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一种导热发泡 硅 橡胶及其制备方法和应用

阅读：682发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用，所述导热发泡硅橡胶的制备原料包括：硅橡胶生胶、硅橡胶基胶、补强填料、复合发泡剂、硫化剂、导热填料和硅烷偶联剂。该导热材料避免了各种填料和硅油的析出，且具有较高的导热系数；拥有良好的压缩永久变形性能；还拥有良好的力学性能与回弹性，使得材料可以重复使用；能够快速地吸收冲击及变形，且缓慢恢复变形；另外，该导热发泡硅橡胶拥有低的密度，在电池包领域具有良好的应用前景。，下面是一种导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种导热发泡硅橡胶，其特征在于，所述导热发泡硅橡胶的制备原料包括：硅橡胶生胶、硅橡胶基胶、补强填料、复合发泡剂、硫化剂、导热填料和硅烷偶联剂。
2.如权利要求1所述的导热发泡硅橡胶，其特征在于，所述导热发泡硅橡胶的制备原料按质量份数计包括：硅橡胶生胶100份、硅橡胶基胶250-350份、补强填料9-12份、复合发泡剂10-15份、硫化剂9-12份、导热填料1000-1800份、硅烷偶联剂3-6份和脱模剂0-5份。
3.如权利要求1或2所述的导热发泡硅橡胶，其特征在于，所述硅橡胶生胶包括甲基乙烯基硅橡胶，二甲基生胶，甲基乙烯基苯基生胶或甲基乙烯基三氟丙基生胶中的任意一种或至少两种的组合；优选甲基乙烯基硅橡胶；
优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.15-0.20％；
优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶的数均分子量为550000-700000；
优选地，所述硅橡胶基胶的硬度为30-50HA；
优选地，所述补强填料包括气相二氧化硅；
优选地，所述气相二氧化硅的比表面积为180-220。
4.如权利要求1-3中任一项所述的导热发泡硅橡胶，其特征在于，所述复合发泡剂包括甲基乙烯基硅橡胶和偶氮二异丁腈；
优选地，所述复合发泡剂中甲基乙烯基硅橡胶和偶氮二异丁腈的质量比为1:1；
优选地，所述硫化剂包括双二四硫化剂；
优选地，所述导热填料包括球形氧化铝、硅微粉、氢氧化铝或高岭土中的任意一种或至少两种的组合；优选球形氧化铝；
优选地，所述球形氧化铝的粒径为0.3-40μm；
优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、硅氮烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述脱模剂包括硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙或聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合。
5.如权利要求1-4中任一项所述的导热发泡硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将硅橡胶生胶、硅橡胶基胶、硅烷偶联剂和脱模剂混合进行混炼捏合；
(2)向步骤(1)得到的捏合后的产物中依次加入导热填料和补强填料进一步混炼捏合，得到A材料；
(3)将步骤(2)得到的A材料与发泡剂、硫化剂混合进行开炼，得到B材料；
(4)将步骤(3)得到的B材料进行压延和发泡硫化，得到C材料；
(5)将步骤(4)得到的C材料进行二次硫化，得到所述导热发泡硅橡胶。
6.如权利要求5所述的导热发泡硅橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混炼捏合的时间为8-15min；
优选地，步骤(1)所述混炼捏合的温度为135-175℃。
7.如权利要求5或6所述的导热发泡硅橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混炼捏合的时间为15-25min；
优选地，步骤(2)所述混炼捏合的温度为0-40℃；
优选地，步骤(3)所述开炼的时间为20-30min。
8.如权利要求5-7中任一项所述的导热发泡硅橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述压延使用压延机进行，线速度为0.5-2m/min；
优选地，步骤(4)所述压延是指压延至0.5-10mm的厚度；
优选地，步骤(4)所述发泡硫化使用7节硫化烘道，烘道上下热源的温度一致，分别设置为：145-160℃、150-170℃、150-170℃、150-170℃、150-170℃、165-185℃和165-185℃；
优选地，步骤(5)所述二次硫化使用二硫烤箱，温度为165-185℃，时间为2-8h。
9.如权利要求1-4中任一项所述的导热发泡硅橡胶在电池换热单元、液冷系统或电池包中的应用。
10.如权利要求1-4中任一项所述的导热发泡硅橡胶在汽车储能器件中的应用。

