一种乙烯基苯基硅树脂、可注射成型陶瓷化有机硅防火材料制造技术

本发明专利技术涉及复合材料领域，本发明专利技术公开了一种乙烯基苯基硅树脂、可注射成型陶瓷化有机硅防火材料。本发明专利技术将两种不同乙烯基苯基硅树脂进行交联，构建出带有可嵌入式空腔结构的有机硅骨架，用于无机材料的嵌入式锚栓，可赋予材料出色的隔热性、耐热性以及物理强度；同时通过控制该苯基硅树脂的分子结构以及分子量可降低粘度，使其适用于注射成型加工，从而使陶瓷化有机硅防火材料可适用于为软铜排提供防护。本发明专利技术陶瓷化有机硅防火材料原料中含有改性含氢硅油、乙烯基直链/支链型苯基硅树脂、多种无机粉体以及反应速率调节剂，该固化体系粘度低、流动性好，适用于注射成型工艺，并且同时固化后的材料兼具高隔热性、高耐热性和高物理强度。强度。

【技术实现步骤摘要】
一种乙烯基苯基硅树脂、可注射成型陶瓷化有机硅防火材料


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，尤其涉及一种乙烯基苯基硅树脂以及可注射成型陶瓷化有机硅防火材料。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的快速发展，电池过热问题已经成为汽车售后经常出现的重要问题之一。过热有可能导致电芯间起连接作用的铜排表面的绝缘层老化失效，产生拉电弧效应，引起电芯失控连锁反应，进而引发火灾。据统计数据显示，2021年中国发生的电动汽车起火事故已达到3000起，起火概率已近4％，已数倍于燃油车。
[0003]目前，对铜排进行隔热绝缘处理是有效缓解电动汽车起火的方法之一。现有的铜排绝缘层主要由热缩管或绝缘树脂喷涂而成。然而热缩管、绝缘树脂的耐温性能有限，电池热失控时暴露在高温或火焰中易发生分解形成灰烬，从而失去绝缘防火能力，无法满足主机厂防火的需求。改进方案是在绝缘树脂或热缩管的外面捆扎一层耐高温玻纤胶带，但高温下玻纤胶带的粘结层也容易降解失效，绝缘性降低，此外玻纤胶带高温下还会脆化，高温火焰冲击下容易剥落，导致绝缘失效。
[0004]陶瓷化硅橡胶本征耐热、绝缘，且燃烧时Si
‑
O结构会转变成连续、抗氧化、绝缘的网络状二氧化硅灰烬覆盖在可燃物表面，不仅能阻止进一步烧蚀，而且这些二氧化硅灰烬可以为材料后续陶瓷化提供物质基础。这种材料能够实现陶瓷化的机理是利用硅橡胶燃烧后生成的二氧化硅灰烬，通过玻璃流料在高温时的粘结和助烧作用，使二氧化硅灰烬和材料中的耐火填料之间发生共晶反应，生成一层致密且具有一定强度的耐高温陶瓷层，从而达到阻燃、耐火及绝缘的目的。因此陶瓷化硅橡胶是目前较为理想的耐高温绝缘材料之一。
[0005]目前陶瓷化硅橡胶常用的是模压成型工艺。该工艺是在铜排上包覆未硫化的胶料，再放入热模具中，模压固化成型。但模压工艺效率低，模压过程中溢料带来大量的胶料损失，脱模后产品需去飞边，难以满足主机厂的产能需求。此外，模压工艺也不适于软铜排，软铜排模压后，产品会发生较大形变，不利于软铜排的安装使用。
[0006]综上，开发出一种兼具出色隔热性、耐热性以及可适用于软铜排的陶瓷化有机硅防火材料具有积极意义。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，首先，本专利技术提供了一种乙烯基直链/支链型苯基硅树脂，利用上述两种不同类型的乙烯基苯基硅树脂进行交联，可构建出带有独特可嵌入式空腔结构的有机硅骨架，可用于无机材料的“嵌入式”锚栓，赋予材料出色的隔热性、耐热性以及物理强度；同时通过控制该苯基硅树脂的分子结构以及分子量可降低粘度，使其适用于注射成型加工，从而获得的陶瓷化有机硅防火材料可用于为软铜排提供防护。其次，本专利技术提供了可注射成型陶瓷化有机硅防火材料，该材料原料中含有改性含氢硅油、乙烯基直链/支链型苯基硅树脂、多种无机粉体以及反应速率调节剂，混合后体系粘度低、流动性好，可
