CN107663376A - 一种密封材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种密封材料及其制备方法，所述密封材料由40‑66重量份的硅橡胶生胶，10‑20重量份的羟基聚硅氧烷，10‑23重量份的白炭黑，20‑30重量份的阻燃剂，5‑30重量份的氮化铝，1‑6重量份的纳米氧化铝，1‑6重量份的纳米氧化镁，0.1‑2重量份的石蜡和0.1‑2重量份的硫化剂组成，依次通过混合，塑炼，混炼，成型，硫化而制成密封材料；本发明的密封材料不仅密封性好、阻燃级别高、耐酸碱性高、稳定性能好、抗氧化能力强，尤其在绝缘性能和导热性能上效果显著，材料使用的寿命较长，长期存储不会发生变质的现象，对人体安全无毒；本发明的密封材料不仅价格低廉，而且环保；本发明密封材料的制备方法简单，可操作性强。

Description

一种密封材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及新能源电动汽车锂电池箱体的密封材料及其该密封材料的制备方法。
背景技术
随着新能源电动车的规模化生产，锂电池依靠优异的性能得以广泛应用。锂电池构成的动力电池包是电动汽车的一大核心，电池包的导热、绝缘、减振、防水密封性直接影响到电动汽车的使用安全。根据电动车负载要求，由多个单体电池或超级电容器串并联组成模块，再由多个模块串并联组成一定电压和容量的电池组，放在一个密封的箱体内部形成电池包。在电池组的上下方会有若干块绝缘导热垫，绝缘导热垫是让电池组与箱体隔离，电池包内电池组在充放电过程中会产生热量，热量通过绝缘导热垫、箱体排出，但电池组与绝缘导热垫间存在空隙，当电池组在运输过程中出现电火花等情况产生大量热量时，由于空隙带来的空气传热，传热效果差，这些热量如果不能及时散发的话，导致箱体内部温度过高，轻则会影响电池组的使用，缩短电池组的寿命，重则甚至会发生安全事故。
常规的方式是在箱体上盖和下盖配合处加密封材料，密封材料具有密封，减震，导热的多重功能。传统的密封材料由占质量百分比65.5%的甲基乙烯基硅橡胶生胶，17.5%的白炭黑和17%的羟基聚硅氧烷组成，该密封材料导热性能差，无法满足客户需求；另外，该密封材料以进口为主，导致产品成本过高。
发明内容
为了解决现有技术中导热性能差，成本高的问题，本发明的目的是提供一种密封材料，它可以用于新能源汽车中锂电池的密封，密封性好，传热效果好，抗氧化能力强，成本低。为此，本发明还将提供一种制备上述密封材料的方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种密封材料，由40-66重量份的硅橡胶生胶，10-20重量份的羟基聚硅氧烷，10-23重量份的白炭黑，20-30重量份的阻燃剂，5-30重量份的氮化铝，1-6重量份的纳米氧化铝，1-6重量份的纳米氧化镁，0.1-2重量份的石蜡和0.1-2重量份的硫化剂组成。
优选的是，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶生胶。
优选的是，所述阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化铝，所述硫化剂为硫磺、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)或2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
本发明的第二方面，提供一种密封材料，由40-66重量份的硅橡胶生胶，10-20重量份的羟基聚硅氧烷，10-23重量份的白炭黑，20-30重量份的阻燃剂，5-30重量份的氮化铝，1-6重量份的纳米氧化铝，1-6重量份的纳米氧化镁，0.1-2重量份的石蜡，0.1-2重量份的松香，0.1-2重量份的松焦油和0.1-2重量份的硫化剂组成。
优选的是，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶生胶，所述阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化铝，所述硫化剂为硫磺，过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)或2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
本发明的第三方面，提供一种密封材料的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取40-66重量份的硅橡胶生胶，10-20重量份的羟基聚硅氧烷，10-23重量份的白炭黑，20-30重量份的阻燃剂，5-30重量份的氮化铝，1-6重量份的纳米氧化铝，1-6重量份的纳米氧化镁，0.1-2重量份的石蜡和0.1-2重量份的硫化剂；
S2，取S1中的硅橡胶生胶，羟基聚硅氧烷，白炭黑，阻燃剂，氮化铝，纳米氧化铝，纳米氧化镁，加热，搅拌，混炼，得到原胶混合物；
S3，塑炼；
S4，将S3塑炼后的物料与S1中的石蜡混合，加热体系温度至40-70℃，保温时间为30-40分钟；
S5，成型；
S6，取S5成型后的物料，加入S1中的硫化剂，加热体系至120-180℃，保温时间为10-20分钟，得到密封材料。
