KR20190133673A - 실리콘 고무 신택틱 발포체 - Google Patents

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KR20190133673A
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매튜 키하라
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Abstract

본 발명은 신규한 실리콘 고무 신택틱 발포체 및 상기 발포체의 실리콘 전구체에 관한 것이다.

Description

실리콘 고무 신택틱 발포체
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 내용 전체가 본원에 참조로 포함되는 2017 년 2 월 8 일자로 출원된 미국 가출원 No. 62/456,484 를 우선권 주장하는 특허 협력 조약에 따른 국제 출원이다.
발명의 분야
본 발명은 신규한 실리콘 고무 신택틱 발포체 및 상기 실리콘 고무 신택틱 발포체의 실리콘 전구체에 관한 것이다. 이러한 발포체는 개선된 열 관리를 나타내는 이차 배터리 팩에 사용될 때 유용하다. 이러한 실리콘 고무 신택틱 발포체는 전기 차량 (EV), 플러그-인 하이브리드 차량 (PHEV), 하이브리드 차량 (HEV), 또는 다른 차량 배터리에 사용되는 배터리 팩에 유용하다.
배터리는 크게 일차 및 이차 배터리로 분류될 수 있다. 일차 배터리 (일회용 배터리라고도 함) 는 고갈될 때까지 사용된 후 하나 이상의 새로운 배터리로 간단히 교체된다. 보다 일반적으로 충전식 배터리로 지칭되는 이차 배터리는 반복적으로 재충전 및 재사용될 수 있으므로, 일회용 배터리에 비해 경제적, 환경적 및 사용 편의성의 이점을 제공한다. 이차 배터리의 예는 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-금속 하이브리드 배터리, 니켈-수소 배터리, 리튬 이차 배터리 등을 포함할 수 있다.
이차 배터리, 특히 리튬-이온 배터리는 주요 에너지 저장 기술로 부상했으며, 이제는 가전제품, 산업, 운송, 및 전력 저장 분야의 주요 기술이다.
잠재력이 높고 에너지 및 전력 밀도가 높고 수명이 길기 때문에, 이차 배터리는 현재 전기 추진 차량, 예컨대 하이브리드 전기 차량 (HEV), 배터리 전기 차량 (BEV) 및 플러그-인 하이브리드 전기 차량 (PHEV) 에 더 긴 주행 범위 및 적합한 가속도를 제공할 수 있기 때문에, 특히 자동차 산업에서 바람직한 배터리 기술이다. 현재의 자동차 산업에서, 상이한 크기 및 형태의 리튬-이온 배터리 셀은 제조된 후 상이한 구성의 팩으로 조립된다. 자동차 이차 배터리 팩은 전형적으로 원하는 전력 및 용량 요구를 충족하기 위해 때때로 수백, 심지어 수천 개의 많은 배터리 셀로 이루어진다.
그러나, 전기 모터의 사용이 에너지 밀도가 높고 작동 수명이 길고 광범위한 조건에서 작동할 수 있는 저렴한 배터리에 대한 필요로 바뀌기 때문에, 구동 트레인 기술에서의 이러한 전환에 기술적인 장애물이 없다. 충전식 배터리 셀은 일회용 배터리에 비해 많은 장점을 제공하지만, 이러한 유형의 배터리에 단점이 없는 것은 아니다. 일반적으로, 충전식 배터리와 관련된 대부분의 단점은 사용되는 배터리 화학으로 인한 것인데, 이들 화학은 일차 셀에 사용되는 것들보다 덜 안정한 경향이 있기 때문이다. 리튬-이온 셀과 같은 이차 배터리 셀은 고온이 열-생성 발열 반응을 촉발하여 온도를 더 높이고 잠재적으로 보다 유해한 반응을 촉발할 때 발생하는 열 관리 문제에 더 취약한 경향이 있다. 이러한 이벤트 동안, 많은 양의 열 에너지가 빠르게 방출되어 전체 셀을 850℃ 이상의 온도까지 가열한다. 이러한 온도 상승을 겪는 셀의 증가된 온도로 인해, 배터리 팩 내 인접 셀의 온도가 또한 증가할 것이다. 이러한 인접 셀의 온도가 방해받지 않고 증가할 수 있는 경우, 셀 내부의 온도가 지나치게 높아 허용할 수 없는 상태가 될 수도 있어, 단일 셀 내에서 온도의 개시가 전체 배터리 팩에 걸쳐 전파되는 계단식 효과를 야기한다. 그 결과, 배터리 팩의 전원이 차단되고 배터리 팩을 사용하는 시스템에 손상 규모와 관련 열 에너지 방출로 인해 광범위한 부수적인 손상이 발생할 가능성이 높다. 최악의 시나리오에서, 발생된 열의 양은 배터리와 배터리 부근의 물질을 연소시키기에 충분히 크다.
뿐만 아니라, 리튬 이온 배터리의 특성으로 인해, 이차 배터리 팩은 -20℃ 내지 60℃ 의 주위 온도 범위 내에서 작동한다. 그러나, 이 온도 범위 내에서 작동하더라도, 주위 온도가 0℃ 미만으로 떨어지면 이차 배터리 팩의 용량 또는 충전 또는 방전 능력이 손실되기 시작할 수 있다. 주위 온도에 따라, 온도가 0℃ 미만으로 유지되면 배터리의 수명 주기 용량 또는 충전/방전 능력이 크게 저하될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 주위 온도가 20℃ 내지 25℃ 사이의 최적 주위 온도 범위를 벗어나는 경우, 리튬 이온 배터리를 사용하는 것이 불가피할 수 있다. 이러한 요인은 자동차의 주행 범위를 크게 단축시킬뿐만 아니라 배터리에 큰 손상을 야기한다. 보다 낮은 온도에서 이용 가능한 에너지 및 전력의 열화는 용량 감소 및 내부 저항 증가로 인한 것이다.
상술한 바와 같이, 다수의 셀을 갖는 배터리 또는 배터리 조립체에서, 하나의 셀에서 다음 셀로 상당한 온도 변화가 발생할 수 있으며, 이는 배터리 팩의 성능에 해롭다. 전체 배터리 팩의 수명을 연장하기 위해서는, 셀은 원하는 임계 온도보다 낮아야 한다. 팩 성능을 향상시키기 위해서는, 이차 배터리 팩에서의 셀 사이의 온도 차이를 최소화해야 한다. 그러나, 주위로의 열 경로에 따라, 상이한 셀이 상이한 온도에 도달할 것이다. 또한, 동일한 이유로, 충전 과정 동안 상이한 셀이 상이한 온도에 도달한다. 따라서, 하나의 셀이 다른 셀들에 비해 온도 높으면, 그 충전 또는 방전 효율이 달라질 것이므로, 다른 셀들보다 더 빨리 충전 또는 방전될 수 있다. 이는 전체 팩의 성능을 저하시킬 것이다.
열 문제의 위험을 줄이거나 열 전파의 위험을 줄이기 위해 여러 가지 접근 방식이 사용되었다. 이들은 U.S. 특허 8,367,233 에서 찾을 수 있으며, 이는 배터리 팩 인클로저의 적어도 하나의 벽에 통합된 적어도 하나의 인클로저 고장 포트를 포함하는 배터리 팩 열 관리 시스템을 개시하고 있으며, 여기서 인클로저 고장 포트(들)는 배터리 팩의 정상 작동 동안 폐쇄되고, 배터리 팩 열 이벤트 동안 개방되어, 열 이벤트 동안 발생된 고온 기체가 배터리 팩 인클로저 밖으로 배출되게 하는 제어된 방식으로 유동 경로를 제공한다.
다른 접근 방식은 새로운 셀 화학의 개발 및/또는 기존 셀 화학의 변형이다. 또 다른 접근 방식은 셀 수준에서 추가적인 차폐를 제공하여, 인접 셀로 전파되는 열 관리 문제를 겪고 있는 셀로부터 열 에너지의 흐름을 억제하는 것이다. 또 다른 접근 방식은 배터리 팩 내의 미리 결정된 위치에서 열 이벤트를 겪는 배터리의 위치를 유지하기 위해 스페이서 어셈블리를 사용하여, 인접 셀에 대한 열 효과를 최소화하는 것이다.
배터리 팩의 단열은 열 익스커전(excursion) 또는 그 전파 위험을 줄이기 위해 기재되었다. 예를 들어, 문헌 US 2007/0259258 은 발전기가 서로 적층되고 이 적층물이 폴리우레탄 발포체로 둘러싸여 위치하는 리튬 발전기의 배터리를 기재하고 있다. 냉각 핀이 2 개의 발전기 사이에 삽입되는 구현예가 또한 개시되어 있다.
문헌 DE 202005010708 은 하우징이 폐쇄 공극을 갖는 폴리프로필렌 또는 폴리비닐 클로라이드와 같은 플라스틱 발포체를 함유하는 산업용 스타터 납-산 전기화학 발전기 및 산업용 전기화학 발전기를 기재하고 있다.
