摘要：

目前发泡矽胶(jiāo)是(shì)電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)的一(yī)大(dà)類(lèi)材料，但不(bù)同泡孔結構的发泡矽胶(jiāo)用(yòng)于密封(fēng)时(shí)会(huì)有(yǒu)不(bù)同的結果(guǒ)：開(kāi)孔結構发泡矽胶(jiāo)不(bù)能(néng)用(yòng)于防水(shuǐ)密封(fēng);混合孔結構可(kě)以(yǐ)用(yòng)于防水(shuǐ)密封(fēng)，但不(bù)能(néng)滿足防潮(cháo)密封(fēng)結果(guǒ);閉孔結構发泡矽胶(jiāo)的防水(shuǐ)和(hé)防潮(cháo)密封(fēng)在(zài)理(lǐ)想(xiǎng)情(qíng)況下(xià)可(kě)以(yǐ)达(dá)到(dào)理(lǐ)想(xiǎng)的效果(guǒ)。因(yīn)此(cǐ)，制備一(yī)種(zhǒng)閉孔的发泡矽胶(jiāo)用(yòng)于電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)或(huò)其(qí)他(tā)防水(shuǐ)防潮(cháo)密封(fēng)，有(yǒu)廣泛的應(yìng)用(yòng)。

关鍵字(zì)：

電(diàn)池包;防潮(cháo)密封(fēng);閉孔发泡矽胶(jiāo)

1、背景介紹

電(diàn)池包是(shì)新(xīn)能(néng)源汽車核心(xīn)能(néng)量(liàng)源，为(wèi)整車提(tí)供驅動(dòng)電(diàn)能(néng)，为(wèi)保護電(diàn)池包內(nèi)部(bù)元(yuán)器件(jiàn)不(bù)受灰塵(chén)、雨(yǔ)水(shuǐ)等侵蝕，電(diàn)池包的殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)必須达(dá)到(dào)一(yī)定(dìng)的防塵(chén)防水(shuǐ)等級。根據(jù)标(biāo)準 IEC 60529-2013和(hé) GB/T 4208-2017 对(duì)電(diàn)气(qì)设備外(wài)殼(ké)防護等級要求，目前行業內(nèi)对(duì)電(diàn)池包在(zài)防塵(chén)和(hé)防水(shuǐ)方(fāng)面(miàn)要求防護等級一(yī)般达(dá)到(dào) IP67 或(huò) IP68。因(yīn)此(cǐ)，電(diàn)池包的防塵(chén)、防水(shuǐ)密封(fēng)设計(jì)非常重要。市(shì)场(chǎng)上(shàng)電(diàn)池包的殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)材料主(zhǔ)要有(yǒu)三(sān)大(dà)類(lèi)：橡胶(jiāo)密封(fēng)圈、密封(fēng)胶(jiāo)和(hé)泡棉(mián)胶(jiāo)带(dài)，这(zhè)三(sān)類(lèi)材料各(gè)有(yǒu)優缺點(diǎn)(見(jiàn)表(biǎo) 1)。

目前電(diàn)池包的防塵(chén)防水(shuǐ)等級已經(jīng)有(yǒu)了(le)嚴格的界定(dìng)，但对(duì)于防止水(shuǐ)气(qì)方(fāng)面(miàn)還(huán)沒(méi)有(yǒu)相关的标(biāo)準。由(yóu)于空(kōng)气(qì)中(zhōng)的湿(shī)气(qì)容易造成(chéng)電(diàn)池包內(nèi)部(bù)金(jīn)屬腐蝕或(huò)電(diàn)路(lù)闆短(duǎn)路(lù)，而(ér)進(jìn)入(rù)電(diàn)池包內(nèi)部(bù)的湿(shī)气(qì)不(bù)易排出(chū)，因(yīn)此(cǐ)阻止空(kōng)气(qì)对(duì)流是(shì)需要考慮的。由(yóu)于发泡矽胶(jiāo)自(zì)身(shēn)的泡孔作(zuò)用(yòng)，在(zài)實(shí)際應(yìng)用(yòng)中(zhōng)会(huì)出(chū)現(xiàn)空(kōng)气(qì)对(duì)流的現(xiàn)象(xiàng)，現(xiàn)單純就发泡矽胶(jiāo)在(zài)電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)的應(yìng)用(yòng)做一(yī)个(gè)簡單的介紹。

