CN107151378A - 一种防爆阻燃耐候电池用封装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，包括以下重量份的原料：乙烯共聚物45‑55份、氟树脂15‑25份、光稳定剂1‑3份、阻燃剂10‑12份、引发剂1‑2份、氮化硅纤维4‑6份、乙烯基硅油4‑6份、导热添加剂13‑15份、偶联剂4‑6份、加工助剂8‑12份。本发明的封装材料具有较好的导热、阻燃、防水、防潮、防火、防爆、等功能，能够使电池工作时放出的热量快速散发出去，其机械性能和耐冲击性能优良；同时本发明提供的制备方法其材料成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种防爆阻燃耐候电池用封装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电力电池材料技术领域，具体涉及一种防爆阻燃耐候电池用封装材料及其制备方法。
背景技术
现有的电池填封装材料料是用胶体材料组成，其缺点是没有散热功能，不能阻燃、不能防爆，在电池过度充电的情况下，电池易爆炸起火导致火灾事故发生。同时也易使电池不防潮、不防水。因此，本领域还需要开发这样一种封装材料，它具有较好的耐候、导热阻燃性能，使其不仅提高电池的使用寿命，并且还能满足用于机电一体化时在安全方面的要求。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，该封装材料具有具有较好的导热、阻燃、防水、防潮、防火、防爆、等功能，能够使电池工作时放出的热量快速散发出去，其机械性能和耐冲击性能优良；同时本发明提供的制备方法其材料成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，包括以下重量份的原料：
乙烯共聚物45-55份、氟树脂15-25份、光稳定剂1-3份、阻燃剂10-12份、引发剂1-2份、氮化硅纤维4-6份、乙烯基硅油4-6份、导热添加剂13-15份、偶联剂4-6份、加工助剂8-12份。
优选地，所述防爆阻燃耐候电池用封装材料包括以下重量份的原料：
乙烯共聚物50份、氟树脂20份、光稳定剂2份、阻燃剂11份、引发剂1.5份、氮化硅纤维5份、乙烯基硅油5份、导热添加剂14份、偶联剂5份、加工助剂10份。
优选地，所述乙烯共聚物为乙烯- 乙酸乙烯酯共聚物、乙烯- 丙烯酸酯共聚物、乙烯- 丙烯酸共聚物、乙烯- 甲基丙烯酸酯共聚物中的一种。
优选地，所述光稳定剂为紫外光吸收剂UV-531、光稳定剂744按照重量比2:1组成的混合物。
优选地，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、十溴联苯醚、氢氧化铝按照重量比3:1:2组成的混合物。
优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰按照重量比1:1:2组成的混合物。
优选地，所述导热添加剂为氧化铝、氧化锌、二氧化钛按照重量比2:1:2组成的混合物。
优选地，所述加工助剂为固化剂、增塑剂、流平剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:2:1: 2:2组成的混合物；所述固化剂为二乙氨基丙胺，所述抗氧剂为6-三级丁基-4-甲基苯酚中的一种，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本发明还提供一种防爆阻燃耐候电池用封装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将光稳定剂、阻燃剂、滑石粉、氮化硅纤维加入高速搅拌机中，在温度为50-60℃下搅拌20-30分钟，搅拌转速200-300r/min，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、偶联剂送入高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌转速150-250r/min，搅拌时间20-30分钟，再加入引发剂、乙烯共聚物、氟树脂、乙烯基硅油、加工助剂继续搅拌，搅拌转速800-1000r/min，搅拌时间20-40分钟，再将混合物加入真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为约1-3h，加入模具中进行固化，固化温度为约120℃-130℃，固化后冷却至室温，自然冷却后再次加热到125℃-135℃保持2-4h，以去除残余应力和易挥发性组份，再自然冷却即得到发明的防爆阻燃耐候电池用封装材料。
优选地，所述防爆阻燃耐候电池用封装材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将光稳定剂、阻燃剂、滑石粉、氮化硅纤维加入高速搅拌机中，在温度为55℃下搅拌25分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、偶联剂送入高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌转速200r/min，搅拌时间25分钟，再加入引发剂、乙烯共聚物、氟树脂、乙烯基硅油、加工助剂继续搅拌，搅拌转速900r/min，搅拌时间30分钟，再将混合物加入真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为约2h，加入模具中进行固化，固化温度为约125℃，固化后冷却至室温，自然冷却后再次加热到130℃保持3h，以去除残余应力和易挥发性组份，再自然冷却即得到发明的防爆阻燃耐候电池用封装材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料添加了导热添加剂，主要为氧化铝、氧化锌、二氧化钛，三者都具有较高的导热性能，能有效提高封装材料的热导率，同时能够还能够增加封装材料的拉伸性能和柔韧性能。