문헌 US 2012/0003508 은 케이싱; 케이싱에 하우징된 복수의 리튬 전기화학 발전기 (각각의 발전기는 컨테이너를 포함); 각 전기화학 발전기의 컨테이너의 측벽의 자유 표면과 케이싱의 내벽 사이의 공간을 전기 절연 물질로 충전하여 형성된 폐쇄된 공극을 갖는 강성, 난연성 발포체로서, 컨테이너 높이의 적어도 25% 를 나타내는 길이에 걸쳐 각 전기화학 발전기의 컨테이너의 측벽의 자유 표면을 덮고 있는 발포체를 포함하는 리튬 전기화학 발전기의 배터리를 기재하고 있다. 한 구현예에 있어서, 발포체는 폴리우레탄, 에폭시, 폴리에틸렌, 멜라민, 폴리에스테르, 포모페놀, 폴리스티렌, 실리콘 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 재료로 이루어지며, 폴리우레탄 및 폴리우레탄과 에폭시의 혼합물이 바람직하다. 발포체-형태를 위한 폴리우레탄 수지의 팽창은 발포체를 수득하기 위한 다음 화학적 경로를 사용하여 설명된다:
a) 화학적 경로를 통해, 즉 C02 를 생성하는 이소시아네이트 상의 물의 반응은 폴리우레탄을 발포시킬 것임;
b) 물리적 경로를 통해, 즉 이소시아네이트와 수소-공여체 화합물 간의 발열 반응에 의해 생성된 열의 작용 하에 비점이 낮은 액체의 증발, 또는
c) 공기 주입을 통해.
그러나, 전형적으로 예를 들어 발포제의 존재 하에 폴리이소시아네이트를 이소시아네이트 반응성 물질, 예컨대 폴리올과 반응시킴으로써 제조되는 강성 발포체는 발포체가 임의의 화재 및 열 이벤트와 관련된 폭발의 악영향을 최소화하기 위해 사용될 때 요구되는 높은 고 압축 세트를 나타내지 않는다.
문헌 US 4,418,127 에는 다수의 셀을 갖고, 셀을 출력 단자에 연결하는 전기적 연결 수단, 및 방전 부산물을 화학 스크러버로 방출하기 위한 벤팅 수단을 갖는 모듈 리튬 배터리가 기재되어 있다. 스테인리스 스틸 셀 케이싱은 신택틱 에폭시 발포체를 갖는 알루미늄 모듈 케이스에 팟(pot)되고, 상기 발포체는 그 성질이 중량을 감소시키기 위한 신택틱이고, 유리 및 세라믹, 및 가연성을 감소시키기 위한 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물로 구성된 마이크로벌룬이 그 안에 혼입된다.
신흥 전기 차량 분야의 또 다른 주요 문제는 모터, 자동 수동 변속기, 샤프트 및 휠을 최종 주행과 통합하여 속도를 제어하고 차량 주행을 위한 더 큰 토크를 생성하는데 사용되는 구동 트레인과 관련이 있다. 전통적인 연료 소비 자동차와의 주요 차이점은 전기 차량에는 클러치 또는 유압 토크 컨버터가 없기 때문에 모터와 변속 시스템이 직접 기계적으로 결합되므로 전체 시스템 구성이 본질적으로 덜 탄성이라는 것이다. 이러한 구성에는 저속 범위에서 주행 중에 주로 발생하는 외란(disturbance)을 댐핑하고 진동을 회피할 수 있는 수동 댐핑 효과가 거의 없다.
실제로, 지배적인 사운드는 고주파에서 윙윙거리는 노이즈를 발생시키는 자성 노이즈이다. 전기 모터만으로 주행하는 자동차는 또한 낮은 주파수에서 마스킹 사운드가 적을 것이다. 이는 예를 들어 전기 배터리의 액체 또는 공기 냉각/가열과 같은 구성 요소 노이즈에 대한 기타 노이즈 요건이 그에 따라 변경되어야 한다는 것을 의미한다. 서행 중 재생 (배터리 충전) 동안 발생하는 노이즈도 중요하다. 따라서, 종래의 차량과 비교하여 전기 차량의 낮은 댐핑 및 수동 댐핑 하드웨어의 부족으로 인해, 구동 트레인 진동을 최소화하기 위해 댐핑 제어 전략이 필요하다.
배터리 팩을 통한 열 에너지 전파 및 열 유입의 위험을 낮추기 위해 여러 가지 접근 방식이 채택되었지만, 팩 수준의 열 이벤트가 발생하면 개인 및 재산 위험이 최소화되는 것이 중요하다. 배터리의 셀 수가 증가하고 셀의 크기가 증가함에 따라, 적합한 열 관리 기능을 제공하는 것이 필요하고 유리하다.
또한, 날씨가 -20℃ 이하에 이를 수 있는 극저온에 도달할 때 충족되는 저온의 악영향으로부터 배터리 셀, 특히 리튬-이온 배터리를 보다 잘 절연시킬 필요가 여전히 존재한다.
이와 관련하여, 본 발명의 본질적인 목적 중 하나는 이차 배터리 팩에 사용될 수 있고 제어되지 않은 열 이벤트로 인한 개인 및 재산 위험을 최소화할 여전히 기다려지고 있는 신규한 실리콘 고무 신택틱 발포체 및 상기 실리콘 고무 신택틱 발포체의 실리콘 전구체를 제공하는 것이다.
본 발명에서, 실리콘 고무 신택틱 발포체 및 상기 실리콘 고무 신택틱 발포체의 실리콘 전구체는 특히 리튬 배터리에 대하여 제어되지 않은 열 익스커전과 관련된 상기 문제점들을 해결할 것이며, 효율적인 저온 절연 특성을 제공할 것이며, 구동 트레인 진동을 최소화하기 위한 댐핑 제어 전략을 제공할 것이다.
이들 목적 모두는 그 중에서도 본 발명에 의해 달성되며, 본 발명은 하기를 포함하는 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 에 관한 것이다:
a) 하기 화학식의 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A:
Figure pct00001
식 중:
- R 및 R" 는 C1 내지 C30 탄화수소 라디칼로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고, 바람직하게는 R 은 메틸, 에틸, 프로필, 트리플루오로프로필 및 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 알킬 기이고, 가장 바람직하게는 R 은 메틸 기이고,
- R' 는 C1 내지 C20 알케닐 라디칼이고, 바람직하게는 R' 는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 R' 는 비닐 라디칼이고,
- R" 는 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 트리플루오로프로필, 페닐이고, 바람직하게는 R" 는 메틸 기이고,
- n 은 5 내지 1000, 바람직하게는 5 내지 100 의 값을 갖는 정수임,
b) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 수소 원자를 포함하는 적어도 하나의 규소 화합물 B, 바람직하게는 하나는 분자 당 규소에 결합된 2 개의 텔레킬릭 수소 원자를 포함하며 분자 당 규소에 결합된 펜던트 수소 원자를 포함하지 않고 다른 하나는 분자 당 규소에 결합된 적어도 3 개의 수소 원자를 포함하는 2 종의 규소 화합물 B 의 혼합물,
c) 유효량의 하이드로실릴화 촉매 C, 바람직하게는 백금계 하이드로실릴화 촉매 C,
d) 중공 유리 비드 D, 바람직하게는 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어,
e) 조성물의 점도를 감소시키기 위한 것이고, 하이드로실릴화 반응을 통해 반응하고, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 반응성 희석제 E:
- 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물, 및
- 단일 에틸렌계 불포화 기를 함유하는 유기 화합물, 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 α-올레핀이고, 가장 바람직하게는 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 및 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기 화합물,
- 단일 텔레킬릭 알케닐 기를 갖는 오르가노폴리실록산, 바람직하게는 상기 텔레킬릭 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 비닐 기인 오르가노폴리실록산,
f) 임의로 적어도 하나의 첨가제 H, 예컨대 안료, 염료, 클레이, 계면활성제, 수소첨가 피마자 오일, 규회석, 알루미늄 트리하이드레이트, 마그네슘 하이드록사이드, 할로이사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트, 팽창 흑연, 아연 보레이트, 운모 또는 발연 실리카, 및
g) 임의로 경화 속도를 늦추는 적어도 하나의 경화 속도 컨트롤러 G.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 출원인은 완전히 놀랍게도 그리고 예기치 않게 본 발명에 따른 조성물이 중공 유리 비드를 포함하는 실리콘 고무 신택틱 발포체의 경화 후에 유기 고무 신택틱 발포체를 사용하는 유사한 배터리에 의해 해결되지 않았던 문제를 극복할 수 있게 한다는 것을 입증하였다.
본원에 사용된 용어 "실리콘 고무" 는 임의의 가교성 실리콘 조성물의 가교 생성물을 포함한다. "실리콘 고무 신택틱 발포체" 는 중공 유리 비드가 분산된 실리콘 고무로 제조된 매트릭스를 의미한다.