说明书全文

一种导热发泡硅 橡胶及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于储能器件技术领域，具体涉及一种导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用，尤其涉及一种液冷板用导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 电池的热管理是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。由于车辆上空间有限，电池在工作中产生的大量热量受空间影响而累积，造成各处温度不均匀从而影响电池单体的一致性。因此将降低电池充放电循环效率，影响电池的功率和能量发挥，严重时还将导致热失控，影响系统安全性与可靠性。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10-30℃之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。

[0003] 因此，使电池包内温度维持的一定的温度范围区间内就显示尤其重要。这主要是通过冷却与加热来实现，常用冷却系统有风冷、液冷、直冷三种冷却方式。其中液冷方式因其液冷介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快，对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著，被广泛使用。

[0004] 液冷系统一般由液冷管道、冷却泵、冷却阀、液冷板等组成。其中液冷板作为电池包液冷系统中最关键的零部件之一，液冷板与电池组间的传热性能会极大影响整个液冷系统热管理功能。现有液冷板与电池之间使用的导热材料，以导热脂与导热胶片为主，其中导热脂由于其为膏状，拥有一定流动性，这就要求液冷板与电池能够完全贴合，才能表现出优异传热性能，对整个电池包的工件加工工艺公差有着很高要求，而较少使用。

[0005] 导热胶片是现在使用最多传热材料，为了保证导热胶片在较小压缩应力的情况下，能够完全吸收液冷板与电池组间的距离公差，保证电池与液冷板在低压力下能够与导热胶片实现完全贴敷，从而使用未完全硫化的导热胶片，其表现出较低硬度及良好的可压缩性，但是由于其未完全二硫，其拥有以下缺点：①容易在使用过程中析出填料与硅油；②为了达到更高导热系数，密度高；③压缩后，无法回弹，容易在长时间使用后，局部地区的导热垫与液冷板、电池组之间出现缝隙，导致无法传热，对电池组寿命与安全造成影响；④材料力学性能差，容易长时间使用，出现撕裂的情况，且材料不可回弹，无法重复使用，安装出错后，只能丢弃。而悬浮液冷板技术(液冷板下面的悬浮缓冲结构)虽能缓解上述问题，但其价格昂贵，制备成分很高，不具有普适性。

[0006] 因此，开发出一种导热材料尤其是针对液冷板用的导热材料及其制备方法，以有效提高液冷系统的传热稳定性，并节省成本，是非常有意义的。

发明内容

[0007] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用，尤其涉及一种液冷板用导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用。

[0008] 为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

[0009] 第一方面，本发明提供一种导热发泡硅橡胶，所述导热发泡硅橡胶的制备原料包括：硅橡胶生胶、硅橡胶基胶、补强填料、复合发泡剂、硫化剂、导热填料和硅烷偶联剂。

[0010] 本发明所涉及的导热发泡硅橡胶是一种新型的导热材料，其为完全硫化的材料，避免了各种填料和硅油的析出，且具有较高的导热系数，导热性能优良；其压缩回弹力与其压缩率成正比关系，拥有良好的压缩永久变形性能，长时间压缩后，泡棉可以恢复一定厚度，减少因为长时间使用，导致液冷板与电池组之间因为距离的变化，出现导热材料无法传热的情况；其可以实现在低压缩力的情况下，实现高压缩率，表现出比导热胶片更好的贴附性；其拥有良好的力学性能与回弹性，使得材料可以重复使用；能够快速地吸收冲击及变形，且缓慢恢复变形；另外，该导热发泡硅橡胶拥有比导热垫片更低的密度。

[0011] 优选地，所述导热发泡硅橡胶的制备原料按质量份数计包括：硅橡胶生胶100份、硅橡胶基胶250-350份、补强填料9-12份、复合发泡剂10-15份、硫化剂9-12份、导热填料1000-1800份、硅烷偶联剂3-6份和脱模剂0-5份。

[0012] 所述导热发泡硅橡胶的各制备原料需要在上述特定质量份数的相互配合下才能实现更好的性能。

[0013] 优选地，所述硅橡胶生胶包括甲基乙烯基硅橡胶，二甲基生胶，甲基乙烯基苯基生胶或甲基乙烯基三氟丙基生胶中的任意一种或至少两种的组合；所述至少两种的组合例如甲基乙烯基硅橡胶和二甲基生胶的组合、二甲基生胶和甲基乙烯基苯基生胶的组合等，优选甲基乙烯基硅橡胶。

[0014] 所述硅橡胶生胶选择甲基乙烯基硅橡胶是因为甲基乙烯基硅橡胶带有乙烯基官能团，相比二甲基生胶，其带有乙烯基官能团，可以进行高温硫化交联，发泡后赋予材料更好力学性能和压缩回弹性能。

