CN110520480A - 硅橡胶复合泡沫材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新的硅橡胶复合泡沫材料和所述的泡沫材料的硅酮前体。
Description
交叉参考的相关申请
本申请是在专利合作条约下的一件国际申请,其要求2017年2月8日提交的美国临时申请No.62/456484的优先权,在此以其全部内容引入作为参考。
发明领域
本发明涉及一种新的硅橡胶复合泡沫材料(syntactic foam)和所述的硅橡胶复合泡沫材料的硅酮前体。这样的泡沫材料当用于二次电池组时是有用的,其表现出改进的热管理。这样的硅橡胶复合泡沫材料可用于全电动交通工具(EV)、插电式混合动力交通工具(PHEV)、混合动力交通工具(HEV),或者用于其他交通工具电池组的电池组。
发明背景
电池可以大致分为一次和二次电池。一次电池,也称作一次性电池,其意在使用直到耗尽,其后它们简单地用一个或多个新电池替换掉。二次电池,更通常称作可再充电的电池,其能够反复再充电和再使用,所以与一次性电池相比提供了经济性、环境友好和易用性的益处。二次电池的例子可以包括镍-镉电池,镍-金属杂合电池,镍-氢电池,锂二次电池等。
二次电池,特别是锂离子电池,已经作为一种关键的储能技术而出现,并且现在是用于消费电子装置,工业,运输和功率存储应用的主要技术。
归因于它们的高电势和它们的高能量和功率密度以及它们的良好的寿命,二次电池现在是优选的电池技术,特别是在汽车工业中,因为它现在可以为电驱动的交通工具例如混合动力电动交通工具(HEV)、电池电动交通工具(BEV)和插电式混合动力电动交通工具(PHEV)提供更长的行驶距离和合适的加速度。在目前的汽车工业中,制造了不同尺寸和形状的锂离子电池单元和随后将其组装成不同构造的组。汽车二次电池组典型地由许多电池单元,有时候是几百个、甚至上千个构成,来满足期望的功率和能力需求。
但是,在驱动车辆技术中的这种切换不是没有它的技术局限,因为电动机的使用转变成对于具有高能密度、长运行寿命和在宽范围条件中运行的能力的便宜电池的需要。虽然可再充电电池单元提供了相对于一次性电池的诸多优点,但是这种类型的电池不是没有它的缺点。通常,与可再充电电池相关的大部分缺点归因于所使用的电池化学品,因为这些化学品倾向于没有一次电池中所用的那些稳定。二次电池单元例如锂离子单元倾向于更容易发生热管理问题,其会在提高的温度触发了产生热的放热反应时发生,这进一步升高了温度和潜在地触发更有害的反应。在这样的事件过程中,大量的热能快速释放,将整个电池加热高到850℃或者更高的温度。由于经历这种升温的单元升高的温度,电池组中相邻单元的温度也将增加。如果允许这些相邻单元的温度无节制地增加,则它们还可能进入不可接受的状态,在单元内具有极高的温度,从而导致级联效应,这里单个单元内的升温开始在整个电池组内到处传播。结果,来自于电池组的功率被中断,并且使用该电池组的系统更可能招致广泛的附带损坏,其归因于损坏的规模和相关的热能释放。在最坏的例子情况中,所产生的热量足够大来导致电池以及邻近该电池的材料的燃烧。
此外,归因于锂离子电池的特性,二次电池组在-20℃到60℃的环境温度范围内运行。但是,甚至当在这个温度范围内运行时,二次电池组会开始失去它的充放电的容量或者能力(这应当是在环境温度低于0℃发生的)。取决于环境温度,在温度开始低于0℃时,电池的寿命周期容量或者充放电能力会明显降低。不过,可能不可避免的是将锂离子电池用于环境温度处于所述的最佳环境温度范围(其是20℃-25℃)之外的场合。这些因素不仅明显缩短了交通工具的行驶距离,而且引起很多电池损坏。在低温可利用的能量和功率方面的劣化,归因于容量的减少和内阻的增加。
由于上述这些,在具有多个单元的电池或者电池组件中,在不同单元之间会发生明显的温度变化,这对电池组性能产生危害。为了有利于整个电池组的长寿命,单元必须低于期望的阈值温度。为了有利于组性能,二次电池组中单元间的温差应当最小化。但是,取决于通达环境的热路径,不同的单元将达到不同的温度。此外,由于相同的原因,不同的单元在充电过程中达到不同的温度。因此,如果一个单元处于相比于其他单元更高的温度,则它的充放电效率将是不同的,和所以它可以比其他单元更快地充放电。这将导致整个组的性能下降。
已经使用了许多方案来降低热问题的风险,或者降低热传播的风险。它们可以在美国专利8367233中找到,其公开了一种电池组热管理系统,包含至少一个集成到电池组封装壳的至少一个壁中的封装故障端口,在这里该封装故障端口在电池组的正常运行过程中保持封闭,而在电池组热事件中打开,由此在热事件过程中所产生的热气提供以受控方式从电池组封装壳排出的流动路径。
另一方案是开发新的电池单元化学品和/或改变现有的电池单元化学品。再一方案是提供电池单元水平的额外屏蔽,由此抑制热能从发生热管理问题的单元流动传播到相邻的单元。仍然的另一方案是使用间隔器组件来将遭遇热事件的电池的位置保持在它在电池组内的预定位置上,由此帮助最小化对于相邻单元的热效应。
还已经描述了对电池组热绝缘来降低热偏差或者它们的传播的风险。例如文献US2007/0259258描述了一种锂发电机的电池,其中所述发电机彼此叠置,并且这个堆叠体保持在被聚氨酯泡沫材料包围的位置。还公开了一种实施方案,其中将冷却翅片插入两个发电机之间。
文献DE202005010708描述了一种启动器铅酸电化学发电机和工业使用的电化学发电机,它的外壳包含塑料泡沫例如具有闭孔的聚丙烯或者聚氯乙烯。
文献US2012/0003508描述了一种锂电化学发电机的电池,其包括外壳;包纳在外壳内的多个锂电化学发电机,每个发电机包括容器;具有闭孔的硬质的阻燃泡沫材料,其由填充到外壳内壁和每个电化学发电机的容器侧壁的自由表面之间的空间中的电绝缘材料形成,所述泡沫材料在占据容器高度的至少25%的长度上覆盖每个电化学发电机的容器侧壁的自由表面。根据一种实施方案,所述泡沫材料由选自下面的材料组成:聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯、三聚氰胺、聚酯、甲酚树脂、聚苯乙烯、硅酮或者其混合物,聚氨酯以及聚氨酯与环氧树脂的混合物是优选的。用于泡沫形式的聚氨酯树脂的膨胀据记载是使用下面的化学路径来获得泡沫材料的:
a)经由化学路径,即,水与异氰酸酯反应产生CO2,其将引起聚氨酯发泡;
b)经由物理路径,即低沸点液体在异氰酸酯和氢给体化合物之间的放热反应所产生的热作用下蒸发,或者
c)经由空气注入。
但是,当泡沫材料用于使得与热事件相关的任何着火和爆炸的不利效应最小化时,硬质泡沫材料(其通常是通过反应例如多异氰酸酯与异氰酸酯反应性材料例如多元醇在发泡剂存在下反应来生产的)不表现出所需的高的压缩形变。
在文献US4418127中描述了一种模块化锂电池,并且其具有多个电池单元,具有电连接装置将单元连接到输出端,和具有通风装置用于将排出副产物释放到化学洗涤器。不锈钢电池单元壳是在铝模块壳中用复合环氧泡沫材料灌注的,所述的泡沫材料是复合性质的以降低重量,并且其已经在其中引入了微气球,该微气球由选自玻璃和陶瓷,以及降低燃烧性的添加剂的组合物构成。