또한, 충전 사이의 전기 차량의 주행 범위는 주위 온도에서 계산되는 것으로 잘 알려져 있다. 전기 차량 운전자는 극저온이 사용 가능한 마일리지를 줄인다는 것을 알고 있다. 이러한 손실은 캐빈의 전기적인 가열뿐만 아니라 배터리의 전기화학 반응의 본질적인 감속에 의해 발생하며, 이는 추위 동안 용량을 감소시킨다. 따라서, 상기 신택틱 발포체 내의 결합제로서 실리콘 고무의 특정 선택은 상기 발포체가 빙점 부근 또는 빙점 미만의 저온에 대하여 우수한 절연성을 나타낼 수 있게 한다.
신택틱 발포체에 유기 고무 결합제 대신 실리콘 고무 결합제를 사용하는 것의 또 다른 이점은 본 발명에 따른 결합제에 대하여 -60℃ 내지 -70℃ 인 것에 비해 전형적인 유기 고무 결합제에 대하여 -20℃ 내지 -30℃ 인 취화(embrittlement) (또는 연성의 손실) 점에 의해 예시될 수 있다.
또 다른 이점은 또한 유기 고무 결합제가 취성이 되는 온도에서도 실리콘 고무 결합제에 대해 여전히 효율적인 탄성과 같은 물리적 특성과 관련이 있다.
본 발명에 따른 실리콘 신택틱 발포체를 사용하는 것의 또 다른 이점은 수분 흡수율이 매우 낮아서 최적의 사용을 위해 바람직하지 않은 물로부터 배터리 셀을 완벽하게 격리시킨다는 것이다. 실제로, 실리콘 신택틱 발포체와 달리, 표준 실리콘 발포체는 블로운 기체 버블만 함유하고 완전히 또는 적어도 부분적으로 서로 연결된 공극을 가져 물을 흡수 및 확산시키는 능력, 배터리 팩이 대개 차량 아래 또는 차량 바닥에 위치하여 비가 오는 주행 조건이 이러한 재료에 문제를 일으킬 수 있는 전기 차량 내에서 사용하기에 어렵게 만드는 특징을 갖는다.
온도의 차이가 광범위한 화학에 걸쳐 배터리 셀의 저항, 자가-방전 속도, 쿨롱 효율, 뿐만 아니라 비가역적 용량 및 전력 페이드 속도에 영향을 미치기 때문에, 본 발명에 따른 이차 배터리 팩은 배터리 팩 또는 모듈의 모든 셀에 대하여 균일한 열 조건을 허용한다. 따라서, 셀 충전 상태 불균형 및 결함이 없는 셀의 조기 고장의 가능성이 또한 최소화된다.
실제로, 실리콘 고무 신택틱 발포체는 상기 배터리 모듈 케이싱의 개방 공간을 부분적으로 또는 완전히 충전하고/충전하거나 상기 배터리 셀을 부분적으로 또는 완전히 덮는다. 실리콘 고무 결합제는 넓은 온도 범위 (예를 들어 -70℃ 내지 200℃) 에 걸쳐 기계적 가요성 및 열 안정성을 갖는 신택틱 발포체를 제공한다. 또한, 열 과량의 온도 (850℃ 까지) 에서 이산화규소 및 산화규소로의 실리콘 고무 결합제의 분해는 많은 양의 열을 흡수한다. 따라서, 상기 실리콘 고무 신택틱 발포체인 단열 장벽에 의해 단위 셀로부터 인접 단위 셀로의 열 확산이 효과적으로 단열될 수 있다. 열 익스커전은 전체 배터리 모듈을 통해 전파되지 않으므로 사용자 안전 위협이 방지된다. 또한, 배터리 모듈 케이싱에 배치된 제어 회로 보드를 갖는 일부 배터리 모듈의 경우, 본 개시의 실리콘 고무 신택틱 발포체는 배터리 셀과 회로 보드 사이 및 배터리 셀과 연결 회로 사이에 배치되어 회로 보드 및 회로로 인해 야기되는 배터리 가열 문제를 감소시킬 수 있다.
실리콘 제형은 중공 유리 비드를 함유하고 바람직한 구현예에서 상기 중공 유리 비드는 팩에서 배터리 또는 배터리 그룹에서 발생하는 열 이벤트와 유사한 융점을 가지므로, 가열은 유리를 연화 및 용융시켜 열 전달을 감소시키고 과열된 배터리 주변의 다른 배터리를 보호할 것이다.
중공 유리 비드는 본 발명의 신택틱 발포체에 사용되며, 발포체의 밀도를 감소시키는 기능을 한다. 중공 유리 비드, 특히 중공 유리 마이크로스피어가 이 용도에 적합한데, 등방성 압축 강도가 우수할 뿐만 아니라, 높은 압축 강도의 신택틱 발포체의 제조에 유용한 임의의 충전제의 밀도가 가장 낮기 때문이다. 높은 압축 강도와 낮은 밀도의 조합은 중공 유리 마이크로스피어를 본 발명에 따른 수많은 이점을 갖는 충전제로 만든다.
한 구현예에 있어서, 중공 유리 비드는 유리 버블 또는 유리 마이크로버블로도 공지된 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어이다.
또 다른 구현예에 있어서, 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어는 입방 센티미터 당 0.10 그램 (g/cc) 내지 입방 센티미터 당 0.65 그램 (g/cc) 범위의 참 밀도를 갖는다.
용어 "참 밀도" 는 기체 피크노미터에 의해 측정시 유리 버블 샘플의 질량을 유리 버블 질량의 참 부피로 나누어 수득되는 몫이다. "참 부피" 는 벌크 부피가 아닌 유리 버블의 총 부피이다.
또 다른 구현예에 있어서, 중공 유리 비드의 수준은 하기 기재된 바와 같은 실리콘 고무 신택틱 발포체 또는 상기 실리콘 고무 신택틱 발포체의 액체 가교성 실리콘 조성물 전구체 중 80 부피% 이하 로딩, 가장 바람직하게는 하기 기재된 바와 같은 실리콘 고무 신택틱 발포체 또는 상기 실리콘 고무 신택틱 발포체의 액체 가교성 실리콘 조성물 전구체 중 5 부피% 내지 70 부피% 이다.
바람직한 구현예에 있어서, 중공 유리 비드는 3M 사에서 판매하는 3M™ Glass Bubbles Floated Series (A16/500, G18, A20/1000, H20/1000, D32/4500 및 H50/10,000EPX 유리 버블 제품) 및 3M™ Glass Bubbles Series (예컨대 비제한적으로 K1, K15, S15, S22, K20, K25, S32, S35, K37, XLD3000, S38, S38HS, S38XHS, K46, K42HS, S42XHS, S60, S60HS, iM16K, iM30K 유리 버블 제품) 로부터 선택된다. 상기 유리 버블은 첫 번째 복수의 유리 버블의 10 부피% 가 붕괴되는 1.72 메가파스칼 (250 psi) 내지 186.15 메가파스칼 (27,000 psi) 범위의 다양한 크러쉬 강도를 나타낸다. 3M 에서 판매하는 3M™ Glass Bubbles - Floated Series, 3M™ Glass Bubbles - HGS Series 및 표면 처리된 3M™ Glass Bubbles 과 같은 다른 유리 버블이 또한 본 발명에 따라서 사용될 수 있다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 유리 버블은 상기 유리 버블은 첫 번째 복수의 유리 버블의 10 부피% 가 붕괴되는 1.72 메가파스칼 (250 psi) 내지 186.15 메가파스칼 (27,000 psi) 범위의 크러쉬 강도를 나타내는 것들 중에서 선택된다.
가장 바람직한 구현예에 있어서, 중공 유리 비드는 3M™ Glass Bubbles series, S15, K1, K25, iM16K, S32 및 XLD3000 으로부터 선택된다.
자유 공간을 본 발명에 따른 실리콘 고무 신택틱 발포체로 충전하기 위해서, 다음이 가능하다:
a) 본 발명에 따른 중공 유리 비드를 포함하는 실리콘 고무 신택틱 발포체의 액체 가교성 실리콘 조성물 전구체를 사용함, 주입 또는 자유 유동 후 자유 공간을 충전하고 가교를 통해 경화시킴, 또는
b) 어셈블리시 케이싱에 삽입되는 중공 유리 비드를 포함하는 실리콘 고무 신택틱 발포체의 가공 또는 사전 성형 블록을 사용함.
배터리에서 중공 유리 비드를 포함하는 실리콘 고무 신택틱 발포체의 액체 가교성 실리콘 조성물 전구체를 사용하는 것은 실리콘 발포체의 표준 액체 가교성 실리콘 전구체와 비교하여 충전을 용이하게 하는데, 표준 발포체의 발포 과정이 블로운 기체 버블을 생성하고 표준 발포체는 수득된 실리콘 발포체 내의 다수의 결함 및 충전 문제를 야기하는 완전히 또는 적어도 부분적으로 서로 연결된 공극을 갖기 때문이다.