[0015] 优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.15-0.20％，例如0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％等。

[0016] 所述乙烯基含量特定选择在0.15-0.20％范围内，是因为在此范围内材料的力学性能和压缩回弹性能能达到更优的效果。

[0017] 优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶的数均分子量为550000-700000，例如550000、580000、600000、620000、640000、650000、680000或700000等。

[0018] 所述甲基乙烯基硅橡胶的数均分子量特定选择在550000-700000范围内，是因为若不在此范围内会影响导热填料、补强填料的添加量，从而影响材料的导热性能和力学性能。

[0019] 优选地，所述硅橡胶基胶的硬度为30-50HA，例如32HA、34HA、35HA、40HA、45HA、48HA或50HA等。

[0020] 优选地，所述补强填料包括气相二氧化硅。

[0021] 所述补强填料选择气相二氧化硅是因为气相二氧化硅相比于沉淀白炭黑，硅微粉等其他补强填料，其比表面积高，补强效果更佳。

[0022] 优选地，所述气相二氧化硅的比表面积为180-220，例如180、190、200、210或220等。

[0023] 优选地，所述复合发泡剂包括甲基乙烯基硅橡胶和偶氮二异丁腈。

[0024] 优选地，所述复合发泡剂中甲基乙烯基硅橡胶和偶氮二异丁腈的质量比为1:1。所述偶氮二异丁腈还可由AC发泡剂、碳酸氢钠或碳酸氢铵进行替代。

[0025] 优选地，所述硫化剂包括双二四硫化剂。

[0026] 优选地，所述导热填料包括球形氧化铝、硅微粉、氢氧化铝或高岭土中的任意一种或至少两种的组合；所述至少两种的组合例如球形氧化铝和硅微粉的组合、硅微粉和氢氧化铝的组合、氢氧化铝和高岭土的组合等。其他任意的组合方式均可选择，在此不一一赘述。优选球形氧化铝。

[0027] 所述导热填料优选球形氧化铝是因为球形氧化铝为球体，添加量更高，同时比表面积高，导热效果更佳。

[0028] 优选地，所述球形氧化铝的粒径为0.3-40μm，例如0.3μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm或40μm等。

[0029] 此处球形氧化铝优选不同粒径的球形氧化铝所组成的混合体系，优选粒径为0.5μm、10μm、40μm球形氧化铝的混合体系，质量比为1:1:2。采用大小不同粒径的球形氧化铝进行复配，使得导热填料在混炼胶中分布更加均匀，密实，使形成更多的导热通路，导热性能优越。

[0030] 优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、硅氮烷、二甲基二乙氧基硅烷、KH550(γ―氨丙基三乙氧基硅烷)或KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)中的任意一种或至少两种的组合，所述至少两种的组合例如乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷和硅氮烷的组合、硅氮烷和二甲基二乙氧基硅烷的组合、KH550和KH560的组合等，其他任意的组合方式均不在此一一赘述。

[0031] 优选地，所述脱模剂包括硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙或聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合，所述至少两种的组合例如硬脂酸锌和硬脂酸镁的组合、硬脂酸镁和硬脂酸钙的组合、硬脂酸钙和聚乙二醇的组合等，其他任意的组合方式均不在此一一赘述。

[0032] 第二方面，本发明提供一种如上所述的导热发泡硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

[0033] (1)将硅橡胶生胶、硅橡胶基胶、硅烷偶联剂和脱模剂混合进行混炼捏合；

[0034] (2)向步骤(1)得到的捏合后的产物中依次加入导热填料和补强填料进一步混炼捏合，得到A材料；

[0035] (3)将步骤(2)得到的A材料与发泡剂、硫化剂混合进行开炼，得到B材料；

[0036] (4)将步骤(3)得到的B材料进行压延和发泡硫化，得到C材料；

[0037] (5)将步骤(4)得到的C材料进行二次硫化，得到所述导热发泡硅橡胶。

[0038] 优选地，步骤(1)所述混炼捏合的时间为8-15min，例如8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min等。

[0039] 所述混炼捏合的时间特定选择在8-15min范围内，是因为捏合时间更短，填料捏合不够充分，导热性能不稳定；捏合时间更长，温度上升快，产生低分子，开炼机加工性能差。

[0040] 优选地，步骤(1)所述混炼捏合的温度为135-175℃，例如135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、170℃或175℃等。

