BR122024005859A2 - SECONDARY BATTERY BLOCK AND PROCESS FOR PREPARING A SECONDARY BATTERY BLOCK - Google Patents
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Abstract
A presente invenção se refere a um bloco de bateria secundária inovador com gerenciamento térmico aprimorado útil para um veículo totalmente elétrico (EV), um veículo híbrido plug-in (PHEV), um veículo híbrido (HEV) ou blocos de bateria utilizado para as baterias de outros veículos e, mais especialmente, à utilização de um material específico para isolar termicamente um bloco de bateria secundária e minimizar ainda mais a propagação da fuga térmica dentro de um bloco de bateria. O bloco de bateria secundária compreende pelo menos, uma carcaça de módulo de bateria (102) em que está disposta uma pluralidade de células da bateria (103) que estão eletricamente conectadas entre si, uma espuma sintática de borracha de silicone que compreende um aglutinante de borracha de silicone e contas ocas de vidro, e a espuma sintática de borracha de silicone preenche parcialmente ou completamente o espaço aberto da carcaça de módulo de bateria (102) e/ou cobrindo as células da bateria (103) e/ou cobrindo a carcaça de módulo (102), e opcionalmente, uma tampa cobrindo a carcaça de módulo de bateria (102).The present invention relates to an innovative secondary battery pack with improved thermal management useful for an all-electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a hybrid vehicle (HEV), or battery packs used for batteries. from other vehicles and, more especially, the use of a specific material to thermally insulate a secondary battery block and further minimize the propagation of thermal runaway within a battery block. The secondary battery block comprises at least one battery module housing (102) in which there is disposed a plurality of battery cells (103) that are electrically connected together, a synthetic silicone rubber foam comprising a binder of silicone rubber and hollow glass beads, and the synthetic silicone rubber foam partially or completely fills the open space of the battery module housing (102) and/or covering the battery cells (103) and/or covering the housing module (102), and optionally, a cover covering the battery module housing (102).
Description
[001] O presente pedido é um pedido internacional sob o Tratado de Cooperação de Patentes, que reivindica a prioridade para o Pedido Provisório US 1962/456.502, depositado em 8 de fevereiro de 2017, cujo conteúdo está incorporado no presente como referência em sua totalidade.[001] The present application is an international application under the Patent Cooperation Treaty, which claims priority to Provisional Application US 1962/456,502, filed on February 8, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference in its entirety .
[002]A presente invenção se refere a um bloco de bateria secundária inovador, em especial, àqueles que compreendem as células da bateria de íons de lítio, com gerenciamento térmico aprimorado possibilitando a utilização sob condições estendidas de temperaturas extremas. Mais especialmente, a presente invenção se refere à utilização de um material específico para isolar termicamente um bloco de bateria secundária e minimizar ainda mais a propagação de excursões térmicas dentro de um bloco de bateria. Dito bloco de bateria secundária pode ser utilizado em um veículo totalmente elétrico (EV), um veículo híbrido plug-in (PHEV), um veículo híbrido (HEV) ou em outras baterias de veículos.[002] The present invention relates to an innovative secondary battery pack, in particular those comprising lithium-ion battery cells, with improved thermal management enabling use under extended conditions of extreme temperatures. More especially, the present invention relates to the use of a specific material to thermally insulate a secondary battery pack and further minimize the propagation of thermal excursions within a battery pack. Said secondary battery pack can be used in a fully electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a hybrid vehicle (HEV) or in other vehicle batteries.
[003]As baterias podem ser classificadas em baterias primárias e secundárias. As baterias primárias, também conhecidas como baterias descartáveis, devem ser utilizadas até serem esgotadas, após o que são simplesmente substituídas por uma ou mais baterias novas. As baterias secundárias, mais normalmente denominadas de baterias recarregáveis, podem ser repetidamente recarregadas e reutilizadas, por conseguinte, oferecendo os benefícios econômicos, ambientais e de facilidade de utilização em comparação com uma bateria descartável. Os exemplos de baterias secundárias podem incluir as baterias de níquel-cádmio, baterias híbridas de níquel-metal, baterias de níquel-hidrogênio, baterias secundárias de lítio, e similares.[003] Batteries can be classified into primary and secondary batteries. Primary batteries, also known as disposable batteries, should be used until they are exhausted, after which they are simply replaced with one or more new batteries. Secondary batteries, more commonly referred to as rechargeable batteries, can be repeatedly recharged and reused, therefore offering economic, environmental and ease-of-use benefits compared to a disposable battery. Examples of secondary batteries may include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hybrid batteries, nickel-hydrogen batteries, lithium secondary batteries, and the like.
[004]As baterias secundárias, em especial, as baterias de íons de lítio, surgiram como uma tecnologia-chave de armazenamento de energia e no momento são a principal tecnologia para os dispositivos eletrônicos de consumo, aplicações industriais, de transporte e de armazenamento de potência.[004] Secondary batteries, in particular lithium-ion batteries, have emerged as a key energy storage technology and are currently the main technology for consumer electronic devices, industrial, transportation and energy storage applications. power.
[005] Devido ao seu potencial elevado e suas densidades elevadas de energia e potência, e também sua boa vida útil, as baterias secundárias, no momento, são a tecnologia de bateria, de preferência, em especial, na indústria automotiva, uma vez que no momento é possível fornecer maior autonomia e aceleração adequada para os veículos movidos a eletricidade tais como os Veículos Elétricos Híbridos (HEVs), Veículos Elétricos de Baterias (BEVs) e Veículos Elétricos Híbridos Plug-In (PHEVs). Na indústria automotiva atual, diferentes tamanhos e formatos de células da bateria de íons de lítio estão sendo fabricados e, posteriormente, montados em blocos de diferentes configurações. Um bloco de bateria secundária automotiva, em geral, consiste em um grande número de células da bateria, algumas vezes, diversas centenas, até milhares, para atender às necessidades de potência e capacidade desejadas.[005] Due to their high potential and their high energy and power densities, and also their good useful life, secondary batteries, at the moment, are the preferred battery technology, especially in the automotive industry, since It is currently possible to provide greater autonomy and adequate acceleration for electrically powered vehicles such as Hybrid Electric Vehicles (HEVs), Battery Electric Vehicles (BEVs) and Plug-In Hybrid Electric Vehicles (PHEVs). In today's automotive industry, different sizes and shapes of lithium-ion battery cells are being manufactured and subsequently assembled into blocks of different configurations. An automotive secondary battery pack generally consists of a large number of battery cells, sometimes several hundred, even thousands, to meet desired power and capacity needs.
[006] Essa alteração na tecnologia de trem de força, no entanto, não é sem seus obstáculos tecnológicos, uma vez que a utilização de um motor elétrico se traduz na necessidade de baterias não dispendiosas com densidade elevada de energia, longa vida útil e capacidade de operar em um amplo intervalo de condições. Embora as células da bateria recarregáveis ofereçam uma série de vantagens em relação às baterias descartáveis, este tipo de bateria não apresenta seus inconvenientes. Em geral, a maioria das desvantagens associadas às baterias recarregáveis se deve às químicas das baterias empregadas, uma vez que essas químicas tendem a ser menos estáveis do que aquelas utilizadas nas células primárias. As células das baterias secundárias, tais como as células de íons de lítio, tendem a ser mais propensas aos pontos controversos de gerenciamento térmico que ocorrem quando temperaturas elevadas desencadeiam as reações exotérmicas geradoras de calor, aumentando ainda mais a temperatura e potencialmente desencadeando reações mais deletérias. Durante esse evento, uma grande quantidade de energia térmica é rapidamente liberada, aquecendo toda a célula até uma temperatura de 850° C ou superior. Devido ao aumento da temperatura da célula submetida a este aumento de temperatura, a temperatura das células adjacentes dentro do bloco de bateria também irá aumentar. Se a temperatura dessas células adjacentes puder aumentar sem impedimento, elas também podem entrar em um estado inaceitável com temperaturas extremamente elevadas dentro da célula, provocando um efeito cascata em que o aumento da temperatura dentro de uma única célula se propaga por todo o bloco de bateria. Como resultado, a potência do bloco de bateria é interrompida e é mais provável que o sistema que emprega o bloco de bateria incorra em danos colaterais extensos devido à escala de danos e à liberação de energia térmica associada. Na pior das hipóteses, a quantidade de calor gerado é grande o suficiente para conduzir à combustão da bateria, bem como dos materiais próximos à bateria.[006] This change in powertrain technology, however, is not without its technological obstacles, since the use of an electric motor translates into the need for inexpensive batteries with high energy density, long useful life and capacity. to operate in a wide range of conditions. Although rechargeable battery cells offer a number of advantages over disposable batteries, this type of battery does not have its drawbacks. In general, most of the disadvantages associated with rechargeable batteries are due to the battery chemistries used, as these chemistries tend to be less stable than those used in primary cells. Secondary battery cells, such as lithium-ion cells, tend to be more prone to thermal management hot spots that occur when elevated temperatures trigger exothermic heat-generating reactions, further increasing the temperature and potentially triggering more deleterious reactions. . During this event, a large amount of thermal energy is rapidly released, heating the entire cell to a temperature of 850°C or higher. Due to the increase in temperature of the cell subjected to this temperature increase, the temperature of adjacent cells within the battery pack will also increase. If the temperature of these adjacent cells is allowed to rise unimpeded, they can also enter an unacceptable state with extremely high temperatures within the cell, causing a cascade effect in which the rise in temperature within a single cell propagates throughout the entire battery pack. . As a result, power to the battery pack is interrupted and the system employing the battery pack is more likely to incur extensive collateral damage due to the scale of damage and the release of associated thermal energy. In the worst case scenario, the amount of heat generated is great enough to lead to combustion of the battery as well as materials near the battery.
[007]Além disso, devido às características das baterias de íon de lítio, o bloco de bateria secundária opera dentro de um intervalo de temperatura ambiente de -20° C a 60° C. No entanto, até mesmo quando estiver operando dentro deste intervalo de temperatura, o bloco de bateria secundária pode começar a perder sua capacidade ou habilidade de carregar ou descarregar se a temperatura ambiente cair abaixo de 0° C. Dependendo da temperatura ambiente, a capacidade do ciclo de vida ou a capacidade de carga / descarga da bateria podem ser bastante reduzidas à medida que a temperatura permanece abaixo de 0° C. No entanto, pode ser inevitável que a bateria de íons de lítio seja utilizada quando a temperatura ambiente estiver fora do intervalo de temperatura ambiente ideal entre 20° C e 25° C. Esses fatores não apenas reduzem muito a autonomia do veículo, mas também provocam um grande dano à bateria. A deterioração em energia e potência disponível em temperaturas mais baixas é atribuída à redução na capacidade e aumento da resistência interna.[007] Additionally, due to the characteristics of lithium-ion batteries, the secondary battery pack operates within an ambient temperature range of -20° C to 60° C. However, even when operating within this range temperature, the secondary battery pack may begin to lose its capacity or ability to charge or discharge if the ambient temperature drops below 0° C. Depending on the ambient temperature, the life cycle capacity or charge/discharge capacity of the battery can be greatly reduced as the temperature remains below 0°C. However, it may be unavoidable that the lithium-ion battery is used when the ambient temperature is outside the ideal ambient temperature range of 20°C to 25°C. ° C. These factors not only greatly reduce the vehicle's range, but also cause great damage to the battery. The deterioration in energy and available power at lower temperatures is attributed to the reduction in capacity and increase in internal resistance.
[008]Aludindo ao exposto acima, em uma bateria ou montagem de bateria com múltiplas células, podem ocorrer variações significativas de temperatura de uma célula para a outra, o que é prejudicial para o desempenho do bloco de bateria. Para promover a vida útil longa de todo o bloco de bateria, as células devem estar abaixo da temperatura limite desejada. Para promover o desempenho do conjunto, a temperatura diferencial entre as células no bloco de bateria secundária deve ser minimizada. No entanto, dependendo do caminho térmico para o ambiente, diferentes células irão alcançar temperaturas diferentes. Além disso, pelas mesmas razões, diferentes células alcançam diferentes temperaturas durante o processo de carregamento. Consequentemente, se uma célula está a uma temperatura aumentada em relação às outras células, a sua eficiência de carga ou descarga será diferente e, por conseguinte, pode ser carregada ou descarregada mais rapidamente do que as outras células. Isso irá provocar um declínio no desempenho de todo o conjunto.[008] Alluding to the above, in a battery or battery assembly with multiple cells, significant temperature variations may occur from one cell to the next, which is detrimental to the performance of the battery pack. To promote long life of the entire battery pack, the cells must be below the desired threshold temperature. To promote pack performance, the temperature differential between cells in the secondary battery pack must be minimized. However, depending on the thermal path to the environment, different cells will reach different temperatures. Furthermore, for the same reasons, different cells reach different temperatures during the charging process. Consequently, if a cell is at an increased temperature compared to other cells, its charging or discharging efficiency will be different and therefore it can be charged or discharged more quickly than other cells. This will cause a decline in the performance of the entire set.
[009] Diversas abordagens têm sido empregadas para reduzir o risco de pontos controversos ou reduzir o risco de propagação térmica. Estas podem ser encontrados na patente US 8.367.233 que descreve um sistema de gerenciamento térmico de bloco de bateria que compreende, pelo menos, uma porta de falha de invólucro integrada em, pelo menos, uma parede de um invólucro do bloco de bateria, em que a(s) porta(s) de falha de invólucro permanece(m) fechada(s) durante operação normal de bloco de bateria, e abre durante um evento térmico do bloco de bateria, por conseguinte, fornecendo um caminho de fluxo para o gás quente gerado durante o evento térmico a ser exaurido para fora do bloco de bateria de uma maneira controlada.[009] Various approaches have been employed to reduce the risk of controversial points or reduce the risk of thermal propagation. These can be found in US patent 8,367,233 which describes a battery block thermal management system comprising at least one housing failure port integrated into at least one wall of a battery block housing, in that the case failure port(s) remain closed during normal battery pack operation, and open during a battery pack thermal event, therefore providing a flow path for the Hot gas generated during the thermal event being exhausted out of the battery pack in a controlled manner.
[010] Outra abordagem é desenvolver novas químicas de células e/ou modificar as químicas de células existentes. Ainda outra abordagem é fornecer a blindagem adicional no nível da célula, por conseguinte, inibindo o fluxo de energia térmica da célula submetida aos pontos controversos de gerenciamento térmico que se propagam para as células adjacentes. Ainda outra abordagem, é utilizar uma montagem de espaçador para manter a posição da bateria submetida ao evento térmico em seu local predeterminado dentro do bloco de bateria, por conseguinte, auxiliando a minimizar os efeitos térmicos nas células adjacentes.[010] Another approach is to develop new cell chemistries and/or modify existing cell chemistries. Yet another approach is to provide additional shielding at the cell level, thereby inhibiting the flow of thermal energy from the cell subjected to thermal management contentious points propagating to adjacent cells. Yet another approach is to utilize a spacer assembly to maintain the position of the battery undergoing the thermal event in its predetermined location within the battery pack, therefore helping to minimize thermal effects on adjacent cells.
[011] O isolamento térmico de um bloco de bateria também foi descrito para reduzir o risco de excursões térmicas ou sua propagação. Por exemplo, a patente US 2007/0.259.258 descreve uma bateria de geradores de lítio em que os geradores são empilhados uns sobre os outros e esta pilha é mantida em posição rodeada por espuma de poliuretano. Uma realização também está descrita em que as aletas de resfriamento são inseridas entre dois geradores.[011] Thermal insulation of a battery pack has also been described to reduce the risk of thermal excursions or their propagation. For example, US patent 2007/0,259,258 describes a battery of lithium generators in which the generators are stacked on top of each other and this stack is held in position surrounded by polyurethane foam. An embodiment is also described in which cooling fins are inserted between two generators.
[012]A patente DE 202005010708 descreve um gerador eletroquímico de chumbo-ácido de partida e um gerador eletroquímico para a utilização industrial cujo alojamento contém a espuma de plástico tal como o polipropileno ou cloreto de polivinila que contém poros fechados.[012] Patent DE 202005010708 describes a starting lead-acid electrochemical generator and an electrochemical generator for industrial use whose housing contains plastic foam such as polypropylene or polyvinyl chloride that contains closed pores.
[013]A patente US 2012/0.003.508 descreve uma bateria de geradores eletroquímicos de lítio, incluindo uma carcaça; uma pluralidade de geradores eletroquímicos de lítio alojados na carcaça, cada gerador incluindo um recipiente; uma espuma rígida, retardadora de chama, com porosidade fechada, formada por um material eletricamente isolante que preenche o espaço entre a parede interna da carcaça e a superfície livre da parede lateral do recipiente de cada gerador eletroquímico, a espuma cobrindo a superfície livre da parede lateral do recipiente de cada gerador eletroquímico em relação a um comprimento que representa, pelo menos, 25% da altura do recipiente. De acordo com uma realização, a espuma consiste em um material selecionado a partir do grupo que compreende o poliuretano, epóxi, polietileno, melamina, poliéster, formofenol, poliestireno, silicone ou uma sua mistura, de preferência, sendo o poliuretano e a mistura de poliuretano e epóxi. A expansão da resina de poliuretano para a forma de espuma está descrita utilizando as seguintes rotas químicas para obter a espuma: (a) a via de rota química, isto é, a reação da água no isocianato produzindo o CO2 que irá provocar a espuma do poliuretano; (b) a via de rota física, isto é, a vaporização de um líquido com baixo ponto de ebulição sob a ação do calor produzido pela reação exotérmica entre o isocianato e o composto doador de hidrogênio, ou (c) a via injeção de ar.[013] US patent 2012/0,003,508 describes a battery of lithium electrochemical generators, including a housing; a plurality of lithium electrochemical generators housed in the housing, each generator including a container; a rigid, flame-retardant, closed-porosity foam formed from an electrically insulating material that fills the space between the inner wall of the housing and the free surface of the side wall of the container of each electrochemical generator, the foam covering the free surface of the wall side of the container of each electrochemical generator in relation to a length that represents at least 25% of the height of the container. According to one embodiment, the foam consists of a material selected from the group comprising polyurethane, epoxy, polyethylene, melamine, polyester, formophenol, polystyrene, silicone or a mixture thereof, preferably being the polyurethane and the mixture of polyurethane and epoxy. The expansion of the polyurethane resin into the form of foam is described using the following chemical routes to obtain the foam: (a) the chemical route, that is, the reaction of water in the isocyanate producing CO2 that will cause the foam of the polyurethane; (b) the physical route, that is, the vaporization of a liquid with a low boiling point under the action of heat produced by the exothermic reaction between the isocyanate and the hydrogen donor compound, or (c) the air injection route .
[014] No entanto, as espumas rígidas que normalmente são produzidas através da reação de um poliisocianato com um material reativo com o isocianato tal como o poliol na presença de um agente de expansão não exibem o elevado conjunto de compressão requerido quando as espumas são utilizadas para minimizar o efeito adverso de qualquer incêndio e explosão ligada a um evento térmico.[014] However, rigid foams that are typically produced by reacting a polyisocyanate with an isocyanate-reactive material such as polyol in the presence of a blowing agent do not exhibit the high compression set required when the foams are used to minimize the adverse effect of any fire and explosion linked to a thermal event.
