新能源行业中液态发泡硅胶制品的应用

有机硅材料的主链含有“硅-氧-硅”结构，侧链含有少量的有机基团，因此具有有机和无机材料的双重优点，耐高低温、耐辐射和耐候性(无双键，不易被紫外线和臭氧分解)、疏水性、生理惰性、耐油性、耐溶剂性等其他材料无法比拟的性能。
 有机硅橡胶泡沫材料(又称:硅泡沫硅胶)是由硅橡胶生胶、填料、硫化剂、发泡剂等制成的多孔、低密度、可压缩的高分子弹性体材料。混合均匀后，在高温下发泡硫化。目前，硅橡胶泡沫由于同时具有硅橡胶和泡沫材料的优异性能而得到广泛应用。它不仅具有橡胶的高弹性，还具有泡沫的特性，如吸音、减震等。多用于性能要求较高的材料，如减震垫、垫片、隔音材料、隔热材料、航空隔热材料等。
 1. 有机硅橡胶的通性
 有机硅橡胶具有中国很多企业优异的性能：
 （1）耐高低温性
 硅橡胶在高温（200℃以上）下具有优异的力学性能，仍具有一定的韧性和弹性。玻璃化转变温度（TG）可低至-70℃。硅橡胶的工作温度一般为-100℃～350℃。它能承受数千度的瞬时高温，所以它常被用于制造航空等防热涂层。
 （2）电绝缘性
 硅橡胶绝缘性好，燃烧时，产生的二氧化硅仍然是一种绝缘体。另外，硅橡胶在电弧放电时不易烧焦，因为其结构中碳原子较少，且其补强填料白炭黑，适用于高压场合。
 （3）生理惰性
 硅橡胶表面是疏水的，因此在潮湿环境下，硅橡胶的物理性能下降很小。附着力差，能起到隔离作用。但它无毒无味，对人体健康无害，只能与身体发生轻微反应，这使得它在生理惰性方面表现出色，同时在生理衰老表现方面也非常优越。
 2. 有机硅橡胶进行泡沫混凝土材料（发泡以及硅胶）的特性
 硅橡胶泡沫塑料由于具有硅橡胶和泡沫材料的优异性能而得到越来越广泛的应用。它不仅具有橡胶的高回弹性、抗老化性，而且具有吸声、减震等性能，用于防水、减震、密封垫片(ip68)、隔音、隔热、航空热绝缘等性能要求都较高。根据泡沫硅橡胶的细胞结构，可分为密闭细胞型、开放细胞型和混合细胞型。
 图2泡沫硅胶的微观结构。
 闭孔发泡的有机硅发泡材料发展具有一个较好防震缓冲、隔音、隔热保温技术以及阻燃防爆等特性，其在汽车行业领域研究主要可以用于中国汽车车载空调用隔热泡沫管材、汽车减震、新能源企业汽车动力电池用发泡硅胶密封垫圈等。
 目前，大多数汽车内饰材料，如地板、天花板、方向盘、汽车座椅等，都是聚氨酯泡沫材料，一方面是因为聚氨酯泡沫技术相对成熟，其性能满足使用需要。另一方面，聚氨酯泡沫价格较低。然而，聚氨酯泡沫塑料的耐候性和可燃性较差，在燃烧过程中会释放出大量对人体有害的有毒气体。因此，随着泡沫硅胶材料的推广和人们对其认识的提高，泡沫硅胶材料有望取代传统的聚氨酯泡沫塑料。
 表1泡沫硅胶的主要性能参数
 2.1泡沫硅胶的密度选择。
 有机硅橡胶基体的密度为1.17g/cm3。但通过进行发泡技术处理，当前的成熟以及工艺过程中所需要制备的有机硅橡胶泡沫混凝土材料的密度达到最低水平可为0.16-0.20 g/cm3，可被直接用于中国汽车安全座椅、头枕等部件；而常规的有机硅橡胶泡沫金属材料（密度为0.45 g/cm3）则被广泛可以用于实现密封、减震等部位的缝隙填充。
 2.2有机硅泡沫的阻燃性
 表征聚合物阻燃性能常用的测试方法之一是垂直燃烧法，其燃烧方式非常接近燃烧物体的实际情况，因此可以很好地反映硅橡胶的实际阻燃效果。阻燃剂的量对硅橡胶垂直燃烧性能的影响如表2所示。从表2可以看出，不含阻燃剂的硅橡胶完全燃烧；阻燃剂40 phr的硅橡胶垂直燃烧等级达到FV-1，具有一定的自熄能力。添加80份阻燃剂的硅橡胶垂直燃烧等级达到FV-0，表现出良好的自熄性。
 表2 阻燃剂用量对发泡硅胶进行垂直分析燃烧系统性能的影响
 2.3泡沫硅胶的电气绝缘性能
 随着物理填料含量的增加，硅橡胶的体积电阻率和表面电阻率降低，介电常数和介电损耗因子增大。可以看出，物理填料的加入在一定程度上损害了硅橡胶的电绝缘性能。
 表3填料对泡沫硅胶电绝缘性能的影响。
 3. 发泡以及硅胶在新能源汽车上的应用
 新能源电动汽车的关键技术在于其高能量密度锂电池充放电技术和安全性能。锂电池在使用过程中必须保持良好的防水和防尘效果，易于加热和自燃是影响其安全使用的首要问题。在大雨、浅水和烟雾等极端条件下，特斯拉和其他美国汽车公司率先将泡沫二氧化硅应用于动力电池，以满足动力电池在驾驶过程中的密封和缓冲保护要求。
 例如，为了减轻模块重量，提高特斯拉model3电池组的安全性，广泛采用硅酮泡沫灌封材料来保护单个电池单元，这可以在一定时间内限制从电池组上部到电池单元的热传递，导致热失控。特斯拉作为动力电池组技术便利性标杆的角色，大大加速了有机硅泡沫材料在动力电池组中的应用和普及。
 图3（模组结构上方进行隔热发泡泡棉（灰白色模切片材）
 目前，我国已有成熟的具有同等性能的液态硅泡沫硅酮片材。
 图4
 同时，硅胶泡沫也广泛应用于 led 周围的漏光、粉尘、冲击、增加气密性处理; 以及扬声器、周围声音的防噪声处理，填补空白处理。