CN112679962B - 一种有机硅阻燃剂和安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机硅阻燃剂和安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶及其制备方法,利用六氯环三磷腈、氢化钠溶解、苯酚和对4‑乙烯基苯酚、侧含氢硅油和Karstedt铂催化剂制成侧链含有磷氮结构的有机硅阻燃剂，利用该有机硅阻燃剂与乙烯基聚硅氧烷、导热填料、阻燃材料、铂催化剂、抑制剂、交联剂、扩链剂制成低密度低粘度高阻燃加成型有机硅橡胶，其1.5mm胶体阻燃达到V‑0，导热系数0.65W/(m.K)，对灌封阻燃有机硅橡胶的电动自行车锂电池组进行针刺和过充测试，其顺利通过针刺防爆和过充防爆性能测试，实现对电动自行车锂电池组更高的安全防护。

Description

一种有机硅阻燃剂和安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶及其制 备方法

技术领域

本发明属于有机硅材料领域，具体涉及一种有机硅阻燃剂和安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，以及该阻燃剂和阻燃有机硅橡胶的制备方法。

背景技术

近年来，随着节能减排的推行，汽车电动化迎来高速的发展，锂动力电池被大量应用于电动汽车中，在电池行业得到飞速发展。对于市场有巨大需求量的电动自行车而言，其新国标对于整车重量的要求正在加快铅酸电池向锂电池的替换。锂电池因优异的循环寿命、能量密度，逐渐取代铅酸电池，成为电动自行车市场主流技术路线的趋势不可避免。但在使用中相比于铅酸电池，锂电池安全性较差。因此，提高电动自行车用锂电池组的安全性显得尤为重要。锂电池组中电芯的自爆率为百万分之一，在充放电过程中出现有热失控风险。而锂电池的内部短路是影响电池安全的重要原因。在机械滥用试验中经常采用针刺试验来模拟内部短路。目前市场上有导热阻燃有机硅灌封胶用于锂电池组的灌封，起缓冲减震和散热作用，但在锂电池组出现内部短路、过充等情况下，很难保证锂电池组的安全，容易出现起火燃烧等问题。因此，电动自行车用锂电池组急需高性能安全防护的结构性密封材料，在锂电池出现撞击、内部短路或过充热失控情况下，保护锂电池组的安全。

结合电动自行车用锂电池组自身结构、运行的特点，现常用圆柱体电芯，其电芯间一般间距仅1.5～2.0mm，其结构性密封材料需要具有低密度、低粘度、高阻燃性(材料厚度1.5mm)等特点。专利CN108641669A公开一种高强度阻燃灌封胶主要满足电源模块的力学性能及阻燃等相关要求。专利CN103333506B公开使用无机阻燃剂和有机阻燃剂混合并协同铂金催化剂进同阻燃，制得了具有优良阻燃性能、机械性能、加工性能及原料成本低廉的阻燃型硅橡胶，但外观状态为粘稠液体。专利CN109439272A公开利用复合导热填料提高其导热系数，利用氢氧化铝提高其阻燃性能，并且其流动性好、弹性适中，特别适合电动汽车电池组的封装要求。专利中灌封胶粘度3000mPa·s以上，阻燃V-0(3mm标准)，但1.5mm胶样无法达到V-0，较难满足电动自行车锂电池组的低粘度灌封，同时未涉及锂电池组出现内部短路、过充热失控情况下防爆阻燃性能。总的来说，现常用的环保无机阻燃剂和有机阻燃剂搭配使用，较难实现阻燃有机硅橡胶低粘度(1000～2000mPa·s)、1.5mm阻燃V-0高要求，也较难同时实现灌胶的电动自行车锂电池组均通过针刺和过充测试。

发明内容

针对现有技术中存在的不足和电动自行车的高要求，本发明的目的是提供一种阻燃剂及使用了该阻燃剂制备而成的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，具有较好流动性和优异的阻燃性能，灌封的电动自行车锂电池组有良好的导热，当内部短路、过充时具有防爆阻燃性能，提高锂电池组的安全运行，保护驾乘人员的人身安全。为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种有机硅阻燃剂，其分子结构为：

其中n＝3～20。

所述的有机硅阻燃剂的制备方法包括以下步骤：

将六氯环三磷腈、氢化钠溶解在无水处理的四氢呋喃中，加入苯酚和对4-乙烯基苯酚，惰性气氛下室温反应，得到液体状单乙烯基六苯环三磷腈；加入侧含氢硅油和Karstedt铂催化剂，惰性气氛下，搅拌反应得到侧链含有磷氮结构的有机硅阻燃剂。

