响应面法优化抗开裂可瓷化硅橡胶复合材料的制备及阻燃性能研究

吴家杰¹，张梅琪²

（1.广东金戈新材料股份有限公司，广东 佛山 528131；

2.广东职业技术学院，广东 佛山 528500）

摘  要：以硅橡胶为基材，通过添加氢氧化铝、玻璃粉以及抗开裂剂制备兼具抗开裂和可瓷化的复合材料。通过响应面法优化了可瓷化硅橡胶复合材料的最佳制备工艺，并测试了其力学性能和阻燃性能。结果表明，可瓷化硅橡胶复合材料的最佳工艺为氢氧化铝用量为33.52%、玻璃粉用量为11.84%、抗开裂剂用量为2.34%，此条件下的复合材料具有良好的抗开裂性和阻燃性。可瓷化硅橡胶复合材料的极限氧指数L0I值为35.8%，三点弯曲强度为18.93MPa。

关键词：硅橡胶;抗开裂；可瓷化；响应面法；阻燃

随着全球能源转型进程的加速推进，新能源汽车行业已确立其在汽车工业发展中的主流地位与核心趋势。电池包作为新能源汽车的“心脏”部件，其安全性能直接决定并制约着整个新能源汽车产业的发展速度与规模。然而，在电池包的实际服役过程中，热失控现象是引发电池起火、爆炸等恶性安全事故的首要诱因。因此，构建有效的电池热失控防控体系，对于保障新能源汽车全生命周期安全运行具有不可替代的关键作用。

陶瓷化阻燃剂作为一种新型的高性能阻燃材料，在常态下具有良好的柔韧性和加工性能，而在高温或火焰燃烧时，能够迅速转化为坚硬的陶瓷体，形成致密的保护层，有效隔离氧气和热量从而阻止燃烧的蔓延。然而，在温度急剧升高的场景下，陶瓷化阻燃剂成瓷后极易发生开裂现象。裂痕的产生不仅会加速热量向其他区域传导，进而扩大热失控范围，还会显著削弱瓷化后陶瓷体的力学性能，导致其整体可靠性下降。

鉴于此，本实验以阻燃性能与抗开裂性能的综合评价结果作为响应指标，采用响应面分析法对可瓷化硅橡胶复合材料的制备工艺展开优化。通过该优化过程，在阻燃性能与抗开裂性能协同最优的条件下，制备抗开裂性能优异的陶瓷化阻燃剂。随后，借助拉伸性能测试、垂直燃烧测试、极限氧指数测试及抗形变测试等手段，研究此类抗开裂性能优异的可瓷化硅橡胶复合材料的力学性能、阻燃性能及陶瓷化性能，以期为新能源汽车电池包安全防护技术的研发提供了更为可靠的实验支撑。

1 实验内容

1.1 主要材料

双组分液体硅橡胶LK1600-40A/B，市售品；中位粒径为8μm的硅灰石，市售品；中位粒径为3μm的氢氧化铝，市售品；中位粒径为5μm的低熔点玻璃粉，市售品；抗开裂剂，广东金戈新材料股份有限公司产品；硅烷偶联剂，广东金戈新材料股份有限公司产品。

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