2、发泡矽胶(jiāo)在(zài)殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)中(zhōng)的應(yìng)用(yòng)

发泡矽胶(jiāo)根據(jù)泡孔結構可(kě)分为(wèi)開(kāi)孔結構、混合孔結構和(hé)閉孔結構，发泡矽胶(jiāo)用(yòng)于電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)时(shí)都是(shì)處(chù)于壓縮狀态，以(yǐ)便达(dá)到(dào)良好的密封(fēng)效果(guǒ)。不(bù)同泡孔結構在(zài)壓縮时(shí)产生(shēng)的變(biàn)化(huà)不(bù)同，这(zhè)三(sān)種(zhǒng)泡孔結構的发泡矽胶(jiāo)單獨用(yòng)于電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)时(shí)会(huì)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)效果(guǒ)。

2.1 開(kāi)孔結構

对(duì)于開(kāi)孔結構发泡矽胶(jiāo)，由(yóu)于泡孔間(jiān)相互連(lián)通(tòng)，即使加大(dà)使用(yòng)的壓縮量(liàng)，也(yě)無法(fǎ)将泡孔間(jiān)形成(chéng)的通(tòng)路(lù)完全(quán)封(fēng)閉，不(bù)能(néng)起(qǐ)到(dào)防水(shuǐ)的作(zuò)用(yòng)。因(yīn)此(cǐ)，为(wèi)了(le)达(dá)到(dào)防水(shuǐ)的目的，開(kāi)孔結構的发泡矽胶(jiāo)不(bù)能(néng)用(yòng)于殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)。

2.2 混合孔結構

前面(miàn)提(tí)到(dào)，使用(yòng)混合孔結構的发泡矽胶(jiāo)对(duì)電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)时(shí)，可(kě)通(tòng)过(guò)壓縮和(hé)增加密封(fēng)条(tiáo)的宽(kuān)度(dù)达(dá)到(dào) IPX7 或(huò) IPX8 防水(shuǐ)等級的作(zuò)用(yòng)，但根據(jù)部(bù)分客戶的組裝(zhuāng)測試反(fǎn)饋，實(shí)際應(yìng)用(yòng)中(zhōng)会(huì)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)問(wèn)题：電(diàn)池包在(zài)潮(cháo)湿(shī)环(huán)境中(zhōng)工作(zuò)一(yī)段(duàn)时(shí)間(jiān)後(hòu)，液冷闆下(xià)方(fāng)会(huì)有(yǒu)液态水(shuǐ)出(chū)現(xiàn)。

經(jīng)檢測，原来是(shì)外(wài)界空(kōng)气(qì)通(tòng)过(guò)泡孔形成(chéng)的毛(máo)细(xì)管(guǎn)進(jìn)入(rù)電(diàn)池包內(nèi)部(bù)，空(kōng)气(qì)中(zhōng)的水(shuǐ)气(qì)堆(duī)積使電(diàn)池包內(nèi)部(bù)湿(shī)度(dù)增加，而(ér)電(diàn)池模組與(yǔ)液冷闆之(zhī)間(jiān)存在(zài)>20℃的温(wēn)差，这(zhè)两(liǎng)種(zhǒng)作(zuò)用(yòng)会(huì)使電(diàn)池包內(nèi)部(bù)的水(shuǐ)气(qì)在(zài)液冷闆下(xià)方(fāng)凝結为(wèi)液态水(shuǐ)。长(cháng)此(cǐ)以(yǐ)往，電(diàn)池包內(nèi)部(bù)液态水(shuǐ)聚集，会(huì)影響液冷闆及(jí)下(xià)方(fāng)支撐材料的性(xìng)能(néng)，若液态水(shuǐ)進(jìn)入(rù)電(diàn)池模組內(nèi)部(bù)則容易造成(chéng)電(diàn)芯短(duǎn)路(lù)，影響電(diàn)池包的使用(yòng)。