第二方面，本发明提供一种安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，它包括质量比为1:1的A组分和B组分；按重量份计量，所述A组分包括以下材料：

所述B组分包括以下材料：

所述B组分中还可以添加0.5～1份黑色颜料。

所述的乙烯基聚硅氧烷为端乙烯基聚二甲基硅氧烷或端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷，其粘度为100～1500mPa·s。优选的，其粘度为200～500mPa·s。

所述的交联剂是粘度范围15～50mPa·s、含氢量为0.15～0.5％的侧链含氢硅油或粘度范围40～100mPa·s、含氢量为0.05～0.25％的端侧含氢硅油中的一种或两种混合。优选的，交联剂是侧链含氢硅油(粘度范围15～50mPa·s，含氢量为0.25～0.5％)和端侧含氢硅油(粘度范围60～90mPa·s，含氢量为0.05～0.2％)中的一种或两种混合。侧链含氢硅油和端侧含氢硅油混合使用，其交联点不集中，还可提高其胶体撕裂强度。

所述的扩链剂为端含氢硅油，其粘度范围10～45mPa·s，含氢量为0.02～0.15％。优选的，端含氢硅油粘度范围15～40mPa·s，含氢量为0.05～0.10％。使用端含氢硅油，低粘度乙烯基聚硅氧烷在铂催化剂作用下实现链增长，交联后可改善胶体柔韧性。

所述的导热填料为硅微粉、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝中的一种或多种，所述导热填料的粒径为1μm～20μm。优选的，导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化铝中的一种或多种，其粒径为1μm～10μm。本发明中，将多种导热填料复配使用，能形成更有效的导热通路和提高导热效率。

所述的阻燃材料为氢氧化铝、氢氧化镁、片状云母粉、硼酸锌中至少一种或多种，所述阻燃材料的粒径为0.5μm～15μm。优选的，阻燃材料为氢氧化铝和氢氧化镁中一种或两种，其粒径为2μm～9μm。

该制备方法中使用的有机硅阻燃剂如上述结构式所示，优选的，有机硅阻燃剂中n＝5-15。该有机硅阻燃剂侧链含磷氮结构，为有机硅聚合物接枝磷氮结构化合物，与有机硅相容性好，其阻燃主要为含磷化合物受热分解生成含磷氧酸，促使聚合物脱水炭化生成焦炭层阻隔氧，而含氮化合物受热产生NO、NH₃等气体阻隔氧气并吸热消耗热量降低材料表面温度，可显著提高硅橡胶的阻燃性能。专利CN107698765A中公开的一种含氮磷硅阻燃剂，主要用于阻燃PP、PC等材料，其磷腈在主链上，热稳定性会受到较大影响，另外该阻燃剂分子结构中含有羟基基团，在加成型有机硅橡胶体系中有明显增稠和影响体系的储存稳定性。

所述的抑制剂为四甲基四乙烯基环四硅氧烷、甲基丁炔醇、乙炔基环己醇中的至少一种；优选的，抑制剂为四甲基四乙烯基环四硅氧烷、甲基丁炔醇中的一种。本发明中，使用抑制剂为控制阻燃硅橡胶固化时的反应速度，使其在固化前保持较好流动性，可充分填满电动自行车锂电池组中各间隙。

所述的铂催化剂为铂(0)-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，铂含量为1000～5000ppm。优选的，铂(0)-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物经二次络合处理后提高在体系中的稳定性能，铂含量为1500～3500ppm。

所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶的制备方法包括以下步骤：

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料，阻燃材料高温130℃干燥4～6h后冷却至室温使用；

A组分的制备：将100份乙烯基聚硅氧烷与15～30份导热填料、30～60份阻燃材料在高速分散机中搅拌30～60min，再加入0.1～0.8份铂催化剂，0.01～0.3份抑制剂加入充分搅拌1～1.5h，抽真空搅拌5～10min，A组分胶料完成制备；

B组分的制备：将80份乙烯基聚硅氧烷与15～30份导热填料、30～60份阻燃材料，在高速分散机中搅拌30～60min，再加入2～15份交联剂、1～12份扩链剂、10～25份有机硅阻燃剂充分搅拌1.5～2h，抽真空搅拌5～10min，B组分胶料完成制备；