실제로, 표준 실리콘 발포체는 여러 가지 방법, 예를 들어 열 분해성 발포제의 첨가에 의해, 또는 성형 및 수소 기체 부산물을 생성하는 경화에 의해 수득된다. 열 분해성 발포제를 첨가하는 방법에서는 분해된 기체의 독성 및 악취가 문제가 된다. 경화 단계 동안 수소 기체 부산물을 이용하는 방법에는 수소 기체의 잠재적 폭발 및 선반 저장 동안 미경화 조성물의 조심스러운 취급과 같은 문제가 있다. 또한, 기체 생성 방법은 제어된 균일한 셀을 형성하는데 어려움이 있다.
또한, 표준 실리콘 발포체는 블로운 기체 버블만을 함유하고 완전히 또는 적어도 부분적으로 서로 연결된 공극을 가져 매우 높은 수준의 물 흡수를 제공하는 반면, 본 발명에 따른 실리콘 고무 신택틱 발포체는 공극이 기체로 충전된 중공 유리 비드의 존재로 인한 것이어서 매우 낮은 수준의 물 흡수를 나타낸다.
팽창성 실리콘 고무 신택틱 발포체의 사용은 팽창 압력이 발포체를 충전될 기하 구조의 모든 캐비티 및 리세스(recess)로 밀어 넣기 때문에 배터리 팩 내의 빈 공간의 충전을 용이하게 한다. 또한 이 방법은 조립식 블록의 사용으로는 불가능한 임의의 기하 구조를 충전할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물은 반응 부산물을 방출하지 않으므로 폐쇄된 환경에서 경화될 수 있으며, 경화는 또한 열 경화에 의해 크게 가속화될 수 있다.
또 다른 바람직한 구현예에 있어서, 반응성 희석제 E 는
- 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 또는 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되거나, 또는
- 하기 화학식 I 을 갖는 액체 오르가노폴리실록산이고, 반응성 희석제를 함유하지 않는 동일한 조성물과 비교하여 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 점도를 낮추도록 선택된다:
Figure pct00002
식 중:
- R 및 R2 는 C1 내지 C30 탄화수소 라디칼로부터 서로 독립적으로 선택되고, 바람직하게는 이들은 메틸, 에틸, 프로필, 트리플루오로프로필 및 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 메틸 기이고,
- R1 은 C1 내지 C20 알케닐 라디칼이고, 바람직하게는 R1 은 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐, 또는 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 R1 은 비닐이고,
- x 는 0 내지 100 임.
바람직한 구현예에 있어서, 오르가노폴리실록산 A 는 디메틸비닐실릴 말단 기를 함유하는 디메틸폴리실록산의 군으로부터 선택된다.
또 다른 바람직한 구현예에 있어서,
- 상기 오르가노폴리실록산 A 의 25℃ 에서의 점도는 5 mPa.s 내지 60000 mPa.s; 바람직하게는 5 mPa.s 내지 5000 mPa.s, 가장 바람직하게는 5 mPa.s 내지 350 mPa.s 이고,
- 분자 당 규소에 결합된 2 개의 텔레킬릭 수소 원자를 포함하며 분자 당 규소에 결합된 펜던트 수소 원자를 포함하지 않는 상기 규소 화합물 B 의 25℃ 에서의 점도는 5 내지 100 mPa.s 이고,
- 분자 당 규소에 결합된 적어도 3 개의 수소 원자를 포함하는 상기 규소 화합물 B 의 25℃ 에서의 점도는 5 내지 2000 mPa.s 이다.
본 명세서에서 고려되는 모든 점도는 25℃ 에서 Brookfield 유형의 기계로 자체 공지된 방식으로 측정되는 동적 점도 크기에 상응한다. 유체 생성물과 관련하여, 본 명세서에서 고려되는 점도는 "뉴턴(Newtonian)" 점도로 알려진 25℃ 에서의 동적 점도, 즉 측정되는 점도가 속도 구배와 무관하도록 충분히 낮은 전단 속도 구배에서 자체 공지된 방식으로 측정되는 동적 점도이다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 A 및 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 수소 원자를 포함하는 상기 규소 화합물 B 의 25℃ 에서의 점도는 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 25℃ 에서의 점도가 500 mPa-s 내지 300,000 mPa-s 가 되도록 선택되어, 배터리 모듈 케이싱 102 에 주입될 수 있다. 배터리 모듈 케이싱 102 에 조성물을 붓는 옵션이 선택되는 경우, 상기 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 성분은 그 점도가 500 mPa.s 내지 5000 mPa.s, 가장 바람직하게는 500 mPa.s 내지 2500 mPa.s 가 되도록 선택된다.
하이드로실릴화 촉매 C 의 예는 하이드로실릴화 촉매, 예컨대 U.S. Pat. No. 3,715,334 에 제시된 Karstedt's 촉매 또는 당업계에 공지된 다른 백금 또는 로듐 촉매, 및 또한 마이크로캡슐화 하이드로실릴화 촉매, 예를 들어 U.S. Pat. No. 5009957 에서 기재되어 있는 바와 같은 당업계에 공지되어 있는 것들이다. 그러나, 본 발명에 적절한 하이드로실릴화 촉매는 하기 원소 중 적어도 하나를 함유할 수 있다: Pt, Rh, Ru, Pd, Ni, 예를 들어 Raney 니켈, 및 이들의 조합. 촉매는 불활성 또는 활성 지지체에 임의로 결합된다. 사용될 수 있는 바람직한 촉매의 예는 백금 유형 촉매, 예컨대 클로로백금산, 클로로백금산의 알콜 용액, 백금과 올레핀의 착물, 백금과 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 착물 및 백금이 지지되는 분말 등을 포함한다. 백금 촉매는 문헌에 충분히 기재되어 있다. 특히 백금 착물 및 유기 생성물 (U.S. Pat. Nos. 3,159,601, 3,159,602 및 3,220,972 및 유럽 특허 EP-A-057,459, EP-188,978 및 EP-A-190,530 에 기재되어 있음) 및 백금 착물 및 비닐화 오르가노폴리실록산 (US. Pat. Nos. 3,419,593, 3,715,334, 3,377,432, 3,814,730, 및 3,775,452 에 기재되어 있음), Karstedt 가 언급될 수 있다. 특히, 백금 유형 촉매가 특히 바람직하다.
억제제로도 공지된 경화 속도 컨트롤러 G 의 예는 필요한 경우 컴파운딩된 실리콘의 경화를 늦추도록 고안된다. 경화 속도 컨트롤러는 당업계에 잘 알려져 있으며 이러한 물질의 예는 U.S. 특허에서 찾을 수 있다. U.S. 특허 3,923,705 는 비닐 함유 시클릭 실록산의 사용에 관한 것이다. U.S. 특허 3,445,420 은 아세틸렌계 알콜의 사용을 기재하고 있다. U.S 특허 3,188,299 는 헤테로시클릭 아민의 유효성을 보여주고 있다. U.S. 특허 4,256,870 은 경화를 제어하는데 사용되는 알킬 말레에이트를 기재하고 있다. 올레핀계 실록산은 또한 U.S. 특허 3,989,667 에 기재되어 있는 바와 같이 사용될 수 있다. 비닐 라디칼 함유 폴리디오르가노실록산도 사용되었으며 이 기술은 U.S. 특허 3,498,945, 4,256,870 및 4,347,346 에서 찾을 수 있다. 이 조성물에 바람직한 억제제는 메틸비닐시클로실록산, 3-메틸-1-부틴-3-올 및 1-에티닐-1-시클로헥산올이며, 원하는 경화 속도에 따라 0.002% 내지 1.00% 의 실리콘 화합물의 양의 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐-시클로테트라실록산이 가장 바람직하다.
바람직한 경화 속도 컨트롤러 G 는 하기에서 선택된다:
- 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐-시클로테트라실록산,
- 3-메틸-1-부틴-3-올, 및
- 1-에티닐-1-시클로헥산올.
더 긴 작업 시간 또는 "가용 시간" 을 수득하기 위하여, 경화 속도 컨트롤러 G 의 양은 원하는 "가용 시간" 에 도달하도록 조정된다. 본 발명의 실리콘 조성물에서 촉매 억제제의 농도는 승온에서 경화를 방지하거나 과도하게 연장시키지 않으면서 주위 온도에서 조성물의 경화를 지연시키기에 충분하다. 이러한 농도는 사용되는 특정 억제제, 하이드로실릴화 촉매의 성질 및 농도, 및 유기하이드로게노폴리실록산의 성질에 따라 크게 달라질 것이다. 백금족 금속 1 몰 당 1 몰의 억제제만큼 낮은 억제제 농도는 일부 경우에 만족스러운 저장 안정성 및 경화 속도를 제공할 것이다. 다른 경우에, 백금족 금속 1 몰 당 500 몰 이상까지의 억제제의 억제제 농도가 필요할 수 있다. 주어진 실리콘 조성물에서 특정 억제제에 대한 최적의 농도는 일상적인 실험에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
바람직한 구현예에 있어서, 상기 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 에 있어서, 오르가노폴리실록산 A, 반응성 희석제 E 및 규소 화합물 B 의 중량 비율은 규소에 결합된 전체 알케닐 라디칼에 대한 규소에 결합된 수소 원자의 전체 몰비가 0.35 내지 10 의 범위, 바람직하게는 0.4 내지 1.5 의 범위가 되게 선택된다.