（2）本发明的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料添加了阻燃剂，主要为磷系阻燃剂、十溴联苯醚、氢氧化铝，能够使封装材料具有较好的阻燃防火性能，并可持久经受住电晕、电火花的冲击，能够对可能出现的火灾危险有一定的保护作用，有效延长了封装材料的使用寿命。
（3）本发明的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料添加了一定量的氮化硅纤维作为补强填料，能够大大提高封装材料的拉升强度和撕裂强度，配合乙烯共聚物、氟树脂使用，有效防止封装材料高温后爆裂。
（4）本发明的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料添加了由固化剂、抗氧剂、抗静电剂等加工助剂以及偶联剂，这些加工助剂和配合乙烯共聚物、氟树脂的复合使用有效增加封装材料的耐磨耐老化性能。
（6）本发明的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料具有具有较好的导热、阻燃、防水、防潮、防火、防爆、等功能，能够使电池工作时放出的热量快速散发出去，其机械性能和耐冲击性能优良；同时本发明提供的制备方法其材料成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，包括以下重量份的原料：
乙烯共聚物45份、氟树脂15份、光稳定剂1份、阻燃剂10份、引发剂1份、氮化硅纤维4份、乙烯基硅油4份、导热添加剂13份、偶联剂4份、加工助剂8份。
本实施例中的乙烯共聚物为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
本实施例中的光稳定剂为紫外光吸收剂UV-531、光稳定剂744按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃剂为磷系阻燃剂、十溴联苯醚、氢氧化铝按照重量比3:1:2组成的混合物。
本实施例中的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰按照重量比1:1:2组成的混合物。
本实施例中的导热添加剂为氧化铝、氧化锌、二氧化钛按照重量比2:1:2组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为固化剂、增塑剂、流平剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:2:1: 2:2组成的混合物；所述固化剂为二乙氨基丙胺，所述抗氧剂为6-三级丁基-4-甲基苯酚中的一种，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将光稳定剂、阻燃剂、滑石粉、氮化硅纤维加入高速搅拌机中，在温度为50℃下搅拌20分钟，搅拌转速200r/min，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、偶联剂送入高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌转速150r/min，搅拌时间20分钟，再加入引发剂、乙烯共聚物、氟树脂、乙烯基硅油、加工助剂继续搅拌，搅拌转速800r/min，搅拌时间20分钟，再将混合物加入真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为约1h，加入模具中进行固化，固化温度为约120℃℃，固化后冷却至室温，自然冷却后再次加热到125℃℃保持2h，以去除残余应力和易挥发性组份，再自然冷却即得到发明的防爆阻燃耐候电池用封装材料。
实施例2.
本实施例的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，包括以下重量份的原料：
乙烯共聚物55份、氟树脂25份、光稳定剂3份、阻燃剂12份、引发剂2份、氮化硅纤维6份、乙烯基硅油6份、导热添加剂15份、偶联剂6份、加工助剂12份。
本实施例中的乙烯共聚物为乙烯- 丙烯酸酯共聚物。
本实施例中的光稳定剂为紫外光吸收剂UV-531、光稳定剂744按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃剂为磷系阻燃剂、十溴联苯醚、氢氧化铝按照重量比3:1:2组成的混合物。
本实施例中的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰按照重量比1:1:2组成的混合物。
本实施例中的导热添加剂为氧化铝、氧化锌、二氧化钛按照重量比2:1:2组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为固化剂、增塑剂、流平剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:2:1: 2:2组成的混合物；所述固化剂为二乙氨基丙胺，所述抗氧剂为6-三级丁基-4-甲基苯酚中的一种，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将光稳定剂、阻燃剂、滑石粉、氮化硅纤维加入高速搅拌机中，在温度为60℃下搅拌30分钟，搅拌转速300r/min，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、偶联剂送入高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌转速250r/min，搅拌时间30分钟，再加入引发剂、乙烯共聚物、氟树脂、乙烯基硅油、加工助剂继续搅拌，搅拌转速1000r/min，搅拌时间40分钟，再将混合物加入真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为约3h，加入模具中进行固化，固化温度为约130℃，固化后冷却至室温，自然冷却后再次加热到135℃保持4h，以去除残余应力和易挥发性组份，再自然冷却即得到发明的防爆阻燃耐候电池用封装材料。
实施例3.