[0041] 优选地，步骤(2)所述混炼捏合的时间为15-25min，例如15min、18min、20min、21min、22min、23min或25min等。

[0042] 优选地，步骤(2)所述混炼捏合的温度为0-40℃，例如0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或40℃等。

[0043] 上述操作在捏合机中进行，捏合机冷却水全开，冷却水温0-40℃(例如0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或40℃等)，捏合机转速为25-35r/min(例如25r/min、28r/min、30r/min或35r/min等)。

[0044] 优选地，步骤(3)所述开炼的时间为20-30min，例如20min、22min、24min、26min、28min或30min等。

[0045] 上述操作在开炼机中进行，开炼均匀后打圆卷下机，得到B材料。

[0046] 优选地，步骤(4)所述压延使用压延机(优选5辊压延机)进行，线速度为0.5-2m/min，例如0.5m/min、0.8m/min、1m/min、1.2m/min、1.5m/min或2m/min等。

[0047] 优选地，步骤(4)所述压延是指压延至0.5-10mm的厚度，例如0.5mm、1mm、2mm、4mm、5mm、8mm或10mm等。

[0048] 优选地，步骤(4)所述发泡硫化使用7节硫化烘道，烘道上下热源的温度一致，分别设置为：145-160℃、150-170℃、150-170℃、150-170℃、150-170℃、165-185℃和165-185℃。

[0049] 优选地，步骤(5)所述二次硫化使用二硫烤箱，温度为165-185℃，例如165℃、170℃、175℃、180℃或185℃等，时间为2-8h，例如2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h等。此操作是为了去除材料中的低分子量化合物。

[0050] 作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：

[0051] (1)将硅橡胶生胶、硅橡胶基胶、硅烷偶联剂和脱模剂混合在135-175℃下进行混炼捏合8-15min；

[0052] (2)向步骤(1)得到的捏合后的产物中依次加入导热填料和补强填料进一步在0-40℃下混炼捏合15-25min，得到A材料；

[0053] (3)将步骤(2)得到的A材料与发泡剂、硫化剂混合进行开炼20-30min，得到B材料；

[0054] (4)将步骤(3)得到的B材料通过压延机进行压延至0.5-10mm的厚度，再通过7节硫化烘道发泡硫化定型，烘道上下热源的温度一致，分别设置为：145-160℃、150-170℃、150-170℃、150-170℃、150-170℃、165-185℃和165-185℃得到C材料；

[0055] (5)将步骤(4)得到的C材料置于二硫烤箱，温度为165-185℃，时间为2-8h，得到所述导热发泡硅橡胶。

[0056] 第三方面，本发明提供一种如上所述的导热发泡硅橡胶在电池换热单元、液冷系统或电池包中的应用。所述电池换热单元包括依次接触的导热发泡硅橡胶层、液冷板和隔热缓冲层。所述液冷系统包括所述电池换热单元。所述电池包包括箱体、电池模组和所述液冷系统，所述液冷系统中的导热发泡硅橡胶层与电池模组接触。

[0057] 所述导热发泡硅橡胶作为导热材料置于电池模组与液冷板之间，具有比传统导热材料如导热脂或导热胶片更优异的性能，能够利用导热硅泡棉的变形，吸收振动及碰撞对液冷板的挤压，从而代替液冷板底部的悬浮缓冲结构，节省电池包空间及成本，且能减轻电池包重量；减少因为长时间使用，导致液冷板与电池组之间因为距离的变化，出现导热材料无法传热的情况。其应用于电池包中，使得电池的换热效率大幅提高，提高电池充放电循环效率，也延长电池的使用寿命和提高使用安全性。

[0058] 第四方面，本发明提供一种如上所述的导热发泡硅橡胶在汽车储能器件中的应用。

[0059] 在此需要声明的是，本发明所涉及的箱体、电池模组和液冷系统的相互连接关系为：将多个电池模组通过固定结构固定于箱体内部，其按照一定图形排列，排列的电池模组通过串联、并联方式连接，构成汽车动力装置的能源；通过在排列的电池模组上边、下边或者侧边设置液冷系统的电池换热单元，电池换热单元的导热发泡硅橡胶与电池模组直接接触，保证每个电池模组通过导热发泡硅橡胶与液冷板实现热交换，其中将电池换热单元设置在电池模组下端为最佳选择。液冷系统的电池换热单元通过固定结构固定于箱体上，其中与箱体的相邻面，通过设置隔热缓冲材料防止箱体与液冷板的热交换。