일부 첨가제 H, 예컨대 안료, 염료, 클레이, 계면활성제, 수소첨가 피마자 오일, 규회석 또는 발연 실리카 (컴파운딩된 실리콘 생성물의 유동을 변형시킴) 가 또한 상기 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 에서 사용될 수 있다.
"염료" 는 유색 또는 형광 유기 물질만을 의미하며, 이는 광의 선택적 흡수에 의해 기재(substrate)에 색상을 부여한다. "안료" 는 일반적으로 이들이 혼입되는 비히클 또는 기재에 불용성이고 본질적으로 물리적 및 화학적으로 영향을 받지 않는 유색, 흑색, 백색 또는 형광 미립자 유기 또는 무기 고체를 의미한다. 이는 광의 선택적 흡수 및/또는 산란에 의해 외관이 달라진다. 안료는 일반적으로 착색 과정 전반에 걸쳐 결정 또는 미립자 구조를 유지한다. 안료 및 염료는 관련 기술 분야에 널리 공지되어 있으며 본원에서 상세하게 기술될 필요는 없다.
클레이는 그 자체가 이미 잘 알려져 있는 제품으로, 예를 들어 "Mineralogie des argiles [Mineralogy of clays], S. Caillere, S. Henin, M. Rautureau, 2nd Edition 1982, Masson" 에 기재되어 있다. 클레이는 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 소듐, 포타슘 및 리튬 양이온으로부터 선택될 수 있는 양이온, 및 이들의 혼합물을 함유하는 실리케이트이다. 언급될 수 있는 이러한 제품의 예는 몬트모릴로나이트, 헥토라이트, 벤토나이트, 바이델라이트 및 사포나이트와 같은 스멕타이트계의 클레이, 및 또한 질석, 스티븐사이트 및 클로라이트계의 클레이를 포함한다. 이들 클레이는 천연 또는 합성 기원일 수 있다. 클레이는 바람직하게는 벤토나이트 또는 헥토라이트이고, 이들 클레이는 4차 아민, 3차 아민, 아민 아세테이트, 이미다졸린, 아민 비누, 지방 설페이트, 알킬 아릴 설포네이트 및 아민 옥사이드, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 화학적 화합물로 개질될 수 있다. 본 발명에 따라서 사용될 수 있는 클레이는 다음과 같다: 합성 헥토라이트 (라포나이트로도 공지됨), 예컨대 Laporte 에서 명칭 Laponite XLG, Laponite RD 및 Laponite RDS 로 판매하는 제품 (이들 제품은 소듐 마그네슘 실리케이트, 특히 리튬 마그네슘 소듐 실리케이트이다); 벤토나이트, 예컨대 Rheox 에서 명칭 Bentone HC 로 판매하는 제품; 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 특히 수화된 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 예컨대 R.T. Vanderbilt 사에서 명칭 Veegum Ultra 로 판매되는 제품, 또는 칼슘 실리케이트, 특히 CELITE ET WALSH ASS 사에서 명칭 Micro-Cel C 로 판매되는 합성 형태의 칼슘 실리케이트.
많은 실리콘 폴리에테르 계면활성제가 이용 가능하지만, 본 발명의 실리콘 화합물의 증점(thickening)을 위한 바람직한 실리콘 폴리에테르는 Elkem Silicones USA 의 SP 3300 일 것이다.
다른 바람직한 첨가제 H 는 레올로지 개질제, 예컨대 Thixcin R, 수소첨가 피마자 오일 (Elementis Specialties, New Jersey, USA) 이다.
칼슘 메타실리케이트로도 공지된 규회석은 자연 발생 미네랄이며 난연제로서 첨가될 수 있다 (첨가되는 양은 적용에 따라 달라질 것이고, 100 중량부의 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 를 기준으로 1 중량부 내지 15 중량부 범위일 것이다). 본 발명에서 사용될 수 있는 규회석은 침상 형태를 갖는 채굴된 형태, 즉 바늘 모양이다. 바람직한 규회석 등급은 NYCO®Minerals, Inc., Willsboro N.Y. 가 제공하는 재료로부터 선택된다.
알루미늄 트리하이드레이트 (ATH) 는 일반적인 난연성 충전제이다. 180-200℃ 초과로 가열되면 분해되어 열을 흡수하고 물을 방출하여 화염을 냉각시킨다. 마그네슘 하이드록사이드는 ATH 보다 높은 열 안정성을 갖는다. 흡열 (열 흡수) 분해는 300℃ 에서 시작하여 물이 방출되면 난연제로 작용할 수 있다.
훈타이트 / 하이드로마그네사이트 블렌드 (Mg3Ca(C03)4 / Mg5Ca(C03)4(OH)2ㆍ4H2O) 훈타이트 및 하이드로마그네사이트는 거의 항상 자연에서 혼합물로 존재한다. 하이드로마그네사이트는 220℃ (공기 중) 내지 250℃ (압출기 내 압력 하) 에서 분해되기 시작하는데, 이는 난연제로서 사용될 수 있을 정도로 충분히 높다. 하이드로마그네사이트는 ATH 및 MDH 와 같이 물을 방출하고 열을 흡수한다. 반면, 훈타이트는 400℃ 초과에서 분해되어 열을 흡수하지만 이산화탄소를 방출한다.
발연 실리카는 또한 이러한 재료의 레올로지를 변경하기 위한 첨가제 H 로서 사용될 수도 있다. 발연 실리카는 옥시수소 화염에서 휘발성 규소 화합물의 고온 열분해에 의해 수득되어 미분 실리카를 생성할 수 있다. 이러한 과정은 표면에 다수의 실란올 기를 갖는 친수성 실리카를 수득할 수 있게 하며, 이는 실란올 수준이 낮은 실리카보다 실리콘 조성물을 보다 증점시키는 경향이 있다. 이러한 친수성 실리카는 예를 들어 Degussa 에서 명칭 Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 255, Aerosil 300 및 Aerosil 380 그리고 Cabot 에서 Cab-O-Sil HS-5, Cab-O-Sil EH-5, Cab-O-Sil LM-130, Cab-O-Sil MS-55 및 Cab-O-Sil M-5 로 판매된다. 실란올 기의 수를 감소시키는 화학 반응을 통해 상기 실리카의 표면을 화학적으로 개질할 수 있다. 특히 실란올 기를 소수성 기로 대체할 수 있다: 이때 소수성 실리카가 수득된다. 소수성 기는 다음과 같을 수 있다:
- 특히 헥사메틸디실라잔의 존재 하에 발연 실리카를 처리하여 수득되는 트리메틸실록실 기. 이렇게 처리된 실리카는 CTFA (6 판, 1995) 에 따라 "실리카 실릴레이트" 로 공지되어 있다. 이들은 예를 들어 Degussa 에서 명칭 Aerosil R812 그리고 Cabot 에서 Cab-O-Sil TS-530 로 판매된다. 또는
- 특히 폴리디메틸실록산, 또는 메틸디클로로실란의 존재 하에 발연 실리카를 처리하여 수득되는 디메틸실릴옥실 또는 폴리디메틸실록산 기.
이렇게 처리된 실리카는 CTFA (6th edition, 1995) 에 따라 "실리카 디메틸 실릴레이트" 로 공지되어 있다. 이들은 예를 들어 Degussa 에서 명칭 Aerosil R972 및 Aerosil R974 그리고 Cabot 에서 Cab-O-Sil TS-610 및 Cab-O-Sil TS-720 로 판매된다. 발연 실리카는 바람직하게는 예를 들어 약 5 내지 200 nm 범위의 나노미터 내지 마이크로미터일 수 있는 입자 크기를 갖는다.
또 다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 는 바람직하게는 기밀인 적어도 둘의 별개의 패키지를 포함하는 다성분 RTV 로서 사용 전에 저장되고, 하이드로실릴화 촉매 C 는 규소 화합물 B 또는 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물인 경우 반응성 희석제 E 와 동일한 패키지에 존재하지 않는다.
또 다른 바람직한 구현예에 있어서, 상기 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 는 하기와 같은 바람직하게는 기밀인 적어도 둘의 별개의 패키지를 포함하는 다성분 RTV 로서 사용 전에 저장된다:
a) 하기를 포함하는 제 1 패키지 A1:
- 100 중량부의 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A,
- 5 내지 30 중량부의 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 중공 유리 비드 D, 및
- 5 내지 30 중량부의 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 적어도 하나의 반응성 희석제 E, 및
- 금속 백금 기준으로 4 내지 150 ppm 의 백금계 하이드로실릴화 촉매 C,
b) 하기를 포함하는 제 2 패키지 A2:
- 100 중량부의 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A,
- 10 내지 70 중량부의 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 분자 당 규소에 결합된 2 개의 텔레킬릭 수소 원자를 포함하는 규소 화합물 B,
- 5 내지 25 중량부의 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 분자 당 규소에 결합된 적어도 3 개의 수소 원자를 포함하는 규소 화합물 B,
- 5 내지 30 중량부의 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 중공 유리 비드 D, 및
- 유효량의 경화 속도를 늦추는 적어도 하나의 경화 속도 컨트롤러 G.