其(qí)實(shí)上(shàng)述現(xiàn)象(xiàng)在(zài)防水(shuǐ)測試中(zhōng)我(wǒ)们(men)也(yě)会(huì)遇到(dào)。在(zài)发泡矽胶(jiāo)的實(shí)验(yàn)室(shì)防水(shuǐ)測試中(zhōng)，我(wǒ)们(men)将試水(shuǐ)膏(water finding paste，美(měi)國(guó) Kolor Kut)塗抹在(zài)矽胶(jiāo)圈的內(nèi)部(bù)，采用(yòng)限位(wèi)垫(diàn)将发泡矽胶(jiāo)壓縮後(hòu)沉入(rù)水(shuǐ)底，觀察其(qí)防水(shuǐ)效果(guǒ)。試水(shuǐ)膏是(shì)一(yī)種(zhǒng)金(jīn)黃褐色(sè)的膏體(tǐ)，遇水(shuǐ)时(shí)会(huì)變(biàn)色(sè)，並(bìng)随含水(shuǐ)量(liàng)增加而(ér)顔色(sè)加深。图(tú) 1 为(wèi)两(liǎng)个(gè)发泡矽胶(jiāo)樣(yàng)品的防水(shuǐ)測試，对(duì)于图(tú) 1(b)和(hé)图(tú) 1(c)的防水(shuǐ)測試結果(guǒ)及(jí)試膏的變(biàn)色(sè)效果(guǒ)，可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)，图(tú) 1(b)防水(shuǐ)測試沒(méi)通(tòng)过(guò)，試水(shuǐ)膏變(biàn)成(chéng)了(le)玫紅(hóng)色(sè);图(tú) 1(c)雖(suī)然防水(shuǐ)測試通(tòng)过(guò)，但空(kōng)气(qì)中(zhōng)的水(shuǐ)气(qì)進(jìn)入(rù)矽胶(jiāo)圈內(nèi)部(bù)使試水(shuǐ)膏變(biàn)成(chéng)了(le)茶色(sè)。

因(yīn)此(cǐ)，在(zài)電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)设計(jì)时(shí)要注意(yì)防止空(kōng)气(qì)对(duì)流，避免水(shuǐ)气(qì)的進(jìn)入(rù)，即防潮(cháo)，但目前对(duì)于殼(ké)體(tǐ)防潮(cháo)密封(fēng)方(fāng)面(miàn)的要求還(huán)沒(méi)有(yǒu)相关标(biāo)準。

2.3 閉孔結構

由(yóu)于閉孔結構的发泡矽胶(jiāo)力學(xué)強(qiáng)度(dù)高(gāo)，在(zài)壓縮用(yòng)于殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)时(shí)会(huì)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)情(qíng)況：① 若为(wèi)了(le)保持泡孔結構不(bù)被(bèi)壓破，降低(dī)发泡矽胶(jiāo)的壓縮量(liàng)，由(yóu)于應(yìng)力松弛的作(zuò)用(yòng)，发泡矽胶(jiāo)作(zuò)用(yòng)于殼(ké)體(tǐ)的反(fǎn)弹力会(huì)随时(shí)間(jiān)而(ér)減小，容易造成(chéng)界面(miàn)漏水(shuǐ);② 若为(wèi)了(le)增加作(zuò)用(yòng)于殼(ké)體(tǐ)的反(fǎn)弹力，而(ér)增加发泡矽胶(jiāo)的壓縮量(liàng)，一(yī)方(fāng)面(miàn)会(huì)增加破孔率，使防水(shuǐ)性(xìng)下(xià)降，另(lìng)一(yī)方(fāng)面(miàn)反(fǎn)弹力的增加，易造成(chéng)殼(ké)體(tǐ)變(biàn)形。