[015] Na patente US 4.418.127 está descrita uma bateria de lítio modular e que possui uma pluralidade de células, que possui os meios de ligação elétricos conectando as células aos terminais de saída e os meios de ventilação para liberar os subprodutos de descarga para um depurador químico. As carcaças de célula de aço inoxidável são encapsuladas em uma caixa modular de alumínio com uma espuma epóxi sintática, dita espuma sendo sintática na natureza para reduzir o peso e que nela estão incorporados os microbalões compostos por composições selecionadas a partir do grupo que consiste em vidro e cerâmica e aditivos para reduzir a inflamabilidade.[015] US patent 4,418,127 describes a lithium battery that is modular and has a plurality of cells, which has electrical connection means connecting the cells to the output terminals and ventilation means to release discharge by-products to a chemical purifier. The stainless steel cell housings are encapsulated in a modular aluminum box with a syntactic epoxy foam, said foam being syntactic in nature to reduce weight, and which are incorporated into it microballoons composed of compositions selected from the group consisting of glass and ceramics and additives to reduce flammability.
[016] Outro ponto controverso importante no emergente campo de veículos elétricos está ligado aos trens de força utilizados que integram o motor, trem de força manual automatizada, eixos e rodas com o acionamento final para controlar a velocidade e gerar maior torque para direcionar o veículo. A principal diferença em relação aos veículos tradicionais que consomem combustível é que não existe embreagem ou conversor de torque hidráulico nos veículos elétricos, por conseguinte a configuração geral do sistema é menos elástica inerentemente, uma vez que o motor e o sistema de trem de força são diretamente mecanicamente acoplados. Esta configuração apresenta pouco efeito de amortecimento passivo que pode amortecer os distúrbios e evitar as oscilações, que são mais observadas durante as viagens no intervalo de baixa velocidade. Na verdade, o som dominante é o ruído magnético que gera um ruído ganido em frequências elevadas. Um veículo que funcione apenas com um motor elétrico também irá possuir menos som mascarado em baixas frequências. Isso significa que outros requisitos de ruído, tal como, por exemplo, o ruído de componente, tal como o resfriamento / aquecimento de ar ou líquido para as baterias elétricas, devem ser alterados de acordo. O ruído durante a regeneração (carga da bateria) na descida da costa também é importante. Por conseguinte, devido ao baixo amortecimento em um veículo elétrico e à falta de hardware de amortecimento passivo em comparação com um veículo convencional, uma estratégia de controle de amortecimento é necessária para minimizar as oscilações do trem de força.[016] Another important controversial point in the emerging field of electric vehicles is linked to the powertrains used that integrate the engine, automated manual powertrain, axles and wheels with the final drive to control the speed and generate greater torque to direct the vehicle. . The main difference from traditional fuel-guzzling vehicles is that there is no clutch or hydraulic torque converter in electric vehicles, therefore the overall system configuration is inherently less elastic, as the engine and powertrain system are directly mechanically coupled. This configuration has little passive damping effect that can dampen disturbances and avoid oscillations, which are mostly observed during travel in the low speed range. In fact, the dominant sound is magnetic noise which generates a whining noise at high frequencies. A vehicle that runs solely on an electric motor will also have less masked sound at low frequencies. This means that other noise requirements, such as for example component noise such as air or liquid cooling/heating for electric batteries, must be changed accordingly. Noise during regeneration (battery charging) when descending from the coast is also important. Therefore, due to the low damping in an electric vehicle and the lack of passive damping hardware compared to a conventional vehicle, a damping control strategy is necessary to minimize powertrain oscillations.
[017] Embora diversas abordagens tenham sido adotadas para tentar reduzir o risco de incursões térmicas, bem como a propagação de energia térmica em todo o bloco de bateria, é essencial que, caso ocorra um evento térmico em nível de conjunto, os riscos pessoais e de propriedade sejam minimizados. À medida que o número de células em uma bateria aumenta, e à medida que o tamanho das células aumenta, também aumenta a necessidade e o benefício de fornecer um gerenciamento térmico adequado.[017] While several approaches have been adopted to attempt to reduce the risk of thermal incursions, as well as the propagation of thermal energy throughout the battery pack, it is essential that if a thermal event occurs at the array level, the personal and ownership are minimized. As the number of cells in a battery increases, and as cell size increases, so does the need and benefit of providing adequate thermal management.
[018]Além disso, existe ainda a necessidade de isolar melhor as células da bateria, em especial, as baterias de íons de lítio do efeito adverso das baixas temperaturas que são satisfeitas quando o tempo alcança temperaturas baixas severas que podem alcançar -20° C e ainda mais baixas.[018] Furthermore, there is still a need to better isolate battery cells, in particular lithium-ion batteries, from the adverse effect of low temperatures that are met when the weather reaches severe low temperatures that can reach -20° C. and even lower.
[019] Neste contexto, um dos objetivos essenciais da presente invenção é fornecer um novo bloco de bateria que forneça um gerenciamento térmico adequado e minimize os riscos pessoais e de propriedade devidos aos eventos térmicos incontrolados, enquanto ainda se aguarda.[019] In this context, one of the essential objectives of the present invention is to provide a new battery pack that provides adequate thermal management and minimizes personal and property risks due to uncontrolled thermal events, while still waiting.
[020] Outro objeto essencial da presente invenção é fornecer um novo bloco de bateria que irá fornecer um controle de amortecimento para minimizar as oscilações do trem de força e uma melhor eficiência no controle da propagação do ruído proveniente de baterias elétricas enquanto estas são utilizadas.[020] Another essential object of the present invention is to provide a new battery block that will provide damping control to minimize powertrain oscillations and better efficiency in controlling the propagation of noise originating from electric batteries while they are used.
[021] Com a presente invenção, é esperado que o bloco de bateria secundária reivindicado solucione ditos problemas ligados às excursões térmicas descontroladas, em especial, para as baterias de lítio, apresentem propriedades eficientes de isolamento a baixa temperatura e forneçam uma estratégia de controle de amortecimento para minimizar as oscilações do trem de força.[021] With the present invention, the claimed secondary battery block is expected to solve said problems linked to uncontrolled thermal excursions, in particular for lithium batteries, present efficient low-temperature insulation properties and provide a heat control strategy. damping to minimize powertrain oscillations.
[022]Todos estes objetivos, entre outros, são alcançados pela presente invenção, que se refere a um bloco de bateria secundária que compreende: - pelo menos, uma carcaça de módulo de bateria (102) em que está disposta uma pluralidade de células da bateria (103) que estão eletricamente conectadas entre si, - uma espuma sintática de borracha de silicone que compreende um aglutinante de borracha de silicone e contas ocas de vidro, e dita espuma sintática de borracha de silicone preenche parcialmente ou completamente o espaço aberto de dita carcaça de módulo de bateria (102) e/ou cobrindo parcialmente ou completamente ditas células da bateria (103) e/ou cobrindo parcialmente ou completamente dita carcaça de módulo (102), e - opcionalmente, uma tampa cobrindo a carcaça de módulo de bateria (102).[022] All these objectives, among others, are achieved by the present invention, which refers to a secondary battery block comprising: - at least one battery module housing (102) in which a plurality of battery cells are arranged battery (103) which are electrically connected together, - a silicone rubber synthetic foam comprising a silicone rubber binder and hollow glass beads, and said silicone rubber synthetic foam partially or completely filling the open space of said battery module housing (102) and/or partially or completely covering said battery cells (103) and/or partially or completely covering said module housing (102), and - optionally, a cover covering the battery module housing (102).
[023] Para alcançar este objetivo, o Depositante demonstrou, para seu crédito, de uma maneira surpreendente e inesperada, que a seleção da borracha de silicone como um aglutinante para uma espuma sintática que compreende as contas ocas de vidro torna possível ultrapassar os problemas que não foram solucionados por baterias similares utilizando a espuma sintática de borracha orgânica.[023] To achieve this objective, the Depositor has demonstrated, to its credit, in a surprising and unexpected manner, that the selection of silicone rubber as a binder for a syntactic foam comprising hollow glass beads makes it possible to overcome the problems that were not solved by similar batteries using organic rubber syntactic foam.
[024] Conforme utilizado no presente, o termo "borracha de silicone" inclui o produto reticulado de qualquer composição de silicone reticulável. O termo” espuma sintática de borracha de silicone" significa uma matriz produzida de borracha de silicone na qual estão dispersas as contas ocas de vidro.[024] As used herein, the term "silicone rubber" includes the crosslinked product of any crosslinkable silicone composition. The term "syntactic silicone rubber foam" means a matrix produced from silicone rubber in which hollow glass beads are dispersed.
[025]Além disso, é bem conhecido que a autonomia de um veículo elétrico entre as cargas é calculada à temperatura ambiente. Os motoristas de veículos elétricos estão sendo informados de que a temperatura frágil reduz a quilometragem disponível. Essa perda não é provocada apenas pelo aquecimento elétrico da cabine, mas pela desaceleração inerente da reação eletroquímica da bateria, que reduz a capacidade quando está fria. Por conseguinte, a seleção específica de borracha de silicone como um aglutinante dentro de dita espuma sintática torna possível que dita espuma apresente um excelente isolamento em relação à baixa temperatura próxima ou abaixo do ponto de congelação.[025] Furthermore, it is well known that the range of an electric vehicle between charges is calculated at ambient temperature. Electric vehicle drivers are being told that the fragile temperature reduces available mileage. This loss is not only caused by the electrical heating of the cabin, but by the inherent slowdown of the battery's electrochemical reaction, which reduces capacity when it is cold. Therefore, the specific selection of silicone rubber as a binder within said synthetic foam makes it possible for said foam to present excellent insulation in relation to low temperatures close to or below the freezing point.
[026] Outra vantagem da utilização de aglutinantes de borracha de silicone em relação aos aglutinantes de borracha orgânica para uma espuma sintática pode ser exemplificada com o ponto de fragilização (ou perda de ductilidade), que está entre -20° C e -30° C, para o aglutinante de borracha orgânica típico comparado com -60° C a -70° C para os aglutinantes, de acordo com a presente invenção.[026] Another advantage of using silicone rubber binders over organic rubber binders for a syntactic foam can be exemplified with the point of embrittlement (or loss of ductility), which is between -20° C and -30° C, for the typical organic rubber binder compared to -60° C to -70° C for the binders in accordance with the present invention.
[027] Outra vantagem também está ligada às propriedades físicas, tal como a elasticidade, que permanecem eficientes para um aglutinante de borracha de silicone, até mesmo em temperaturas nas quais os aglutinantes de borracha orgânica se tornam frágeis.[027] Another advantage is also linked to physical properties, such as elasticity, which remain efficient for a silicone rubber binder, even at temperatures at which organic rubber binders become brittle.
[028] Outra vantagem da utilização de uma espuma sintática de silicone, de acordo com a presente invenção, é que esta possui uma absorção de água muito baixa e, por conseguinte, isola perfeitamente as células da bateria da água indesejada para as suas utilizações ideais. Na verdade, ao contrário das espumas sintáticas de silicone, uma espuma de silicone padrão apenas contém as bolhas de gás sopradas e possui os vazios completamente ou, pelo menos, parcialmente, conectados entre si, assim com uma habilidade de absorver e difundir a água, característica que dificulta a utilização dentro de um veículo elétrico em que os blocos de bateria são posicionados com mais frequência sob o veículo ou no piso do veículo e, por conseguinte, as condições de condução chuvosas poderiam originar pontos controversos com esses materiais.[028] Another advantage of using a synthetic silicone foam according to the present invention is that it has very low water absorption and therefore perfectly isolates the battery cells from unwanted water for their ideal uses. . In fact, unlike synthetic silicone foams, a standard silicone foam only contains the blown gas bubbles and has the voids completely or at least partially connected together, thus having an ability to absorb and diffuse water, characteristic that makes it difficult to use inside an electric vehicle where the battery packs are most often positioned under the vehicle or on the floor of the vehicle and therefore rainy driving conditions could lead to controversial issues with these materials.
[029] Uma vez que as diferenças nas temperaturas afetam a resistência, a taxa de autodescarga, a eficiência coulombica, assim como a capacidade irreversível e as taxas de dissipação de potência das células da bateria, em um amplo intervalo de produtos químicos, o bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, possibilita as condições térmicas uniformes para todas as células de um bloco de bateria ou módulo. A probabilidade de desequilíbrio do estado celular e de falha prematura de células não defeituosas, por conseguinte, ainda é minimizada.[029] Since differences in temperatures affect the resistance, self-discharge rate, coulombic efficiency, as well as the irreversible capacity and power dissipation rates of battery cells, across a wide range of chemicals, the block secondary battery according to the present invention enables uniform thermal conditions for all cells of a battery pack or module. The probability of cellular state imbalance and premature failure of non-defective cells is therefore still minimized.
[030] De acordo com uma realização de preferência, dita espuma sintática de borracha de silicone é utilizada como material de encapsulamento disposto em dita carcaça de módulo de bateria (102) para encapsular, pelo menos, parcialmente a pluralidade de células da bateria (103) e/ou fora da carcaça de módulo de bateria (102) de maneira a, pelo menos, parcialmente encapsular dita carcaça de módulo de bateria (102).[030] According to a preferred embodiment, said synthetic silicone rubber foam is used as an encapsulation material disposed in said battery module housing (102) to at least partially encapsulate the plurality of battery cells (103 ) and/or outside the battery module housing (102) in a manner that at least partially encapsulates said battery module housing (102).
[031] Na verdade, a espuma sintática de borracha de silicone preenche parcialmente ou completamente o espaço aberto de dita carcaça de módulo de bateria e/ou cobre parcialmente ou completamente ditas células da bateria. O aglutinante de borracha de silicone fornece a espuma sintática com flexibilidade mecânica e estabilidade térmica ao longo de um amplo intervalo de temperatura (por exemplo, a partir de -70° C a 200° C). Além disso, a decomposição do aglutinante de borracha de silicone em temperaturas de excesso térmico (até 850° C) em dióxido de silicone e óxido de silicone absorve uma grande quantidade de calor. Por conseguinte, a difusão de calor da célula unitária para as células unitárias vizinhas pode ser eficazmente isolada por uma barreira de isolamento térmico que é dita espuma sintática de borracha de silicone. As excursões térmicas não são propagadas através de todo o módulo de bateria e, por conseguinte, a ameaça da segurança do usuário é evitada. Além disso, para alguns módulos de bateria que possuem as placas de circuito de controle dispostas na carcaça de módulo de bateria, a espuma sintática de borracha de silicone da presente invenção pode ser disposta entre as células da bateria e a placa de circuito e entre as células da bateria e o circuito de conexão para reduzir o problema de aquecimento da bateria provocado pela placa de circuito e pelo circuito.[031] In fact, the synthetic silicone rubber foam partially or completely fills the open space of said battery module housing and/or partially or completely covers said battery cells. The silicone rubber binder provides the syntactic foam with mechanical flexibility and thermal stability over a wide temperature range (e.g. from -70°C to 200°C). Furthermore, the decomposition of silicone rubber binder at thermal excess temperatures (up to 850°C) into silicone dioxide and silicone oxide absorbs a large amount of heat. Therefore, heat diffusion from the unit cell to neighboring unit cells can be effectively isolated by a thermal insulation barrier which is called synthetic silicone rubber foam. Thermal excursions are not propagated throughout the entire battery module and therefore the user's safety threat is avoided. Furthermore, for some battery modules that have the control circuit boards disposed in the battery module housing, the synthetic silicone rubber foam of the present invention may be disposed between the battery cells and the circuit board and between the battery cells and connection circuit to reduce the problem of battery heating caused by the circuit board and circuit.
[032]A formulação de silicone contém as contas ocas de vidro e, em uma realização de preferência, ditas contas ocas de vidro possuem pontos de fusão similares àqueles de um evento térmico que ocorre em uma bateria ou em um grupo de baterias em um bloco, de maneira que o aquecimento amolece e derrete o vidro, reduzindo a transferência de calor e protegendo outras baterias ao redor da bateria de superaquecimento.[032] The silicone formulation contains hollow glass beads and, in a preferred embodiment, said hollow glass beads have melting points similar to those of a thermal event that occurs in a battery or a group of batteries in a block , so that heating softens and melts the glass, reducing heat transfer and protecting other batteries around the battery from overheating.
[033] De acordo com uma realização de preferência, ditas células da bateria (103) são do tipo íon de lítio.[033] According to a preferred embodiment, said battery cells (103) are of the lithium ion type.
[034] De acordo com outra realização de preferência, o bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, que ainda compreende uma pluralidade de membros de dissipação de calor que estão dispostos em duas ou mais interfaces entre as células da bateria e, pelo menos, um membro de troca de calor que integralmente interconecta os membros de dissipação de calor que está montado a um lado da carcaça de módulo de bateria (102), em que o calor gerado pelas células da bateria durante a carga e descarga das células da bateria é removido pelo membro de troca de calor. Ele possibilita o resfriamento das células da bateria com maior eficiência do que os sistemas de resfriamento convencionais, até mesmo sem nenhum espaço entre as células da bateria ou com espaços muito pequenos entre as células do bloco de bateria, por conseguinte, maximizando a eficiência de dissipação de calor do bloco de bateria secundária e possibilitando limitar ainda mais o espaço livre dentro de dito bloco de bateria secundária.[034] According to another preferred embodiment, the secondary battery pack, according to the present invention, which further comprises a plurality of heat dissipation members that are disposed at two or more interfaces between the battery cells and, at least one heat exchange member that integrally interconnects the heat dissipation members that is mounted to one side of the battery module housing (102), wherein the heat generated by the battery cells during charging and discharging of the cells of the battery is removed by the heat exchange member. It enables battery cell cooling with greater efficiency than conventional cooling systems, even with no gaps between battery cells or very small gaps between cells in the battery pack, therefore maximizing dissipation efficiency of heat from the secondary battery block and making it possible to further limit the free space within said secondary battery block.
[035] De acordo com outra realização de preferência, os membros de dissipação de calor, de acordo com a presente invenção são produzidos de um material termicamente condutor que exibe uma condutividade térmica elevada e o membro de troca de calor é fornecido com um ou mais canais de resfriamento para possibilitar que um refrigerante, tal como um líquido ou gás flua através dele.[035] According to another preferred embodiment, the heat dissipation members according to the present invention are produced from a thermally conductive material that exhibits high thermal conductivity and the heat exchange member is provided with one or more cooling channels to enable a refrigerant such as a liquid or gas to flow through it.
[036] Os membros de dissipação de calor, de acordo com a presente invenção, não são especialmente restritos, desde que cada um dos membros de dissipação de calor seja produzido de um material termicamente condutor, tal como uma placa de metal que exibe uma condutividade térmica elevada.[036] The heat dissipation members according to the present invention are not especially restricted, provided that each of the heat dissipation members is produced from a thermally conductive material, such as a metal plate that exhibits a conductivity high thermal.