A组分和B组分按质量比1:1混合得到所述安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶。

高速分散机的搅拌速度是可以在0-1440转/分进行任意调节的，在该范围内选择合适的转速使乙烯基聚硅氧烷、导热填料、阻燃材料在30～60min搅拌分散均匀即可。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

该安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶为低密度低粘度高阻燃加成型有机硅液体硅橡胶，使用自行合成的侧链含磷氮结构的有机硅阻燃剂配合优选搭配的无卤环保阻燃材料及导热材料，制得低粘度、低密度、高阻燃导热的阻燃有机硅橡胶，其1.5mm胶体阻燃达到V-0，导热系数0.65W/(m.K)。对灌封阻燃有机硅橡胶的电动自行车锂电池组进行针刺和过充测试，其顺利通过针刺防爆和过充防爆性能测试，实现对电动自行车锂电池组更高的安全防护。

该阻燃有机硅橡胶具有良好流动性和优异阻燃的性能，可用于电动自行车锂电池组、电动工具锂电池组等的热管理辅助，助力锂电池组的稳定运行，高温、内部短路或过充出现的热失控进行有效阻隔，保护器件的整体安全。

附图说明

图1为合成有机硅阻燃剂的接枝反应过程的GPC谱图。

图2为有机硅阻燃剂的红外谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，通过对乙烯基聚硅氧烷粘度，导热填料、阻燃材料用量，有机硅阻燃剂及不同含氢的交联剂用量的调整，可得到低密度、低粘度、高导热、高阻燃等综合性能不同的阻燃有机硅橡胶。

具体测试方法如下：

密度：按GB/T 13354规定的方法进行测试；

粘度：按GB/T 2794规定的方法，使用3号转子40rpm进行测试；

硬度：按GB/T 531.1规定的方法进行测试；

导热系数：按ISO 22007-2规定的方法进行测试；

阻燃等级：样件为1.5mm厚阻燃条，按GB/T 2408规定的方法中采用垂直燃烧试验进行测试；

锂电池组针刺防爆测试：将使用阻燃防爆有机硅橡胶封装的锂电池模组，在标准条件下养护后，按照GB/T 31485针刺试验要求，采用3mm钢针以(25±5)mm/s垂直于电池模组方向惯穿电芯，停留60s。观察刺穿电芯爆炸情况，并用万用表测试周边电芯状态是否失效。

锂电池组过充防爆测试：将使用阻燃防爆有机硅橡胶封装的锂电池模组，在标准条件下养护后，按照GB/T 31485过充实验要求，对模组中心电芯使用充电仪进行过充爆炸试验，观察对锂电池模组所有电芯外观及测试过充电芯周边电芯状态是否失效。

有机硅阻燃剂的合成实施例

合成路线：

制备方法：将35g六氯环三磷腈加入到三口瓶中，加入200mL无水处理的四氢呋喃，小心加入24.0g氢化钠，搅拌至完全溶解，再加入47.0g的苯酚和12.0g对4-乙烯基苯酚，体系通入氮气保护，室温反应24h后分离提纯得到液体状单乙烯基六苯环三磷腈(中间体)。将100g侧含氢硅油加入三口瓶中，再加入20g中间体，滴加1滴Karstedt铂催化剂，氮气氛围中搅拌反应12h，即制得侧链含有磷氮结构的有机硅阻燃剂。采用GPC跟踪了接枝反应过程，从图1可知，接枝反应后，聚合物分子量有明显的增加，证明了硅氢反应的发生。

有机硅阻燃剂的红外谱图结构表征：波数1611cm^-1和1512cm^-1出现的吸收峰为苯环结构特征吸收，波数799cm^-1～1096cm^-1出现的吸收峰为聚硅氧烷的特征吸收峰。结合GPC和红外谱图2，说明通过硅氢加成反应制备得到了侧链含有磷氮结构的聚硅氧烷(有机硅阻燃剂)。

制备安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶的实施例：

实施例1

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料(5μm氧化铝、1μm氧化锌)，阻燃材料(6μm氢氧化铝)于高温130℃干燥5h后冷却至室温备用。

A组分的制备：将粘度为200mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷100份与导热填料(5μm氧化铝：1μm氧化锌质量比为3:1)20份、阻燃材料(6μm氢氧化铝)50份，在高速分散机中搅拌50min，再加入浓度为2000ppm铂催化剂0.7份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷的抑制剂0.15份，充分搅拌1h，抽真空搅拌5min，A组分胶料完成制备。