在新兴电动交通工具领域中的另一主要问题与所用的动力传动系统有关,其将发动机、自动化人力操控传动、轴杆和车轮与最终驱动相整合以控制速度和产生更大的扭矩来驱动交通工具。与传统的燃料消耗型交通工具相比的主要区别是在电动交通工具中不存在离合器或者水力扭矩变换器,因此整体系统构造的固有弹性少于发动机,并且传动系统是直接机械耦合的。这种构造具有很少的被动阻尼效应,这会阻尼扰动和避免振动,这在低速范围行驶过程中是最常见的。确实地,主要的声音是磁性噪音,其产生了高频的鸣叫噪音。仅仅用电动机来运行的交通工具在低频率时也将具有较少的掩蔽声。这意味着因此对于电动电池必须改变对于例如分噪音例如液体或者空气冷却/加热的其他噪音要求。在滑行(at coast down)再生(电池充电)过程中的噪音也是重要的。所以,归因于与常规的交通工具相比电动交通工具中的低阻尼和缺乏被动阻尼硬件,需要阻尼控制策略来使得动力传动系统振动最小化。
虽然已经采取了许多方案来尝试降低整个电池组中热侵入以及热传播的风险,关键的是如果发生电池组水平的热事件,则人身和性能的风险要被最小化。随着电池中单元数目的增加,和随着单元的尺寸的增加,提供合适的热管理的必要性和益处也将增加。
此外,仍然需要将电池单元,特别是锂离子电池组与低温不利效应更好的绝缘,低温不利效应在气候达到严重低温(其能够达到-20℃和甚至更低)时会遇到。
在本文上下文中,本发明的基本目标之一是提供一种新的硅橡胶复合泡沫材料和所述的硅橡胶复合泡沫材料的硅酮前体,其可以用于二次电池组和其在它仍然等候时将使得由不受控的热事件导致的人身和性能风险最小化。
使用本发明,所寻求的是硅橡胶复合泡沫材料和所述的硅橡胶复合泡沫材料的硅酮前体将解决所述的与不受控的热偏差相关的问题,特别是对于锂电池,其将提供有效的低温绝缘性能和将提供使得动力传动系统振动最小化的阻尼控制策略。
全部的这些目标尤其通过本发明来实现,本发明涉及一种加成固化型的有机聚硅氧烷组合物X,其包含:
a)至少一种下式的有机聚硅氧烷A:
其中:
-R和R”彼此独立地选自C1-C30烃基,和优选R选自甲基、乙基、丙基、三氟丙基的烷基,和苯基,和最优选R是甲基,
-R'是C1-C20烯基,和优选R'选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选R'是乙烯基,
-R”是烷基例如甲基、乙基、丙基、三氟丙基、苯基和优选R”是甲基,和
-n是整数值5-1000,和优选5-100,
b)至少一种硅化合物B,其包含每分子至少两个键合到硅上的氢原子,和优选两种硅化合物B的混合物,其中一种包含每分子两个键合到硅上的远螯(telechelic)氢原子且每分子不具有键合到硅上的侧接氢原子,和另一种包含每分子至少三个键合到硅上的氢原子,
c)有效量的氢化硅烷化催化剂C,和优选铂基氢化硅烷化催化剂C,
d)空心玻璃珠D,和优选的空心硼硅酸盐玻璃微球,
e)至少一种用于降低所述组合物的粘度的反应性稀释剂E,并且其通过氢化硅烷化反应进行反应,和选自:
-硅化合物,其包含每分子单个氢化硅基团,和
-有机化合物,其含有单个烯属不饱和基团,优选所述的有机化合物是含有3-20个碳原子的有机α-烯烃,和最优选选自十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯和这些的组合,并且全部具有端乙烯基,
-具有单个远螯烯基的有机聚硅氧烷,和优选所述的远螯烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选是乙烯基,
f)任选的至少一种添加剂H例如颜料、染料、粘土、表面活性剂、氢化蓖麻油、硅灰石、三水合铝、氢氧化镁、叙永石、碳酸钙镁石、水菱镁石、膨胀石墨、硼酸锌、云母或者气相二氧化硅,和
g)任选的至少一种固化速率控制剂G,其减慢固化速率。
为了实现这个目标,本申请人以它的信誉完全令人惊讶地和出人意料地证实了根据本发明的组合物在固化后能够提供一种包含空心玻璃珠的硅橡胶复合泡沫材料,其使得它可能克服使用有机橡胶复合泡沫材料的类似电池而不能解决的问题。
作为本文使用的,术语“硅橡胶”包括任何可交联的硅酮组合物的交联产物。用“硅橡胶复合泡沫材料”表示由硅橡胶制造的基质,其中分散有空心玻璃珠。
此外,公知的是电动交通工具在充电之间的行驶距离是在环境温度下计算的。电动交通工具驾驶员知晓低温会降低可获得的英里数。这种损失不仅是通过电加热舱室引起的,而且通过电池的电化学反应的固有减慢而引起,这会降低寒冷时的容量。因此,作为所述的复合泡沫材料中的粘结剂具体选择硅橡胶使得所述的泡沫材料可能表现出对于低温关闭或者低于冷冻点的优异的绝缘性。
对于复合泡沫材料,使用硅橡胶粘结剂相比于有机橡胶粘结剂的另一优点可以是例如脆化(或者延展性损失)点,其对于通常的有机橡胶粘结剂是-20℃到-30℃,而与之相比根据本发明的粘结剂是-60℃到-70℃。
另一优点也与物理性能例如弹性有关,其对于硅橡胶粘结剂保持有效,甚至在低温时(此时有机橡胶粘结剂变脆)也是如此。
使用根据本发明的硅酮复合泡沫材料的另一优点是它具有非常低的吸水性和因此将电池单元与对它的最佳应用来说不期望的水进行最佳地绝缘。确实,与硅酮复合泡沫材料相反,常规的硅酮泡沫材料仅仅包含发泡的气泡和具有完全地或者至少部分地彼此连接的空隙,这样就会具有吸收和扩散水的能力,特点就是使得它难以用于电动交通工具中,其中电池组最经常位于交通工具下面或者交通工具地板中,于是使用这样的材料在雨天的行驶条件会发生问题。
因为在宽范围的化学品上温差影响电池单元的电阻、自放电速率、库仑效率以及不可逆的容量和功率衰减速率,因此根据本发明的二次电池组对于电池组或者模块中全部电池单元允许有均匀的热条件。所以进一步使得充电不平衡的电池单元状态的可能性和良品电池单元的早期故障的可能性最小化。
确实,硅橡胶复合泡沫材料部分地或者完全填充了所述电池模块外壳的开放空间和/或部分地或者全部覆盖了所述的电池单元。硅橡胶粘结剂为复合泡沫材料提供了机械挠性和在宽的温度范围(例如-70℃到200℃)的热稳定性。此外,硅橡胶粘结剂在过热温度下(高到850℃)分解成二氧化硅和氧化硅吸收了大量的热。所以,从单元电池到相邻的单元电池的热扩散可以通过热绝缘阻隔物(其是所述的硅橡胶复合泡沫材料)来有效绝缘。所述热偏差不会在整个电池模块中传播和因此防止对于用户的安全的威胁。另外,对于具有位于电池模块外壳中的控制电路板的一些电池模块来说,本发明的硅橡胶复合泡沫材料可以位于电池单元和电路板之间以及电池单元和连接电路之间,以降低电路板和电路所引起的电池加热问题。
硅酮配制剂包含空心玻璃珠和在一种优选的实施方案中所述的空心玻璃珠的熔点类似于在电池中或者在组件中的一组电池中发生的热事件,这样的加热将软化和熔融玻璃,从而减少传热和保护过热电池周围的其他电池。