[037] De preferência, o membro de troca de calor é fornecido com um ou mais canais de resfriamento para possibilitar que um refrigerante flua através dele. Por exemplo, os canais de resfriamento para possibilitar que um líquido refrigerante, tal como a água, flua através dele, podem ser formados no membro de troca de calor, por conseguinte, fornecendo um excelente efeito de resfriamento com fiabilidade elevada quando comparado com uma estrutura convencional de resfriamento a ar.[037] Preferably, the heat exchange member is provided with one or more cooling channels to enable a coolant to flow therethrough. For example, cooling channels to enable a coolant such as water to flow therethrough can be formed in the heat exchange member, thereby providing an excellent cooling effect with high reliability when compared with a structure. conventional air cooling.
[038] De acordo com outra realização de preferência, o bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, que ainda compreende um cano de tubo de distribuição de entrada de refrigerante, um cano de tubo de distribuição de saída de refrigerante e uma pluralidade de tubos de troca térmica como membros de dissipação de calor e se estendendo entre os canos de tubo de distribuição de entrada e saída, ditos tubos de troca térmica estão dispostos em uma ou mais interfaces entre as células da bateria e possuem um refrigerante que passa através para a troca de calor gerado a partir das células da bateria durante a carga e descarga das células da bateria.[038] According to another preferred embodiment, the secondary battery block according to the present invention, which further comprises a refrigerant inlet distribution tube pipe, a refrigerant outlet distribution tube pipe and a plurality of heat exchange tubes as heat dissipation members and extending between the inlet and outlet distribution tube pipes, said heat exchange tubes are disposed at one or more interfaces between the battery cells and have a refrigerant passing through through to the exchange of heat generated from the battery cells during charging and discharging the battery cells.
[039]As contas ocas de vidro são empregues na espuma sintática da presente invenção e funcionam para reduzir a densidade da espuma. As contas ocas de vidro e, em especial, as microesferas ocas de vidro, são adequadas para esta aplicação uma vez que, além de possuírem excelentes resistências à compressão isotrópica, elas possuem a menor densidade de qualquer excipiente que seria útil na fabricação de espuma sintática de resistência elevada à compressão. A combinação de resistência elevada à compressão e baixa densidade torna as microesferas ocas de vidro, o excipiente com numerosas vantagens, de acordo com a presente invenção.[039] Hollow glass beads are used in the syntactic foam of the present invention and function to reduce the density of the foam. Hollow glass beads, and in particular hollow glass microspheres, are suitable for this application since, in addition to having excellent resistance to isotropic compression, they have the lowest density of any excipient that would be useful in the manufacture of syntactic foam. high compressive strength. The combination of high compressive strength and low density makes hollow glass microspheres the excipient with numerous advantages according to the present invention.
[040] De acordo com uma realização, as contas ocas de vidro são microesferas ocas de vidro de borossilicato, também conhecidas como bolhas de vidro ou microbolhas de vidro.[040] According to one embodiment, the hollow glass beads are hollow microspheres of borosilicate glass, also known as glass bubbles or glass microbubbles.
[041] De acordo com outra realização, as microesferas ocas de vidro de borossilicato possuem densidades verdadeiras que variam a partir de 0,10 gramas por centímetro cúbico (g/cc) a 0,65 gramas por centímetro cúbico (g/cc).[041] According to another embodiment, hollow borosilicate glass microspheres have true densities ranging from 0.10 grams per cubic centimeter (g/cc) to 0.65 grams per cubic centimeter (g/cc).
[042] Os termos "densidade verdadeira"é o quociente obtido dividindo a massa de uma amostra de bolhas de vidro pelo volume verdadeiro dessa massa de bolhas de vidro, medida por um picnômetro de gás. O "volume verdadeiro"é o volume total agregado das bolhas de vidro, não o volume total.[042] The terms "true density" is the quotient obtained by dividing the mass of a sample of glass bubbles by the true volume of this mass of glass bubbles, measured by a gas pycnometer. The "true volume" is the total aggregate volume of the glass bubbles, not the total volume.
[043] De acordo com outra realização, o nível de contas ocas de vidro é de até 80% da carga de volume na espuma sintática de borracha de silicone ou do precursor da composição de silicone reticulável líquida de dita espuma sintática de borracha de silicone, conforme descrito abaixo e, de maior preferência, entre 5% e 70 % em volume da espuma sintática de borracha de silicone ou do precursor de composição de silicone reticulável líquido de dita espuma sintática de borracha de silicone, conforme descrito abaixo.[043] According to another embodiment, the level of hollow glass beads is up to 80% of the volume charge in the syntactic silicone rubber foam or the liquid crosslinkable silicone composition precursor of said syntactic silicone rubber foam, as described below and, more preferably, between 5% and 70% by volume of the syntactic silicone rubber foam or liquid crosslinkable silicone composition precursor of said syntactic silicone rubber foam, as described below.
[044] De acordo com uma realização de preferência, as contas ocas de vidro são selecionadas a partir da série 3M™ de Bolhas de Vidro Flutuadas (A16 / 500, G18, A20 / 1000, H20 / 1000, D32 / 4500 e os produtos de bolhas de vidro H50 / 10.000EPX) e Série 3M™ de Bolhas de Vidro (tais como, mas não limitado a K1, K15, S15, K22, K20, S32, S32, S35, K37, XL38, S38, S38XHS, K46, K42HS, S42XHS, S60, S60HS, ÍM16K, produtos de bolhas de vidro iM30K) comercializados por 3M Company. Ditas bolhas de vidro exibem diversas resistências ao esmagamento que variam a partir de 1,72 megapascal (250 psi) a 186,15 Megapascais (27.000 psi) às quais dez por cento em volume da primeira pluralidade de bolhas de vidro colapsam. Outras bolhas de vidro comercializadas por 3M tais como as Bolhas de Vidro 3M ™ - Série Flutuada, as Bolhas de Vidro 3M ™ - Série HGS e as Bolhas de Vidro 3M™ com Tratamento de Superfície também podem ser utilizadas, de acordo com a presente invenção.[044] According to a preferred embodiment, the hollow glass beads are selected from the 3M™ series of Floated Glass Bubbles (A16/500, G18, A20/1000, H20/1000, D32/4500 and the products of glass bubbles H50 / 10,000EPX) and 3M™ Series of Glass Bubbles (such as, but not limited to K1, K15, S15, K22, K20, S32, S32, S35, K37, XL38, S38, S38XHS, K46 , K42HS, S42XHS, S60, S60HS, ÍM16K, iM30K glass blister products) marketed by 3M Company. Said glass bubbles exhibit various crushing resistances ranging from 1.72 megapascals (250 psi) to 186.15 megapascals (27,000 psi) at which ten percent by volume of the first plurality of glass bubbles collapse. Other glass bubbles marketed by 3M such as 3M™ Glass Bubbles - Floated Series, 3M™ Glass Bubbles - HGS Series and 3M™ Glass Bubbles with Surface Treatment may also be used in accordance with the present invention .
[045] De acordo com uma realização de preferência, ditas bolhas de vidro são selecionadas a partir daquelas que exibem as resistências ao esmagamento que variam a partir de 1,72 megapascal (250 psi) a 186,15 Megapascais (27000 psi), nas quais dez por cento em volume da primeira pluralidade de bolhas de vidro colapsam.[045] According to a preferred embodiment, said glass bubbles are selected from those that exhibit crushing resistances ranging from 1.72 megapascals (250 psi) to 186.15 megapascals (27000 psi), in which ten percent by volume of the first plurality of glass bubbles collapse.
[046] De acordo com uma realização de maior preferência, as contas ocas de vidro são selecionadas a partir da série 3M™ Bolhas de Vidro, S15, K1, K25, ÍM16K, S32 e XLD3000.[046] According to a most preferred embodiment, hollow glass beads are selected from the 3M™ Glass Bubbles series, S15, K1, K25, ÍM16K, S32 and XLD3000.
[047] Para preencher os espaços livres com a espuma sintática de borracha de silicone, de acordo com a presente invenção, é possível: (a) utilizar um precursor de composição de silicone reticulável líquido de uma espuma sintática de borracha de silicone que compreende, as contas ocas de vidro, de acordo com a presente invenção, - que, após a injeção ou fluxo livre, preenche os espaços livres e cura a via de reticulação, (b) ou utilizar um bloco maquinado ou previamente moldado de uma espuma sintática de borracha de silicone que compreende, as contas ocas de vidro que são inseridas na carcaça no momento da montagem.[047] To fill the free spaces with the synthetic silicone rubber foam, according to the present invention, it is possible: (a) to use a liquid crosslinkable silicone composition precursor of a synthetic silicone rubber foam comprising, the hollow glass beads, according to the present invention, - which, after injection or free flow, fills the free spaces and cures the crosslinking path, (b) or use a machined or previously molded block of a synthetic foam of silicone rubber that comprises the hollow glass beads that are inserted into the housing at the time of assembly.
[048]A utilização de um precursor de composição de silicone reticulável líquido de uma espuma sintática de borracha de silicone que compreende as contas ocas de vidro na bateria facilita o seu preenchimento em comparação com um precursor de silicone reticulável líquido padrão de uma espuma de silicone na medida que o processo de formação de espuma de uma espuma padrão cria as bolhas de gás sopradas e possuem os vazios completamente ou, pelo menos, parcialmente, conectados entre si, o que provoca numerosos defeitos dentro da espuma de silicone obtida e problemas de enchimento.[048] The use of a liquid crosslinkable silicone composition precursor of a synthetic silicone rubber foam comprising the hollow glass beads in the battery facilitates its filling compared to a standard liquid crosslinkable silicone precursor of a silicone foam as the foaming process of a standard foam creates the blown gas bubbles and have the voids completely or at least partially connected together, which causes numerous defects within the silicone foam obtained and filling problems .
[049] Na verdade, as espumas de silicone padrão são obtidas através de diversos métodos, por exemplo, adicionando um agente de expansão termicamente decomponível, ou moldando e curando enquanto gera o subproduto do gás de hidrogênio. No método de adição de um agente de expansão termicamente decomponível, a toxicidade e o odor dos gases decompostos são problemas. O método de utilização do subproduto do gás de hidrogênio durante a etapa de cura sofre de problemas tal como a potencial explosão de gás de hidrogênio e o manuseio cuidadoso da composição não curada durante o armazenamento na vida útil. Além disso, o método de geração de gás encontra dificuldade em formar as células uniformes controladas.[049] In fact, standard silicone foams are obtained through several methods, for example, adding a thermally decomposable blowing agent, or molding and curing while generating the hydrogen gas byproduct. In the method of adding a thermally decomposable blowing agent, the toxicity and odor of the decomposed gases are problems. The method of utilizing the hydrogen gas byproduct during the curing step suffers from problems such as the potential explosion of hydrogen gas and careful handling of the uncured composition during shelf-life storage. Furthermore, the gas generation method encounters difficulty in forming the controlled uniform cells.
[050]A utilização de espuma sintática de borracha de silicone expansível facilita o enchimento de espaço vazio dentro do bloco de bateria, uma vez que a pressão de dilatação empurra a espuma para todas as cavidades e recessos da geometria a ser preenchida. Além disso, este método possibilita que qualquer geometria seja preenchida, o que não é possível utilizando os blocos pré-fabricados.[050] The use of expandable silicone rubber syntactic foam facilitates the filling of empty space within the battery block, since the expansion pressure pushes the foam into all cavities and recesses of the geometry to be filled. Furthermore, this method allows any geometry to be filled, which is not possible using prefabricated blocks.
[051]A borracha de silicone que é utilizada como aglutinante na espuma sintática, de acordo com a presente invenção, muitas vezes é referida como elastômeros de silicone, é composta por três a quatro ingredientes essenciais. Estes ingredientes são (i) um ou mais polímeros de silicone reativos, (ii) opcionalmente um ou mais excipientes (iii) um agente de reticulação e (iv) um catalisador. Em geral, existem dois tipos principais de composições de borracha de silicone que são vulcanizadas por calor, (HTV) borracha de silicone e borracha de silicone para vulcanização à temperatura ambiente (RTV). As composições de borracha de silicone vulcanizadas por calor ou por vulcanização a temperatura elevada (HTV) frequentemente ainda são diferenciadas como borracha de consistência elevada (HCR) ou borracha de silicone líquido (LSR) dependendo da viscosidade não curada da composição. Os termos composições de borracha de silicone "de vulcanização à temperatura ambiente" (RTV), no entanto, podem ser enganadores, uma vez que algumas composições de RTV podem requerer um mínimo de calor para progredir a reação a uma taxa razoável.[051] The silicone rubber that is used as a binder in syntactic foam according to the present invention, often referred to as silicone elastomers, is composed of three to four essential ingredients. These ingredients are (i) one or more reactive silicone polymers, (ii) optionally one or more excipients (iii) a crosslinking agent and (iv) a catalyst. In general, there are two main types of silicone rubber compositions that are heat vulcanized, (HTV) silicone rubber and room temperature vulcanization (RTV) silicone rubber. Heat vulcanized or high temperature vulcanization (HTV) silicone rubber compositions are often further differentiated as high consistency rubber (HCR) or liquid silicone rubber (LSR) depending on the uncured viscosity of the composition. The terms "room temperature vulcanization" (RTV) silicone rubber compositions, however, can be misleading, since some RTV compositions may require minimal heat to progress the reaction at a reasonable rate.
[052] O aglutinante de borracha de silicone em que as contas ocas de vidro são dispersas pode ser obtido curando ou uma composição de organopolissiloxano do tipo de cura através da adição, uma composição de organopolissiloxano do tipo de cura de peróxido ou uma composição de organopolissiloxano do tipo condensação.[052] The silicone rubber binder in which the hollow glass beads are dispersed can be obtained by curing either an addition-curing type organopolysiloxane composition, a peroxide-curing type organopolysiloxane composition, or an organopolysiloxane composition condensation type.
[053]Tais composições de silicone são bem conhecidas pelos técnicos no assunto do campo de silicone. A composição de organopolissiloxano do tipo de cura através da adição, de preferência, é definida como que principalmente compreende (1) 100 partes em peso de um organopolissiloxano que possui, pelo menos, dois grupos alquenila anexados aos átomos de silicone em uma molécula, (2) de 0,1 a 50 partes em peso de um organo- hidrogenopolissiloxano que possui, pelo menos, dois, de preferência, pelo menos, três átomos de hidrogênio anexados aos átomos de silicone (isto é, os grupos SiH) em uma molécula, e (3) uma quantidade catalítica de um catalisador de reação de adição. A composição de organopolissiloxano do tipo de cura por peróxido, de preferência, é definida como que principalmente compreende (1) 100 partes em peso de um organopolissiloxano que possui, pelo menos, dois grupos alquenila anexados aos átomos de silicone em uma molécula e (2) uma quantidade catalítica de um peróxido orgânico. As composições de organopolissiloxano do tipo condensação que reticulam por meio policondensação, em geral, envolvem um óleo de silicone, em geral, um polidimetilsiloxano, com os grupos terminais de hidroxila, opcionalmente prefuncionalizados com um silano de maneira a possuir extremidades hidrolizáveis e condensáveis e um agente de reticulação, um catalisador de policondensação, convencionalmente um sal de estanho ou um titanato de alquila.[053] Such silicone compositions are well known to those skilled in the art in the silicone field. The addition-cure type organopolysiloxane composition is preferably defined as primarily comprising (1) 100 parts by weight of an organopolysiloxane having at least two alkenyl groups attached to the silicone atoms in a molecule, ( 2) from 0.1 to 50 parts by weight of an organohydrogen polysiloxane having at least two, preferably at least three hydrogen atoms attached to the silicone atoms (i.e., the SiH groups) in a molecule , and (3) a catalytic amount of an addition reaction catalyst. The peroxide curing type organopolysiloxane composition is preferably defined as principally comprising (1) 100 parts by weight of an organopolysiloxane having at least two alkenyl groups attached to the silicone atoms in a molecule and (2 ) a catalytic amount of an organic peroxide. Condensation-type organopolysiloxane compositions that cross-link via polycondensation generally involve a silicone oil, generally a polydimethylsiloxane, with terminal hydroxyl groups, optionally prefunctionalized with a silane so as to have hydrolyzable and condensable ends and a cross-linking agent, a polycondensation catalyst, conventionally a tin salt or an alkyl titanate.
[054] De acordo com uma realização de preferência, dita espuma sintática de borracha de silicone é obtida através de cura de uma composição de organopolissiloxano (X) do tipo cura através da adição. Esta realização oferece vias vantagens em relação aos sistemas de uma parte (composições de organopolissiloxano do tipo condensação), especialmente em ambientes de produção. Uma vez que é o catalisador e não a umidade, tal como no caso de um silicone de cura por condensação, que causa a cura, eles não apresentam pontos controversos com a espessura da seção. Na verdade, eles são utilizados de maneira vantajosa para as aplicações tais como o encapsulamento, encapsulamento e grandes fundições. As composições de organopolissiloxano do tipo de cura através da adição não liberam os subprodutos da reação para que possam curar em ambientes fechados. A sua cura também pode ser amplamente acelerada pela cura por calor, no entanto a cura pode ser facilmente obtida sem a necessidade de calor, de maneira que à temperatura ambiente 20° C (+/- 5° C), ajustando o nível de inibidor e/ou catalisador que é uma grande vantagem em comparação com a cura de peróxido que precisa de temperatura acima de 90° C.[054] According to a preferred embodiment, said synthetic silicone rubber foam is obtained by curing an organopolysiloxane (X) composition of the addition cure type. This embodiment offers several advantages over one-part systems (condensation-type organopolysiloxane compositions), especially in production environments. Since it is the catalyst and not moisture, such as in the case of a condensation cure silicone, that causes the cure, they do not present points of controversy with section thickness. In fact, they are advantageously used for applications such as encapsulation, encapsulation and large foundries. Addition-cure type organopolysiloxane compositions do not release reaction byproducts so they can cure indoors. Its curing can also be greatly accelerated by heat curing, however curing can be easily achieved without the need for heat, so that at room temperature 20° C (+/- 5° C), adjusting the level of inhibitor and/or catalyst which is a great advantage compared to peroxide curing which needs temperatures above 90°C.
[055] De acordo com outra realização de preferência, a composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição compreende: (a) pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila, (b) pelo menos, um composto de silicone B que possui, pelo menos, dois e, de preferência, pelo menos, três átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula, (c) as contas ocas de vidro (D) e, de preferência, as microesferas ocas de vidro de borossilicato, (d) um catalisador de hidrossililação (C), (e) opcionalmente, pelo menos, um controlador de taxa de cura (G) que reduz a taxa de cura da composição de silicone, (f) opcionalmente, pelo menos, um diluente reativo (E) que reage através da reação de hidrossililação, e (g) opcionalmente, pelo menos, um aditivo (H) tal como um pigmento, um corante, argilas, um tensoativo, óleo de rícino hidrogenado, volastonita, triidrato de alumínio, hidróxido de magnésio, haloisita, hidromagnesita de huntita, grafite expansível, borato de zinco, mica ou uma sílica fumada.[055] According to another preferred embodiment, the addition-curing type organopolysiloxane (X) composition comprises: (a) at least one organopolysiloxane (A) that has at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably, said alkenyl groups are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl, and, more preferably, said alkenyl groups are vinyl groups, (b) at least one silicone compound B that has at least two and preferably at least three hydrogen atoms attached to the silicone per molecule, (c) the hollow beads of glass (D) and preferably hollow microspheres of borosilicate glass, (d) a hydrosilylation catalyst (C), (e) optionally at least one cure rate controller (G) that reduces the rate of curing of the silicone composition, (f) optionally at least one reactive diluent (E) that reacts through the hydrosilylation reaction, and (g) optionally at least one additive (H) such as a pigment, a dye, clays, a surfactant, hydrogenated castor oil, wollastonite, aluminum trihydrate, magnesium hydroxide, halloysite, huntite hydromagnesite, expandable graphite, zinc borate, mica or a fumed silica.