在(zài)理(lǐ)想(xiǎng)情(qíng)況下(xià)，若发泡矽胶(jiāo)孔壁的弹性(xìng)好、強(qiáng)度(dù)高(gāo)，适當的壓縮量(liàng)下(xià)足以(yǐ)支撐外(wài)界的壓力，而(ér)泡孔不(bù)被(bèi)壓破，則幾(jǐ)乎所(suǒ)有(yǒu)的泡孔被(bèi)完整的孔壁包圍，泡孔間(jiān)無法(fǎ)形成(chéng)通(tòng)路(lù)或(huò)毛(máo)细(xì)管(guǎn)，完全(quán)可(kě)以(yǐ)达(dá)到(dào)关于防塵(chén)、防水(shuǐ)和(hé)防潮(cháo)的要求。日(rì)本(běn)積水(shuǐ)在(zài)專利 WO2007072885A1 中(zhōng)也(yě)提(tí)到(dào)了(le)，通(tòng)过(guò)使用(yòng)電(diàn)離放(fàng)射線(xiàn)的物(wù)理(lǐ)交聯，或(huò)使用(yòng)有(yǒu)機(jī)过(guò)氧化(huà)物(wù)或(huò)硫化(huà)物(wù)的化(huà)學(xué)交聯，制造閉孔发泡橡胶(jiāo)片(piàn)，並(bìng)将产品的表(biǎo)觀密度(dù)和(hé)壓縮永久應(yìng)變(biàn)限定(dìng)在(zài)一(yī)定(dìng)的範圍內(nèi)，可(kě)以(yǐ)提(tí)供優良的防水(shuǐ)性(xìng)能(néng)，但对(duì)于防潮(cháo)方(fāng)面(miàn)沒(méi)有(yǒu)介紹。專利 CN201810372331.6 通(tòng)过(guò)原料的复配和(hé)工藝的改進(jìn)，得到(dào)了(le)可(kě)用(yòng)于防潮(cháo)密封(fēng)的閉孔橡胶(jiāo)泡棉(mián)。因(yīn)此(cǐ)，制備閉孔的发泡矽胶(jiāo)用(yòng)于防水(shuǐ)和(hé)防潮(cháo)密封(fēng)是(shì)可(kě)行的。

通(tòng)过(guò)上(shàng)述不(bù)同泡孔結構效果(guǒ)对(duì)比可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)，閉孔发泡矽胶(jiāo)在(zài)電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)防塵(chén)防水(shuǐ)和(hé)防潮(cháo)密封(fēng)中(zhōng)最(zuì)有(yǒu)應(yìng)用(yòng)前景。

3、閉孔发泡矽胶(jiāo)防潮(cháo)密封(fēng)

3.1 防塵(chén)、防水(shuǐ)和(hé)防潮(cháo)密封(fēng)的區(qū)别

防塵(chén)、防水(shuǐ)和(hé)防潮(cháo)分别是(shì)阻止固體(tǐ)(灰塵(chén))、液體(tǐ)(水(shuǐ))和(hé)气(qì)體(tǐ)(水(shuǐ)气(qì))的進(jìn)入(rù)密封(fēng)腔體(tǐ)內(nèi)，以(yǐ)免对(duì)內(nèi)部(bù)元(yuán)器件(jiàn)或(huò)材料性(xìng)能(néng)产生(shēng)不(bù)良影響。固體(tǐ)、液體(tǐ)和(hé)气(qì)體(tǐ)的在(zài)流動(dòng)性(xìng)方(fāng)面(miàn)區(qū)别在(zài)于：固體(tǐ)本(běn)身(shēn)沒(méi)有(yǒu)流動(dòng)性(xìng)，固體(tǐ)分子只(zhī)能(néng)在(zài)原位(wèi)置微小振動(dòng);液體(tǐ)具有(yǒu)流動(dòng)性(xìng)，但液體(tǐ)分子只(zhī)能(néng)振動(dòng)和(hé)平動(dòng);气(qì)體(tǐ)流動(dòng)性(xìng)最(zuì)好，可(kě)進(jìn)行任意(yì)方(fāng)向(xiàng)流動(dòng)。