B组分的制备：将粘度为300mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷80份，与导热填料(5μm氧化铝：1μm氧化锌质量比为3:1)20份、阻燃材料(6μm氢氧化铝)50份，在高速分散机中搅拌50min，再加入侧链含氢硅油交联剂(粘度为18.5mPa·s、含氢量为0.4％)9份、端含氢硅油扩链剂(粘度为20mPa·s、含氢量为0.1％)6份、有机硅阻燃剂10份及黑色颜料0.6份充分搅拌1.5h，抽真空搅拌5min，B组分胶料完成制备。

A组分和B组分按质量比1:1混合标准条件下固化，得到所述阻燃有机硅橡胶。其测试结果如表1所示。

实施例2

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料(5μm氧化铝、1μm氧化锌)，阻燃材料(6μm氢氧化铝)于高温130℃干燥5h后冷却至室温备用。

A组分的制备：将粘度为200mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷100份与导热填料(5μm氧化铝：1μm氧化锌为3:1)20份、阻燃材料(6μm氢氧化铝)55份，在高速分散机中搅拌50min，再加入浓度为3000ppm铂催化剂0.6份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷的抑制剂0.2份，充分搅拌1h，抽真空搅拌5min，A组分胶料完成制备。

B组分的制备：将粘度为300mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷80份，与导热填料(5μm氧化铝：1μm氧化为3:1)20份、阻燃材料(6μm氢氧化铝)55份，在高速分散机中搅拌50min，再加入侧链含氢硅油(粘度为18.5mPa·s、含氢量为0.4％)12份交联剂、端含氢硅油扩链剂(粘度为20mPa·s、含氢量为0.1％)6份、有机硅阻燃剂10份及黑色颜料0.6份充分搅拌1.5h，抽真空搅拌5min，B组分胶料完成制备。

A组分和B组分按质量比1:1混合标准条件下固化，得到所述阻燃有机硅橡胶。其测试结果如表1所示。

实施例3

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料(8μm氧化铝、1μm氧化锌、5μm氮化铝)，阻燃材料(8μm氢氧化铝、5μm氢氧化镁)于高温130℃干燥5h后冷却至室温备用。

A组分的制备：将粘度为200mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷50份和粘度为200mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷50份，与导热填料(8μm氧化铝：1μm氧化锌：5μm氮化铝为3:0.5:1)22.5份、阻燃材料(8μm氢氧化铝：5μm氢氧化镁为10:1)55份，在高速分散机中搅拌50min，再加入浓度为3000ppm铂催化剂0.7份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷的抑制剂0.2份，充分搅拌1h，抽真空搅拌5min，A组分胶料完成制备。

B组分的制备：将粘度为300mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷50份和粘度为300mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷30份，与导热填料(8μm氧化铝：1μm氧化锌：5μm氮化铝为3:0.5:1)22.5份、阻燃材料(8μm氢氧化铝：5μm氢氧化镁为10:1)55份，在高速分散机中搅拌60min，再加入侧链含氢硅油(粘度为18.5mPa·s、含氢量为0.4％)10份和端侧含氢硅油(粘度为65mPa·s、含氢量为0.18％)4份、端含氢硅油扩链剂(粘度为20mPa·s、含氢量为0.1％)8份、有机硅阻燃剂15份及黑色颜料0.6份充分搅拌1.5h，抽真空搅拌5min，B组分胶料完成制备。

A组分和B组分按质量比1:1混合标准条件下固化，得到所述阻燃有机硅橡胶。其测试结果如表1所示。

实施例4

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料(8μm氧化铝、1μm氧化锌、5μm氮化铝)，阻燃材料(8μm氢氧化铝、5μm氢氧化镁)于高温130℃干燥5h后冷却至室温备用。

A组分的制备：将粘度为200mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷80份和粘度为200mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷20份，与导热填料(8μm氧化铝：1μm氧化锌：5μm氮化铝为8:1:3)24份、阻燃材料(8μm氢氧化铝：5μm氢氧化镁为10:1)55份，在高速分散机中搅拌50min，再加入浓度为3000ppm铂催化剂0.7份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷的抑制剂0.2份，充分搅拌1h，抽真空搅拌5min，A组分胶料完成制备。