[056] De acordo com outra realização de preferência, a composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição compreende: (a) pelo menos, um organopolissiloxano (A) de seguinte Fórmula: - em que: - R e R”, independentemente, são selecionados entre si, a partir do grupo que consiste em um radical hidrocarboneto C1-C30 e, de preferência, R e R são os grupos alquila selecionados a partir do grupo que consiste em metila, etila, propila, trifluoropropila e fenila e. de maior preferência. R é um grupo metila, - R'é um radical alquenila C1-C20 e, de preferência, R’ é selecionado a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, R’ é uma radical vinila e - n é um número inteiro que possui um valor a partir de 5 a 1.000, e, de preferência, a partir de 5 a 100, (b) pelo menos, um composto de silicone (B) que compreende, pelo menos, dois átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula e, de preferência, uma mistura de dois compostos de silicone (B) um, que compreende dois átomos de hidrogênio telequélicos unidos ao silicone por molécula sem nenhum átomo de hidrogênio pendente unido ao silicone por molécula e, os outros que compreendem, pelo menos, três átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula, (c) uma quantidade eficaz de catalisador de hidrossililação (C), e, de preferência, um catalisador de hidrossililação (C) à base de platina, (d) as contas ocas de vidro (D) e, de preferência, as microesferas ocas de vidro de borossilicato, (e) opcionalmente e de preferência, pelo menos, um diluente reativo (E) para reduzir a viscosidade da composição e que reage através da reação de hidrossililação e é selecionado a partir do grupo que consiste em: - um composto de silicone que compreende um único grupo hidreto de silicone por molécula e - um composto orgânico contendo um único grupo etilenicamente insaturado, de preferência, dito composto orgânico é uma α-olefina orgânica contendo de 3 a 20 átomos de carbono, e, de maior preferência, selecionado a partir do grupo que consiste em dodeceno, tetradeceno, hexadeceno, octadeceno e uma de suas combinações e todos com um grupo de vinila terminal, - um organopolissiloxano que possuem um único grupo alquenila telequélico e, de preferência, dito grupo alquenila telequélico é selecionado a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, um grupo vinila, (f) opcionalmente, pelo menos, um aditivo (H) tal como um pigmento, um corante, argilas, um tensoativo, óleo de rícino hidrogenado, volastonita, triidrato de alumio, hidróxido de magnésio, haloisita, hidromagnesita de huntita, grafite expansível, borato de zinco, mica ou uma sílica fumada, e (g) opcionalmente, pelo menos, um controlador de taxa de cura (G) que reduz a taxa de cura da composição de silicone.[056] According to another preferred embodiment, the addition-curing type organopolysiloxane (X) composition comprises: (a) at least one organopolysiloxane (A) of the following Formula: - wherein: - R and R”, independently, are selected from each other, from the group consisting of a C1-C30 hydrocarbon radical and, preferably, R and R are the alkyl groups selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, trifluoropropyl and phenyl e.g. most preferred. R is a methyl group, - R' is a C1-C20 alkenyl radical and preferably R' is selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and most preferably R' is a vinyl radical e - n is an integer having a value from 5 to 1,000, and preferably from 5 to 100, (b) at least one silicone compound (B) comprising, at least least two hydrogen atoms attached to the silicone per molecule and, preferably, a mixture of two silicone compounds (B) one, which comprises two telechelic hydrogen atoms attached to the silicone per molecule without any pendant hydrogen atoms attached to the silicone by molecule and, the others comprising at least three hydrogen atoms attached to the silicone per molecule, (c) an effective amount of hydrosilylation catalyst (C), and, preferably, a hydrosilylation catalyst (C) based on platinum, (d) the hollow glass beads (D) and, preferably, the hollow borosilicate glass microspheres, (e) optionally and preferably at least one reactive diluent (E) to reduce the viscosity of the composition and which reacts via the hydrosilylation reaction and is selected from the group consisting of: - a silicone compound comprising a single silicone hydride group per molecule and - an organic compound containing a single ethylenically unsaturated group, preferably said compound organic is an organic α-olefin containing from 3 to 20 carbon atoms, and most preferably selected from the group consisting of dodecene, tetradecene, hexadecene, octadecene and one of their combinations and all having a terminal vinyl group , - an organopolysiloxane having a single telechelic alkenyl group and, preferably, said telechelic alkenyl group is selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, more preferably, a vinyl group, (f ) optionally at least one additive (H) such as a pigment, a dye, clays, a surfactant, hydrogenated castor oil, wollastonite, aluminum trihydrate, magnesium hydroxide, halloysite, huntite hydromagnesite, expandable graphite, magnesium borate zinc, mica or a fumed silica, and (g) optionally at least one cure rate controller (G) that reduces the cure rate of the silicone composition.
[057] De acordo com outra realização de preferência, o diluente reativo (E): - é selecionado a partir do grupo que consiste em dodeceno, tetradeceno, hexadeceno, octadeceno ou uma de suas combinações e todos com um grupo de vinila terminal, ou - é um organopolissiloxano líquido de Fórmula I - em que - R e R2, independentemente, são selecionados entre si, a partir de um radical hidrocarboneto C1-C30, e, de preferência, são selecionados a partir do grupo que consiste em metila, etila, propila, trifluoropropila e fenila, e, de maior preferência, são os grupos metila, - R1é um radical alquenila C1-C20 e, de preferência, R1é selecionado a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila ou tetradecenila e, de maior preferência, R1é a vinila e - x está entre 0 e 100, e é selecionado de maneira a diminuir a viscosidade da composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição em comparação com a mesma composição sem o diluente reativo.[057] According to another preferred embodiment, the reactive diluent (E): - is selected from the group consisting of dodecene, tetradecene, hexadecene, octadecene or one of their combinations and all with a terminal vinyl group, or - is a liquid organopolysiloxane of Formula I - wherein - R and R2, independently, are selected from each other, from a C1-C30 hydrocarbon radical, and, preferably, are selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, trifluoropropyl and phenyl, and , most preferably, are the methyl groups, - R1 is a C1-C20 alkenyl radical and, most preferably, R1 is selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl or tetradecenyl and, most preferably, R1 is vinyl e - x is between 0 and 100, and is selected so as to decrease the viscosity of the addition-cure type organopolysiloxane (X) composition compared to the same composition without the reactive diluent.
[058] De acordo com uma realização de preferência, o organopolissiloxano (A) é selecionado a partir do grupo dos dimetilpolissiloxanos contendo os grupos terminais de dimetilvinilssilila.[058] According to a preferred embodiment, organopolysiloxane (A) is selected from the group of dimethylpolysiloxanes containing terminal dimethylvinylsilyl groups.
[059] De acordo com outra realização de preferência, em que: - a viscosidade a 25° C de dito organopolissiloxano (A) está entre 5 mPa.s e 60.000 mPa.s; e, de preferência, entre 5 mPa.s e 5.000 mPa.s e, de maior preferência, entre 5 mPa.s e 350 mPa.s, - a viscosidade a 25° C de dito composto de silicone (B) que compreende dois átomos de hidrogênio telequélicos unidos ao silicone por molécula sem nenhum átomo de hidrogênio unido ao silicone por molécula, está entre 5 e 100 mPa.s e - a viscosidade a 25° C de dito composto de silicone (B) que compreende, pelo menos, três átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula está entre 5 e 2.000 mPa.s.[059] According to another preferred embodiment, in which: - the viscosity at 25° C of said organopolysiloxane (A) is between 5 mPa.s and 60,000 mPa.s; and, preferably, between 5 mPa.s and 5,000 mPa.s and, more preferably, between 5 mPa.s and 350 mPa.s, - the viscosity at 25° C of said silicone compound (B) comprising two hydrogen atoms telechelic compounds attached to the silicone per molecule without any hydrogen atom attached to the silicone per molecule, is between 5 and 100 mPa.s and - the viscosity at 25° C of said silicone compound (B) comprising at least three hydrogen atoms bonded to the silicone per molecule is between 5 and 2,000 mPa.s.
[060]Todas as viscosidades em consideração na presente invenção correspondem a uma magnitude de viscosidade dinâmica que é medida, de uma maneira conhecida per se, a 25° C, com uma máquina do tipo Brookfield. Em relação aos produtos fluidos, a viscosidade em consideração na presente invenção, é a viscosidade dinâmica a 25° C, conhecida como a viscosidade "Newtoniana", isto é, a viscosidade dinâmica que medida, de uma maneira conhecida per se, a um gradiente de taxa de cisalhamento suficientemente baixo para que a viscosidade medida seja independente do gradiente de taxa.[060] All viscosities under consideration in the present invention correspond to a dynamic viscosity magnitude that is measured, in a manner known per se, at 25° C, with a Brookfield-type machine. In relation to fluid products, the viscosity under consideration in the present invention is the dynamic viscosity at 25° C, known as the "Newtonian" viscosity, that is, the dynamic viscosity that is measured, in a manner known per se, at a gradient of sufficiently low shear rate so that the measured viscosity is independent of the rate gradient.
[061] De acordo com uma realização de preferência, as viscosidades a 25° C de dito organopolissiloxano (A) e dito composto de silicone (B) que compreende, pelo menos, dois átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula são selecionados de maneira a que a viscosidade a 25° C da composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição esteja entre 500 mPa-s e 300.000 mPa-s., de maneira que possa ser injetada na carcaça de módulo de bateria (102). Se a opção de derramar a composição na carcaça de módulo de bateria (102) for selecionada, por conseguinte, os componentes de dita composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição são selecionados de maneira que a sua viscosidade esteja entre 500 mPa s a 5.000 mPa.s e, de maior preferência, entre 500 mPa.s a 2.500 mPa.s.[061] According to a preferred embodiment, the viscosities at 25° C of said organopolysiloxane (A) and said silicone compound (B) comprising at least two hydrogen atoms linked to the silicone per molecule are selected in a manner that the viscosity at 25° C of the addition-curing type organopolysiloxane composition (X) is between 500 mPa-s and 300,000 mPa-s, so that it can be injected into the battery module housing (102) . If the option of pouring the composition into the battery module housing (102) is selected, therefore, the components of said organopolysiloxane composition (X) of the addition cure type are selected such that their viscosity is between 500 mPa s to 5,000 mPa.s and, more preferably, between 500 mPa.s to 2,500 mPa.s.
[062] Os exemplos de catalisadores de hidrosililação (C) são os catalisadores de hidrossililação, tal como o catalisador de Karstedt mostrado na Patente U.S. 3.715.334 ou outros catalisadores de platina ou ródio conhecidos dos técnicos no assunto, e também incluindo os catalisadores de hidrossililação microencapsulados, por exemplo, aqueles conhecidos no estado da técnica, como observado na Patente U.S. 5.009.957. No entanto, os catalisadores de hidrossililação pertinentes à presente invenção podem conter, pelo menos, um dos seguintes elementos: Pt, Rh, Ru, Pd, Ni, por exemplo, o níquel de Raney e suas combinações. O catalisador opcionalmente é acoplado a um suporte inerte ou ativo. Os exemplos de catalisadores de preferência que podem ser utilizados incluem os catalisadores do tipo platina tais como o ácido cloroplatínico, soluções de álcool de ácido cloroplatínico, complexos de platina e olefinas, complexos de platina e 1,3-divinil-1,1,3,3-tetrametildisiloxano e pós em que a platina é suportada, e similares. Os catalisadores de platina estão completamente descritos na literatura. Em especial podem ser mencionados os complexos de platina e de um produto orgânico descrito nas Patentes U.S. 3.159.601, 3.159.602 e 3.220.972 e nas Patentes Europeias EP-A-057.459, EP-188.978 e EP-A-190.530 e os complexos de platina e de organopolissiloxano vinilado descritos nos Patentes U.S. 3.419.593, 3.715.334, 3.377.432, 3.814.730 e 3.775.452, de Karstedt. Em especial, os catalisadores do tipo platina são especialmente desejados.[062] Examples of hydrosilylation catalysts (C) are hydrosilylation catalysts, such as the Karstedt catalyst shown in U.S. Patent 3,715,334 or other platinum or rhodium catalysts known to those skilled in the art, and also including platinum or rhodium catalysts. microencapsulated hydrosilylation, for example, those known in the art, as noted in U.S. Patent 5,009,957. However, the hydrosilylation catalysts relevant to the present invention may contain at least one of the following elements: Pt, Rh, Ru, Pd, Ni, for example, Raney nickel and combinations thereof. The catalyst is optionally coupled to an inert or active support. Examples of preferred catalysts that may be used include platinum-type catalysts such as chloroplatinic acid, alcohol solutions of chloroplatinic acid, platinum and olefin complexes, platinum complexes and 1,3-divinyl-1,1,3 ,3-tetramethyldisiloxane and powders on which platinum is supported, and the like. Platinum catalysts are fully described in the literature. In particular, there may be mentioned the complexes of platinum and an organic product described in U.S. Patents 3,159,601, 3,159,602 and 3,220,972 and in European Patents EP-A-057,459, EP-188,978 and EP-A-190,530 and the platinum and vinylated organopolysiloxane complexes described in U.S. Patents 3,419,593, 3,715,334, 3,377,432, 3,814,730 and 3,775,452, to Karstedt. In particular, platinum-type catalysts are especially desired.
[063] Os exemplos de controlador de taxa de cura (G), que também são conhecidos como inibidor, são projetados para retardar a cura do silicone composto, caso necessário. Os controladores de taxa de cura são bem conhecidos no estado da técnica e os exemplos de tais materiais podem ser encontrados nas Patentes U.S. A Patente U.S. 3.923.705 se refere à utilização de siloxanos cíclicos contendo a vinila. A Patente U.S. 3.445.420 descreve a utilização de álcoois acetilénicos. A Patente U.S. 3.188.299 mostra a eficácia de aminas heterocíclicas. A Patente U.S. 4.256.870 descreve os maleatos de alquila utilizados para controlar a cura. Os siloxanos olefínicos também podem ser utilizados conforme descrito na Patente U.S. 3.989.667. Os polidiorganossiloxanos contendo os radicais de vinila também foram utilizados e esta técnica pode ser observada nas Patentes US 3.498.945, 4.256.870 e 4.347, 346. Os inibidores de preferência para esta composição são os metilvinilciclosiloxanos, 3-metil-1-butin-3-ol, e 1-etinil-1-ciclohexanol, de maior preferência, sendo o 1,3,5,7-tetrametil-1,3,5,7-tetravinil-ciclotetrassiloxano em quantidades a partir de 0,002% a 1,00% do composto de silicone, dependendo da taxa de cura desejada.[063] Examples of cure rate controller (G), which are also known as inhibitors, are designed to delay the cure of the silicone compound, if necessary. Curing rate controllers are well known in the art and examples of such materials can be found in U.S. Patents. U.S. Patent 3,923,705 relates to the use of cyclic siloxanes containing vinyl. U.S. Patent 3,445,420 describes the use of acetylenic alcohols. U.S. Patent 3,188,299 shows the effectiveness of heterocyclic amines. U.S. Patent 4,256,870 describes alkyl maleates used to control curing. Olefinic siloxanes may also be used as described in U.S. Patent 3,989,667. Polydiorganosiloxanes containing vinyl radicals have also been used and this technique can be seen in US Patents 3,498,945, 4,256,870 and 4,347, 346. The preferred inhibitors for this composition are methylvinylcyclosiloxanes, 3-methyl-1-butyn- 3-ol, and 1-ethynyl-1-cyclohexanol, more preferably, being 1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinyl-cyclotetrasiloxane in amounts from 0.002% to 1. 00% silicone compound, depending on the desired cure rate.
[064] O controlador de taxa de cura (G) de preferência é selecionado a partir de: -1, 3,5,7-tetrametil-1, 3,5,7-tetravinil-ciclotetrassiloxano, - 3-metil-1-butin-3-ol e - 1-etinil-1-ciclo-hexanol.[064] The cure rate controller (G) is preferably selected from: -1, 3,5,7-tetramethyl-1, 3,5,7-tetravinyl-cyclotetrasiloxane, - 3-methyl-1- butyn-3-ol and - 1-ethynyl-1-cyclohexanol.
[065] Para obter um tempo de trabalho ou "vida útil"mais longa, a quantidade do controlador de taxa de cura (G) é ajustada para alcançar a "vida útil"desejada. A concentração do inibidor de catalisador na presente composição de silicone é suficiente para retardar a cura da composição à temperatura ambiente sem impedir ou prolongar excessivamente a cura em temperaturas elevadas. Esta concentração amplamente irá variar dependendo do inibidor especial utilizado, da natureza e concentração do catalisador de hidrossililação, e da natureza do organoidrogenopolissiloxano. As concentrações de inibidor tão baixas quanto um mol de inibidor por mole de metal do grupo da platina, em alguns casos, irão produzir uma estabilidade de armazenamento e taxa de cura satisfatórias. Em outros casos, podem ser necessárias concentrações de inibidor de até 500 ou mais mol de inibidor por mol de metal do grupo da platina. A concentração ideal para um inibidor especial em uma composição de silicone fornecida pode ser facilmente determinada através de experimentação de rotina.[065] To obtain longer working time or "useful life", the amount of the cure rate controller (G) is adjusted to achieve the desired "useful life". The concentration of the catalyst inhibitor in the present silicone composition is sufficient to delay curing of the composition at room temperature without impeding or excessively prolonging curing at elevated temperatures. This concentration will vary widely depending on the particular inhibitor used, the nature and concentration of the hydrosilylation catalyst, and the nature of the organohydrogenpolysiloxane. Inhibitor concentrations as low as one mole of inhibitor per mole of platinum group metal will, in some cases, produce satisfactory storage stability and cure rate. In other cases, inhibitor concentrations of up to 500 or more moles of inhibitor per mole of platinum group metal may be required. The optimal concentration for a particular inhibitor in a given silicone composition can be easily determined through routine experimentation.