物(wù)質(zhì)这(zhè)三(sān)種(zhǒng)狀态流動(dòng)性(xìng)的區(qū)别，決定(dìng)了(le)防塵(chén)、防水(shuǐ)、防潮(cháo)(气(qì))的難度(dù)是(shì)逐漸增加的。開(kāi)孔結構的发泡矽胶(jiāo)可(kě)以(yǐ)达(dá)到(dào)防塵(chén)的目的，是(shì)由(yóu)灰塵(chén)自(zì)身(shēn)重力、空(kōng)气(qì)阻力及(jí)曲(qū)折的泡孔通(tòng)路(lù)造成(chéng)的;混合孔結構的发泡矽胶(jiāo)可(kě)以(yǐ)达(dá)到(dào)防水(shuǐ)的目的，是(shì)因(yīn)为(wèi)其(qí)中(zhōng)閉孔泡壁的阻隔以(yǐ)及(jí)液體(tǐ)只(zhī)能(néng)平行流動(dòng);閉孔发泡矽胶(jiāo)可(kě)以(yǐ)防止水(shuǐ)气(qì)，是(shì)由(yóu)于密閉的泡孔形成(chéng)了(le)多(duō)层(céng)防气(qì)膜，避免气(qì)體(tǐ)穿过(guò)流通(tòng)。

3.2 閉孔发泡矽胶(jiāo)为(wèi)什(shén)麼(me)可(kě)以(yǐ)防潮(cháo)

閉孔发泡矽胶(jiāo)作(zuò)为(wèi)殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)时(shí)可(kě)以(yǐ)达(dá)到(dào)防潮(cháo)的目的，其(qí)整體(tǐ)防潮(cháo)原理(lǐ)图(tú) 2 所(suǒ)示。閉孔发泡矽胶(jiāo)的防潮(cháo)作(zuò)用(yòng)可(kě)分为(wèi)两(liǎng)部(bù)分：界面(miàn)防潮(cháo)和(hé)泡孔防潮(cháo)。

首先(xiān)，发泡矽胶(jiāo)被(bèi)殼(ké)體(tǐ)壓縮时(shí)产生(shēng)的反(fǎn)弹力，增大(dà)了(le)发泡矽胶(jiāo)與(yǔ)殼(ké)體(tǐ)間(jiān)的摩擦力，使界面(miàn)充分填充密封(fēng)，达(dá)到(dào)界面(miàn)防潮(cháo)的目的;其(qí)次(cì)，閉孔发泡矽胶(jiāo)的泡孔被(bèi)完整的孔壁包圍，且(qiě)泡孔間(jiān)也(yě)不(bù)相連(lián)，泡孔之(zhī)間(jiān)無法(fǎ)形成(chéng)通(tòng)路(lù)或(huò)毛(máo)细(xì)管(guǎn)，阻止外(wài)界水(shuǐ)气(qì)的進(jìn)入(rù)，實(shí)現(xiàn)泡孔防潮(cháo)的作(zuò)用(yòng)。界面(miàn)防潮(cháo)和(hé)泡孔防潮(cháo)同时(shí)作(zuò)用(yòng)，阻止空(kōng)气(qì)对(duì)流，起(qǐ)到(dào)了(le)防潮(cháo)的作(zuò)用(yòng)

3.3 材料性(xìng)能(néng)设計(jì)