다른 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명은 본 발명에 따르고 상기 정의된 바와 같은 상기 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 가교에 의해 수득된 실리콘 고무 신택틱 발포체에 관한 것이다.
본 발명의 다른 구현예는 하기 단계를 포함하는 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 베이스 공급 라인에 하기를 포함하는 액체 실리콘 베이스 MS1 을 공급하는 단계:
i) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A,
ii) 중공 유리 비드 D, 바람직하게는 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어 D1,
iii) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개, 바람직하게는 적어도 3 개의 수소 원자를 갖는 적어도 하나의 규소 화합물 B,
iv) 조성물의 점도를 감소시키기 위한 것이고, 하이드로실릴화 반응을 통해 반응하고, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 반응성 희석제 E:
- 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물, 및
- 단일 에틸렌계 불포화 기를 함유하는 유기 화합물, 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 α-올레핀이고, 가장 바람직하게는 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 및 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기 화합물, 및
-단일 텔레킬릭 알케닐 기를 갖는 오르가노폴리실록산, 바람직하게는 상기 텔레킬릭 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 비닐 기인 오르가노폴리실록산, 및
v) 임의로 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G,
b) 촉매 공급 라인에 하기를 포함하는 촉매 마스터배치 MC 를 공급하는 단계:
i) 적어도 하나의 하이드로실릴화 촉매 C; 및
ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A;
c) 억제제 공급 라인에 하기를 포함하는 억제제 마스터배치 MI 를 공급하는 단계:
i) 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G; 및
ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A; 및
d) 임의로 첨가제 공급 라인에 하기를 포함하는 첨가제 마스터배치 MA 를 공급하는 단계:
i) 적어도 하나의 첨가제 H, 예컨대 안료, 염료, 클레이, 계면활성제, 수소첨가 피마자 오일, 규회석, 알루미늄 트리하이드레이트, 마그네슘 하이드록사이드, 할로이사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트, 팽창 흑연, 아연 보레이트, 운모 또는 발연 실리카, 및
ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A; 및
e) 상기 액체 실리콘 베이스 MS1, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 를 탱크로 보내 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 를 수득하는 단계.
상기 바람직한 구현예의 첫 번째 이점은 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 에 대한 가교 반응 속도가 경화 속도 컨트롤러 G 의 첨가에 의해 조절된다는 것이다. 이러한 필수 성분의 첨가는 특정 공급 라인을 사용하여 수행되며, 억제제의 수준은 조작자에 의해 용이하게 수정될 수 있어서, 경화 속도를 증가시키거나 급속 경화가 시작될 온도를 감소시킬 수 있다. 이는 새로 설계된 이차 배터리 팩의 구성이 점점 더 복잡한 형태를 포함 (경우에 따라 경화 속도를 주의하여 조정해야 함을 의미) 하기 때문에 주요 이점이다.
두 번째 주요 이점은 억제제 수준을 낮추고 급속 경화가 시작되는 온도를 낮추는 것이 가능하다는 것이다. 이는 배터리 팩 내에 온도에 민감한 성분이 있는 경우 중요할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 또한 하기 단계를 포함하는 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 베이스 공급 라인에 하기를 포함하는 액체 실리콘 베이스 MS2 를 공급하는 단계:
i) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A, 및
ii) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개, 바람직하게는 적어도 3 개의 수소 원자를 갖는 적어도 하나의 규소 화합물 B,
iii) 임의로 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G,
iv) 조성물의 점도를 감소시키기 위한 것이고, 하이드로실릴화 반응을 통해 반응하고, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 반응성 희석제 E:
- 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물, 및
- 단일 에틸렌계 불포화 기를 함유하는 유기 화합물, 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 α-올레핀이고, 가장 바람직하게는 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 및 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기 화합물, 및
- 단일 텔레킬릭 알케닐 기를 갖는 오르가노폴리실록산, 바람직하게는 상기 텔레킬릭 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 비닐 기인 오르가노폴리실록산, 및
b) 촉매 공급 라인에 하기를 포함하는 촉매 마스터배치 MC 를 공급하는 단계:
i) 적어도 하나의 하이드로실릴화 촉매 C; 및
ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A;
c) 억제제 공급 라인에 하기를 포함하는 억제제 마스터배치 MI 를 공급하는 단계:
i) 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G; 및
ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A; 및
d) 임의로 첨가제 공급 라인에 하기를 포함하는 첨가제 마스터배치 MA 를 공급하는 단계:
i) 적어도 하나의 첨가제 H, 예컨대 안료, 염료, 클레이, 계면활성제, 수소첨가 피마자 오일, 규회석, 알루미늄 트리하이드레이트, 마그네슘 하이드록사이드, 할로이사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트, 팽창 흑연, 아연 보레이트, 운모 또는 발연 실리카, 및
ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A; 및
e) 상기 액체 실리콘 베이스 MS2, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 를 교반 탱크로 보내는 단계; 및
f) 상기 교반 탱크를 작동하여, 상기 액체 실리콘 베이스 MS1, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 를 바람직하게는 고 유동, 저 전단 혼합기를 사용하여 혼합하는 단계, 및
g) 바람직하게는 중력 배출 또는 스크류 피더를 사용하여 중공 유리 비드 D, 바람직하게는 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어 D1 를 상기 교반 탱크에 첨가하여 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 를 수득하는 단계.
도 1 및 도 2 는 억제제 마스터배치 MI 및 촉매마스터 배치 MC 가 다른 성분으로 별도로 공급되어 경화 속도를 제어하는 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 제조 방법의 2 가지 바람직한 구현예의 개략도를 제공한다.
도 1 은 상기 액체 실리콘 베이스 MS1 이 저장 탱크 (1) 에 저장되고, 상기 촉매 마스터배치 MC 가 저장 탱크 (20) 에 저장되고, 상기 억제제 마스터배치 MI 가 저장 탱크 (50) 에 저장되고, 상기 첨가제 마스터배치 MA 가 저장 탱크 (65) 에 저장되고, 각각의 공급 라인 (200), (210), (220) 및 (230) 에 각각 별도로 공급되는 본 발명의 한 구현예에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 제조 방법을 도시한다. 액체 실리콘 베이스 MS2 의 저장 탱크 (1) 은 임의의 큰 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (10) 를 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (15) 를 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 촉매 마스터배치 MC 의 저장 탱크 (20) 는 임의의 작은 피스톤 변위 펌프, 기어 펌프, 마이크로 모션 인젝터 펌프, 또는 다른 양성 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (25) 를 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (30) 을 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 억제제 마스터배치 MI 의 저장 탱크 (50) 은 임의의 작은 피스톤 변위 펌프, 기어 펌프, 마이크로 모션 인젝터 펌프, 또는 다른 양성 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (55) 를 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (60) 를 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 첨가제 마스터배치 MA 의 저장 탱크 (65) 는 임의의 작은 피스톤 변위 펌프, 기어 펌프, 마이크로 모션 인젝터 펌프, 또는 다른 양성 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (70) 을 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (75) 를 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 상기 액체 실리콘 베이스 MS2, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 가 상기 교반 탱크 (80) 에 보내지는 경우; 생성된 혼합물은 바람직하게는 고 유동, 저 전단 혼합기를 사용하여 혼합되어 본 발명에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 가 수득된다. 상기 조성물은 이제 예를 들어 주입 장치 또는 펌프일 수 있는 수단 (100) 에 의해 전기 배터리의 배터리 모듈 케이싱에 도입되어 자유 유동하여 상기 배터리 모듈 케이싱의 자유 공간을 충전할 수 있게 하고 가교를 통해 경화된다.