[0060] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

[0061] 本发明所涉及的导热发泡硅橡胶是一种新型的导热材料，其为完全硫化的材料，避免了各种填料和硅油的析出，且具有较高的导热系数，导热性能优良；其压缩回弹力与其压缩率成正比关系，拥有良好的压缩永久变形性能，长时间压缩后，泡棉可以恢复一定厚度，减少因为长时间使用，导致液冷板与电池组之间因为距离的变化，出现导热材料无法传热的情况；其可以实现在低压缩力的情况下，实现高压缩率，表现出比导热胶片更好的贴附性；其拥有良好的力学性能与回弹性，使得材料可以重复使用；能够快速地吸收冲击及变形，且缓慢恢复变形；另外，该导热发泡硅橡胶拥有比导热垫片更低的密度。具体地，本发明所涉及的导热发泡硅橡胶的硬度为22-39Shore A、密度为1.12-1.65g/cm2、拉伸强度为468-1136kPa、伸长率为70.8-138％、压缩偏移为186-568kPa、压缩永久形变为20-53％、撕裂强度为0.86-2.65kPa。

具体实施方式

[0062] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

[0063] 实施例1

[0064] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料按质量份数计包括：甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量为0.17％，其质均分子量为620000)100份、气相高温混炼胶(硬度为40HA，型号为NE-9140，厂家为东爵有机硅集团有限公司)300份、气相二氧化硅10份、上述甲基乙烯基硅橡胶与偶氮二异丁腈的等比例混合物12份、双二四硫化剂(型号为PX OPC-50S-PS-MM，厂家为阿克苏诺贝尔公司)10份、球形氧化铝(粒径40μm的800份、粒径10μm的400份、粒径0.5μm的400份)1600份、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷4份和硬脂酸锌2份。其制备方法为：

[0065] (1)将甲基乙烯基硅橡胶、气相高温混炼胶、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷和硬脂酸锌混合在155℃下进行混炼捏合10min；

[0066] (2)向步骤(1)得到的捏合后的产物中依次加入球形氧化铝和气相二氧化硅进一步在30℃下混炼捏合20min，得到A材料；

[0067] (3)将步骤(2)得到的A材料和甲基乙烯基硅橡胶与偶氮二异丁腈的等比例混合物、双二四硫化剂混合进行开炼25min，得到B材料；

[0068] (4)将步骤(3)得到的B材料通过压延机进行压延至5mm的厚度，再通过7节硫化烘道发泡硫化定型，烘道上下热源的温度一致，分别设置为：150℃、160℃、160℃、160℃、160℃、175℃和175℃得到C材料；

[0069] (5)将步骤(4)得到的C材料置于二硫烤箱，温度为175℃，时间为4h，得到所述导热发泡硅橡胶。

[0070] 实施例2

[0071] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料按质量份数计包括：甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量为0.20％，其质均分子量为700000)100份、气相高温混炼胶(硬度为30HA，型号为NE-9130，厂家为东爵有机硅集团有限公司)350份、气相二氧化硅9份、上述甲基乙烯基硅橡胶与偶氮二异丁腈的等比例混合物15份、双二四硫化剂(型号为PX OPC-50S-PS-MM，厂家为阿克苏诺贝尔公司)12份、球形氧化铝(粒径40μm的800份、粒径10μm的400份、粒径0.5μm的400份)1600份、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷6份和硬脂酸锌5份。其制备方法为：

[0072] (1)将甲基乙烯基硅橡胶、气相高温混炼胶、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷和硬脂酸锌混合在170℃下进行混炼捏合8min；

[0073] (2)向步骤(1)得到的捏合后的产物中依次加入球形氧化铝和气相二氧化硅进一步在25℃下混炼捏合20min，得到A材料；

[0074] (3)将步骤(2)得到的A材料和甲基乙烯基硅橡胶与偶氮二异丁腈的等比例混合物、双二四硫化剂混合进行开炼30min，得到B材料；

[0075] (4)将步骤(3)得到的B材料通过压延机进行压延至5mm的厚度，再通过7节硫化烘道发泡硫化定型，烘道上下热源的温度一致，分别设置为：150℃、160℃、160℃、160℃、160℃、175℃和175℃得到C材料；