[066] De acordo com uma realização de preferência, para dita composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição, as proporções em peso do organopolissiloxano (A), do diluente reativo (E), quando está presente, e do composto de silicone (B) são tais que a proporção molar total dos átomos de hidrogênio unidos ao silicone aos radicais alquenila totais unidos ao silicone está dentro de um intervalo a partir de 0,35 a 10, e, de preferência, dentro de um intervalo a partir de 0,4 a 1,5.[066] According to a preferred embodiment, for said addition-curing type organopolysiloxane (X) composition, the proportions by weight of the organopolysiloxane (A), the reactive diluent (E), when present, and the silicone compound (B) are such that the total molar ratio of the hydrogen atoms attached to the silicone to the total alkenyl radicals attached to the silicone is within a range from 0.35 to 10, and preferably within a range from 0.4 to 1.5.
[067]Alguns aditivos (H) tais como um pigmento, um corante, argilas, um tensoativo, óleo de rícino hidrogenado, volastonita ou uma sílica fumada (que modifica o fluxo do produto de silicone composto) também podem ser utilizados dentro de dita composição de organopolissiloxano (X) do tipo cura através da adição.[067] Some additives (H) such as a pigment, a dye, clays, a surfactant, hydrogenated castor oil, wollastonite or a fumed silica (which modifies the flow of the silicone compound product) can also be used within said composition of organopolysiloxane (X) of the addition cure type.
[068] O termo ”corante" significa apenas uma substância orgânica colorida ou fluorescente, que confere cor a um substrato através de absorção seletiva da luz. O termo ”pigmento" significa um sólido orgânico ou inorgânico em partículas colorido, preto, branco ou fluorescente que usualmente são insolúveis no veículo ou substrato em que estão incorporados, e essencialmente não são fisicamente e quimicamente afetados. Altera a aparência através de absorção seletiva e/ou através da dispersão de luz. Um pigmento, em geral, retém uma estrutura de cristal ou partículas durante todo o processo de coloração. Os pigmentos e corantes são bem conhecidos no estado da técnica e não precisam ser descritos no presente em detalhes.[068] The term "dye" means only a colored or fluorescent organic substance, which imparts color to a substrate through selective absorption of light. The term "pigment" means an organic or inorganic particulate solid colored, black, white or fluorescent which are usually insoluble in the vehicle or substrate in which they are incorporated, and are essentially unaffected physically and chemically. Changes appearance through selective absorption and/or scattering of light. A pigment generally retains a crystal or particle structure throughout the coloring process. The pigments and dyes are well known in the art and do not need to be described in detail herein.
[069]As argilas são produtos que são bem conhecidos per se, que estão descritos, por exemplo, na publicação "Mineralogie des argiles [Mineralogia de argilas], S. Caillere, S. Henin, M. Rautureau, 2aEdição 1982, Masson". As argilas são silicatos contendo um cátion que pode ser selecionado a partir de cátions de cálcio, magnésio, alumínio, sódio, potássio e lítio, e suas misturas. Os exemplos de tais produtos que podem ser mencionados incluem as argilas da família da esmectita tais como as montmorilonitas, hectoritas, bentonitas, beidellitas e saponitas, e também das famílias da vermiculita, stevensita e clorita. Estas argilas podem ser de origem natural ou sintática. A argila, de preferência, é uma bentonita ou uma hectorita, e estas argilas podem ser modificadas com um composto químico selecionado a partir de aminas quaternárias, aminas terciárias, acetatos de amina, imidazolinas, sabões de amina, sulfatos graxos, sulfonatos de alquil arila e óxidos de amina e suas misturas. A argila que pode ser utilizada, de acordo com a presente invenção, de hectoritas sintáticas (também conhecidas como laponitas), tais como os produtos comercializados por Laporte sob os nomes comerciais Laponite XLG, Laponite RD e Laponite RDS (estes produtos são os silicatos de magnésio e sódio e, em especial, os silicatos de sódio de magnésio de lítio); bentonitas, tais como o produto comercializado sob o nome comercial Bentone HC por Rheox; silicatos de alumínio e magnésio, em especial, os hidratados, tais como o produto comercializado por R.T. Vanderbilt Company sob o nome comercial Veegum Ultra, ou silicatos de cálcio e, em especial, que na forma sintática comercializados pela empresa CELITE ET WALSH ASS sob o nome comercial de Micro-Cel C.[069] Clays are products that are well known per se, which are described, for example, in the publication "Mineralogie des argiles [Mineralogy of clays], S. Caillere, S. Henin, M. Rautureau, 2nd Edition 1982, Masson" . Clays are silicates containing a cation that can be selected from calcium, magnesium, aluminum, sodium, potassium and lithium cations, and mixtures thereof. Examples of such products that may be mentioned include clays from the smectite family such as montmorillonites, hectorites, bentonites, beidellites and saponites, and also from the vermiculite, stevensite and chlorite families. These clays can be of natural or synthetic origin. The clay is preferably a bentonite or a hectorite, and these clays may be modified with a chemical compound selected from quaternary amines, tertiary amines, amine acetates, imidazolines, amine soaps, fatty sulfates, alkyl aryl sulfonates. and amine oxides and mixtures thereof. The clay that can be used, according to the present invention, is syntactic hectorites (also known as laponites), such as the products marketed by Laporte under the trade names Laponite XLG, Laponite RD and Laponite RDS (these products are magnesium and sodium and, in particular, lithium magnesium sodium silicates); bentonites, such as the product sold under the trade name Bentone HC by Rheox; aluminum and magnesium silicates, especially hydrated ones, such as the product sold by R.T. Vanderbilt Company under the trade name Veegum Ultra, or calcium silicates, in particular, which in syntactic form are marketed by the company CELITE ET WALSH ASS under the trade name Micro-Cel C.
[070] Diversos tensoativos de poliéter de silicone estão disponíveis, mas um poliéter de silicone, de preferência, para espessar um composto de silicone da presente invenção seriam os SP 3300 de Elkem Silicones USA.[070] Various silicone polyether surfactants are available, but a preferred silicone polyether to thicken a silicone compound of the present invention would be SP 3300 from Elkem Silicones USA.
[071] Outro aditivo (H) de preferência é um modificador de reologia tal como o Thixcin R, um óleo de rícino hidrogenado, de Elementis Specialties, New Jersey, EUA.[071] Another additive (H) is preferably a rheology modifier such as Thixcin R, a hydrogenated castor oil, from Elementis Specialties, New Jersey, USA.
[072]A wollastonita, também conhecida como metassilicato de cálcio, é um mineral de ocorrência natural que pode ser adicionada como retardador de chama (as quantidades adicionadas irão variar de acordo com a aplicação e irão variar entre 1 parte em peso e 15 partes em peso com base em 100 partes em peso composição de organopolissiloxano (X) de cura através da adição. A wollastonita que pode ser utilizada na presente invenção é uma forma minada, que possui uma morfologia acicular, que é um formato similar a uma agulha. As classes de wollastonita de preferência são selecionadas a partir de materiais fornecidos por NYCO®Minerals, Inc., Willsboro N.Y.[072] Wollastonite, also known as calcium metasilicate, is a naturally occurring mineral that can be added as a flame retardant (amounts added will vary according to the application and will vary between 1 part by weight and 15 parts by weight). weight based on 100 parts by weight addition-curing organopolysiloxane (X) composition. The wollastonite that can be used in the present invention is a mined form, which has an acicular morphology, which is a needle-like shape. Preferred wollastonite grades are selected from materials supplied by NYCO®Minerals, Inc., Willsboro N.Y.
[073] O triidrato de alumínio (ATH) é um enchimento retardador de chama comum. Se decompõe quando aquecido acima de 180 a 200° C, momento em que absorve o calor e libera a água para extinguir a chama. O hidróxido de magnésio (MDH) possui uma estabilidade térmica mais elevada que o ATH. A decomposição endotérmica (absorção de calor) se inicia a 300° C após o que a água é liberada que pode atuar como um retardador de fogo.[073] Aluminum trihydrate (ATH) is a common flame retardant filler. It decomposes when heated above 180 to 200° C, at which point it absorbs heat and releases water to extinguish the flame. Magnesium hydroxide (MDH) has a higher thermal stability than ATH. Endothermic decomposition (heat absorption) begins at 300°C after which water is released which can act as a fire retardant.
[074]As misturas de Huntita / Hidromagnesita (Mg3Ca(CO3)4 / Mg5Ca(CO3)4.4H2O. Huntita e hidromagnesita, quase invariavelmente, ocorrem como misturas na natureza. A hidromagnesita inicia a se decompor entre 220° C (ao ar livre) e 250° C (sob pressão em uma extrusora), que é elevada o suficiente para que possa ser utilizada como retardador de chama. A hidromagnesita libera a água e absorve o calor, assim como o ATH e o MDH. Em contraste, a huntita se decompõe acima de 400° C, absorvendo o calor, mas liberando o dióxido de carbono.[074] Huntite / Hydromagnesite mixtures (Mg3Ca(CO3)4 / Mg5Ca(CO3)4.4H2O. Huntite and hydromagnesite almost invariably occur as mixtures in nature. Hydromagnesite begins to decompose between 220° C (outdoors) ) and 250° C (under pressure in an extruder), which is high enough that it can be used as a flame retardant. In contrast, hydromagnesite releases water and absorbs heat, as do ATH and MDH. Huntite decomposes above 400°C, absorbing heat but releasing carbon dioxide.
[075]As sílicas fumadas também podem ser utilizadas como aditivo (H) para alterar a reologia desses materiais. As sílicas fumadas podem ser obtidas através de pirólise a temperatura elevada de um composto volátil de silicone em uma chama de oxiirogênio, produzindo uma sílica finamente dividida. Este processo, em especial, torna possível obter as sílicas hidrofílicas que possuem um grande número de grupos silanol na sua superfície, o que tenderia a espessar uma composição de silicone mais do que a sílica com baixos níveis de silanol. Tais sílicas hidrofílicas são comercializadas, por exemplo, sob os nomes comerciais Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 255, Aerosil 300 e Aerosil 380 da Degussa e Cab-O-Sil HS-5, Cab-O-Sil EH-5, Cab-O-Sil. LM-130, Cab-O- Sil MS-55 e Cab-O-Sil M-5 da Cabot. É possível modificar quimicamente a superfície de dita sílica através de uma reação química que provoca uma redução no número de grupos silanol. É possível, em especial, substituir os grupos silanol por grupos hidrofóbicos: por conseguinte, é obtida uma sílica hidrofóbica. Os grupos hidrofóbicos podem ser: - os grupos trimetilssiloxila que, em especial, são obtidos através do tratamento de sílica fumadas na presença de hexametildisilazano. As sílicas tratadas dessa maneira são conhecidas como "sililato de sílica", de acordo com o CTFA (6aedição, 1995). São comercializadas, por exemplo, sob as referências Aerosil R812 de Degussa e Cab-O-Sil TS-530 da Cabot, ou grupos dimetilssililoxila ou polidimetilssiloxano que, em especial, são obtidos através do tratamento de sílica fumada na presença de polidimetilsiloxano ou metildiclorossilano.[075] Fumed silicas can also be used as an additive (H) to change the rheology of these materials. Fumed silicas can be obtained through high temperature pyrolysis of a volatile silicone compound in an oxyrogen flame, producing a finely divided silica. This process, in particular, makes it possible to obtain hydrophilic silicas that have a large number of silanol groups on their surface, which would tend to thicken a silicone composition more than silica with low levels of silanol. Such hydrophilic silicas are marketed, for example, under the trade names Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 255, Aerosil 300 and Aerosil 380 from Degussa and Cab-O-Sil HS-5, Cab-O-Sil EH-5, Cab- O-Sil. LM-130, Cab-O-Sil MS-55 and Cab-O-Sil M-5 from Cabot. It is possible to chemically modify the surface of said silica through a chemical reaction that causes a reduction in the number of silanol groups. It is possible, in particular, to replace the silanol groups with hydrophobic groups: therefore, a hydrophobic silica is obtained. The hydrophobic groups can be: - trimethylsiloxyl groups which, in particular, are obtained through the treatment of fumed silica in the presence of hexamethyldisilazane. Silicas treated in this manner are known as "silica silylate" according to the CTFA (6th edition, 1995). They are sold, for example, under the references Aerosil R812 from Degussa and Cab-O-Sil TS-530 from Cabot, or dimethylsilyloxyl or polydimethylsiloxane groups which, in particular, are obtained through the treatment of fumed silica in the presence of polydimethylsiloxane or methyldichlorosilane.
[076]As sílicas tratadas dessa maneira são conhecidas como "sililato de sílica de dimetila" de acordo com o CTFA (6a edição, 1995). Elas são comercializadas, por exemplo, sob as referências Aerosil R972 e Aerosil R974 da Degussa e Cab-O-Sil TS-610 e Cab-O-Sil TS-720 da Cabot. A sílica fumada, de preferência, possui um tamanho de partícula que pode ser nanométrico a micrométrico, por exemplo, variando a partir de cerca de 5 a 200 nm.[076] Silicas treated in this way are known as "dimethyl silica silylate" according to the CTFA (6th edition, 1995). They are sold, for example, under the references Aerosil R972 and Aerosil R974 from Degussa and Cab-O-Sil TS-610 and Cab-O-Sil TS-720 from Cabot. The fumed silica preferably has a particle size that can be nanometer to micrometer, for example, ranging from about 5 to 200 nm.
[077] De acordo com outra realização de preferência, dita composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição é armazenada antes da utilização como uma RTV de componentes múltiplos que compreende, pelo menos, dois pacotes separados que, de preferência, são herméticos, enquanto que o catalisador de hidrossililação (C) não está presente no mesmo pacote com o composto de silicone (B) ou com o diluente reativo (E) quando está presente e quando é um composto de silicone que compreende um único grupo hidreto de silicone por molécula.[077] According to another preferred embodiment, said addition-curing type organopolysiloxane (X) composition is stored before use as a multi-component RTV comprising at least two separate packages which, preferably, are airtight, whereas the hydrosilylation catalyst (C) is not present in the same package with the silicone compound (B) or with the reactive diluent (E) when it is present and when it is a silicone compound comprising a single hydride group of silicone per molecule.
[078] De acordo com outra realização de preferência, dita composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição é armazenada antes da utilização como uma RTV de componentes múltiplos que compreende, pelo menos, dois pacotes separados que, de preferência, são herméticos: (a) o primeiro pacote (A1) que compreende: - 100 partes em peso de, pelo menos, um organopoliloxano (A), de acordo com a presente invenção, e conforme definido acima, - a partir de 5 a 30 partes em peso de contas ocas de vidro (D), de acordo com a presente invenção, e conforme acima definido, e - a partir de 0 a 30 partes e, de preferência, a partir de 5 a 30 partes em peso de, pelo menos, um diluente reativo (E), de acordo com a presente invenção, e conforme definido acima, e - a partir de 4 a 150 ppm com base em platina de metal de um catalisador de hidrossililação (C) com base em platina, (b) o segundo pacote (A2) que compreende: - 100 partes em peso de, pelo menos, um organopolissiloxano (A), de acordo com a presente invenção, e conforme definido acima, - a partir de 10 a 70 partes em peso de compostos de silicone (B), um que compreende dois átomos de hidrogênio telequélicos unidos ao silicone por molécula, de acordo com a presente invenção, e conforme definido acima, - a partir de 5 a 25 partes em peso de compostos de silicone (B) que compreendem, pelo menos, três átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula, de acordo com a presente invenção, e conforme definido acima, - a partir de 5 a 30 partes em peso de contas ocas de vidro (D), de acordo com a presente invenção, e conforme acima definido, e - uma quantidade eficaz de, pelo menos, um controlador de taxa de cura (G) que reduz a taxa de cura.[078] According to another preferred embodiment, said addition-curing type organopolysiloxane (X) composition is stored before use as a multi-component RTV comprising at least two separate packages which, preferably, are airtight: (a) the first package (A1) comprising: - 100 parts by weight of at least one organopolyloxane (A), according to the present invention, and as defined above, - from 5 to 30 parts by weight of hollow glass beads (D), according to the present invention, and as defined above, and - from 0 to 30 parts and, preferably, from 5 to 30 parts by weight of, at least least, a reactive diluent (E) in accordance with the present invention, and as defined above, and - from 4 to 150 ppm platinum-based metal of a platinum-based hydrosilylation catalyst (C), ( b) the second package (A2) comprising: - 100 parts by weight of at least one organopolysiloxane (A), according to the present invention, and as defined above, - from 10 to 70 parts by weight of silicone compounds (B), one comprising two telechelic hydrogen atoms attached to the silicone per molecule, according to the present invention, and as defined above, - from 5 to 25 parts by weight of silicone compounds (B) comprising at least three hydrogen atoms attached to the silicone per molecule, according to the present invention, and as defined above, - from 5 to 30 parts by weight of hollow glass beads (D), according to the present invention, and as defined above, and - an effective amount of at least one cure rate controller (G) that reduces the cure rate.
[079] Outro objeto da presente invenção se refere a um processo para a preparação de um bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, e conforme descrito acima, que compreende as etapas: (a) da preparação de, pelo menos, uma carcaça de módulo de bateria (102) em que está disposta uma pluralidade de células da bateria (103) que estão eletricamente conectadas entre si, (b) da introdução em dita carcaça de módulo de bateria (102) da composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição, conforme definida na reivindicação 3 ou 11, (c) do preenchimento completo ou parcial da carcaça de módulo de bateria (102), e (d) da possibilidade que a cura ocorra de maneira a formar uma espuma sintática de borracha de silicone que compreende um aglutinante de borracha de silicone e contas ocas de vidro, e opcionalmente (e) do cobrimento da carcaça de módulo de bateria (102) com uma tampa.[079] Another object of the present invention relates to a process for preparing a secondary battery block, according to the present invention, and as described above, which comprises the steps: (a) preparing at least a battery module housing (102) in which a plurality of battery cells (103) are arranged which are electrically connected together, (b) introducing into said battery module housing (102) the organopolysiloxane composition (X ) the type of addition curing, as defined in claim 3 or 11, (c) the complete or partial filling of the battery module housing (102), and (d) the possibility that curing occurs in such a way as to form a synthetic silicone rubber foam comprising a silicone rubber binder and hollow glass beads, and optionally (e) covering the battery module housing (102) with a lid.