도 2 는 상기 액체 실리콘 베이스 MS2 가 저장 탱크 (1) 에 저장되고, 상기 촉매 마스터배치 MC 가 저장 탱크 (20) 에 저장되고, 상기 억제제 마스터배치 MI 가 저장 탱크 (50) 에 저장되고, 상기 첨가제 마스터배치 MA 가 저장 탱크 (65) 에 저장되고, 각각의 공급 라인 (200), (210), (220) 및 (230) 에 각각 별도로 공급되는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 제조 방법을 도시한다. 액체 실리콘 베이스 MS2 의 저장 탱크 (1) 은 임의의 큰 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (10) 을 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (15) 를 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 촉매 마스터배치 MC 의 저장 탱크 (20) 는 임의의 작은 피스톤 변위 펌프, 기어 펌프, 마이크로 모션 인젝터 펌프, 또는 다른 양성 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (25) 를 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (30) 을 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 억제제 마스터배치 MI 의 저장 탱크 (50) 은 임의의 작은 피스톤 변위 펌프, 기어 펌프, 마이크로 모션 인젝터 펌프, 또는 다른 양성 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (55) 를 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (60) 을 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 첨가제 마스터배치 MA 의 저장 탱크 (65) 는 임의의 작은 피스톤 변위 펌프, 기어 펌프, 마이크로 모션 인젝터 펌프, 또는 다른 양성 변위 펌프일 수 있는 공급 펌프 (70) 을 통해 및 임의적인 공급 속도 조절기 (75) 를 통해 교반 탱크 (80) 에 연결된다. 상기 액체 실리콘 베이스 MS2, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 가 교반 탱크 (80) 에 보내지는 경우; 생성된 혼합물은 바람직하게는 고 유동, 저 전단 혼합기를 사용하여 혼합된다. 상기 생성된 혼합물에, 바람직하게는 호퍼인 저장 탱크 (90) 에 저장된 중공 유리 비드 D, 바람직하게는 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어 D1 가 중력 배출에 의해 또는 스크류 피더 (95) 를 통해 상기 교반 탱크 (80) 로 이송되어 본 발명에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 가 수득된다. 상기 조성물은 이제 예를 들어 주입 장치 또는 펌프일 수 있는 수단 (100) 에 의해 전기 배터리의 배터리 모듈 케이싱에 도입되어 자유 유동하여 상기 배터리 모듈 케이싱의 자유 공간을 충전할 수 있게 하고 가교를 통해 경화된다.
본 발명에 의해 제공되는 다른 이점은 다음의 예시적인 예로부터 명백해질 것이다.
실시예
I) 성분의 정의
- 오르가노폴리실록산 A1 = 25℃ 에서의 점도가 80 mPa.s 내지 120 mPa.s 범위인 디메틸비닐실릴 말단-단위를 갖는 폴리디메틸실록산;
- 오르가노폴리실록산 A2 = 25℃ 에서의 점도가 500 mPa.s 내지 650 mPa.s 범위인 디메틸비닐실릴 말단-단위를 갖는 폴리디메틸실록산;
- 사슬 연장제로서 오르가노폴리실록산 B1 (CE) = 25℃ 에서의 점도가 7 mPa.s 내지 10 mPa.s 범위이고, 화학식 M'DXM' 을 갖는 디메틸실릴하이드라이드 말단-단위를 갖는 폴리디메틸실록산:
식 중:
- D 는 화학식 (CH3)2SiO2 / 2 의 실록시 단위이고,
- M' 는 화학식 (CH3)2(H)SiO1 / 2 의 실록시 단위이고,
- x 는 8 내지 11 범위의 정수임;
- 가교제로서, 25℃ 에서 18 mPa.s 내지 26 mPa.s 범위의 점도를 갖고, 10 개 초과의 SiH 반응성 기 (평균 16 내지 18 개의 SiH 반응성 기) 가 존재하는 오르가노폴리실록산 B2 (XL): 사슬 내 및 사슬 말단 (α/ω) 에 SiH 기를 갖는 폴리(메틸하이드로게노) (디메틸)실록산,
- 중공 유리 비드 D1: 3M 사에서 판매하는 3M™ Glass Bubbles Series S15, 부피에 의한 입자 크기 (50%) 마이크론 = 55 마이크론, 이소택틱 크러쉬 강도: 시험 압력 300 psi (2.07 MPa.), 참 밀도 (g/cc) = 0.15.
- 중공 유리 비드 D2: 3M 사에서 판매하는 3M™ iM16K Glass Bubbles, 부피에 의한 입자 크기 (50%) 마이크론 = 20 마이크론, 이소택틱 크러쉬 강도: 시험 압력 16,000 psi, 참 밀도 (g/cc) = 0.46.
- 경화 속도 컨트롤러 G1: 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐-시클로테트라실록산.
- 경화 속도 컨트롤러 G2: 1-에티닐-1-시클로헥산올 (ECH).
- 경화 속도 컨트롤러 G3-MB: 90 중량% 의 오르가노폴리실록산 A1 및 10 중량% 의 경화 속도 컨트롤러 G2.
- 촉매 C: 350 cS 디메틸비닐이량체 중 Karstedt 촉매로서 10% 백금, Johnson Matthey 사에서 판매.
- 촉매 C-MB: 98 중량% 의 오르가노폴리실록산 A1 및 2 중량% 의 촉매 C.
- 반응성 희석제 E = 1-테트라데센.
Figure pct00003
Figure pct00004
ㆍ 2-파트 제형 1 의 경우, 파트 A 및 B 를 6:1 w/w (중량비) 로 조합하여 경화 전 조성물 I 을 제조하였다.
ㆍ 2-파트 제형 2 의 경우, 파트 A 및 B 를 1:1 w/w (중량비) 로 조합하여 경화 전 조성물 II 를 제조하였다.
조성물 1 및 2 각각을 실온에서 경화시켜 실리콘 고무 결합제 및 중공 유리 비드를 포함하는 실리콘 고무 신택틱 발포체를 수득하였다.
다른 제형을 본 발명에 따라 제조하고 표 3 에 기재하였다. 각각의 제형을 경화시켜 본 발명에 따른 실리콘 고무 신택틱 발포체를 수득하였다. 열 전도도 (W/mK) 및 비중 (g/㎤) 을 측정하였다. 열 전도도는 Thermtest Hot Disk TPS (Transient Plane Source) 2500S Tester 를 사용하여 측정하였다.
Figure pct00005

Claims (13)

  1. 하기를 포함하는 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X:
    a) 하기 화학식의 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A:
    Figure pct00006

    식 중:
    - R 및 R" 는 C1 내지 C30 탄화수소 라디칼로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고, 바람직하게는 R 은 메틸, 에틸, 프로필, 트리플루오로프로필 및 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 알킬 기이고, 가장 바람직하게는 R 은 메틸 기이고,
    - R' 는 C1 내지 C20 알케닐 라디칼이고, 바람직하게는 R' 는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 R' 는 비닐 라디칼이고,
    - R" 는 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 트리플루오로프로필, 페닐이고, 바람직하게는 R" 는 메틸 기이고,
    - n 은 5 내지 1000, 바람직하게는 5 내지 100 의 값을 갖는 정수임,
    b) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 수소 원자를 포함하는 적어도 하나의 규소 화합물 B, 바람직하게는 하나는 분자 당 규소에 결합된 2 개의 텔레킬릭 수소 원자를 포함하며 분자 당 규소에 결합된 펜던트 수소 원자를 포함하지 않고 다른 하나는 분자 당 규소에 결합된 적어도 3 개의 수소 원자를 포함하는 2 종의 규소 화합물 B 의 혼합물,
    c) 유효량의 하이드로실릴화 촉매 C, 바람직하게는 백금계 하이드로실릴화 촉매 C,
    d) 중공 유리 비드 D, 바람직하게는 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어,
    e) 조성물의 점도를 감소시키기 위한 것이고, 하이드로실릴화 반응을 통해 반응하고, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 반응성 희석제 E:
    - 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물, 및
    - 단일 에틸렌계 불포화 기를 함유하는 유기 화합물, 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 α-올레핀이고, 가장 바람직하게는 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 및 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기 화합물,
    - 단일 텔레킬릭 알케닐 기를 갖는 오르가노폴리실록산, 바람직하게는 상기 텔레킬릭 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 비닐 기인 오르가노폴리실록산,
    f) 임의로 적어도 하나의 첨가제 H, 예컨대 안료, 염료, 클레이, 계면활성제, 수소첨가 피마자 오일, 규회석, 알루미늄 트리하이드레이트, 마그네슘 하이드록사이드, 할로이사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트, 팽창 흑연, 아연 보레이트, 운모 또는 발연 실리카, 및
    g) 임의로 경화 속도를 늦추는 적어도 하나의 경화 속도 컨트롤러 G.
  2. 제 1 항에 있어서, 중공 유리 비드가 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어인, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X.
  3. 제 2 항에 있어서, 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어가 입방 센티미터 당 0.10 그램 내지 입방 센티미터 당 0.65 그램 범위의 참 밀도를 갖는, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X.
  4. 제 1 항에 있어서, 중공 유리 비드의 수준이 실리콘 고무 신택틱 발포체 중 80 부피% 이하 로딩, 바람직하게는 실리콘 고무 신택틱 발포체 중 5 부피% 내지 70 부피% 로딩인, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X.
  5. 제 1 항에 있어서,
    반응성 희석제 E 가:
    - 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 또는 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되거나, 또는
    - 하기 화학식 I 을 갖는 액체 오르가노폴리실록산이고, 반응성 희석제를 함유하지 않는 동일한 조성물과 비교하여 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 점도를 낮추도록 선택되는, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X:
    Figure pct00007

    식 중:
    - R 및 R2 는 C1 내지 C30 탄화수소 라디칼로부터 서로 독립적으로 선택되고, 바람직하게는 이들은 메틸, 에틸, 프로필, 트리플루오로프로필 및 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 메틸 기이고,
    - R1 은 C1 내지 C20 알케닐 라디칼이고, 바람직하게는 R1 은 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐, 또는 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 R1 은 비닐이고,
    - x 는 0 내지 100 임.