适用于注射成型工艺，同时固化后的材料兼具高隔热性、高耐热性和高物理强度。
[0008]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种乙烯直链/支链型苯基硅树脂，具有如下所示的结构式：乙烯基直链型苯基硅树脂A：其中，X＝1
‑
10，Y＝3
‑
10；乙烯基直链型苯基硅树脂B：其中，x＝1
‑
10，y＝3
‑
6。
[0009]乙烯基支链型苯基硅树脂C(交替型)：其中，x＝1
‑
10，y＝3
‑
10，z＝5
‑
10，a＝0
‑
7(进一步优选为1
‑
4)。
[0010]乙烯基支链型苯基硅树脂D(嵌段型)：
其中，X＝1
‑
10，Y＝3
‑
10，Z＝5
‑
10，a＝0
‑
7(进一步优选为1
‑
4)。
[0011]本专利技术的上述乙烯基直链型苯基硅树脂和乙烯基支链型苯基硅树脂配合后可作为可注射成型陶瓷化有机硅防火材料的原料，其优点在于：(1)本专利技术利用乙烯基直链型苯基硅树脂和乙烯基支链型苯基硅树脂两种不同类型的原料，通过控制交联度和交联尺寸，可构建出带有独特可嵌入式空腔结构的有机硅骨架，可用于无机材料的“嵌入式”锚栓，在分子设计层面构建可陶瓷化体系，大幅提高树脂与无机材料的结合力，提高有机硅树脂和无机材料的低温成瓷性能，从而赋予材料出色的隔热性、耐热性以及物理强度。
[0012](2)本专利技术乙烯基直链/支链型苯基硅树脂的分子量适当，可有效降低体系粘度，适用于注射成型工艺。若乙烯基直链/支链型苯基硅树脂的分子链过长，支链过多，则分子量过大，分子间作用力越强，分子链柔顺性变差，其材料粘性变大，不利于注射，而若乙烯基支链密度过低则无法与乙烯基直链硅树脂有效形成可嵌入式空腔结构，影响材料的隔热性及物理强度。
[0013](3)本专利技术优选乙烯基支链型苯基硅树脂中烷基侧基的碳链长度为1
‑
8，进一步优选为2
‑
5。原因在于我们发现：当甲组份与乙组分混合固化时，不同分子上适当长度的烷基侧基之间可发生交缠，从而提升分子的交联程度，有利于提升固化后材料的机械强度。但是该烷基侧基的长度需要适当，若长度过短则交缠程度较弱，若长度过长则又容易导致体系粘度过大，从而无法进行注射成型。
[0014]作为优选，所述乙烯基直链型苯基硅树脂的制备方法如下：乙烯基直链型苯基硅树脂A：在含水率为0.05
‑
0.1wt％的惰性气体的保护下，将甲基苯基二氯硅烷与二甲基二乙氧基硅烷混合均匀，滴加至冰盐浴锅中，温度控制在
‑
15至0℃，滴加完毕后，升温至室温继续反应，滴加二甲基乙烯基氯硅烷进行封端反应，期间分离出生成的HCl，滴加完毕后，撤出惰性气体保护，然后升温至70
‑
90℃继续反应，减压蒸馏除去低沸物，升温至140
‑
160℃进行结构重整，得到乙烯基直链型苯基硅树脂A。
[0015]乙烯基直链型苯基硅树脂B：在含水率为0.05
‑
0.1wt％的惰性气体的保护下，将二甲基二氯硅烷与二苯基二乙氧基硅烷混合均匀，滴加至冰盐浴锅中，温度控制在
‑
15至0℃，滴加完毕后，升温至室温继续反应，滴加二甲基乙烯基氯硅烷进行封端反应，期间分离出生成的HCl，滴加完毕后，撤出惰性气体保护，然后升温至70
‑
90℃继续反应，减压蒸馏除去低沸物，升温至140
‑
160℃进行结构重整，得到乙烯基直链型苯基硅树脂B。
[0016]在本专利技术的上述制备过程中，氯硅烷很活泼，遇到空气的水蒸气即发生分解，生成硅醇和氯化氢气体。在酸性条件下，硅醇会进一步和烷氧基硅烷发生缩合反应，生产小分子有机硅聚合物并释放出乙醇。为了控制氯硅烷的水解速度，本专利技术选择在含水惰性气体(优选氮气)保护下进行，需要注意的是，惰性气体的含水率至关重要，适当的含水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乙烯基直链型苯基硅树脂，其特征在于：具有如下所示的两种结构式：乙烯基直链型苯基硅树脂A：其中，X＝1