[080] Uma realização de preferência do processo acima, de acordo com a presente invenção, se refere à preparação da composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição que compreende as etapas: (a) da alimentação, em uma linha de alimentação de base, de uma base de silicone líquido (MS1) que compreende: (i) pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste de vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila, (ii) as contas ocas de vidro (D) e, de preferência, as microesferas ocas de vidro de borossilicato (D1), (iii) pelo menos, um composto de silicone (B) que possui, pelo menos, dois e, de preferência, pelo menos, três átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula, e (iv) opcionalmente, um controlador de taxa de cura (G) que reduz a taxa de cura, (b) da alimentação em uma linha de alimentação de catalisador, de uma batelada principal de catalisador (MC) que compreende: (i) pelo menos, um catalisador de hidrossililação (C); e (ii) opcionalmente, pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila; (c) da alimentação em uma linha de alimentação de inibidor, de uma batelada de inibidor (Ml) que compreende: (i) um controlador de taxa de cura (G) que reduz a taxa de cura; e (ii) opcionalmente, pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila; e (d) opcionalmente, da alimentação em uma linha de alimentação aditiva, de uma batelada principal aditiva (MA), que compreende (i) pelo menos, um aditivo (H) tal como um pigmento, um corante, argilas, um tensoativo, óleo de rícino hidrogenado, wollastonita, triidrato de alumínio, hidróxido de magnésio, haloisita, huntita, hidromagnesite, grafite expansível, borato de zinco, mica ou uma sílica fumada, e (ii) opcionalmente, pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila; e (e) do direcionamento de dita base de silicone líquido (MS1), dita batelada principal de catalisador (MC) e dita batelada principal de inibidor (Ml) e, opcionalmente, dita batelada principal aditiva (MA) para um tanque para obter a composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição.[080] A preferred embodiment of the above process, according to the present invention, refers to the preparation of the organopolysiloxane composition (X) of the curing type through addition comprising the steps: (a) feeding, in a line base feed, of a liquid silicone base (MS1) comprising: (i) at least one organopolysiloxane (A) having at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing , from 2 to 14 carbon atoms, preferably, said alkenyl groups are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, more preferably, said alkenyl groups are vinyl groups, (ii) the hollow glass beads (D) and, preferably, the hollow borosilicate glass microspheres (D1), (iii) at least one silicone compound (B) having at least two and, preferably, at least least three hydrogen atoms bonded to the silicone per molecule, and (iv) optionally, a cure rate controller (G) that reduces the cure rate, (b) of the feed into a catalyst feed line, of a batch main catalyst (MC) comprising: (i) at least one hydrosilylation catalyst (C); and (ii) optionally, at least one organopolysiloxane (A) which has at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably said groups alkenyl are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, most preferably, said alkenyl groups are the vinyl groups; (c) feeding into an inhibitor supply line, a batch of inhibitor (Ml) comprising: (i) a cure rate controller (G) that reduces the cure rate; and (ii) optionally, at least one organopolysiloxane (A) which has at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably said groups alkenyl are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, most preferably, said alkenyl groups are the vinyl groups; and (d) optionally, feeding into an additive feed line, an additive master batch (MA), which comprises (i) at least one additive (H) such as a pigment, a dye, clays, a surfactant, hydrogenated castor oil, wollastonite, aluminum trihydrate, magnesium hydroxide, halloysite, huntite, hydromagnesite, expandable graphite, zinc borate, mica or a fumed silica, and (ii) optionally at least one organopolysiloxane (A) having at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably said alkenyl groups are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, more preferably, said alkenyl groups are vinyl groups; and (e) directing said liquid silicone base (MS1), said catalyst masterbatch (MC) and said inhibitor masterbatch (Ml) and, optionally, said additive masterbatch (MA) to a tank to obtain the organopolysiloxane composition (X) of the addition cure type.
[081]A primeira vantagem de dita realização de preferência está no fato da taxa de reação da reticulação para a composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição ser regulada através da adição de um controlador de taxa de cura (G). Uma vez que a adição deste componente essencial é realizada através da utilização de uma linha de alimentação específica, o nível de inibidor pode ser facilmente modificado pelo operador, o que lhe possibilita aumentar a taxa de cura ou reduzir a temperatura na qual a cura rápida irá iniciar. Essa é uma vantagem importante, uma vez que a configuração dos blocos de bateria secundária recém-projetados envolve os formatos cada vez mais complexos, o que implica ajustar com cautela, caso a caso, a taxa de cura.[081] The first advantage of said preferred embodiment is in the fact that the crosslinking reaction rate for the organopolysiloxane composition (X) of the addition cure type is regulated through the addition of a cure rate controller (G) . Since the addition of this essential component is accomplished through the use of a specific feed line, the inhibitor level can be easily modified by the operator, enabling him to increase the cure rate or reduce the temperature at which rapid cure will occur. start. This is an important advantage, as the configuration of newly designed secondary battery blocks involves increasingly complex shapes, which means carefully adjusting the cure rate on a case-by-case basis.
[082]A segunda grande vantagem é que, no momento, é possível reduzir o nível de inibidor e, por conseguinte, reduzir a temperatura na qual a cura rápida inicia. Isso pode ser importante se existirem componentes dentro do bloco de bateria que sejam sensíveis à temperatura.[082] The second major advantage is that, at the moment, it is possible to reduce the level of inhibitor and, therefore, reduce the temperature at which rapid curing begins. This may be important if there are components inside the battery pack that are temperature sensitive.
[083] Uma realização de preferência do processo acima, de acordo com a presente invenção, se refere à preparação da composição de organopolissiloxano do tipo de cura através da adição que compreende as etapas: (a) da alimentação em uma linha de alimentação de base, de uma base de silicone líquido (MS2) que compreende: (i) pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila e (ii) pelo menos, um composto de silicone (B) que possui, pelo menos, dois e, de preferência, pelo menos, três átomos de hidrogênio unidos ao silicone por molécula, (iii) opcionalmente, um controlador de taxa de cura (G) que reduz a taxa de cura, (b) da alimentação em uma linha de alimentação de catalisador, de uma batelada principal de catalisador (MC) que compreende: (i) pelo menos, um catalisador de hidrossililação (C); e (ii) opcionalmente, pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila; (c) da alimentação em uma linha de alimentação de inibidor, de uma batelada de inibidor (Ml) que compreende: (i) um controlador de taxa de cura (G) que reduz a taxa de cura; e (ii) opcionalmente, pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila; e (d) opcionalmente, da alimentação em uma linha de alimentação aditiva, de uma batelada principal aditiva (MA), que compreende (i) pelo menos, um aditivo (H) tal como um pigmento, um corante, argilas, um tensoativo, óleo de rícino hidrogenado, volastonita, triidrato de alumínio, hidróxido de magnésio, haloisita, hidromagnesita de huntita, grafite expansível, borato de zinco, mica ou uma sílica fumada; (ii) opcionalmente, pelo menos, um organopolissiloxano (A) que possui, pelo menos, dois grupos alquenila unidos ao silicone por molécula, ditos grupos alquenila contendo, cada um, de 2 a 14 átomos de carbono, de preferência, ditos grupos alquenila são selecionados a partir do grupo que consiste em vinila, alila, hexenila, decenila e tetradecenila e, de maior preferência, ditos grupos alquenila são os grupos vinila; (e) do direcionamento de dita base de silicone líquido (MS2), dita batelada principal de catalisador (MC) e dita batelada principal de inibidor (Ml) e, opcionalmente, dita batelada principal aditiva (MA) para um tanque de agitação; e (f) da operação de dito tanque de agitação, por conseguinte, misturando dita base líquida de silicone (MS1), dita batelada principal de catalisador (MC) e dita batelada principal de inibidor (Ml) e opcionalmente dita batelada principal aditiva (MA), de preferência, utilizando um misturador de fluxo elevado e cisalhamento baixo e (g) da adição das contas ocas de vidro (D) e, de preferência, as microesferas ocas de vidro de borossilicato (D1) para dito tanque de agitação, de preferência, por meio de descarga por gravidade ou alimentador helicoidal para obter a composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição.[083] A preferred embodiment of the above process, according to the present invention, refers to the preparation of the cure-type organopolysiloxane composition through addition comprising the steps: (a) feeding into a base feed line , of a liquid silicone base (MS2) comprising: (i) at least one organopolysiloxane (A) having at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably, said alkenyl groups are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, more preferably, said alkenyl groups are the vinyl groups and (ii) at least one silicone compound (B) that has at least two and preferably at least three hydrogen atoms attached to the silicone per molecule, (iii) optionally, a cure rate controller (G) that reduces the cure rate curing, (b) feeding into a catalyst feed line, a master batch of catalyst (MC) comprising: (i) at least one hydrosilylation catalyst (C); and (ii) optionally, at least one organopolysiloxane (A) which has at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably said groups alkenyl are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, most preferably, said alkenyl groups are the vinyl groups; (c) feeding into an inhibitor supply line, a batch of inhibitor (Ml) comprising: (i) a cure rate controller (G) that reduces the cure rate; and (ii) optionally, at least one organopolysiloxane (A) which has at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably said groups alkenyl are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, most preferably, said alkenyl groups are the vinyl groups; and (d) optionally, feeding into an additive feed line, an additive master batch (MA), which comprises (i) at least one additive (H) such as a pigment, a dye, clays, a surfactant, hydrogenated castor oil, wollastonite, aluminum trihydrate, magnesium hydroxide, halloysite, huntite hydromagnesite, expandable graphite, zinc borate, mica or a fumed silica; (ii) optionally, at least one organopolysiloxane (A) that has at least two alkenyl groups attached to the silicone per molecule, said alkenyl groups each containing from 2 to 14 carbon atoms, preferably, said alkenyl groups are selected from the group consisting of vinyl, allyl, hexenyl, decenyl and tetradecenyl and, most preferably, said alkenyl groups are vinyl groups; (e) directing said liquid silicone base (MS2), said catalyst main batch (MC) and said inhibitor main batch (Ml) and, optionally, said additive main batch (MA) to a stirred tank; and (f) operating said stirred tank, therefore, mixing said liquid silicone base (MS1), said catalyst masterbatch (MC) and said inhibitor masterbatch (Ml) and optionally said additive masterbatch (MA ), preferably using a high flow, low shear mixer and (g) adding the hollow glass beads (D) and, preferably, the hollow borosilicate glass microspheres (D1) to said stirring tank, of preferably, by means of gravity discharge or screw feeder to obtain the addition-curing type organopolysiloxane (X) composition.
[084]Todos os componentes das realizações de preferência da preparação da composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição foram descritos acima anteriormente.[084] All components of the preferred embodiments of preparing the organopolysiloxane composition (X) of the addition-curing type were described above previously.
[085] De acordo com uma realização de preferência, o bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, está localizado dentro de um veículo.[085] According to a preferred embodiment, the secondary battery block, according to the present invention, is located inside a vehicle.
[086] É entendido que o termo "veículo", conforme utilizado no presente, é inclusivo de veículos motorizados, em geral, tais como os automóveis de passageiros incluindo os veículos utilitários desportivos (SUV), ônibus, caminhões, diversos veículos comerciais, embarcações incluindo uma variedade de barcos e navios, aeronaves, e similares, e inclui os veículos híbridos, veículos elétricos, veículos elétricos híbridos plug-in, veículos movidos a hidrogênio e outros veículos movidos a combustíveis alternativos (por exemplo, os combustíveis derivados de outros recursos diferentes do petróleo). Conforme referido no presente, um veículo híbrido é um veículo que possui duas ou mais fontes de potência, por exemplo, os veículos movidos a gasolina e elétricos.[086] It is understood that the term "vehicle", as used herein, is inclusive of motor vehicles, in general, such as passenger cars including sport utility vehicles (SUV), buses, trucks, various commercial vehicles, vessels including a variety of boats and ships, aircraft, and the like, and includes hybrid vehicles, electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, hydrogen-powered vehicles, and other vehicles powered by alternative fuels (e.g., fuels derived from other resources other than oil). As stated herein, a hybrid vehicle is a vehicle that has two or more power sources, for example, gasoline-powered and electric vehicles.
[087] Em outra realização de preferência, o bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, está localizado em um veículo a motor automotivo.[087] In another preferred embodiment, the secondary battery block according to the present invention is located in an automotive motor vehicle.
[088] Em outra realização, o bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, está localizado em um veículo totalmente elétrico (EV), em um veículo híbrido plug-in (PHEV), em um veículo híbrido (HEV).[088] In another embodiment, the secondary battery block according to the present invention is located in a fully electric vehicle (EV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV), in a hybrid vehicle (HEV).
[089] Em outra realização, o bloco de bateria secundária, de acordo com a presente invenção, está localizado em: uma aeronave, um barco, um navio, um trem ou unidade de parede.[089] In another embodiment, the secondary battery block according to the present invention is located in: an aircraft, a boat, a ship, a train or wall unit.
[090]A Figura 1 fornece uma vista superior de um bloco de bateria secundária sem uma tampa com baterias dentro do bloco.[090] Figure 1 provides a top view of a secondary battery block without a cover with batteries inside the block.
[091]A Figura 2 fornece uma vista em perspectiva de um bloco de bateria secundária com baterias dentro do bloco.[091] Figure 2 provides a perspective view of a secondary battery block with batteries within the block.
[092]A Figura 3 fornece uma vista de topo de baterias em um bloco de bateria secundária com espuma sintática de borracha de silicone, de acordo com a presente invenção, que preenche o espaço entre as baterias e o espaço restante no bloco.[092] Figure 3 provides a top view of batteries in a secondary battery block with synthetic silicone rubber foam, in accordance with the present invention, which fills the space between the batteries and the remaining space in the block.
[093]A Figura 4 fornece uma vista superior das células da bateria em um bloco de bateria secundária coberto com a espuma sintática de borracha de silicone, de acordo com a presente invenção, e com dita espuma preenchendo o espaço entre as baterias e o espaço restante no bloco.[093] Figure 4 provides a top view of the battery cells in a secondary battery pack covered with the synthetic silicone rubber foam in accordance with the present invention, and with said foam filling the space between the batteries and the space remaining in the block.
[094]As Figuras 5 e 6 fornecem uma representação esquemática de duas realizações de preferência de um método para a produção de uma composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição em que a batelada principal de inibidor (Ml) e a batelada principal de catalisador (MC) são alimentadas separadamente em outros componentes de maneira a controlar a taxa de cura.[094] Figures 5 and 6 provide a schematic representation of two preferred embodiments of a method for producing an organopolysiloxane composition (X) of the curing type by addition in which the main batch of inhibitor (Ml) and the main batch of catalyst (MC) are fed separately to other components in order to control the cure rate.
[095]As Figuras (1) e (2) mostram que as células da bateria (103) podem estar muito próximas umas das outras em uma carcaça de módulo de bateria (102). Em uma realização da presente invenção, uma composição de silicone reticulável, de acordo com a presente invenção, e precursora de uma espuma sintática de borracha de silicone leve que compreende um aglutinante de borracha de silicone e contas ocas de vidro são vertidas na carcaça de módulo de bateria (102) após as baterias terem sido colocadas e instaladas (Figura 3, 104) e cedem a uma espuma sintática de silicone quando é curada (Figura 4, 105).[095] Figures (1) and (2) show that battery cells (103) can be very close to each other in a battery module housing (102). In one embodiment of the present invention, a crosslinkable silicone composition according to the present invention and precursor to a lightweight synthetic silicone rubber foam comprising a silicone rubber binder and hollow glass beads are poured into the module housing. (102) after the batteries have been placed and installed (Figure 3, 104) and yields to a synthetic silicone foam when cured (Figure 4, 105).
[096]A Figura 5 mostra um método para a produção de uma composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição, de acordo com uma realização da presente invenção, em que dita base de silicone líquido (MS1) é armazenada em um tanque de armazenamento (1), dita batelada principal de catalisador (MC) é armazenada em um tanque de armazenamento (20), dita batelada principal de inibidor (Ml) é armazenada em um tanque de armazenamento (50) e dita batelada principal aditiva (MA) é armazenada em um tanque de armazenamento (65) e é alimentada separadamente nas respectivas linhas de alimentação (200), (210), (220) e (230), respectivamente. O tanque de armazenamento (1) da base de silicone líquido (MS2) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (10), que pode ser qualquer bomba de deslocamento grande e por meio de um ajustador de taxa de alimentação opcional (15). O tanque de armazenamento (20) da batelada principal de catalisador (MC) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (25), que pode ser qualquer bomba de deslocamento de pistão pequeno, bomba de engrenagem, bomba de injeção de micro movimento ou outra bomba de deslocamento positivo, e por meio de um ajustador de velocidade de alimentação opcional (30). O tanque de armazenamento (50) da batelada principal de inibidor (Ml) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (55), que pode ser qualquer bomba de deslocamento de pistão pequeno, bomba de engrenagem, bomba de microinjeção ou outra bomba de deslocamento positivo, e por meio de um ajustador de taxa de alimentação opcional (60). O tanque de armazenamento (65) da batelada principal aditiva (MA) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (70), que pode ser qualquer bomba de deslocamento de pistão pequeno, bomba de engrenagens, bomba de microinjeção ou outra bomba de deslocamento positivo e regulador de taxa de alimentação (75). Quando dita base de silicone líquido (MS2), dita batelada principal de catalisador (MC) e dita batelada principal de inibidor (Ml) e, opcionalmente, dita batelada principal aditiva (MA) são direcionadas para dito tanque de agitação (80); a mistura resultante é misturada, de preferência, utilizando um misturador de fluxo elevado e cisalhamento baixo para a produção de composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição, de acordo com a presente invenção. Dita composição, no momento, está disponível para ser introduzida em dita carcaça de módulo de bateria (102) por meio de (100) que pode ser por meio de um aparelho de injeção ou por meio de uma bomba para possibilitar o fluxo livre para encher os espaços livres de carcaça de módulo de bateria (102) e cura a via de reticulação.[096] Figure 5 shows a method for producing an organopolysiloxane composition (X) of the addition cure type, according to an embodiment of the present invention, in which said liquid silicone base (MS1) is stored in a storage tank (1), said catalyst main batch (MC) is stored in a storage tank (20), said inhibitor main batch (Ml) is stored in a storage tank (50) and said additive main batch (MA) is stored in a storage tank (65) and is fed separately into the respective supply lines (200), (210), (220) and (230), respectively. The storage tank (1) of the liquid silicone base (MS2) is connected to the agitation tank (80) through a feed pump (10), which can be any large displacement pump, and through a flow adjuster. optional feed rate (15). The catalyst main batch (MC) storage tank (20) is connected to the agitation tank (80) via a feed pump (25), which may be any small piston displacement pump, gear pump, micro motion injection pump or other positive displacement pump, and via an optional feed speed adjuster (30). The storage tank (50) of the main batch of inhibitor (Ml) is connected to the agitation tank (80) via a feed pump (55), which may be any small piston displacement pump, gear pump, microinjection pump or other positive displacement pump, and through an optional feed rate adjuster (60). The additive main batch (MA) storage tank (65) is connected to the agitation tank (80) via a feed pump (70), which may be any small piston displacement pump, gear pump, microinjection pump or other positive displacement pump and feed rate regulator (75). When said liquid silicone base (MS2), said catalyst main batch (MC) and said inhibitor main batch (Ml) and, optionally, said additive main batch (MA) are directed to said stirring tank (80); The resulting mixture is preferably mixed using a high flow, low shear mixer to produce the addition cure type organopolysiloxane (X) composition according to the present invention. Said composition, at present, is available to be introduced into said battery module housing (102) by means of (100) which may be by means of an injection apparatus or by means of a pump to enable free flow to fill the battery module housing clearances (102) and cure the crosslinking path.