空心玻璃珠用于本发明的复合泡沫材料中,并且作用是降低泡沫材料的密度。空心玻璃珠和特别是空心玻璃微球非常适于这种应用,因为除了具有优异的各向同性压缩强度之外,它们还具有填料的最低密度,其将可用于制造高压缩强度的复合泡沫材料。高压缩强度和低密度的组合使得空心玻璃微球成为具有根据本发明的诸多优点的填料。
根据一种实施方案,空心玻璃珠是空心的硼硅酸盐玻璃微球,也称作玻璃气泡或者玻璃微泡。
根据另一实施方案,空心硼硅酸盐玻璃微球的真实密度是0.10克每立方厘米(g/cc)到0.65克每立方厘米(g/cc)。
术语“真实密度”是玻璃气泡样品的质量除以该质量玻璃气泡的真实体积所获得的商,其是通过气体比重瓶测量的。“真实体积”是玻璃气泡的集料总体积,不是毛体积。
根据另一实施方案,空心玻璃珠的含量是如下所述的硅橡胶复合泡沫材料中的或者如下所述的硅橡胶复合泡沫材料的液体可交联的硅酮组合物前体的最高到80%体积负载量,和最优选是如下所述的硅橡胶复合泡沫材料的或者如下所述的硅橡胶复合泡沫材料的液体可交联的硅酮组合物前体的5%-70%体积。
根据一种优选的实施方案,空心玻璃珠选自3MTM玻璃气泡浮法系列(A16/500,G18,A20/1000,H20/1000,D32/4500和H50/10000EPX玻璃气泡产品)和3MTM玻璃气泡系列(例如但不限于K1,K15,S15,S22,K20,K25,S32,S35,K37,XLD3000,S38,S38HS,S38XHS,K46,K42HS,S42XHS,S60,S60HS,iM16K,iM30K玻璃气泡产品),由3M公司销售。所述的玻璃气泡表现出不同的压碎强度,从1.72兆帕(250psi)到186.15兆帕(27000psi),在此压力下10体积%的首批多个玻璃气泡崩解。由3M销售的其他玻璃气泡例如3MTM玻璃气泡-浮法系列,3MTM玻璃气泡-HGS系列和3MTM表面处理的玻璃气泡也可以用于本发明。
根据一种优选的实施方案,所述的玻璃气泡选自压碎强度是1.72兆帕(250psi)到186.15兆帕(27000psi)的那些,在此压力下10体积%的首批多个玻璃气泡崩解。
根据一种最优选的实施方案,空心玻璃珠选自3MTM玻璃气泡系列S15,K1,K25,iM16K,S32和XLD3000。
为了用根据本发明的硅橡胶复合泡沫材料填充自由空间,可以:
a)使用根据本发明的包含空心玻璃珠的硅橡胶复合泡沫材料的液体可交联的硅酮组合物前体,其在注入或者自由流动后开始填充自由空间和经由交联来固化,
b)或者使用包含空心玻璃珠的硅橡胶复合泡沫材料的机加工或者事先模制的块体,在组装时将其插入外壳中。
与硅酮泡沫材料的常规液体可交联的硅酮前体相比,在电池中使用包含空心玻璃珠的硅橡胶复合泡沫材料的液体可交联的硅酮组合物前体促进了其填充,因为常规泡沫材料的发泡方法产生发泡气泡和具有完全或者至少部分彼此连接的空隙,这导致所获得的硅酮泡沫材料内诸多缺陷和填充问题。
确实,常规硅酮泡沫材料通过一些方法获得,例如通过加入可热分解的发泡剂,或者在产生氢气副产物的同时通过模制和固化来获得。在加入可热分解的发泡剂的方法中,分解的气体的毒性和气味是有问题的。在固化步骤中利用氢气副产物的方法遭受到这样的问题如氢气潜在的爆炸和在备用存储过程中仔细处置未固化的组合物。此外,所述产生气体的方法在形成受控的均匀电池单元中遇到困难。
此外,常规硅酮泡沫材料仅仅包含发泡气泡和具有完全或者至少部分地彼此连接的空隙,所以产生了非常高的吸水性水平,而对于根据本发明的硅橡胶复合泡沫材料而言,空隙是由于空心玻璃珠存在带来的,其是气体填充的并因此显示了非常低的吸水性水平。
使用可膨胀的硅橡胶复合泡沫材料有利于填充电池组内的空闲空间,因为溶胀压力将泡沫材料推入要填充的几何形状的全部腔室和凹陷中。同样,这种方法允许填充任何几何形状,而使用预制的块体这是不可能的。
根据本发明的加成固化型有机聚硅氧烷组合物不释放反应副产物因此它们可以在封闭环境中固化,它们的固化也可以通过热固化而显著加速。
根据另一优选的实施方案,反应性稀释剂E:
-选自十二碳烯,十四碳烯,十六碳烯,十八碳烯或者它们的组合,并且全部具有端乙烯基,或者
-是式I的液体有机聚硅氧烷
其中:
-R和R2彼此独立地选自C1-C30烃基,和优选它们选自甲基、乙基、丙基、三氟丙基和苯基,和最优选是甲基,
-R1是C1-C20烯基,和优选R1选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基或者十四碳烯基,和最优选R1是乙烯基,和
-x是0-100,并且选择x使得与没有反应性稀释剂的相同组合物相比降低加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的粘度。
根据一种优选的实施方案,有机聚硅氧烷A选自含有二甲基乙烯基甲硅烷基端基的二甲基聚硅氧烷。
根据另一优选的实施方案,其中:
-所述的有机聚硅氧烷A在25℃的粘度是5mPa.s到60000mPa.s;和优选5mPa.s到5000mPa.s,和最优选5mPa.s-350mPa.s,和
-所述的包含每分子两个键合到硅上的远螯氢原子且每分子不具有键合到硅上的侧接氢原子的硅化合物B在25℃的粘度是5到100mPa.s,和
-所述的包含每分子至少三个键合到硅上的氢原子的硅化合物B在25℃的粘度是5到2000mPa.s。
在本说明书中考虑的全部粘度对应于动态粘度量级,其是以本身已知的方式在25℃下用Brookfield类型机器测量的。关于流体产品,本说明书中所考虑的粘度是在25℃下的动态粘度,称作“牛顿”粘度,即这样的动态粘度,其是以本身已知的方式在足够低的剪切速率梯度测量的以使得所测量的粘度独立于速率梯度。
根据一种优选的实施方案,选择所述的有机聚硅氧烷A和所述的包含每分子至少两个键合到硅上的氢原子的硅化合物B在25℃下的粘度,以使得加成固化型有机聚硅氧烷组合物X在25℃下的粘度是500mPa.s到300000mPa.s,以使得它可以注入电池模块外壳102中。如果选择将组合物倾倒到电池模块外壳102中的选项,则选择所述的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的组分,以使得它的粘度是500mPa.s到5000mPa.s和最优选500mPa.s到2500mPa.s。
氢化硅烷化催化剂C的例子是氢化硅烷化催化剂例如美国专利No.3715334中所示的Karstedt的催化剂或者本领域技术人员已知的其他铂或者铑催化剂,并且还包括微胶囊化的氢化硅烷化催化剂例如本领域已知的那些,例如参见美国专利No.5009957。但是,与本发明相关的氢化硅烷化催化剂可以包含至少一种下面的元素:Pt,Rh,Ru,Pd,Ni例如Raney镍,和它们的组合。所述催化剂任选地结合到惰性或者活性载体上。优选的可以使用的催化剂的例子包括铂类催化剂例如氯铂酸,氯铂酸的醇溶液,铂和烯烃的络合物,铂和1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的络合物和铂负载于其上的粉末等。铂催化剂充分描述在文献中。具体可以提及的是描述在美国专利No.3159601,3159602和3220972和欧洲专利EP-A-057459,EP-188978和EP-A-190530中的铂和有机产物的络合物,和描述在Karstedt的美国专利No.3419593,3715334,3377432,3814730和3775452中的铂和乙烯基化的有机聚硅氧烷的络合物。具体地,铂类催化剂是特别令人期望的。