B组分的制备：将粘度为300mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷50份和粘度为300mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷30份，与导热填料(8μm氧化铝：1μm氧化锌：5μm氮化铝为8:1:3)24份、阻燃材料(8μm氢氧化铝：5μm氢氧化镁为10:1)55份，在高速分散机中搅拌60min，再加入侧链含氢硅油(粘度为20mPa·s、含氢量为0.5％)9份和端侧含氢硅油(粘度为65mPa·s、含氢量为0.18％)5份、端含氢硅油扩链剂(粘度为20mPa·s、含氢量为0.1％)8份、有机硅阻燃剂20份及黑色颜料0.6份充分搅拌1.5h，抽真空搅拌5min，B组分胶料完成制备。

A组分和B组分按质量比1:1混合标准条件下固化，得到所述阻燃有机硅橡胶。其测试结果如表1所示。

实施例5

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料(8μm氧化铝、5μm氮化铝)，阻燃材料(8μm氢氧化铝)于高温130℃干燥5h后冷却至室温备用。

A组分的制备：将粘度为200mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷90份和粘度为500mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷10份，与导热填料(8μm氧化铝：5μm氮化铝为2:1)24份、阻燃材料(8μm氢氧化铝)60份在高速分散机中搅拌50min，再加入浓度为3000ppm铂催化剂0.6份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷的抑制剂0.2份，充分搅拌1h，抽真空搅拌5min，A组分胶料完成制备；

B组分的制备：将粘度为300mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷60份和粘度为500mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷20份，与导热填料(8μm氧化铝：5μm氮化铝为2:1)24份、阻燃材料(8μm氢氧化铝)60份，在高速分散机中搅拌60min，再加入侧链含氢硅油(粘度为20mPa·s、含氢量为0.5％)8份和端侧含氢硅油(粘度为65mPa·s、含氢量为0.18％)4份、端含氢硅油扩链剂(粘度为20mPa·s、含氢量为0.1％)8份、有机硅阻燃剂25份及黑色颜料0.6份充分搅拌1.5h，抽真空搅拌5min，B组分胶料完成制备。

A组分和B组分按质量比1:1混合标准条件下固化，得到所述阻燃有机硅橡胶。其测试结果如表1所示。

对比例1

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料(8μm氧化铝、5μm氮化铝)，阻燃材料(8μm氢氧化铝)于高温130℃干燥5h后冷却至室温备用。

A组分的制备：将粘度为200mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷90份和粘度为500mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷10份，与导热填料(8μm氧化铝：5μm氮化铝为2:1)24份、阻燃材料(8μm氢氧化铝)60份，在高速分散机中搅拌50min，再加入浓度为3000ppm铂催化剂0.6份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷的抑制剂0.2份，充分搅拌1h，抽真空搅拌5min，A组分胶料完成制备。

B组分的制备：将粘度为300mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷60份和粘度为500mPa·s的端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷20份，导热填料(8μm氧化铝：5μm氮化铝为2:1)24份、阻燃材料(8μm氢氧化铝)60份，在高速分散机中搅拌60min，再加入侧链含氢硅油(粘度为20mPa·s、含氢量为0.5％)8份和端侧含氢硅油(粘度为65mPa·s、含氢量为0.18％)4份、端含氢硅油扩链剂(粘度为20mPa·s、含氢量为0.1％)8份、市售改性氮磷阻燃剂25份(浙江旭森阻燃剂公司)及黑色颜料0.6份充分搅拌1.5h，抽真空搅拌5min，B组分胶料完成制备。

A组分和B组分按质量比1:1混合标准条件下固化，得到所述阻燃有机硅橡胶。其测试结果如表1所示。

对比例2

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料(5μm氧化铝、1μm氧化锌)，阻燃材料(6μm氢氧化铝)于高温130℃干燥5h后冷却至室温备用。

A组分的制备：将粘度为200mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷100份与导热填料(5μm氧化铝：1μm氧化锌为3:1)20份、阻燃材料(6μm氢氧化铝)50份，在高速分散机中搅拌50min，再加入浓度为2000ppm铂催化剂0.7份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷的抑制剂0.15份，充分搅拌1h，抽真空搅拌5min，A组分胶料完成制备。

B组分的制备：将粘度为300mPa·s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷80份，与导热填料(5μm氧化铝：1μm氧化锌为3:1)20份、阻燃材料(6μm氢氧化铝)50份，在高速分散机中搅拌50min，再加入侧链含氢硅油交联剂(粘度为18.5mPa·s、含氢量为0.4％)9份、端含氢硅油扩链剂(粘度为20mPa·s、含氢量为0.1％)6份、有机硅阻燃剂6份及黑色颜料0.6份充分搅拌1.5h，抽真空搅拌5min，B组分胶料完成制备。

