体组合使用，球形颗粒和/或立方颗粒的堆积可以减少导热通道的缺陷，协同线状体和/或片状物一起作用，可以实现三维快速导热的效果。进一步地，通过使用氢氧化铝粉与铝粉进行复配使用，并通过乙酰丙酮铝的水解产生氧化铝杂化物对复合铝粉进行表面改性，表面所包裹的氧化铝杂化物不仅降低了铝粉的导电率提高了材料的绝缘效果，还可以改善复合铝粉在乙烯基硅油中的分散效果，并且显著提升了阻燃效果。
本发明添加mdt乙烯基低聚物后，与端基乙烯基硅油进行反应后，可以增加主体材料的柔韧性，并降低体系的粘度，有助于实现低密度导热阻燃有机硅材料固化后具有高填充和低模量的性能。
本发明选择过渡金属化合物为稳定剂，可以在<；40℃下实现低密度导热阻燃有机硅材料组合物与水冷管、风冷管、铝塑膜和环氧板固化的快速和稳定粘接，而且不会增加体系中的低聚硅氧烷挥发份。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果包括：本发明提供的低密度导热阻燃有机硅材料在具有优良的导热性能(导热系数>；1.0w/mk)和阻燃性能(阻燃级别为ul-94v-0级)的同时，显著降低了密度(密度<；1.6g/cm3)，实现了轻量化目标，粘度为20000～30000mpa·s，固化后的胶体具有良好的弹性和韧性，硬度shore00在10～50之间，用于动力电池包的粘结可以避免震动和摩擦带来的损伤，并可以减少在极端条件下出现的针刺刺穿的风险，击穿电压>；6kv，显著提高了安全性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供一种低密度导热阻燃有机硅材料，由a组分和b组分按0.9～1.1：0.9～1.1的质量比组成，组成，所述a组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油5～15份、mdt乙烯基低聚物5～25份、导热填料25～30份、稳定剂0.5～1份、催化剂0.001～0.005份；所述b组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油5～15份、侧含氢硅油1～10份、导热填料25～30份、稳定剂0.5～1份、抑制剂0.001～0.005份。
上述组分的组合以及各组分的质量份数范围，是发明人通过大量试验确定的，使本发明提供的低密度导热阻燃有机硅材料在具有优良的导热和阻燃性能的同时，显著降低了密度，实现了轻量化目标，固化后的胶体具有良好的弹性和韧性，用于动力电池包的粘结可以避免震动和摩擦带来的损伤，并可以减少在极端条件下出现的针刺刺穿的风险，显著提高了安全性能。具体地，本发明提供的低密度导热阻燃有机硅材料的粘度为20000～30000mpa·s，导热系数>；1.0w/mk，密度<；1.6g/cm3，击穿电压>；6kv，阻燃级别为ul-94v-0级。
优选地，所述低密度导热阻燃有机硅材料由a组分和b组分按1：1的质量比组成，所述a组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油7～13份、mdt乙烯基低聚物8～15份、导热填料22～28份、稳定剂0.5～1份、催化剂0.002～0.005份；所述b组分包括如下组分及其质量份数：端基乙烯基硅油7～13份、侧含氢硅油3～6份、导热填料25～30份、稳定剂0.5～1份、抑制剂0.002～0.005份。
优选地，所述导热填料包括球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物中的三种或四种；所述球形颗粒选自结晶硅微粉和/或复合铝粉，所述立方颗粒选自纳米sic，所述线状体选自碳纳米管，所述片状物选自氮化硼和/或石墨烯。
更优选地，所述导热填料由质量比为5:1～3:1～2:2～4的球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物组成；所述复合铝粉由含10～20％氢氧化铝粉的铝粉经表面处理得到。进一步优选地，所述表面处理方法为：在小型动力混合机中，将复合铝粉50％质量的乙酰丙酮铝加入复合铝粉中，然后加入复合铝粉10％质量的水，搅拌并加热到80～90℃反应1～2h，然后升温到120～130℃，在真空度为-0.098mpa下脱水1～2h，得到经过表面处理的复合铝粉。经表面处理的复合铝粉被水解产生的氧化铝杂化物所包裹。
进一步优选地，所述结晶硅微粉经硅烷偶联剂对其表面进行处理，sio2含量达99.8％以上，粒径为2～10μm，其中硅烷偶联剂的结构式为y(ch2)nsix，n＝0～3；x为甲氧基或者乙氧基，y是乙酰基、氨基、环氧基、脲基等有机基团。进一步优选的，结晶硅微粉的粒径为3～5um，在导热填料中的含量为15～25％。
进一步优选地，所述纳米sic的纯度>；97％，粒径在20～40nm之间，比表面积在90～150m2/g。
进一步优选地，所述碳纳米管为多璧碳纳米管，含碳量>；98％，管径为4～12nm之间，长径比>；100。
进一步优选地，所述氮化硼中bn的含量在99％以上，并经硼酸酯偶联剂对其进行表面处理，经表面处理后的氮化硼的比表面积在5～15m2/g之间，真实密度在0.3～0.7g/cm3。
进一步优选地，所述石墨烯为经过氧化处理的石墨烯，纯度>；97wt％，厚度为0.55～2.0nm，直径为3～10μm。
最优选地，所述导热填料由质量比为5:2:1:3的球形颗粒、立方颗粒、线状体和片状物组成；所述球形颗粒由结晶硅微粉和复合铝粉按1：2的质量比组成，所述复合铝粉由含15％氢氧化铝粉的铝粉经表面处理得到；所述片状物由氮化硼和石墨烯按1：2的质量比组成。优选地，所述端基乙烯基硅油是指至少一端是乙烯基封端的硅油，粘度为500～5000mpa·s，优选1000～3500mpa·s；乙烯基是主要的活性基团，乙烯基在端基乙烯基硅油中的含量为0.1％～1.2％，优选为0.2～1.0％。
优选地，所述侧含氢硅油指分子结构中非端基位置含一个及多个氢的硅油，粘度为20～80mpa·s，侧含氢硅油的含氢量为0.1～1.2％，优选为0.15～0.75％。
优选地，所述mdt乙烯基低聚物主要由(ch3)3sio1/2链节、(ch3)2sio链节和ch3sio3/2链节构成，至少一侧端基与乙烯基组成，粘度为10～80mpa·s，优选20～50mpa·s；其中乙烯基在mdt乙烯基低聚物的含量为4％～10％，优选为6％～8％。
优选地，所述稳定剂选自双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丁酯和钛酸异丙酯中的一种或两种；所述催化剂选自氯铂酸异丙醇溶液、karstedt铂催化剂和willing铂催化剂中的一种；所述抑制剂选自乙烯基环体、1,4-丁炔二醇、乙炔基环己醇、马来酸单酯和马来酸二异烯丙酯中的一种或多种。