如果需要的话,固化速率控制剂G的例子(其也称作抑制剂)被设计以减慢复合的硅酮的固化。固化速率控制剂是本领域公知的,并且这样的材料的例子可以在美国专利中找到。美国专利3923705涉及包含乙烯基的环硅氧烷的用途。美国专利3445420描述了炔属醇的用途。美国专利3188299显示了杂环胺的有效性。美国专利4256870描述了用于控制固化的马来酸烷基酯。烯属硅氧烷也可以如美国专利3989667中所述来使用。还已经使用了含有乙烯基的聚二有机硅氧烷,并且这个技术可以在美国专利3498945,4256870和4347346中看到。用于这种组合物的优选的抑制剂是甲基乙烯基环硅氧烷,3-甲基-1-丁炔-3-醇和1-乙炔基-1-环己醇,并且最优选的是1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基-环四硅氧烷,取决于期望的固化速率,其量是硅酮化合物的0.002%到1.00%。
优选的固化速率控制剂G选自:
-1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基-环四硅氧烷。
-3-甲基-1-丁炔-3-醇,和
-1-乙炔基-1-环己醇。
为了获得更长的工作时间或者“适用期”,调节固化速率控制剂G的量来达到期望的“适用期”。催化剂抑制剂在本发明的硅酮组合物中的浓度足以延迟所述组合物在环境温度下的固化,而不阻止或者过度延长在升高温度下的固化。这个浓度将根据所用的具体抑制剂,氢化硅烷化催化剂的性质和浓度,以及有机氢聚硅氧烷的性质而广泛变化。低到1mol抑制剂每摩尔铂族金属的抑制剂浓度在某些情况中将产生令人满意的存储稳定性和固化速率。在其他情况中,可能需要高到500或者更大mol抑制剂每摩尔铂族金属的抑制剂浓度。在给定的硅酮组合物中具体抑制剂的最佳浓度可以通过常规实验来容易地确定。
根据一种优选的实施方案,对于所述的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X来说,有机聚硅氧烷A、反应性稀释剂E和硅化合物B的重量比例使得键合到硅上的氢原子与键合到硅上的所有烯基的整体摩尔比是0.35-10,和优选0.4-1.5。
一些添加剂H例如颜料,染料,粘土,表面活性剂,氢化蓖麻油,硅灰石或者气相二氧化硅(其改变复合的硅酮产物的流动性)也可以用于所述的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X中。
用“染料”表示仅仅着色的或者荧光的有机物质,其通过选择性吸收光而赋予基底颜色。用“颜料”表示彩色的,黑色,白色或者荧光的颗粒状有机或者无机固体,其通常不溶于它们要引入其中的载体或者基底中,并且基本上不受其物理和化学影响。它通过选择性吸收和/或通过散射光而改变外观。颜料通常在整个着色方法中保留晶体或者颗粒结构。颜料和染料是本领域公知的,并且在此无需赘述。
粘土是本身已经公知的产品,其描述在例如公开文献“Mineralogie des argiles[Mineralogy of Clays],S.Caillere,S.Henin,M.Rautureau,第2版1982,Masson”中。粘土是硅酸盐,其含有可以选自下面的阳离子:钙,镁,铝,钠,钾和锂阳离子及其混合物。可以提及的这样的产品的例子包括蒙脱石族的粘土例如蒙脱石,锂蒙脱石,斑脱土,贝得石和皂石,以及蛭石,硅镁石和绿泥石族。这些粘土可以是天然或者合成来源的。所述粘土优选是斑脱土或者锂蒙脱石,并且这些粘土可以用选自下面的化学化合物改性:季胺,叔胺,胺乙酸盐,咪唑啉,胺皂,脂肪硫酸盐,烷基芳基磺酸盐和胺氧化物及其混合物。可以用于本发明的粘土是合成的锂蒙脱石(也称作合成锂皂石),例如由Laporte以名称Laponite XLG,Laponite RD和Laponite RDS销售的产品(这些产品是钠镁硅酸盐和特别是锂镁钠硅酸盐);斑脱土,例如以名称Bentone HC由Rheox销售的产品;镁铝硅酸盐,特别是水合的,例如由R.T.Vanderbilt公司以名称Veegum Ultra销售的产品,或者钙硅酸盐和特别是合成形式,其是由公司CELITE ET WALSH ASS以名称Micro-Cel C销售的。
许多硅酮聚醚表面活性剂是可得的,但是用于增稠本发明的硅酮化合物的优选的硅酮聚醚是来自于Elkem Silicones USA的SP3300。
另一优选的添加剂H是流变改性剂例如Thixcin R,其是一种氢化蓖麻油,来自于美国新泽西州的Elementis Specialties。
硅灰石,也称作偏硅酸钙,是一种天然存在的矿物,其可以作为阻燃剂加入,加入量将根据应用而变化并且是1重量份到15重量份,基于100重量份的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X。可以用于本发明的硅灰石是矿石形式,具有尖状形态,其是针状形状的。优选的硅灰石等级选自由Minerals,Inc.,Willsboro N.Y.提供的材料。
三水合铝(ATH)是一种常用的阻燃填料。它当加热到高于180-200℃时分解,在这个温度时它吸收热和释放水以灭火。氢氧化镁的热稳定性高于ATH。吸热性(热吸收)分解开始于300℃,由此释放水,其可以充当阻燃剂。
碳酸钙镁石/水菱镁石共混物(Mg3Ca(CO3)4/Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O)。碳酸钙镁石和水菱镁石几乎不变地总是以混合物性质存在的。水菱镁石在220℃(开放空气)到250℃(在挤出机压力下)开始分解,这足够高以使得它可以用作阻燃剂。水菱镁石放出水和吸收热,非常类似于ATH和MDH那样。相反,碳酸钙镁石高于400℃时分解,吸热,但是释放二氧化碳。
气相二氧化硅也可以用作添加剂H来改变这些材料的流变性。气相二氧化硅可以通过挥发性硅化合物在氧氢焰中高温热解来获得,产生精细分散的二氧化硅。这种方法可以尤其获得亲水性二氧化硅,其在它们的表面上具有大量的硅烷醇基团,相比于具有低硅烷醇水平的二氧化硅它们将更倾向于增稠硅酮组合物。这样的亲水二氧化硅是例如以名称Aerosil 130,Aerosil 200,Aerosil 255,Aerosil 300和Aerosil 380由Degussa销售的和以名称Cab-O-Sil HS-5,Cab-O-Sil EH-5,Cab-O-Sil LM-130,Cab-O-Sil MS-55和Cab-O-Sil M-5下由Cabot销售的。可以经由化学反应来化学改性所述二氧化硅的表面,这带来硅烷醇基团数目的减少。特别可以用疏水基团来取代硅烷醇基团:因此获得疏水二氧化硅。疏水基团可以是:
-三甲基甲硅烷氧基,其尤其通过在六甲基二硅氮烷存在下处理气相二氧化硅而获得。根据CTFA(第6版,1995),如此处理的二氧化硅被称作“甲硅烷化的二氧化硅”。它们例如以名称Aerosil R812下由Degussa销售和以Cab-O-Sil TS-530由Cabot销售,或者
-二甲基甲硅烷氧基或者聚二甲基硅氧烷基团,其尤其通过在聚二甲基硅氧烷,或者甲基二氯硅烷存在下处理气相二氧化硅而获得。
根据CTFA(第6版,1995),如此处理的二氧化硅被称作“二甲基甲硅烷化的二氧化硅”。它们是例如以名称Aerosil R972和Aerosil R974由Degussa销售的,和以Cab-O-SilTS-610和Cab-O-Sil TS-720由Cabot销售的。气相二氧化硅优选具有的粒度可以是纳米到微米的,例如大约5-200nm。
根据另一优选的实施方案,所述的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X在使用前作为包含至少两个分开的包装的多组分RTV来存储,所述包装优选是气密性的,而当它是包含每分子单个氢化硅基团的硅化合物时,氢化硅烷化催化剂C与硅化合物B或者与反应性稀释剂E不存在于同一包装中。
根据另一优选的实施方案,所述的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X在使用前作为包含至少两个分开的包装的多组分RTV来存储,所述包装优选是气密性的:
a)第一包装A1包含:
-100重量份的根据本发明和如上定义的至少一种有机聚硅氧烷A,
-5-30重量份的根据本发明和如上定义的空心玻璃珠D,和
-5-30重量份的根据本发明和如上定义的至少一种反应性稀释剂E,和
-基于金属铂计4-150ppm的铂基氢化硅烷化催化剂C;
b)第二包装A2包含:
-100重量份的根据本发明和如上所定义的至少一种有机聚硅氧烷A,
-10-70重量份的根据本发明和如上所定义的硅化合物B,其包含每分子两个键合到硅上的远螯氢原子,
-5-25重量份的根据本发明和如上所定义的硅化合物B,其包含每分子至少三个键合到硅上的氢原子,
-5-30重量份的根据本发明和如上所定义的空心玻璃珠D,和
-有效量的至少一种固化速率控制剂G,其减慢固化速率。
根据另一优选的实施方案,本发明涉及一种硅橡胶复合泡沫材料,其通过交联所述的根据本发明和如上所定义的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X来获得。
本发明的另一实施方案涉及一种制备加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的方法,其包含步骤:
a)向基础供料管线中供入液体硅酮基料MS1,包含:
i)至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基,
ii)空心玻璃珠D,和优选空心的硼硅酸盐玻璃微球D1,
iii)至少一种硅化合物B,其具有每分子至少两个和优选至少三个键合到硅上的氢原子,
iv)至少一种用于降低组合物的粘度的反应性稀释剂E,并且其通过氢化硅烷化反应进行反应并选自:
-硅化合物,其包含每分子单个氢化硅基团,和
-含有单个烯属不饱和基团的有机化合物,优选所述的有机化合物是含有3-20个碳原子的有机α-烯烃,和最优选是选自十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯和它们的组合,
并且全部具有端乙烯基,和
-具有单个远螯烯基的有机聚硅氧烷,和优选所述的远螯烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选是乙烯基,和
v)任选的固化速率控制剂G,其减慢固化速率,
b)向催化剂供料管线供入催化剂母料MC,其包含:
i)至少一种氢化硅烷化催化剂C;和
ii)任选地,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;
c)向抑制剂供料管线供入抑制剂母料MI,其包含:
i)固化速率控制剂G,其减慢固化速率;和
ii)任选的,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;和
d)任选地向添加剂供料管线供入添加剂母料MA,其包含:
i)至少一种添加剂H例如颜料、染料、粘土、表面活性剂、氢化蓖麻油、硅灰石、三水合铝、氢氧化镁、叙永石、碳酸钙镁石、水菱镁石、膨胀石墨、硼酸锌、云母或者气相二氧化硅,和
ii)任选的至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;和
e)将所述的液体硅酮基料MS1、所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA导入槽中来获得加成固化型有机聚硅氧烷组合物X。
所述的优选实施方案的第一优点在于交联所述加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的反应速率通过加入固化速率控制剂G来调节。因为这种基本组分的加入是经由使用特定的供料管线来进行的,因此抑制剂的水平可以由操作者容易地改变,这允许他增加固化速率或者降低开始快速固化时的温度。这是一个关键的优点,因为新设计的二次电池组的构造包括了越来越复杂的形状,意味着要根据不同的情况小心地调节固化速率。
第二个主要优点在于现在可以降低抑制剂水平和因此降低快速固化开始时的温度。如果电池组中存在的组分是有些温敏的,则这会是重要的。
本发明另一实施方案还涉及一种制备加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的方法,其包含步骤:
a)向基础供料管线中供入液体硅酮基料MS2,其包含:
i)至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基,和
ii)至少一种硅化合物B,其具有每分子至少两个和优选至少三个键合到硅上的氢原子,
iii)任选的固化速率控制剂G,其减慢固化速率,
iv)至少一种降低组合物粘度的反应性稀释剂E,其通过氢化硅烷化反应进行反应并且选自:
-硅化合物,其包含每分子单个氢化硅基团,和
-含有单个烯属不饱和基团的有机化合物,优选所述的有机化合物是含有3-20个碳原子的有机α-烯烃,和最优选选自十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯和它们的组合,并且全部具有末端乙烯基,和
-具有单个远螯烯基的有机聚硅氧烷,和优选所述的远螯烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选是乙烯基,和