优选的是，所述阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化铝，所述硫化剂为硫磺，过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)或2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
优选的是，所述S2中的加热温度为40-70℃，加热时间为20-40分钟，搅拌过程中加入0.1-2重量份的松香，混炼温度为50-70℃，混炼时间为20-40分钟。
搅拌过程中加入松香，加快了物料的混合速度，改善了体系的均匀度，节省了搅拌时间，并提高了物料的利用率。
优选的是，所述S2中在混炼前还包括加入0.1-2重量份的松焦油进行蒸发水分的步骤。
松焦油的加入，有效降低了体系的共沸点，便于水分的蒸发，与松香配合使用极大地缩短了加热时间。
优选的是，所述S3中的塑炼为机械塑炼或热塑炼，热塑炼的温度为50-70℃。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：
1）本发明的密封材料密封性好、阻燃级别高、耐酸碱性高、稳定性能好、抗氧化能力强，尤其在绝缘性能和导热性能上效果显著、广泛应用在新能源汽车锂电池包内部的电池导热、静电防护和电池减振等领域，无论是静态存储还是动态输送过程中不会发生电解液渗透，本发明的密封材料使用的寿命较长，长期存储不会发生变质的现象
2）本发明的密封材料不仅价格低廉，而且环保；
3）本发明密封材料的制备方法简单，可操作性强。
具体实施方式
实施例一
S1，称取40g甲基乙烯基硅橡胶生胶，10g羟基聚硅氧烷，10g白炭黑，20g三氧化二锑，5g氮化铝，1g纳米氧化铝，1g纳米氧化镁，0.1g石蜡和0.1g硫磺；
S2，取S1中的硅橡胶生胶，羟基聚硅氧烷，白炭黑，三氧化二锑，氮化铝，纳米氧化铝，纳米氧化镁，在40℃烘房内烘40分钟，将体系烘软，切胶成小块，搅拌并延长加热1h，使得体系混合均匀，除去体系上方的漂浮物，于50℃下混炼30分钟，得到原胶混合物；
S3，机械塑炼；
S4，将S3塑炼后的物料与S1中的石蜡混合，加热体系温度至40℃，保温时间40分钟；
S5，成型；
S6，取S5成型后的物料，加入S1中的硫磺，加热体系至145℃，保温时间为20分钟，得到密封材料。
实施例二
S1，称取55g甲基乙烯基硅橡胶生胶，15g羟基聚硅氧烷，14g白炭黑，20g氢氧化铝，20g氮化铝，4g纳米氧化铝，3g纳米氧化镁，1g石蜡和0.5g过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)；
S2，取S1中的硅橡胶生胶，羟基聚硅氧烷，白炭黑，氢氧化铝，氮化铝，纳米氧化铝，纳米氧化镁，在55℃烘房内烘30分钟，将体系烘软，切胶成小块，加入0.8g松香，搅拌并延长加热20分钟，使得体系混合均匀，除去体系上方的漂浮物，加入1g松焦油进一步蒸发水分，保温10分钟，于70℃下混炼20分钟，得到原胶混合物；
S3，热塑炼，温度为50℃；
S4，将S3塑炼后的物料与S1中的石蜡混合，加热体系温度至50℃，保温时间35分钟；
S5，成型；
S6，取S5成型后的物料，加入S1中的过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)，加热体系至180℃，保温时间为10分钟，得到密封材料。
实施例三
S1，称取66g甲基乙烯基硅橡胶生胶，20g羟基聚硅氧烷，23g白炭黑，25g氢氧化铝，30g氮化铝，6g纳米氧化铝，6g纳米氧化镁，2g石蜡和2g 2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷；
S2，取S1中的硅橡胶生胶，羟基聚硅氧烷，白炭黑，氢氧化铝，氮化铝，纳米氧化铝，纳米氧化镁，在40℃烘房内烘40分钟，将其烘软后，切胶成小块，加入2g松香，搅拌并延长加热10分钟，使得体系混合均匀，除去体系上方的漂浮物，加入2g松焦油进一步蒸发水分，保温10分钟，于60℃下混炼30分钟，得到原胶混合物；
S3，热塑炼，温度为70℃；
S4，将S3塑炼后的物料与S1中的石蜡混合，加热体系温度至40℃，保温时间40分钟；
S5，成型；
S6，取S5成型后的物料，加入S1中的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷，加热体系至125℃，保温时间为15分钟，得到密封材料。
实施例四
S1，称取55g甲基乙烯基硅橡胶生胶，15g羟基聚硅氧烷，14g白炭黑，30g氢氧化铝，25g氮化铝，4g纳米氧化铝，3g纳米氧化镁，1g石蜡和0.5g硫磺；
S2，取S1中的硅橡胶生胶，羟基聚硅氧烷，白炭黑，氢氧化铝，氮化铝，纳米氧化铝，纳米氧化镁，在70℃烘房内烘20分钟，将其烘软后，切胶成小块，加入0.8g松香，搅拌并延长加热30分钟，使得体系混合均匀，除去体系上方的漂浮物，加入1g松焦油进一步蒸发水分，保温10分钟，于70℃下混炼40分钟，得到原胶混合物；
S3，热塑炼，温度为60℃；
S4，将S3塑炼后的物料与S1中的石蜡混合，加热体系温度至70℃，保温时间30分钟；
S5，成型；
S6，取S5成型后的物料，加入S1中的硫磺，加热体系至120℃，保温时间为20分钟，得到密封材料。
将实施例一、实施例二、实施例三和实施例四制备的密封材料进行抗张强度，伸长率，吸水率和阻燃性能测试，抗张强度，伸长率，吸水率和阻燃性能测试分别依据《ASTM D1056 弹性泡沫材料-海绵橡胶和发泡橡胶的标准规范》、《ASTM D 412硫化橡胶和热塑料弹性体-拉伸性能的标准实验方法》、《UL94-2013设备和电器的塑料零件的可燃性实验：50W(20mm)垂直燃烧测试：V-0，V-1或V-2》，具体测试参数如表1，测试结果如表2。