本实施例的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，包括以下重量份的原料：
乙烯共聚物50份、氟树脂20份、光稳定剂2份、阻燃剂11份、引发剂1.5份、氮化硅纤维5份、乙烯基硅油5份、导热添加剂14份、偶联剂5份、加工助剂10份。
本实施例中的乙烯共聚物为乙烯- 甲基丙烯酸酯共聚物。
本实施例中的光稳定剂为紫外光吸收剂UV-531、光稳定剂744按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃剂为磷系阻燃剂、十溴联苯醚、氢氧化铝按照重量比3:1:2组成的混合物。
本实施例中的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰按照重量比1:1:2组成的混合物。
本实施例中的导热添加剂为氧化铝、氧化锌、二氧化钛按照重量比2:1:2组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为固化剂、增塑剂、流平剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:2:1: 2:2组成的混合物；所述固化剂为二乙氨基丙胺，所述抗氧剂为6-三级丁基-4-甲基苯酚中的一种，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将光稳定剂、阻燃剂、滑石粉、氮化硅纤维加入高速搅拌机中，在温度为55℃下搅拌25分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、偶联剂送入高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌转速200r/min，搅拌时间25分钟，再加入引发剂、乙烯共聚物、氟树脂、乙烯基硅油、加工助剂继续搅拌，搅拌转速900r/min，搅拌时间30分钟，再将混合物加入真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为约2h，加入模具中进行固化，固化温度为约125℃，固化后冷却至室温，自然冷却后再次加热到130℃保持3h，以去除残余应力和易挥发性组份，再自然冷却即得到发明的防爆阻燃耐候电池用封装材料。
应用以上各实施例制得的防爆阻燃耐候电池用封装材料性能测试结果如下：
实验项目 实施例1 实施例2 实施例3 现有技术
拉伸强度MPa 53 57 52 31
导热系数W/(m· k） 31 28 27 12
阻燃性能，UL-94 V-0 V-0 V-0 V-1
本发明的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料具有具有较好的导热、阻燃、防水、防潮、防火、防爆、等功能，能够使电池工作时放出的热量快速散发出去，其机械性能和耐冲击性能优良；同时本发明提供的制备方法其材料成本较低、原料易得、工艺简明，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
乙烯共聚物45-55份、氟树脂15-25份、光稳定剂1-3份、阻燃剂10-12份、引发剂1-2份、氮化硅纤维4-6份、乙烯基硅油4-6份、导热添加剂13-15份、偶联剂4-6份、加工助剂8-12份。
2.根据权利要求1所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，所述防爆阻燃耐候电池用封装材料包括以下重量份的原料：
乙烯共聚物50份、氟树脂20份、光稳定剂2份、阻燃剂11份、引发剂1.5份、氮化硅纤维5份、乙烯基硅油5份、导热添加剂14份、偶联剂5份、加工助剂10份。
3.根据权利要求1或2所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，所述乙烯共聚物为乙烯- 乙酸乙烯酯共聚物、乙烯- 丙烯酸酯共聚物、乙烯- 丙烯酸共聚物、乙烯- 甲基丙烯酸酯共聚物中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，所述光稳定剂为紫外光吸收剂UV-531、光稳定剂744按照重量比2:1组成的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、十溴联苯醚、氢氧化铝按照重量比3:1:2组成的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰按照重量比1:1:2组成的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，所述导热添加剂为氧化铝、氧化锌、二氧化钛按照重量比2:1:2组成的混合物。
8.根据权利要求1或2所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料，其特征在于，所述加工助剂为固化剂、增塑剂、流平剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:2:1:2:2组成的混合物；所述固化剂为二乙氨基丙胺，所述抗氧剂为6-三级丁基-4-甲基苯酚中的一种，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述流平剂为烷基改性有机硅氧烷，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
9.一种制备如权利要求1或2所述的防爆阻燃耐候电池用封装材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将光稳定剂、阻燃剂、滑石粉、氮化硅纤维加入高速搅拌机中，在温度为50-60℃下搅拌20-30分钟，搅拌转速200-300r/min，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、偶联剂送入高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌转速150-250r/min，搅拌时间20-30分钟，再加入引发剂、乙烯共聚物、氟树脂、乙烯基硅油、加工助剂继续搅拌，搅拌转速800-1000r/min，搅拌时间20-40分钟，再将混合物加入真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为约1-3h，加入模具中进行固化，固化温度为约120℃-130℃，固化后冷却至室温，自然冷却后再次加热到125℃-135℃保持2-4h，以去除残余应力和易挥发性组份，再自然冷却即得到发明的防爆阻燃耐候电池用封装材料。
10.根据权利要求9所述的一种防爆阻燃耐候电池用封装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤为：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将光稳定剂、阻燃剂、滑石粉、氮化硅纤维加入高速搅拌机中，在温度为55℃下搅拌25分钟，搅拌转速250r/min，得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、偶联剂送入高速搅拌机中搅拌均匀，搅拌转速200r/min，搅拌时间25分钟，再加入引发剂、乙烯共聚物、氟树脂、乙烯基硅油、加工助剂继续搅拌，搅拌转速900r/min，搅拌时间30分钟，再将混合物加入真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为约2h，加入模具中进行固化，固化温度为约125℃，固化后冷却至室温，自然冷却后再次加热到130℃保持3h，以去除残余应力和易挥发性组份，再自然冷却即得到发明的防爆阻燃耐候电池用封装材料。
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