b)向催化剂供料管线供入催化剂母料MC,其包含:
i)至少一种氢化硅烷化催化剂C;和
ii)任选的,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;
c)向抑制剂供料管线中供入抑制剂母料MI,其包含:
i)固化速率控制剂G,其减慢固化速率;和
ii)任选的,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;和
d)任选地向添加剂供料管线中供入添加剂母料MA,其包含:
i)至少一种添加剂H例如颜料、染料、粘土、表面活性剂、氢化蓖麻油、硅灰石、三水合铝、氢氧化镁、叙永石、碳酸钙镁石、水菱镁石、膨胀石墨、硼酸锌、云母或者气相二氧化硅,和
ii)任选的至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;
e)将所述的液体硅酮基料MS2、所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA导入搅拌槽中;和
f)运行所述的搅拌槽,由此混合所述的液体硅酮基料MS1、所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA,优选使用高流动低剪切的混合器来进行,和
g)将空心玻璃珠D和优选空心的硼硅酸盐玻璃微球D1加入所述的搅拌槽,优选通过使用重力排出或者螺杆供料机来获得加成固化型有机聚硅氧烷组合物X。
附图说明
图1和2提供了生产加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的方法的两种优选的实施方案的图示,其中抑制剂母料MI和催化剂母料MC分别供入其他组分中来控制固化速率。
图1显示了根据本发明一种实施方案的生产加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的方法,其中所述的液体硅酮基料MS1存储在存储槽1中,所述的催化剂母料MC存储在存储槽20中,所述的抑制剂母料MI存储在存储槽50中和所述的添加剂母料MA存储在存储槽65中,并且分别供入它们各自的供料管线200,210,220和230中。液体硅酮基料MS2的存储槽1经由供料泵10(其可以是任意的大的往复泵)和经由任选的供料速率调节器15连接到搅拌槽80。催化剂母料MC的存储槽20经由供料泵25(其可以是任意的小的活塞往复泵、齿轮泵、微动注入泵或者其他主动往复泵),和经由任选的供料速率调节器30连接到搅拌槽80。抑制剂母料MI的存储槽50经由供料泵55(其可以是任意的小的活塞往复泵、齿轮泵、微动注入泵或者其他主动往复泵),和经由任选的供料速率调节器60连接到搅拌槽80。添加剂母料MA的存储槽65经由供料泵70(其可以是任意的小的活塞往复泵、齿轮泵、微动注入泵或者其他主动往复泵),和经由任选的供料速率调节器75连接到搅拌槽80。当所述的液体硅酮基料MS2,所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA导入所述的搅拌槽80时;所形成的混合物优选通过使用高流动低剪切混合器进行混合,以产生根据本发明的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X。所述的组合物现在可用于通过装置100引入例如电动电池的电池模块外壳中,所述装置100可以经由注入设备或者经由泵引入来允许自由流动以填充所述的电池模块外壳的自由空间和经由交联来固化。
图2显示了根据本发明另一实施方案的生产加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的方法,其中所述的液体硅酮基料MS2存储在存储槽1中,所述的催化剂母料MC存储在存储槽20中,所述的抑制剂母料MI存储在存储槽50中和所述的添加剂母料MA存储在存储槽65中,并且分别供入它们各自的供料管线200,210,220和230中。液体硅酮基料MS2的存储槽1经由供料泵10(其可以是任意的大的往复泵),和经由任选的供料速率调节器15连接到搅拌槽80。催化剂母料MC的存储槽20经由供料泵25(其可以是任意的小的活塞往复泵、齿轮泵、微动注入泵或者其他主动往复泵),和经由任选的供料速率调节器30连接到搅拌槽80。抑制剂母料MI的存储槽50经由供料泵55(其可以是任意的小的活塞往复泵、齿轮泵、微动注入泵或者其他主动往复泵),和经由任选的供料速率调节器60连接到搅拌槽80。添加剂母料MA的存储槽65经由供料泵70(其可以是任意的小的活塞往复泵、齿轮泵、微动注入泵或者其他主动往复泵),和经由任选的供料速率调节器75连接到搅拌槽80。当所述的液体硅酮基料MS2,所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA导入所述的搅拌槽80时;所形成的混合物优选通过使用高流动,低剪切混合器来混合。向所述的所形成的混合物中,将空心玻璃珠D和优选空心的硼硅酸盐玻璃微球D1(其存储在存储槽90(优选是料斗)中)通过重力排出直接转移或者经由螺杆供料机95转移到所述的搅拌槽80,以产生根据本发明的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X。所述的组合物现在可用于通过装置100引入例如电动电池的电池模块外壳,所述装置100可以经由注入设备或者经由泵引入来允许自由流动以填充所述的电池模块外壳的自由空间和经由交联来固化。
本发明所提供的其他优点将从下面的说明书实施例而变得显而易见。
实施例
I)组分的定义
-有机聚硅氧烷A1=聚二甲基硅氧烷,具有二甲基乙烯基甲硅烷基端单元,在25℃的粘度是80mPa.s-120mPa.s;
有机聚硅氧烷A2=聚二甲基硅氧烷,具有二甲基乙烯基甲硅烷基端单元,在25℃的粘度是500mPa.s-650mPa.s;
-作为扩链剂的有机聚硅氧烷B1(CE)=聚二甲基硅氧烷,具有二甲基甲硅烷基氢化物端单元,在25℃的粘度是7mPa.s-10mPa.s和具有下式:M'DxM'
其中:
-D是式(CH3)2SiO2/2的甲硅烷氧基单元;
-M'是式(CH3)2(H)SiO1/2的甲硅烷氧基单元
-和x是整数8-11;
-作为交联剂的有机聚硅氧烷B2(XL),在25℃的粘度是18mPa.s-26mPa.s,存在超过10个SiH反应性基团(平均16-18个SiH反应性基团):聚(甲基氢)(二甲基)硅氧烷,且在链中和链端具有SiH基团(α/ω),
-空心玻璃珠D1:3MTM玻璃气泡系列S15,由3M公司销售,粒度(50体积%)=55微米,等静压压碎强度:测试压力300psi(2.07MPa),真实密度(g/cc)=0.15。
-空心玻璃珠D2:3MTM iM16K玻璃气泡,由3M公司销售,粒度(50体积%)=20微米,等静压压碎强度:测试压力16000psi,真实密度(g/cc)=0.46。
-固化速率控制剂G1:1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基-环四硅氧烷。