A组分和B组分按质量比1:1混合标准条件下固化，得到所述阻燃有机硅橡胶。其测试结果如表1所示。

表1各实施例和对比例的阻燃有机硅橡胶性能

由表1可看出，实施例1至实施例5搭配使用本发明所述的有机硅阻燃剂，阻燃有机硅橡胶的粘度在2000mPa·s以内，有利于锂电池组的灌封，对比例1中搭配使用市售的改性氮磷阻燃剂，阻燃有机硅橡胶的粘度2750mPa·s，粘度偏高，不利于锂电池组的灌封；对比例2中使用本发明所述的有机硅阻燃剂6份，其1.5mm胶体阻燃等级为V-1，灌封锂电池组后，不能通过其针刺、过充防爆测试；拉伸强度因端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷增加交联点，其强度有小幅增长；实施例3、4、5及对比例1使用了氮化铝作为导热填料，阻燃有机硅橡胶的导热系数有明显提高；本发明所述的有机硅阻燃剂显著提升阻燃有机硅橡胶的阻燃性，当添加量为10～25份时，其1.5mm胶体均能到达阻燃等级V-0，对灌封的锂电池组进行针刺防爆和过充防爆测试，实施例1到实施例5均能通过苛刻的测试。而对比例中使用市售的改性氮磷阻燃剂虽然1.5mm胶体阻燃达到V-0，但灌胶的锂电池组不能通过苛刻过充的防爆性能测试。因此，该安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶能明显提高电动自行车锂电池组的整体安全性。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (10)

1.一种有机硅阻燃剂，其特征在于，分子结构为：

其中n＝3～20。

2.权利要求1所述的有机硅阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将六氯环三磷腈、氢化钠溶解在无水处理的四氢呋喃中，加入苯酚和对4-乙烯基苯酚，惰性气氛下室温反应，得到液体状单乙烯基六苯环三磷腈；加入侧含氢硅油和Karstedt铂催化剂，惰性气氛下，搅拌反应得到侧链含有磷氮结构的有机硅阻燃剂。

3.一种安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，其特征在于，包括质量比为1:1的A组分和B组分；按重量份计量，所述A组分包括以下材料：

所述B组分包括以下材料：

4.根据权利要求3所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，其特征在于，所述的乙烯基聚硅氧烷为端乙烯基聚二甲基硅氧烷或端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷，其粘度为100～1500mPa·s。

5.根据权利要求3所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，其特征在于，所述的交联剂是粘度范围15～50mPa·s、含氢量为0.15～0.5％的侧链含氢硅油或粘度范围40～100mPa·s、含氢量为0.05～0.25％的端侧含氢硅油中的一种或两种混合。

6.根据权利要求3所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，其特征在于，所述的扩链剂为端含氢硅油，其粘度范围10～45mPa·s，含氢量为0.02～0.15％。

7.根据权利要求3所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，其特征在于，所述的导热填料为硅微粉、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝中的一种或多种，所述导热填料的粒径为1μm～20μm。

8.根据权利要求3所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，其特征在于，所述的阻燃材料为氢氧化铝、氢氧化镁、片状云母粉、硼酸锌中至少一种或多种，所述阻燃材料的粒径为0.5μm～15μm。

9.根据权利要求3所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶，其特征在于，所述的抑制剂为四甲基四乙烯基环四硅氧烷、甲基丁炔醇、乙炔基环己醇中的至少一种；所述的铂催化剂为铂(0)-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，铂含量为1000～5000ppm。

10.权利要求3～9任意一项所述的安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

按重量份，导热填料和阻燃材料预处理：将导热填料，阻燃材料高温130℃干燥4～6h后冷却至室温使用；

A组分的制备：将100份乙烯基聚硅氧烷与15～30份导热填料、30～60份阻燃材料在高速分散机中搅拌30～60min，再加入0.1～0.8份铂催化剂，0.01～0.3份抑制剂加入充分搅拌1～1.5h，抽真空搅拌5～10min，A组分胶料完成制备；

B组分的制备：将80份乙烯基聚硅氧烷与15～30份导热填料、30～60份阻燃材料，在高速分散机中搅拌30～60min，再加入2～15份交联剂、1～12份扩链剂、10～25份有机硅阻燃剂充分搅拌1.5～2h，抽真空搅拌5～10min，B组分胶料完成制备；

A组分和B组分按质量比1:1混合得到所述安全锂电池组用阻燃有机硅橡胶。

Images