表1
表2
抗张强度 伸长率 吸水率 阻燃性
实施例一 1.95Mpa 300% 1.0% V -O
实施例二 1.90Mpa 302% 1.01% V -O
实施例三 1.88Mpa 311% 1.02% V -O
实施例四 2.01Mpa 300.5% 1.1% V -O
如表2所示，本发明的密封材料抗张强度大于1.88MPa，伸长率高于300%，而传统材料抗张强度为310KPa，伸长率为80%。因此，本发明的密封材料物理稳定性好，在运输过程避免出现因密封材料磨损而带来的热量传递问题，保证锂电池组的正常使用。
以实施例一制备的密封材料为例，依据GB/T17794-2008测试密封材料的导热系数，测试结果如表3所示。
表3
实验温度 测试结果W/(m*k)
306.69℃ 1.2
305.8℃ 1.11
304.9℃ 1.0
304.81℃ 1.02
304.3℃ 0.98
如表3所示，本发明的密封材料导热效果好，在大于300℃的温度下，导热系数接近于1W/(m*k)。
本发明的密封材料已经通过国家第三方检测测试和整车测试，已完全达到新能源汽车锂电池箱对电池的各项要求和指标。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (10)

1.一种密封材料，其特征在于，由40-66重量份的硅橡胶生胶，10-20重量份的羟基聚硅氧烷，10-23重量份的白炭黑，20-30重量份的阻燃剂，5-30重量份的氮化铝，1-6重量份的纳米氧化铝，1-6重量份的纳米氧化镁，0.1-2重量份的石蜡和0.1-2重量份的硫化剂组成。
2.如权利要求1所述的密封材料，其特征在于，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶生胶。
3.如权利要求1所述的密封材料，其特征在于，所述阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化铝，所述硫化剂为硫磺，过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)或2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
4.一种密封材料，其特征在于，由40-66重量份的硅橡胶生胶，10-20重量份的羟基聚硅氧烷，10-23重量份的白炭黑，20-30重量份的阻燃剂，5-30重量份的氮化铝，1-6重量份的纳米氧化铝，1-6重量份的纳米氧化镁，0.1-2重量份的石蜡，0.1-2重量份的松香，0.1-2重量份的松焦油和0.1-2重量份的硫化剂组成。
5.如权利要求4所述的密封材料，其特征在于，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶生胶，所述阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化铝，所述硫化剂为硫磺，过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)或2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
6.一种密封材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，称取40-66重量份的硅橡胶生胶，10-20重量份的羟基聚硅氧烷，10-23重量份的白炭黑，20-30重量份的阻燃剂，5-30重量份的氮化铝，1-6重量份的纳米氧化铝，1-6重量份的纳米氧化镁，0.1-2重量份的石蜡和0.1-2重量份的硫化剂；
S2，取S1中的硅橡胶生胶，羟基聚硅氧烷，白炭黑，阻燃剂，氮化铝，纳米氧化铝，纳米氧化镁，加热，搅拌，混炼，得到原胶混合物；
S3，塑炼；
S4，将S3塑炼后的物料与S1中的石蜡混合，加热体系温度至40-70℃，保温30-40分钟；
S5，成型；
S6，取S5成型后的物料，加入S1中的硫化剂，加热体系至120-180℃，保温时间为10-20分钟，得到密封材料。
7.如权利要求6所述密封材料的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂为三氧化二锑或氢氧化铝，所述硫化剂为硫磺、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)或2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
8.如权利要求6所述密封材料的制备方法，其特征在于，所述S2中的加热温度为40-70℃，加热时间为20-40分钟，搅拌过程中加入0.1-2重量份的松香，混炼温度为50-70℃，混炼时间为20-40分钟。
9.如权利要求6所述密封材料的制备方法，其特征在于，所述S2中在混炼前还包括加入0.1-2重量份的松焦油进行蒸发水分的步骤。
10.如权利要求6所述密封材料的制备方法，其特征在于，所述S3中的塑炼为机械塑炼或热塑炼，热塑炼的温度为50-70℃。
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