-固化速率控制剂G2:1-乙炔基-1-环己醇(ECH)。
-固化速率控制剂G3-MB:90重量%的有机聚硅氧烷A1和10重量%的固化速率控制剂G2。
-催化剂C:在350cS的二甲基乙烯基二聚体中的10%铂作为Karstedt催化剂,由Johnson Matthey Company销售。
-催化剂C-MB:98重量%的有机聚硅氧烷A1和2重量%的催化剂C。
-反应性稀释剂E=1-十四碳烯。
组分A | 重量份 |
有机聚硅氧烷A1 | 81.88 |
反应性稀释剂E | 5.03 |
催化剂C | 0.037 |
空心玻璃珠D1 | 13.05 |
组分B | |
有机聚硅氧烷A1 | 81.88 |
有机聚硅氧烷B2(XL) | 8.6 |
有机聚硅氧烷B1(CE) | 53.41 |
固化速率控制剂G1 | 0.01 |
空心玻璃珠D1 | 13.05 |
表1:本发明的双组分配料1硅橡胶复合泡沫材料的前体
组分A | 重量份 |
有机聚硅氧烷A1 | 78.27 |
反应性稀释剂E | 8.62 |
催化剂C | 0.063 |
空心玻璃珠D1 | 13.05 |
组分B | |
有机聚硅氧烷A1 | 69.23 |
有机聚硅氧烷B2(XL) | 2.46 |
有机聚硅氧烷B1(CE) | 15.26 |
固化速率控制剂G1 | 0.0029 |
空心玻璃珠D1 | 13.05 |
表2:本发明的双组分配料2硅橡胶复合泡沫材料的前体。
·对于双组分配料1,组分A和B在固化前以6:1w/w(重量比)合并来制备组合物I。
·对于双组分配料2,组分A和B在固化前以1:1w/w(重量比)合并来制备组合物II。
每个组合物1和2在室温下固化来产生包含硅橡胶粘结剂和空心玻璃珠的硅橡胶复合泡沫材料。
其他配料是根据本发明制备的,并且描述在表3中。将每个配料固化来产生根据本发明的硅橡胶复合泡沫材料。测量了热导率(W/mK)和比重(g/cm3)。热导率是使用Thermtest Hot Disk TPS(Transient Plane Source)2500S测试仪测量的。
表2:本发明的双组分配料3,4和5硅橡胶复合泡沫材料的前体。
Claims (13)
1.加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其包含:
a)至少一种下式的有机聚硅氧烷A:
其中:
-R和R”彼此独立地选自C1-C30烃基,和优选R是选自甲基、乙基、丙基、三氟丙基的烷基,和苯基,和最优选R是甲基,
-R'是C1-C20烯基,和优选R'选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选R'是乙烯基,
-R”是烷基例如甲基、乙基、丙基、三氟丙基、苯基和优选R”是甲基,和
-n是整数值5-1000,和优选5-100,
b)至少一种硅化合物B,其包含每分子至少两个键合到硅上的氢原子,和优选两种硅化合物B的混合物,其中一种包含每分子两个键合到硅上的远螯氢原子且每分子不具有键合到硅上的侧接氢原子,和另一种包含每分子至少三个键合到硅上的氢原子,
c)有效量的氢化硅烷化催化剂C,和优选铂基氢化硅烷化催化剂C,
d)空心玻璃珠D,和优选空心的硼硅酸盐玻璃微球,
e)至少一种用于降低所述组合物的粘度的反应性稀释剂E,并且其通过氢化硅烷化反应进行反应,和选自:
-硅化合物,其包含每分子单个氢化硅基团,和
-有机化合物,其含有单个烯属不饱和基团,优选所述的有机化合物是含有3-20个碳原子的有机α-烯烃,和最优选选自十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯和这些的组合,并且全部具有端乙烯基,
-具有单个远螯烯基的有机聚硅氧烷,和优选所述的远螯烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选是乙烯基,
f)任选的至少一种添加剂H例如颜料、染料、粘土、表面活性剂、氢化蓖麻油、硅灰石、三水合铝、氢氧化镁、叙永石、碳酸钙镁石、水菱镁石、膨胀石墨、硼酸锌、云母或者气相二氧化硅,和
g)任选的至少一种固化速率控制剂G,其减慢固化速率。
2.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其中空心玻璃珠是空心的硼硅酸盐玻璃微球。
3.根据权利要求2的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其中空心的硼硅酸盐玻璃微球的真实密度是0.10克每立方厘米到0.65克每立方厘米。
4.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其中空心玻璃珠的水平是最高到硅橡胶复合泡沫材料中的80%体积负载量,和优选是硅橡胶复合泡沫材料的5%-70%体积负载量。
5.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其中反应性稀释剂E:
-选自十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯或者它们的组合,并且全部具有端乙烯基,或者
-是式I的液体有机聚硅氧烷
其中:
-R和R2彼此独立地选自C1-C30烃基,和优选它们选自甲基、乙基、丙基、三氟丙基和苯基,和最优选是甲基,
-R1是C1-C20烯基,和优选R1选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基或者十四碳烯基,和最优选R1是乙烯基,和
-x是0-100,并且选择x使得与没有反应性稀释剂的相同组合物相比降低加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的粘度。
6.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其中:
-所述的有机聚硅氧烷A在25℃的粘度是5mPa.s到60000mPa.s;和优选5mPa.s到5000mPa.s,和最优选5mPa.s到350mPa.s,和
-所述的包含每分子两个键合到硅上的远螯氢原子且每分子不具有键合到硅上的侧接氢原子的硅化合物B在25℃的粘度是5到100mPa.s,和
-所述的包含每分子至少三个键合到硅上的氢原子的硅化合物B在25℃的粘度是5到2000mPa.s。
7.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其中选择所述的有机聚硅氧烷A和所述的包含每分子至少两个键合到硅上的氢原子的硅化合物B在25℃的粘度,以使得加成固化型有机聚硅氧烷组合物X在25℃的粘度是500mPa.s到5000mPa.s和最优选500mPa.s到2500mPa.s。
