CN112876770A - Pp隔热材料、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明PP隔热材料，其原料组成包括，以重量份数计：玻璃微纤10～50份；三氧化二锑20～50份；PP母粒150～250份；抗氧剂3～5份；硅烷偶联剂0.8～1.6份；邻苯二甲酸二(2‑乙基己)酯0.8～1.6份；四羟基合铝酸钠溶液0.8～1.6份。本发明的膜结构稳定性好，具有良好的耐高温性能。

Description

PP隔热材料、制备方法及应用
技术领域
本发明属于PP隔热材料技术领域，具体涉及一种PP隔热材料及应用。
背景技术
近年来，随着国家和地区政府相继出台一系列支持和促进电动汽车发展的相关政策，以及人们对电动汽车的思想转变，电动汽车行业开始火热起来。但随着补贴金额的逐年下降，满足补贴的车辆标准逐渐提高，政府对动力电池越来越高的能量密度要求，三元电池由于自身能量密度的优势，开始慢慢占据越来越高的市场份额。
相对能量密度较低的磷酸铁锂电池，三元电池虽然能量密度方面有很大的优势，但是在安全性方面却远不如磷酸铁锂电池安全。三元电池的化学成分活性很高，高温或者过充下会出现热失控，进而电池包可能出现起火、爆炸等严重危害人身安全的风险。
发明内容
本发明的PP隔热材料结构稳定性好，具有良好的耐温度冲击性能，具有良好的隔热耐高温性能。
本发明的PP隔热材料，包括PP隔热材料、胶黏层、离型层，PP隔热材料的原料组成包括，以重量份数计：
玻璃微纤10～50份；
三氧化二锑20～50份；
PP母粒150～250份；
抗氧剂3～5份；
硅烷偶联剂0.8～1.6份；
邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.8～1.6份；
四羟基合铝酸钠溶液0.8～1.6份；
纳米陶瓷纤维粉体5-10份。优选的四羟基合铝酸钠溶液浓度为5-8wt％。
本发明的PP隔热材料的一种改进，PP隔热材料中还包括占PP隔热材料总质量0.3-0.5％的金属微纤。
本发明的PP隔热材料的一种改进，金属微纤的平均长度为5-8微米。
本发明的PP隔热材料的一种改进，金属微纤的长径比为(5-8)：1。
本发明的PP隔热材料的一种改进，金属微纤为铜纤维或铝纤维或钢纤维。
本发明的PP隔热材料的一种改进，玻璃微纤的平均直径为0.8-1.2微米。
本发明的PP隔热材料的一种改进，玻璃微纤的长径比为(20-50)：1。
本发明的PP隔热材料的一种改进，纳米陶瓷纤维粉体为氧化铝纳米陶瓷粉体或氧化锌纳米陶瓷纤维粉体或氧化锆纳米陶瓷纤维粉体。
本发明的PP隔热材料的一种改进，抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂300或抗氧剂V76-P。
PP隔热材料的制备方法，包括如下步骤：将原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以600～800r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌10～20min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至100～120℃，用搅拌机以120～180r/min的转速搅拌10～20min(这里的低速搅拌是为了对前述混合后湿料中的微纤进行取向)；成型，这里的成型可以为造粒，也可以直接进行注塑、模压等。为了获得较好的取向稳定性，PP母粒采用粉碎料，优选粉碎至粒径为 0.5-1.5mm的小颗粒。
PP隔热材料在新能源电池包中的应用，如作为垫材或隔离材料或者隔热材料等。
本发明方案中，为了改善各组成之间的填充，以实现材料中的阻燃成分/不可燃成分/不助燃成分在PP材料中的分布性，同时采用的硅烷偶联剂，则进一步地增强了材料之间的结合性，增加产品结构的稳定性和加工成型性。而适量的四羟基合铝酸钠成分对结构间的留存间隙特别是玻璃微纤、纳米陶瓷纤维粉体与其它组分之间特别是三氧化二锑粉粒之间的间隙或者接触面之间进行适当填充，从而起到补充增强的作用，干燥后，在成型过程中如注塑成型过程中，四羟基合铝酸钠形成在材料中形成薄层结构，从而进一步起到隔绝氧气等氧化剂的作业，并且在起火时会优先分解，从而进一步地形成隔绝层，从而形成多层防护，由外而内形成有三氧化二锑、玻璃微纤(隔热)/金属微纤(散热)、纳米陶瓷纤维粉体、四羟基合铝酸钠内层等的多层耐火结构，同时四羟基合铝酸钠高温分解并进一步形成壳层，同样有利于阻燃，同时配合金属微纤的高分散和高散热导热特性，从而极大地降低材料达到火点的可能性。玻璃微纤、纳米陶瓷纤维粉体、金属微纤的隔热与散热相配合，从而能够降低材料温度，从而降低材料温度而降低达到火点的可能，同时通过玻璃微纤和金属微纤不同长度的配合，从而改善了材料的力学性能，特别是拉升性能、断裂性能等。
具体实施方式
以下将结合各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
为了举例说明本方案，以下实施例中每重量份采用100g进行示例。这里不作为限定，每重量份采用其他标准，如克、千克、斤等均在本申请的保护范围内。
以下实施例中优选长径比6-10、直径10-20微米的纳米陶瓷纤维粉体。
实施例1