‑
10，Y＝3
‑
10；乙烯基直链型苯基硅树脂B：其中，x＝1
‑
10，y＝3
‑
6。2.一种如权利要求1所述乙烯基直链型苯基硅树脂的制备方法，其特征在于：乙烯基直链型苯基硅树脂A：在含水率为0.05
‑
0.1wt％的惰性气体的保护下，将甲基苯基二氯硅烷与二甲基二乙氧基硅烷混合均匀，滴加至冰盐浴锅中，温度控制在
‑
15至0℃，滴加完毕后，升温至室温，滴加二甲基乙烯基氯硅烷进行封端反应，期间分离出生成的HCl，滴加完毕后，撤出惰性气体保护，然后升温至70
‑
90℃继续反应，减压蒸馏除去低沸物，升温至140
‑
160℃进行结构重整，得到乙烯基直链型苯基硅树脂A；乙烯基直链型苯基硅树脂B：在含水率为0.05
‑
0.1wt％的惰性气体的保护下，将二甲基二氯硅烷与二苯基二乙氧基硅烷混合均匀，滴加至冰盐浴锅中，温度控制在
‑
15至0℃，滴加完毕后，升温至室温，滴加二甲基乙烯基氯硅烷进行封端反应，期间分离出生成的HCl，滴加完毕后，撤出惰性气体保护，然后升温至70
‑
90℃继续反应，减压蒸馏除去低沸物，升温至140
‑
160℃进行结构重整，得到乙烯基直链型苯基硅树脂B。3.一种乙烯基支链型苯基硅树脂，其特征在于：具有如下所示的两种结构式：呈交替结构的乙烯基支链型苯基硅树脂C：
其中，x＝1
‑
10，y＝3
‑
10，z＝5
‑
10，a＝0
‑
7；呈嵌段结构的乙烯基支链型苯基硅树脂D：其中，X＝1
‑
10，Y＝3
‑
10，Z＝5
‑
10，a＝0
‑
7。4.一种如权利要求3所述乙烯基支链型苯基硅树脂的制备方法，其特征在于：呈交替结构的乙烯基支链型苯基硅树脂C：在含水率为0.05
‑
0.1wt％的惰性气体的保护下，将甲基苯基二氯硅烷与侧基烷基碳数为1
‑
8的乙烯基烷基二氯硅烷、二甲基二乙氧基硅烷混合均匀，滴加至冰盐浴锅中，温度控制在
‑
15至0℃，滴加完毕后，升温至室温，滴加三甲基氯硅烷进行封端反应，期间分离出生成的HCl，滴加完毕后，撤出惰性气体保护，然后升温至70
‑
90℃继续反应，减压蒸馏除去低沸物，升温至140
‑
160℃进行结构重整，得到乙烯基支链型苯基硅树脂C；呈嵌段结构的乙烯基支链型苯基硅树脂D：在含水率为0.05
‑
0.1wt％的惰性气体的保护下，将甲基苯基二氯硅烷与侧基烷基碳数为1
‑
8的乙烯基烷基二氯硅烷混合均匀，滴加至冰盐浴锅中，温度控制在
‑
15至0℃，滴加完毕后，升温至室温后加入甲基苯基二乙氧基硅烷，继续反应一段时间，滴加三甲基氯硅烷进行封端反应，期间分离出生成的HCl，滴加完毕后，撤出惰性气体保护，然后升温至70
‑
90℃继续反应，减压蒸馏除去低沸物，升温至140
‑
160℃进行结构重整，得到乙烯基支链型苯基硅树脂D。5.一种可注射成型陶瓷化有机硅防火材料，其特征在于：由包括甲组份和乙组份在内的组分混合均匀后加热固化而得；其中：所述甲组份包括以下原料：乙烯基直链型苯基硅树脂A和/或乙烯基直链型苯基硅树脂B，硅微粉，硅氮烷改性气相二氧化硅，改性含氢硅油一，改性含氢硅油二，无机粉体，反应速
率调节剂；所述乙组份包括以下原料：乙烯基支链型苯基硅树脂C和/或乙烯基支链型苯基硅树脂D，硅微粉，硅氮烷改性气相二氧化硅，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁凯，梁郑，徐圳，徐赢斐，金龙，邬烨甬，
申请(专利权)人：浙江葆润应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：