8.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其中有机聚硅氧烷A、反应性稀释剂E和硅化合物B的重量比例使得键合到硅上的氢原子与键合到硅上的所有烯基的整体摩尔比是0.35到10,和优选0.4到1.5。
9.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其在使用前作为包含至少两个分开的包装的多组分RTV来存储,所述包装优选是气密性的,而当它是包含每分子单个氢化硅基团的硅化合物时,氢化硅烷化催化剂C与硅化合物B或者与反应性稀释剂E不存在于同一包装中。
10.根据权利要求1的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X,其在使用前作为包含至少两个分开的包装的多组分RTV来存储,所述包装任选是气密性的:
a)第一包装A1包含:
-100重量份的至少一种有机聚硅氧烷A,
-5-30重量份的空心玻璃珠D,和
-5-30重量份的至少一种反应性稀释剂E,和
-基于金属铂计4-150ppm的铂基氢化硅烷化催化剂C;
b)第二包装A2包含:
-100重量份的至少一种有机聚硅氧烷A,
-10-70重量份的硅化合物B,其包含每分子两个键合到硅上的远螯氢原子,
-5-25重量份的硅化合物B,其包含每分子至少三个键合到硅上的氢原子,
-5-30重量份的空心玻璃珠D,
其在使用前作为包含至少两个分开的包装的多组分RTV来存储,所述包装优选是气密性的,而当它是包含每分子单个氢化硅基团的硅化合物时,氢化硅烷化催化剂C与硅化合物B或者与反应性稀释剂E不存在于同一包装,和
-有效量的至少一种固化速率控制剂G,其减慢固化速率。
11.一种硅橡胶复合泡沫材料,其是通过交联前述任一项权利要求所定义的所述加成固化型有机聚硅氧烷组合物X而获得的。
12.制备根据权利要求1-8任一项的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的方法,其包含步骤:
a)向基础供料管线中供入液体硅酮基料MS1,包含:
i)至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基,
ii)空心玻璃珠D,和优选空心的硼硅酸盐玻璃微球D1,
iii)至少一种硅化合物B,其具有每分子至少两个和优选至少三个键合到硅上的氢原子,
iv)至少一种用于降低组合物的粘度的反应性稀释剂E,并且其通过氢化硅烷化反应进行反应并选自:
-硅化合物,其包含每分子单个氢化硅基团,和
-含有单个烯属不饱和基团的有机化合物,优选所述的有机化合物是含有3-20个碳原子的有机α-烯烃,和最优选是选自十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯和它们的组合,并且全部具有端乙烯基,和
-具有单个远螯烯基的有机聚硅氧烷,和优选所述的远螯烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选是乙烯基,和
v)任选的固化速率控制剂G,其减慢固化速率,
b)向催化剂供料管线供入催化剂母料MC,其包含:
i)至少一种氢化硅烷化催化剂C;和
ii)任选地,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;
c)向抑制剂供料管线供入抑制剂母料MI,其包含:
i)固化速率控制剂G,其减慢固化速率;和
ii)任选的,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;和
d)任选地向添加剂供料管线供入添加剂母料MA,其包含:
i)至少一种添加剂H例如颜料、染料、粘土、表面活性剂、氢化蓖麻油、硅灰石、三水合铝、氢氧化镁、叙永石、碳酸钙镁石、水菱镁石、膨胀石墨、硼酸锌、云母或者气相二氧化硅,和
ii)任选的至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;和
e)将所述的液体硅酮基料MS1、所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA导入槽中来获得加成固化型有机聚硅氧烷组合物X。
13.制备根据权利要求1-8任一项的加成固化型有机聚硅氧烷组合物X的方法,其包含步骤:
a)向基础供料管线中供入液体硅酮基料MS2,其包含:
i)至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基,和
ii)至少一种硅化合物B,其具有每分子至少两个和优选至少三个键合到硅上的氢原子,
iii)任选的固化速率控制剂G,其减慢固化速率,
iv)至少一种降低组合物粘度的反应性稀释剂E,其通过氢化硅烷化反应进行反应并且选自:
-硅化合物,其包含每分子单个氢化硅基团,和
-含有单个烯属不饱和基团的有机化合物,优选所述的有机化合物是含有3-20个碳原子的有机α-烯烃,和最优选选自十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯和它们的组合,并且全部具有末端乙烯基,和
-具有单个远螯烯基的有机聚硅氧烷,和优选所述的远螯烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选是乙烯基,和
b)向催化剂供料管线供入催化剂母料MC,其包含:
i)至少一种氢化硅烷化催化剂C;和
ii)任选的,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;
c)向抑制剂供料管线中供入抑制剂母料MI,其包含:
i)固化速率控制剂G,其减慢固化速率;和
ii)任选的,至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;和
d)任选地向添加剂供料管线中供入添加剂母料MA,其包含:
i)至少一种添加剂H例如颜料、染料、粘土、表面活性剂、氢化蓖麻油、硅灰石、三水合铝、氢氧化镁、叙永石、碳酸钙镁石、水菱镁石、膨胀石墨、硼酸锌、云母或者气相二氧化硅,和
ii)任选的至少一种有机聚硅氧烷A,其具有每分子至少两个键合到硅上的烯基,所述的烯基每个含有2-14个碳原子,优选所述的烯基选自乙烯基、烯丙基、己烯基、癸烯基和十四碳烯基,和最优选所述的烯基是乙烯基;
e)将所述的液体硅酮基料MS2、所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA导入搅拌槽中;和
f)操作所述的搅拌槽,由此混合所述的液体硅酮基料MS1、所述的催化剂母料MC和所述的抑制剂母料MI和任选的所述的添加剂母料MA,优选使用高流动低剪切的混合器来进行,和
g)将空心玻璃珠D和优选空心的硼硅酸盐玻璃微球D1加入所述的搅拌槽,优选通过使用重力排出或者螺杆供料机来获得加成固化型有机聚硅氧烷组合物X。
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