[097]A Figura 6 mostra um método para a produção de uma composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura através da adição, de acordo com outra realização da presente invenção, em que dita base de silicone líquido (MS2) é armazenada em um tanque de armazenamento (1), dita batelada principal de catalisador (MC) é armazenada em um tanque de armazenamento (20), dita batelada principal de inibidor (Ml) é armazenada em um tanque de armazenamento (50) e dita batelada principal aditiva (MA) é armazenada em um tanque de armazenamento (65) e é alimentada separadamente nas respectivas linhas de alimentação (200), (210), (220) e (230), respectivamente. O tanque de armazenamento (1) da base de silicone líquido (MS2) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (10), que pode ser qualquer bomba de deslocamento grande e por meio de um ajustador de taxa de alimentação opcional (15). O tanque de armazenamento (20) da batelada principal de catalisador (MC) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (25), que pode ser qualquer bomba de deslocamento de pistão pequeno, bomba de engrenagem, bomba de injeção de micro movimento ou outra bomba de deslocamento positivo, e por meio de um ajustador de velocidade de alimentação opcional (30). O tanque de armazenamento (50) da batelada principal de inibidor (Ml) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (55), que pode ser qualquer bomba de deslocamento de pistão pequeno, bomba de engrenagem, bomba de microinjeção ou outra bomba de deslocamento positivo, e por meio de um ajustador de taxa de alimentação opcional (60). O tanque de armazenamento (65) da batelada principal aditiva (MA) está conectado ao tanque de agitação (80) por meio de uma bomba de alimentação (70), que pode ser qualquer bomba de deslocamento de pistão pequeno, bomba de engrenagens, bomba de microinjeção ou outra bomba de deslocamento positivo e regulador de taxa de alimentação (75). Quando dita base de silicone líquido (MS2), dita batelada principal de catalisador (MC) e dita batelada principal de inibidor (Ml) e, opcionalmente, dita batelada principal aditiva (MA) são direcionadas para dito tanque de agitação (80); a mistura resultante é misturada, de preferência, utilizando um misturador de fluxo elevado e cisalhamento baixo. À dita mistura resultante, as contas ocas de vidro (D) e, de preferência, as microesferas ocas de vidro de borossilicato (D1) que são armazenadas no tanque de armazenamento (90), que, de preferência, é uma tremonha, são transferidas para dito tanque de agitação (80) diretamente por descarga por gravidade ou por meio do alimentador de parafuso (95) para a produção de dição composição de organopolissiloxano (X) do tipo de cura, de acordo com a presente invenção. Dita composição, no momento, está disponível para ser introduzida em dita carcaça de módulo de bateria (102) por meio de (100) que pode ser por meio de um aparelho de injeção ou por meio de uma bomba para possibilitar o fluxo livre para encher os espaços livres de carcaça de módulo de bateria (102) e cura a via de reticulação.[097] Figure 6 shows a method for producing an organopolysiloxane composition (X) of the addition cure type, according to another embodiment of the present invention, in which said liquid silicone base (MS2) is stored in a storage tank (1), said catalyst main batch (MC) is stored in a storage tank (20), said inhibitor main batch (Ml) is stored in a storage tank (50) and said additive main batch (MA) is stored in a storage tank (65) and is fed separately into the respective supply lines (200), (210), (220) and (230), respectively. The storage tank (1) of the liquid silicone base (MS2) is connected to the agitation tank (80) through a feed pump (10), which can be any large displacement pump, and through a flow adjuster. optional feed rate (15). The catalyst main batch (MC) storage tank (20) is connected to the agitation tank (80) via a feed pump (25), which may be any small piston displacement pump, gear pump, micro motion injection pump or other positive displacement pump, and via an optional feed speed adjuster (30). The storage tank (50) of the main batch of inhibitor (Ml) is connected to the agitation tank (80) via a feed pump (55), which may be any small piston displacement pump, gear pump, microinjection pump or other positive displacement pump, and through an optional feed rate adjuster (60). The additive main batch (MA) storage tank (65) is connected to the agitation tank (80) via a feed pump (70), which may be any small piston displacement pump, gear pump, microinjection pump or other positive displacement pump and feed rate regulator (75). When said liquid silicone base (MS2), said catalyst main batch (MC) and said inhibitor main batch (Ml) and, optionally, said additive main batch (MA) are directed to said stirring tank (80); the resulting mixture is preferably mixed using a high flow, low shear mixer. To said resulting mixture, the hollow glass beads (D) and, preferably, the hollow borosilicate glass microspheres (D1) which are stored in the storage tank (90), which is preferably a hopper, are transferred to said stirring tank (80) directly by gravity discharge or through the screw feeder (95) for the production of additional organopolysiloxane composition (X) of the curing type, according to the present invention. Said composition, at present, is available to be introduced into said battery module housing (102) by means of (100) which may be by means of an injection apparatus or by means of a pump to enable free flow to fill the battery module housing clearances (102) and cure the crosslinking path.
[098] Outras vantagens fornecidas pela presente invenção irão se tornar evidentes a partir dos seguintes Exemplos ilustrativos.[098] Other advantages provided by the present invention will become evident from the following illustrative Examples.
[099] - Organopolissiloxano (A1) = polidimetilsiloxano com unidades terminais de dimetilvinilssilila com uma viscosidade a 25° C variando a partir de 80 mPa.s a 120 mPa.s; - Organopolissiloxano (A2) = polidimetilsiloxano com unidades terminais de dimetilvinilssilila com uma viscosidade a 25° C variando a partir de 500 mPa.s a 650 mPa.s; - Organopolissiloxano (B1) (CE) como extensor de cadeia = polidimetilsiloxano com unidades terminais de dimetilsilil-hidreto com uma viscosidade a 25° C variando a partir de 7 mPa.s a 10 mPa.s e Fórmula: M'DXM'.[099] - Organopolysiloxane (A1) = polydimethylsiloxane with terminal units of dimethylvinylsilyl with a viscosity at 25° C ranging from 80 mPa.s to 120 mPa.s; - Organopolysiloxane (A2) = polydimethylsiloxane with terminal units of dimethylvinylsilyl with a viscosity at 25° C ranging from 500 mPa.s to 650 mPa.s; - Organopolysiloxane (B1) (CE) as chain extender = polydimethylsiloxane with terminal units of dimethylsilylhydride with a viscosity at 25° C ranging from 7 mPa.s to 10 mPa.s and Formula: M'DXM'.
[0100] Em que: - D é uma unidade de silóxi de Fórmula (CH3)2SiO2/2; - M' é uma unidade de silóxi de Fórmula (CH3)2(H)SiO1/2; - e x é um número inteiro que varia de 8 a 11; - Organopolissiloxano (B2) (XL) como agente de reticulação, com uma viscosidade a 25° C variando a partir de 18 mPa.s a 26 mPa.s, mais de 10 grupos reativos SiH estão presentes (em média a partir de 16 a 18 grupos reativos SiH): poli(metilidrogeno) (dimetil)siloxano com os grupos SiH nas cadeias e cadeias terminais (α/w), - As contas ocas de vidro (D1): 3M™ Bolhas de Vidro Série S15, comercializado por 3M Company, Tamanho de partícula (50%) mícrons por volume = 55 mícrons, Resistência ao Esmagamento Isostático: Pressão de teste 300 psi (2,07 MPa), Densidade Verdadeira (g/cc) = 0,15, - As contas ocas de vidro (D2): 3M™ Bolhas de Vidro Série K25, comercializada por 3M Company, Tamanho de partícula (50%) mícrons por volume = 55 mícrons, Pressão de Teste de Resistência ao Esmagamento Isostático 750 psi, Densidade Verdadeira (g/cc) = 0,25, - As contas ocas de vidro (D3): 3M™ iM16K Bolhas de Vidro, comercializadas por 3M Company, (Tamanho de partícula (50%) mícrons por volume = 20 mícrons, Pressão de Teste de Resistência ao Esmagamento Isostático 16.000 psi, Densidade Verdadeira (g/cc) = 0,46, - As contas ocas de vidro (D4): 3M™ K1 Bolhas de Vidro, comercializadas por 3M Company, (Tamanho de partícula (50%) mícrons por volume = 65 mícrons, Pressão de Teste de Resistência ao Esmagamento Isostático 250 psi, Densidade Verdadeira (g/cc) = 0,125, - Controlador da taxa de cura (G1): 1, 3,5,7-tetrametil-1,3,5,7- tetravinil-ciclotetrassiloxano, - Controlador de taxa de cura (G2): 1-etinil-1-ciclo-hexanol (ECH), - Controlador de taxa de cura (G3)-MB: 90% em peso de Organopolissiloxano (A1) e 10% em peso do controlador de taxa de cura (G2), - Catalisador (C): 10% de platina como catalisador Karstedt em dimetilvinildimero 350 cS, comercializado por Johnson Matthey Company, - Catalisador (C-MB): 98% em peso de Organopolissiloxano (A1) e 2% em peso de Catalisador (C), - Diluente reativo (E) = 1-tetradeceno. (II) EXEMPLOS PARTE I TABELA 1 FORMULAÇÃO (1) DA PRESENTE INVENÇÃO DE DUAS PARTES PRECURSORA DE UMA ESPUMA SINTÁTICA DE BORRACHA DE SILICONE TABELA 2 FORMULAÇÃO (2) DA PRESENTE INVENÇÃO DE DUAS PARTES PRECURSORA DE UMA ESPUMA SINTÁTICA DE BORRACHA DE SILICONE - Para a formulação (1) de duas partes, as partes A e B foram combinadas como 6:1 em p/p (proporção em peso) para a preparação das composições (I) antes da cura; - Para a formulação (2) de duas partes, as partes A e B foram combinadas como 1:1 em p/p (proporção em peso) para a preparação das composições (II) antes da cura.[0100] Where: - D is a siloxy unit of Formula (CH3)2SiO2/2; - M' is a siloxy unit of formula (CH3)2(H)SiO1/2; - ex is an integer that varies from 8 to 11; - Organopolysiloxane (B2) (XL) as cross-linking agent, with a viscosity at 25° C ranging from 18 mPa.s to 26 mPa.s, more than 10 SiH reactive groups are present (on average from 16 to 18 SiH reactive groups): poly(methylhydrogen) (dimethyl)siloxane with SiH groups in the chains and terminal chains (α/w), - Hollow glass beads (D1): 3M™ Glass Bubbles Series S15, sold by 3M Company , Particle Size (50%) microns per volume = 55 microns, Isostatic Crush Resistance: Test Pressure 300 psi (2.07 MPa), True Density (g/cc) = 0.15, - Hollow Glass Beads (D2): 3M™ K25 Series Glass Bubbles, marketed by 3M Company, Particle Size (50%) microns by volume = 55 microns, Isostatic Crush Test Pressure 750 psi, True Density (g/cc) = 0.25, - Hollow Glass Beads (D3): 3M™ iM16K Glass Bubbles, marketed by 3M Company, (Particle Size (50%) microns by volume = 20 microns, Isostatic Crush Resistance Test Pressure 16,000 psi, True Density (g/cc) = 0.46, - Hollow glass beads (D4): 3M™ K1 Glass Bubbles, marketed by 3M Company, (Particle size (50%) microns per volume = 65 microns , Isostatic Crush Resistance Test Pressure 250 psi, True Density (g/cc) = 0.125, - Cure Rate Controller (G1): 1, 3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7- tetravinyl-cyclotetrasiloxane, - Cure rate controller (G2): 1-ethynyl-1-cyclohexanol (ECH), - Cure rate controller (G3)-MB: 90% by weight Organopolysiloxane (A1) and 10 % by weight of cure rate controller (G2), - Catalyst (C): 10% platinum as Karstedt catalyst in 350 cS dimethylvinyldimer, sold by Johnson Matthey Company, - Catalyst (C-MB): 98% by weight of Organopolysiloxane (A1) and 2% by weight of Catalyst (C), - Reactive diluent (E) = 1-tetradecene. (II) EXAMPLES PART I TABLE 1 FORMULATION (1) OF THE PRESENT INVENTION OF TWO PARTS PRECURSOR OF A SILICONE RUBBER SYNTACTIC FOAM TABLE 2 FORMULATION (2) OF THE PRESENT TWO-PART INVENTION PRECURSOR OF A SILICONE RUBBER SYNTATIC FOAM - For the two-part formulation (1), parts A and B were combined as 6:1 in w/w (weight ratio) for preparing compositions (I) before curing; - For the two-part formulation (2), parts A and B were combined as 1:1 in w/w (weight ratio) for preparing compositions (II) before curing.
[0101] Cada formulação (1) e (2) foram vertidos antes da cura na parte interna de uma carcaça de módulo de bateria (102), em que estava disposta uma pluralidade de células da bateria (103), as quais estavam eletricamente condutivamente conectadas entre si. A cura ocorreu à temperatura ambiente para a produção de uma espuma sintática de borracha de silicone que compreende um aglutinante de borracha de silicone e contas ocas de vidro que preencheram completamente o espaço aberto de dita carcaça de módulo de bateria (102) e cobriram totalmente ditas células da bateria (103). (III) EXEMPLOS PARTE II[0101] Each formulation (1) and (2) were poured before curing into the internal part of a battery module housing (102), in which a plurality of battery cells (103) were arranged, which were electrically conductive connected to each other. Curing occurred at room temperature to produce a synthetic silicone rubber foam comprising a silicone rubber binder and hollow glass beads that completely filled the open space of said battery module housing (102) and fully covered said battery cells (103). (III) EXAMPLES PART II
[0102]As seguintes formulações foram preparadas: TABELA 3 FORMULAÇÃO (3) – COMPARATIVA TABELA 4 FORMULAÇÃO (4) – INVENÇÃO TABELA 5 FORMULAÇÃO 5 – INVENÇÃO TABELA 6 FORMULAÇÃO 6 – INVENÇÃO TABELA 7 FORMULAÇÃO 7 – INVENÇÃO TABELA 8 FORMULAÇÕES 8, 9 E 10 (INVENÇÃO) COM (H COMO SIH) / PROPORÇÃO MOLAR DE VlNILA = 0,72 TABELA 9 FORMULAÇÕES 11, 12 E 13 (INVENÇÃO)- COM (H COMO SIH) / PROPORÇÃO MOLAR DE VlNILA = 0,72 TABELA 10 FORMULAÇÕES 14, 15 E 16 (INVENÇÃO)- COM (H COMO SIH) / PROPORÇÃO MOLAR DE VINILA = 0,72 [0102] The following formulations were prepared: TABLE 3 FORMULATION (3) – COMPARATIVE TABLE 4 FORMULATION (4) – INVENTION TABLE 5 FORMULATION 5 – INVENTION TABLE 6 FORMULATION 6 – INVENTION TABLE 7 FORMULATION 7 – INVENTION TABLE 8 FORMULATIONS 8, 9 AND 10 (INVENTION) WITH (H AS SIH) / MOLAR RATIO OF VlNILA = 0.72 TABLE 9 FORMULATIONS 11, 12 AND 13 (INVENTION) - WITH (H AS SIH) / MOLAR RATIO OF VlNILE = 0.72 TABLE 10 FORMULATIONS 14, 15 AND 16 (INVENTION) - WITH (H AS SIH) / MOLAR PROPORTION OF VINYL = 0.72
[0103]A formulação (3) foi misturada em uma proporção de mistura de 1:1 em peso e curada à temperatura ambiente (25° C) durante a noite durante 16 horas para produzir um elastômero de silicone curado (espuma sintática de borracha de silicone).[0103] Formulation (3) was mixed in a mixture ratio of 1:1 by weight and cured at room temperature (25° C) overnight for 16 hours to produce a cured silicone elastomer (syntactic silicone rubber foam). silicone).
[0104]As formulações de (4) a (16) foram misturadas em uma proporção de mistura de 1:1 em peso e curadas à temperatura ambiente (25° C) durante a noite durante 16 horas para produzir as espumas sintáticas de borracha de silicone, de acordo com a presente invenção.[0104] Formulations (4) to (16) were mixed in a mixture ratio of 1:1 by weight and cured at room temperature (25° C) overnight for 16 hours to produce the synthetic rubber foams. silicone, according to the present invention.
[0105]A formulação (17) (comparativa) foi preparada por mistura, na proporção de mistura de 1:1 em peso, o componente de duas partes comercializado por Elkem Silicones sob a refercia RTV-3040 (componente de duas partes, sistema de cura de poliadição) e curado à temperatura ambiente (25° C) durante a noite durante 16 horas para produzir um elastômero de silicone curado.[0105] Formulation (17) (comparative) was prepared by mixing, in a mixing ratio of 1:1 by weight, the two-part component sold by Elkem Silicones under the reference RTV-3040 (two-part component, polyaddition curing) and cured at room temperature (25° C) overnight for 16 hours to produce a cured silicone elastomer.
[0106]A formulação (18) (comparativa) foi preparada por mistura na proporção de mistura de 1:1 em peso do componente de duas partes comercializado por Elkem Silicones sob a refercia BluesilTMESA 7242 (que é um elastômero de silicone líquido de cura por calor de dois componentes que reticula através de uma poliadição) e foi curado à temperatura ambiente (25° C) durante a noite durante 16 horas para produzir um elastômero de silicone curado.[0106] Formulation (18) (comparative) was prepared by mixing in a mixing ratio of 1:1 by weight of the two-part component sold by Elkem Silicones under the reference BluesilTMESA 7242 (which is a liquid curing silicone elastomer). two-component heat that crosslinks through a polyaddition) and was cured at room temperature (25° C) overnight for 16 hours to produce a cured silicone elastomer.
[0107]A Formulação (19) foi preparada com base no Concreto Sakrete. O concreto utilizado foi de SAKRETE da América do Norte, LLC localizada em Charlotte, Carolina do Norte. O produto é denominado SAKRETE High Strength Concrete Mix. A amostra concreta foi produzida utilizando o seguinte processo: - Verter 1 kg da mistura de concreto de resistência elevada em um recipiente formando uma indentação no centro do concreto, - Foi adicionada água suficiente para obter uma mistura viável (70g), - O material foi vertido em um molde de 51 mm de diâmetro, - O material foi trabalhado em espaços vazios e, em seguida, aplainado com uma espátula de metal, - O material foi deixado endurecer até que uma impressão de polegar não pudesse ser deixada no material, - Uma espátula de metal foi utilizada para obter um acabamento e nivelamento desejados à medida que o material estava endurecendo, - O material foi mantido úmido e embaixo de plástico durante 7 dias enquanto constantemente sendo mantido à temperatura ambiente. TABELA 11 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS PRODUTOS CURADOS (ESPUMAS DE SILICONE SINTÁTICAS) TABELA 12 MEDIÇÃO DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE AMOSTRAS CURADAS [0107] Formulation (19) was prepared based on Sakrete Concrete. The concrete used was from SAKRETE of North America, LLC located in Charlotte, North Carolina. The product is called SAKRETE High Strength Concrete Mix. The concrete sample was produced using the following process: - Pour 1 kg of the high strength concrete mixture into a container forming an indentation in the center of the concrete, - Sufficient water was added to obtain a viable mixture (70g), - The material was poured into a 51 mm diameter mold, - The material was worked into voids and then flattened with a metal spatula, - The material was allowed to harden until a thumb impression could not be left on the material, - A metal trowel was used to obtain a desired finish and leveling as the material was hardening, - The material was kept moist and under plastic for 7 days while constantly being kept at room temperature. TABLE 11 PHYSICAL PROPERTIES OF CURED PRODUCTS (SYNTATIC SILICONE FOAM) TABLE 12 THERMAL CONDUCTIVITY MEASUREMENT OF CURED SAMPLES
[0108]A condutividade térmica foi medida utilizando um Testador 2500S Thermtest Hot Disk TPS (Transient Plane Source) e está cotada na Tabela 12. A Tabela 12 mostra que as formulações de exemplo, de acordo com a presente invenção (Formulações de (4) a (16)) possuem condutividade térmica inferior que os materiais comparativos: formulação (17) (RTV 3040), formulação (18) (ESA 7242), formulação (19) (Sakrete Concrete) e formulação (3) (ESA 7200).[0108] Thermal conductivity was measured using a 2500S Thermtest Hot Disk TPS (Transient Plane Source) Tester and is listed in Table 12. Table 12 shows that the example formulations, according to the present invention (Formulations of (4) a (16)) have lower thermal conductivity than comparative materials: formulation (17) (RTV 3040), formulation (18) (ESA 7242), formulation (19) (Sakrete Concrete) and formulation (3) (ESA 7200).