  6. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 오르가노폴리실록산 A 의 25℃ 에서의 점도가 5 mPa.s 내지 60000 mPa.s, 바람직하게는 5 mPa.s 내지 5000 mPa.s, 가장 바람직하게는 5 mPa.s 내지 350 mPa.s 이고,
    - 분자 당 규소에 결합된 2 개의 텔레킬릭 수소 원자를 포함하고 분자 당 규소에 결합된 펜던트 수소 원자는 포함하지 않는 상기 규소 화합물 B 의 25℃ 에서의 점도가 5 내지 100 mPa.s 이고,
    - 분자 당 규소에 결합된 적어도 3 개의 수소 원자를 포함하는 상기 규소 화합물 B 의 25℃ 에서의 점도가 5 내지 2000 mPa.s 인,
    부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 A 및 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 수소 원자를 포함하는 상기 규소 화합물 B 의 25℃ 에서의 점도는 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 25℃ 에서의 점도가 500 mPa.s 내지 5000 mPa.s, 가장 바람직하게는 500 mPa.s 내지 2500 mPa.s 가 되도록 선택되는, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X.
  8. 제 1 항에 있어서, 오르가노폴리실록산 A, 반응성 희석제 E 및 규소 화합물 B 의 중량 비율이 규소에 결합된 전체 알케닐 라디칼에 대한 규소에 결합된 수소 원자의 전체 몰비가 0.35 내지 10 범위, 바람직하게는 0.4 내지 1.5 의 범위 내가 되도록 하는 것인, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X.
  9. 제 1 항에 있어서, 바람직하게는 기밀인 적어도 둘의 별개의 패키지를 포함하는 다성분 RTV 로서 사용 전에 저장되고, 하이드로실릴화 촉매 C 는 규소 화합물 B 또는 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물인 경우 반응성 희석제 E 와 동일한 패키지에 존재하지 않는, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X.
  10. 제 1 항에 있어서, 하기와 같은 임의로 기밀인 적어도 둘의 별개의 패키지를 포함하는 다성분 RTV 로서 사용 전에 저장되는, 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X:
    a) 하기를 포함하는 제 1 패키지 A1:
    - 100 중량부의 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A,
    - 5 내지 30 중량부의 중공 유리 비드 D, 및
    - 5 내지 30 중량부의 적어도 하나의 반응성 희석제 E, 및
    - 금속 백금 기준으로 4 내지 150 ppm 의 백금계 하이드로실릴화 촉매 C,
    b) 하기를 포함하는 제 2 패키지 A2:
    - 100 중량부의 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A,
    - 10 내지 70 중량부의 분자 당 규소에 결합된 2 개의 텔레킬릭 수소 원자를 포함하는 규소 화합물 B,
    - 5 내지 25 중량부의 분자 당 규소에 결합된 적어도 3 개의 수소 원자를 포함하는 규소 화합물 B,
    - 5 내지 30 중량부의 중공 유리 비드 D,
    이는 임의로 기밀인 적어도 둘의 별개의 패키지를 포함하는 다성분 RTV 로서 사용전에 저장되고, 하이드로실릴화 촉매 C 는 규소 화합물 B 또는 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물인 경우 반응성 희석제 E 와 동일한 패키지에 존재하지 않음, 및
    - 유효량의 경화 속도를 늦추는 적어도 하나의 경화 속도 컨트롤러 G.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 가교에 의해 수득되는 실리콘 고무 신택틱 발포체.
  12. 하기 단계를 포함하는, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 제조 방법:
    a) 베이스 공급 라인에 하기를 포함하는 액체 실리콘 베이스 MS1 을 공급하는 단계:
    i) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A,
    ii) 중공 유리 비드 D, 바람직하게는 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어 D1,
    iii) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개, 바람직하게는 적어도 3 개의 수소 원자를 갖는 적어도 하나의 규소 화합물 B,
    iv) 조성물의 점도를 감소시키기 위한 것이고, 하이드로실릴화 반응을 통해 반응하고, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 반응성 희석제 E:
    - 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물, 및
    - 단일 에틸렌계 불포화 기를 함유하는 유기 화합물, 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 α-올레핀이고, 가장 바람직하게는 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 및 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기 화합물, 및
    - 단일 텔레킬릭 알케닐 기를 갖는 오르가노폴리실록산, 바람직하게는 상기 텔레킬릭 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 비닐 기인 오르가노폴리실록산, 및
    v) 임의로 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G,
    b) 촉매 공급 라인에 하기를 포함하는 촉매 마스터배치 MC 를 공급하는 단계:
    i) 적어도 하나의 하이드로실릴화 촉매 C; 및
    ii) 임의로, 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A;
    c) 억제제 공급 라인에 하기를 포함하는 억제제 마스터배치 MI 를 공급하는 단계:
    i) 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G; 및
    ii) 임의로, 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A; 및
    d) 임의로 첨가제 공급 라인에 하기를 포함하는 첨가제 마스터배치 MA 를 공급하는 단계:
    i) 적어도 하나의 첨가제 H, 예컨대 안료, 염료, 클레이, 계면활성제, 수소첨가 피마자 오일, 규회석, 알루미늄 트리하이드레이트, 마그네슘 하이드록사이드, 할로이사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트, 팽창 흑연, 아연 보레이트, 운모 또는 발연 실리카, 및
    ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A; 및
    e) 상기 액체 실리콘 베이스 MS1, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 를 탱크로 보내 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 를 수득하는 단계.
  13. 하기 단계를 포함하는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 의 제조 방법:
    a) 베이스 공급 라인에 하기를 포함하는 액체 실리콘 베이스 MS2 를 공급하는 단계:
    i) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A, 및
    ii) 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개, 바람직하게는 적어도 3 개의 수소 원자를 갖는 적어도 하나의 규소 화합물 B,
    iii) 임의로 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G,
    iv) 조성물의 점도를 감소시키기 위한 것이고, 하이드로실릴화 반응을 통해 반응하고, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 반응성 희석제 E:
    - 분자 당 단일 규소 하이드라이드 기를 포함하는 규소 화합물, 및
    - 단일 에틸렌계 불포화 기를 함유하는 유기 화합물, 바람직하게는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하는 유기 α-올레핀이고, 가장 바람직하게는 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센 및 이들의 조합 및 모두 말단 비닐 기를 갖는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기 화합물, 및
    - 단일 텔레킬릭 알케닐 기를 갖는 오르가노폴리실록산, 바람직하게는 상기 텔레킬릭 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 비닐 기인 오르가노폴리실록산, 및
    b) 촉매 공급 라인에 하기를 포함하는 촉매 마스터배치 MC 를 공급하는 단계:
    i) 적어도 하나의 하이드로실릴화 촉매 C; 및
    ii) 임의로, 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A;
    c) 억제제 공급 라인에 하기를 포함하는 억제제 마스터배치 MI 를 공급하는 단계:
    i) 경화 속도를 늦추는 경화 속도 컨트롤러 G; 및
    ii) 임의로, 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A; 및
    d) 임의로 첨가제 공급 라인에 하기를 포함하는 첨가제 마스터배치 MA 를 공급하는 단계:
    i) 적어도 하나의 첨가제 H, 예컨대 안료, 염료, 클레이, 계면활성제, 수소첨가 피마자 오일, 규회석, 알루미늄 트리하이드레이트, 마그네슘 하이드록사이드, 할로이사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트, 팽창 흑연, 아연 보레이트, 운모 또는 발연 실리카, 및
    ii) 임의로 분자 당 규소에 결합된 적어도 2 개의 알케닐 기를 갖는 적어도 하나의 오르가노폴리실록산 A, 상기 알케닐 기는 각각 2 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐, 알릴, 헥세닐, 데세닐 및 테트라데세닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 상기 알케닐 기는 비닐 기인 오르가노폴리실록산 A;
    e) 상기 액체 실리콘 베이스 MS2, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 를 교반 탱크로 보내는 단계; 및
    f) 상기 교반 탱크를 작동하여, 상기 액체 실리콘 베이스 MS1, 상기 촉매 마스터배치 MC 및 상기 억제제 마스터배치 MI 및 임의로 상기 첨가제 마스터배치 MA 를 바람직하게는 고 유동, 저 전단 혼합기를 사용하여 혼합하는 단계, 및
    g) 바람직하게는 중력 배출 또는 스크류 피더를 사용하여 중공 유리 비드 D, 바람직하게는 중공 보로실리케이트 유리 마이크로스피어 D1 를 상기 교반 탱크에 첨가하여 부가 경화형 오르가노폴리실록산 조성물 X 를 수득하는 단계.
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