[0076] (5)将步骤(4)得到的C材料置于二硫烤箱，温度为165℃，时间为8h，得到所述导热发泡硅橡胶。

[0077] 实施例3

[0078] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料按质量份数计包括：甲基乙烯基硅橡胶(乙烯基含量为0.15％，其质均分子量为550000)100份、气相高温混炼胶(硬度为50HA，型号为NE-9150，厂家为东爵有机硅集团有限公司)250份、气相二氧化硅12份、上述甲基乙烯基硅橡胶与偶氮二异丁腈的等比例混合物10份、双二四硫化剂(型号为PX OPC-50S-PS-MM，厂家为阿克苏诺贝尔公司)9份、球形氧化铝(粒径40μm的800份、粒径10μm的400份、粒径0.5μm的400份)1600份、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷3份和硬脂酸锌1份。其制备方法为：

[0079] (1)将甲基乙烯基硅橡胶、气相高温混炼胶、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷和硬脂酸锌混合在140℃下进行混炼捏合12min；

[0080] (2)向步骤(1)得到的捏合后的产物中依次加入球形氧化铝和气相二氧化硅进一步在20℃下混炼捏合20min，得到A材料；

[0081] (3)将步骤(2)得到的A材料和甲基乙烯基硅橡胶与偶氮二异丁腈的等比例混合物、双二四硫化剂混合进行开炼20min，得到B材料；

[0082] (4)将步骤(3)得到的B材料通过压延机进行压延至5mm的厚度，再通过7节硫化烘道发泡硫化定型，烘道上下热源的温度一致，分别设置为：150℃、160℃、160℃、160℃、160℃、175℃和175℃得到C材料；

[0083] (5)将步骤(4)得到的C材料置于二硫烤箱，温度为185℃，时间为2h，得到所述导热发泡硅橡胶。

[0084] 实施例4

[0085] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：球形氧化铝(粒径40μm的600份、粒径10μm的300份、粒径0.5μm的300份)的质量份数为1200份，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0086] 实施例5

[0087] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：球形氧化铝(粒径40μm的900份、粒径10μm的450份、粒径0.5μm的450份)的质量份数为1800份，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0088] 实施例6

[0089] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：球形氧化铝(粒径均为10μm)的质量份数为1600份，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0090] 实施例7

[0091] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：导热填料不是球形氧化铝而是非球形氧化铝，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0092] 实施例8

[0093] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：硅橡胶生胶不是甲基乙烯基硅橡胶而是二甲基硅橡胶(型号为110-0，厂家为浙江恒业成有机硅有限公司)，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0094] 实施例9

[0095] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.4％，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0096] 实施例10

[0097] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：补强剂不是气相二氧化硅而是沉淀白炭黑，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0098] 实施例11

[0099] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：发泡剂中甲基乙烯基硅橡胶与偶氮二异丁腈的质量比为1:3，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0100] 实施例12

[0101] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：用AC发泡剂替换偶氮二异丁腈，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0102] 实施例13

[0103] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：用KH-550替换乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0104] 实施例14

[0105] 本实施例提供一种导热发泡硅橡胶，其制备原料与实施例1的区别仅在于：用硬脂酸镁替换硬脂酸锌，其他保持不变。制备方法与实施例1一致。

[0106] 评价试验：

[0107] 对实施例1-14制得的导热发泡硅橡胶进行硬度(Shore A)、密度(g/cm2)、拉伸强度(kPa)、伸长率(％)、压缩偏移(kPa)、压缩永久形变(％)和撕裂强度(kPa)的性能测试，结果如表1所示。

[0108] 表1

[0109]

[0110]

[0111] 由表1数据可知相对于传统的导热脂与导热胶片，导热泡棉拥有良好的力学性能与回弹性(压缩永久变形)，而为了防止长时间使用后，导热泡棉永久变形，导致材料无法提供缓冲作用，导热泡棉的压缩永久变形的性能小于30％为最佳。且越小的压缩永久变形保证材料拥有更好回弹性与耐老化性能，利于材料的长时间使用。其中实施列1、2、3、4、6、9、14效果较好。

[0112] 测试实施例1-14制得的导热发泡硅橡胶分别在不同压缩量的情况下的导热系数，单位为W/(m·K)，结果如表2所示。

[0113] 表2

[0114]

[0115]

[0116] 由表2数据可知：对于界面传热，其导热系数在使用时1W/(m·K)能够保证电池包正常运转，泡棉在压缩50％状态下，实施列1、2、5、8、10、13、14拥有较好的导热性能。

[0117] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

[0118] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0119] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

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一种导热发泡硅橡胶及其制备方法和应用

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