[0109] É uma vantagem possuir um material termicamente isolante. Se uma bateria ou diversas baterias no bloco superaquecerem, um material isolante ao redor da bateria irá auxiliar a evitar que calor excessivo chegue à área de passageiros de um veículo elétrico (carro, caminhão, barco, trem, avião e similares).[0109] It is an advantage to have a thermally insulating material. If a battery or several batteries in the pack overheat, an insulating material around the battery will help prevent excessive heat from reaching the passenger area of an electric vehicle (car, truck, boat, train, plane, and the like).
[0110] Outra vantagem das formulações curadas de (4) a (16), de acordo com a presente invenção, é que elas podem absorver a vibração. A resiliência está relacionada à vibração. Quanto mais resiliente for um material, mais vibração é traduzida através do material. Utilizando um Resiliômetro modelo SRI de Shore®, normalmente referido como um Resiliômetro Bayshore, para medir com rapidez e precisão a "Propriedade de Borracha - Resiliência por Rebote Vertical" conforme descrito na norma ASTM D2632. A resiliência do exemplo, de acordo com a presente invenção, e os materiais comparativos foram medidos e os resultados estão descritos na Tabela 13. Todas as formulações foram misturadas em uma proporção de mistura de 1:1 em peso e curadas à temperatura ambiente durante a noite durante 16 horas. Um peso cai sobre a amostra de teste e repercute acima da amostra de teste quando alcança a amostra. Quando o peso alcança a amostra e ressalta alto, é mais resistente. Quando o peso não ressalta tão alto, o material é menos resiliente. TABELA 13 MEDIÇÃO DE RESILIÊNCIA DE ALGUNS DOS PRODUTOS CURADOS [0110] Another advantage of the cured formulations (4) to (16), according to the present invention, is that they can absorb vibration. Resilience is related to vibration. The more resilient a material is, the more vibration is translated through the material. Using a Shore® model SRI Resiliometer, commonly referred to as a Bayshore Resiliometer, to quickly and accurately measure the "Rubber Property - Vertical Rebound Resilience" as described in ASTM D2632. The resilience of the example in accordance with the present invention and the comparative materials were measured and the results are described in Table 13. All formulations were mixed in a 1:1 mix ratio by weight and cured at room temperature during drying. night for 16 hours. A weight falls onto the test sample and rebounds above the test sample when it reaches the sample. When the weight reaches the sample and bounces high, it is more resistant. When the weight does not bounce as high, the material is less resilient. TABLE 13 RESILIENCE MEASUREMENT OF SOME OF THE CURED PRODUCTS
[0111]A Tabela 13 mostra que a formulação comparativa apresenta maior resiliência e irá traduzir a vibração através dos materiais mais facilmente enquanto que as formulações curadas, de acordo com a presente invenção, apresentam menor resiliência.[0111] Table 13 shows that the comparative formulation has greater resilience and will translate vibration through the materials more easily while the cured formulations, according to the present invention, have lower resilience.
[0112]"Tan delta"é uma forma abreviada dos termos "Tangent of Delta". O tan delta quantifica a maneira pela qual um material absorve e dispersa a energia. Ele expressa a relação de tempo fora de fase entre uma força de impacto e a força resultante que é transmitida ao corpo de suporte. O tan delta também é conhecido como o Fator de Perda devido a esta perda de energia da força de impacto por meio da conversão e dispersão de uma forma de energia mais segura. Por conseguinte, o tan delta, em última análise, é uma indicação da eficácia das capacidades de amortecimento de um material. Quanto mais elevado for o tan delta, maior será o coeficiente de amortecimento, mais eficiente será o material em efetivamente realizar a absorção e dispersão de energia. O tan delta é igual à proporção do módulo de perda em relação ao módulo de armazenamento ou tan(delta) = G"/G".[0112] "Tan delta" is a shortened form of the terms "Tangent of Delta". Tan delta quantifies the way in which a material absorbs and disperses energy. It expresses the out-of-phase time relationship between an impact force and the resulting force that is transmitted to the supporting body. The tan delta is also known as the Loss Factor due to this loss of energy from the impact force through conversion and dispersion to a safer form of energy. Therefore, tan delta is ultimately an indication of the effectiveness of a material's damping capabilities. The higher the tan delta, the higher the damping coefficient, the more efficient the material will be in effectively absorbing and dispersing energy. The tan delta is equal to the ratio of the loss modulus to the storage modulus or tan(delta) = G"/G".
[0113] G"= módulo de perda e G'= módulo de armazenamento. Valores mais elevados se correlacionam com um material que amortece mais efetivamente do que aqueles com valores mais baixos.[0113] G"= loss modulus and G'= storage modulus. Higher values correlate with a material that dampens more effectively than those with lower values.
[0114]A Tabela 14 abaixo mostra que os exemplos dos materiais da presente invenção amortecem melhor do que o material comparativo. TABELA 14 MEDIÇÕES DE TAN DELTA DE ALGUNS DOS PRODUTOS CURADOS [0114] Table 14 below shows that examples of the materials of the present invention dampen better than the comparative material. TABLE 14 TAN DELTA MEASUREMENTS OF SOME OF THE CURED PRODUCTS
[0115]As medições de tan delta foram realizadas utilizando um Anton Parr MCR 302 a 25° C. G” e G’ foram medidos como o material curado. O tan delta foi calculado a partir destes dois valores. A amostra curada das espumas sintáticas de silicone preparadas a partir das composições de organopolissiloxanos de tipo cura através da adição, de acordo com uma realização de preferência da presente invenção de maneira vantajosa, pode ser utilizada como um material de amortecimento e cumprir o objeto desejado dentro do campo do veículo elétrico que está ansiosamente procurando uma estratégia de controle de amortecimento para minimizar oscilações do trem de força.[0115] Tan delta measurements were performed using an Anton Parr MCR 302 at 25° C. G” and G’ were measured as the material cured. The tan delta was calculated from these two values. The cured sample of the synthetic silicone foams prepared from the addition-cured type organopolysiloxane compositions, according to a preferred embodiment of the present invention, can advantageously be used as a cushioning material and fulfill the desired object within from the electric vehicle field who is eagerly looking for a damping control strategy to minimize powertrain oscillations.
[0116]A resistência à chama de 3 materiais curados, de acordo com a presente invenção, foi medida e é citada na Tabela 15. Todas as formulações testadas eram autoextinguíveis. TABELA 15 RESULTADOS DE RESISTÊNCIA À CHAMA DE ALGUM MATERIAL CURADO, DE ACORDO COM A PRESENTE INVENÇÃO (IV) EXEMPLOS PARTE III TABELA 16 FORMULAÇÃO (20) – INVENÇÃO [0116] The flame resistance of 3 cured materials, according to the present invention, was measured and is cited in Table 15. All formulations tested were self-extinguishing. TABLE 15 FLAME RESISTANCE RESULTS OF SOME CURED MATERIAL, ACCORDING TO THE PRESENT INVENTION (IV) EXAMPLES PART III TABLE 16 FORMULATION (20) – INVENTION
[0117]A formulação (20) (composição de organopolissiloxano do tipo cura através da adição) utilizada para a preparação de uma espuma sintática de borracha de silicone e comparada com a espuma sintática de borracha de silicone preparada a partir da formulação (21) (produto curado com condensação catalisada por estanho). Os ingredientes estão descritos respectivamente nas Tabelas 16 e 17. TABELA 17 FORMULAÇÃO 21 - ESPUMA SINTÁTICA DE BORRACHA DE SILICONE CURADA POR CONDENSAÇÃO [0117] The formulation (20) (addition curing type organopolysiloxane composition) used for the preparation of a syntactic silicone rubber foam and compared with the syntactic silicone rubber foam prepared from the formulation (21) ( product cured with tin-catalyzed condensation). The ingredients are described respectively in Tables 16 and 17. TABLE 17 FORMULATION 21 - CONDENSATION CURED SILICONE RUBBER SYNTATIC FOAM
[0118] Os blocos de bateria podem possuir distâncias longas que o material de isolamento (o precursor líquido, antes da reticulação, da espuma sintática de silicone, de acordo com a presente invenção,) necessita se deslocar do ar externo para encher o bloco. A formulação comparativa (21) descrita acima necessita de umidade do ar para curar rapidamente. A formulação foi misturada a 25° C e deixada repousar a essa temperatura até que tivesse curado o suficiente para que uma leitura inicial do durômetro pudesse ser realizada. A formulação comparativa curável por condensação (21) também foi produzida e deixada a repousar de maneira similar que a formulação da invenção (20). Ambas as amostras foram preparadas e, em seguida, deixadas a descansar após serem vertidas em uma placa de alumínio que possuía material a 1 cm de espessura e 5,2 cm diâmetro. Uma face de 5,2 cm do material foi exposta ao ar e nenhum ar (ou umidade do ar) pôde se mover através do fundo ou dos lados da placa de alumínio. Essa configuração é representativa do que pode acontecer em um bloco de bateria típica. O ar com a umidade pode estar presente em uma face do material de encapsulamento para uma bateria, enquanto grande parte do material está abaixo da superfície, dependendo da umidade, para migrar através da maior parte do material de encapsulamento.[0118] Battery blocks can have long distances that the insulation material (the liquid precursor, before cross-linking, of the synthetic silicone foam, according to the present invention,) needs to travel from the external air to fill the block. The comparative formulation (21) described above requires air humidity to cure quickly. The formulation was mixed at 25°C and allowed to sit at that temperature until it had cured sufficiently so that an initial durometer reading could be taken. The comparative condensation curable formulation (21) was also produced and allowed to rest in a similar manner as the formulation of the invention (20). Both samples were prepared and then allowed to rest after being poured onto an aluminum plate that had material 1 cm thick and 5.2 cm in diameter. A 5.2 cm face of the material was exposed to the air and no air (or air moisture) could move through the bottom or sides of the aluminum plate. This configuration is representative of what might happen in a typical drum block. Air with moisture may be present on one face of the encapsulation material for a battery, while much of the material is below the surface, depending on the moisture to migrate through the bulk of the encapsulation material.
[0119] Em relação à formulação da invenção (20) demorou cerca de12 minutos para medir o durômetro do material em um intervalo Shore A. O durômetro foi de cerca de 15 Shore A. A uma hora o durômetro foi de 50 Shore A. As formulações similares atingiram cerca de 52 a 54 Shore A nos Exemplos anteriores. Ao verificar a Formulação curável por condensação (21), demorou até 1 hora e 42 minutos antes que uma medição de durômetro pudesse ser realizada, e o valor era 11,7 Shore A. Ao pressionar a amostra manualmente e, em seguida, puxar uma segunda amostra (equivalente em uma placa) à parte, foi descoberto que a metade inferior da amostra ainda era líquida. A amostra de teste apenas foi curada em uma camada na parte superior. Isto indica que o material curado por condensação requer um tempo significativamente mais longo para curar em uma configuração de teste representativa do que a formulação da invenção. Seria vantajoso se o material curasse mais rapidamente para acelerar os tempos de produção quando encapsulava as baterias.[0119] In relation to the formulation of the invention (20), it took about 12 minutes to measure the hardness of the material in a Shore A interval. The hardness was about 15 Shore A. At one hour the hardness was 50 Shore A. Similar formulations achieved about 52 to 54 Shore A in the previous Examples. When checking the Condensation Curable Formulation (21), it took up to 1 hour and 42 minutes before a durometer measurement could be taken, and the value was 11.7 Shore A. When pressing the sample manually and then pulling a second sample (plate equivalent) aside, it was discovered that the lower half of the sample was still liquid. The test sample was only cured in one layer on top. This indicates that the condensation-cured material requires a significantly longer time to cure in a representative test setup than the formulation of the invention. It would be advantageous if the material cured more quickly to speed up production times when encapsulating batteries.
[0120] Outro sistema de cura, um sistema de cura de peróxido foi testado. No entanto, os peróxidos normalmente requerem calor para curar, o que é uma desvantagem. Conforme mostrado acima, a formulação da invenção (11) pode ser curada muito rapidamente caso desejado, e não é necessário calor ou energia para aquecer.[0120] Another curing system, a peroxide curing system was tested. However, peroxides typically require heat to cure, which is a disadvantage. As shown above, the formulation of the invention (11) can be cured very quickly if desired, and no heat or energy is required for heating.
[0121] Como abaixo, uma formulação comparativa de peróxido (22) está descrita na Tabela 18. TABELA 18 FORMULAÇÃO 22 - FORMULAÇÃO COMPARATIVA CURADA COM O PERÓXIDO (22) COM PROPORÇÃO DE MISTURA DE 1:1 EM PESO DAS PARTES A E B - DBPH = Varox®= consiste em superior a 90% em peso de 2,5- dimetil-2,5-di (t-butilperoxi)hexano e é comercializado por R. T. Vanderbilt - Organopolissiloxano (A3): poli(metilvinil)(dimetil)siloxano com unidades terminais de dimetilvinilsililo com uma viscosidade a 25° C = 390 mPa.s.[0121] As below, a comparative formulation of peroxide (22) is described in Table 18. TABLE 18 FORMULATION 22 - COMPARATIVE FORMULATION CURED WITH PEROXIDE (22) WITH MIXING PROPORTION OF 1:1 BY WEIGHT OF PARTS A and B - DBPH = Varox®= consists of more than 90% by weight of 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy)hexane and is marketed by RT Vanderbilt - Organopolysiloxane (A3): poly(methylvinyl)(dimethyl )siloxane with terminal units of dimethylvinylsilyl with a viscosity at 25° C = 390 mPa.s.
[0122] Class e Grasso sugerem curar os silicones com um catalisador DBPH a 177° C durante uma hora (referência: Classe, J.B.; Grasso, RP, Eficiência de Peróxidos para Cura de Elastômeros de Silicone, Química da Borracha e Tecnologia, setembro 1993, Volume 66, No 4, páginas 605-622). Seguimos esse conselho ao curar nossa formulação também. Nenhuma pós cura foi realizada.[0122] Class and Grasso suggest curing silicones with a DBPH catalyst at 177° C for one hour (reference: Class, J.B.; Grasso, R.P., Efficiency of Peroxides for Curing Silicone Elastomers, Rubber Chemistry and Technology, September 1993 , Volume 66, No 4, pages 605-622). We follow this advice when curing our formulation as well. No post-curing was performed.
[0123] O mesmo tipo de recipiente foi utilizado para segurar o material durante a cura (placa de alumínio, uma face aberta, 5,2 cm de diâmetro e 1 cm de espessura do material vertido). Mantivemos uma face aberta, uma vez que ao realizar o encapsulamento, é comum verter em um recipiente e curar o material aberto ao ar. Colocar uma tampa no recipiente para manter o ar fora seria um custo extra para a tampa e tempo extra para fixar a tampa em um ambiente de produção. Quando curada durante uma hora a 177° C, a amostra foi removida do forno. A superfície voltada para o ar não foi curada. Este não é um fenômeno incomum, mas foi testado nessas formulações para observar se uma formulação similar à formulação da invenção iria apresentar os pontos controversos observados em outras formulações de silicone curadas com o peróxido. Uma vez que a camada não curada foi removida, a formulação de elastômero comparativo de peróxido curado (22) possuía uma dureza 20 Shore A.[0123] The same type of container was used to hold the material during curing (aluminum plate, one face open, 5.2 cm in diameter and 1 cm thick of the poured material). We kept an open face, since when encapsulating, it is common to pour it into a container and cure the material open to air. Putting a lid on the container to keep air out would be extra cost for the lid and extra time to secure the lid in a production environment. When cured for one hour at 177°C, the sample was removed from the oven. The surface facing the air has not been cured. This is not an uncommon phenomenon, but it was tested in these formulations to observe whether a formulation similar to the formulation of the invention would present the controversial points observed in other peroxide-cured silicone formulations. Once the uncured layer was removed, the comparative cured peroxide elastomer formulation (22) had a hardness of 20 Shore A.
[0124]Três maneiras de eliminar a falta de cura em uma interface contendo o oxigênio normalmente são utilizadas na indústria: - Remoção de oxigênio da zona de cura através da utilização de gás inerte, através da utilização de ceras que migram para a superfície e formam uma barreira, ou através da utilização de filmes que estão em contato direto com o revestimento, - Aumentar a concentração de radicais livres, aumentando o nível de peróxido, - Utilizar os produtos químicos que reagem com os radicais de peróxi.[0124] Three ways to eliminate lack of curing at an interface containing oxygen are normally used in industry: - Removal of oxygen from the curing zone through the use of inert gas, through the use of waxes that migrate to the surface and form a barrier, or through the use of films that are in direct contact with the coating, - Increase the concentration of free radicals, increasing the level of peroxide, - Use chemicals that react with peroxy radicals.
[0125]Todas essas soluções para a falta de cura podem funcionar. No entanto, o aquecimento ainda seria necessário para a amostra e a implementação das soluções exigiria formulações muito mais complicadas que alterem o elastômero curado (isto é, as ceras, produtos químicos que reagem com os radicais de peróxi, e similares) e formulações mais dispendiosas (isto é, mais livres de radicais de peróxi). (IV) EXEMPLOS PARTE III[0125] All of these solutions to the lack of cure can work. However, heating would still be required for the sample and implementation of the solutions would require much more complicated formulations that alter the cured elastomer (i.e., waxes, chemicals that react with peroxy radicals, and the like) and more expensive formulations. (i.e. more free from peroxy radicals). (IV) EXAMPLES PART III
[0126]As formulações de (23) a (27) foram preparadas de acordo com a Tabela 19. A condutividade Térmica (W/mK) e gravidade específica (g/cm3) foram medidas. A condutividade térmica foi medida utilizando um Testador 2500S Thermtest Hot Disk TPS (Transient Plane Source). TABELA 19 FORMULAÇÕES 23, 24, 25, 26 E 27 [0126] Formulations (23) to (27) were prepared according to Table 19. Thermal conductivity (W/mK) and specific gravity (g/cm3) were measured. Thermal conductivity was measured using a 2500S Thermtest Hot Disk TPS Tester (Transient Plane Source). TABLE 19 FORMULATIONS 23, 24, 25, 26 AND 27
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