現(xiàn)實(shí)发泡矽胶(jiāo)产業，由(yóu)于原料和(hé)工藝的問(wèn)题，閉孔結構的产品或(huò)硬(yìng)度(dù)太高(gāo)，或(huò)泡壁弹性(xìng)差，或(huò)阻燃等級不(bù)夠，为(wèi)了(le)阻止空(kōng)气(qì)对(duì)流，避免外(wài)界水(shuǐ)气(qì)進(jìn)入(rù)電(diàn)池包內(nèi)部(bù)，實(shí)現(xiàn)閉孔发泡矽胶(jiāo)的长(cháng)期防潮(cháo)密封(fēng)，材料生(shēng)产设計(jì)时(shí)，其(qí)性(xìng)能(néng)必須滿足以(yǐ)下(xià)要求：

- 发泡矽胶(jiāo)的閉孔率>90%;

- 发泡矽胶(jiāo)在(zài)壓縮 30%，或(huò)更(gèng)高(gāo)壓縮量(liàng)时(shí)保證泡孔不(bù)被(bèi)壓破

- 发泡矽胶(jiāo)的弹性(xìng)好，應(yìng)力松弛小

- 发泡矽胶(jiāo)环(huán)境測試性(xìng)能(néng)損失小，壽命>10 年(nián)

- 发泡矽胶(jiāo)阻燃等級为(wèi) UL94 V-0

3.4 气(qì)密性(xìng)測試

目前在(zài)发泡矽胶(jiāo)的測試項目中(zhōng)，常使用(yòng)差壓法(fǎ)气(qì)密性(xìng)測試来檢验(yàn)其(qí)密封(fēng)性(xìng)能(néng)，这(zhè)種(zhǒng)測試方(fāng)法(fǎ)的原理(lǐ)是(shì)，通(tòng)过(guò)測量(liàng)密封(fēng)圈內(nèi)壓縮气(qì)體(tǐ)保壓一(yī)定(dìng)时(shí)間(jiān)後(hòu)壓力的變(biàn)化(huà)来計(jì)算气(qì)體(tǐ)的洩漏量(liàng)，當洩漏量(liàng)超过(guò)一(yī)定(dìng)範圍时(shí)被(bèi)認定(dìng)为(wèi)漏气(qì)。由(yóu)于測試时(shí)保壓时(shí)間(jiān)較短(duǎn)，且(qiě)電(diàn)池包密封(fēng)圈在(zài)正(zhèng)常使用(yòng)中(zhōng)一(yī)直(zhí)保持壓縮狀态，因(yīn)此(cǐ)加速老(lǎo)化(huà)試验(yàn)前後(hòu)檢验(yàn)发泡矽胶(jiāo)的气(qì)密性(xìng)且(qiě)延长(cháng)保壓时(shí)間(jiān)是(shì)必要的。

4、結束(shù)語(yǔ)

閉孔发泡矽胶(jiāo)用(yòng)于電(diàn)池包殼(ké)體(tǐ)密封(fēng)时(shí)，可(kě)以(yǐ)阻止空(kōng)气(qì)对(duì)流，避免水(shuǐ)气(qì)進(jìn)入(rù)，同时(shí)这(zhè)種(zhǒng)材料在(zài)其(qí)他(tā)密封(fēng)領域也(yě)有(yǒu)廣泛的應(yìng)用(yòng)，但目前閉孔材料的硬(yìng)度(dù)大(dà)，且(qiě)壓縮时(shí)易将泡孔壓破。克(kè)服(fú)現(xiàn)實(shí)发泡矽胶(jiāo)产業的不(bù)足，生(shēng)产一(yī)種(zhǒng)較软(ruǎn)且(qiě)可(kě)壓縮性(xìng)好、可(kě)以(yǐ)防止潮(cháo)气(qì)的閉孔結構产品，必定(dìng)能(néng)夠拓宽(kuān)发泡矽胶(jiāo)的應(yìng)用(yòng)領域，加速这(zhè)一(yī)产業的发展(zhǎn)。

原文(wén)投稿网(wǎng)址;http://www.evpartner.com/news/4/detail-39749.html