本实施例中PP隔热材料，包括PP隔热材料、胶黏层、离型层，PP隔热材料的原料组成包括，以重量份数计：玻璃微纤10份；三氧化二锑40份；粒径为1.3mm的PP母粒150份；抗氧剂1010与抗氧剂300的混合物4份，质量比为抗氧剂1010与抗氧剂300之比为3:1；硅烷偶联剂1.3份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.4份；7wt％四羟基合铝酸钠溶液1.6份；长径比6、直径20微米的氧化铝纳米陶瓷纤维粉体5份。玻璃微纤的平均直径为1.1微米，玻璃微纤的长径比为20：1。并添加有占PP隔热材料总质量0.45％的金属微纤，金属微纤的平均长度为6.5微米。金属微纤的长径比为5：1。
制备时，将原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以600r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌12min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至118℃，用搅拌机以160r/min的转速搅拌18min；成型。
进行老化测试和氧指数测试，其中老化测试为样品贴合在光洁的铝板上后在1000W高压钠灯模拟强光照、45摄氏度、80％空气湿度环境下进行120 天、240天测试。氧指数测试为以PP母粒复合材料单独制成样品进行测试。
Figure BDA0002909477400000041
实施例2
本实施例中PP隔热材料，包括PP隔热材料、胶黏层、离型层，PP隔热材料的原料组成包括，以重量份数计：玻璃微纤20份；三氧化二锑30份；粒径为0.8mm的PP母粒250份；抗氧剂1010 3份；硅烷偶联剂1.2份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.2份；5wt％四羟基合铝酸钠溶液0.8份；长径比9、直径10微米的氧化锆纳米陶瓷纤维粉体7份。玻璃微纤的平均直径为1微米，玻璃微纤的长径比为30：1。并添加有占PP隔热材料总质量0.35％的金属微纤，金属微纤的平均长度为7微米。金属微纤的长径比为6：1。
制备时，将原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以800r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌18min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至115℃，用搅拌机以140r/min的转速搅拌13min；成型。
进行老化测试和氧指数测试，其中老化测试为样品贴合在光洁的铝板上后在1000W高压钠灯模拟强光照、45摄氏度、80％空气湿度环境下进行120 天、240天测试。氧指数测试为以PP母粒复合材料单独制成样品进行测试。
Figure BDA0002909477400000051
实施例3
本实施例中PP隔热材料，包括PP隔热材料、胶黏层、离型层，PP隔热材料的原料组成包括，以重量份数计：玻璃微纤30份；三氧化二锑50份；粒径为1mm的PP母粒200份；抗氧剂V76-P 5份；硅烷偶联剂1.4份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.6份；8wt％四羟基合铝酸钠溶液1.4份；长径比7、直径15微米的氧化锆纳米陶瓷纤维粉体9份。玻璃微纤的平均直径为0.9微米，玻璃微纤的长径比为40：1。并添加有占PP隔热材料总质量0.5％的金属微纤，金属微纤的平均长度为6微米。金属微纤的长径比为7：1。
制备时，将原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以700r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌15min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至120℃，用搅拌机以150r/min的转速搅拌20min；成型。
进行老化测试和氧指数测试，其中老化测试为样品贴合在光洁的铝板上后在1000W高压钠灯模拟强光照、45摄氏度、80％空气湿度环境下进行120 天、240天测试。氧指数测试为以PP母粒复合材料单独制成样品进行测试。
Figure BDA0002909477400000061
实施例4
本实施例中PP隔热材料，包括PP隔热材料、胶黏层、离型层，PP隔热材料的原料组成包括，以重量份数计：玻璃微纤40份；三氧化二锑20份；粒径为1.5mm的PP母粒180份；抗氧剂300 3.5份；硅烷偶联剂1.6份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1份；6wt％四羟基合铝酸钠溶液1.2份；长径比 10、直径18微米的氧化锌纳米陶瓷纤维粉体8份。玻璃微纤的平均直径为0.8微米，玻璃微纤的长径比为50：1。并添加有占PP隔热材料总质量0.4％的金属微纤，金属微纤的平均长度为8微米。金属微纤的长径比为8：1。
制备时，将原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以650r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌20min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至100℃，用搅拌机以180r/min的转速搅拌10min；成型。
进行老化测试和氧指数测试，其中老化测试为样品贴合在光洁的铝板上后在1000W高压钠灯模拟强光照、45摄氏度、80％空气湿度环境下进行120 天、240天测试。氧指数测试为以PP母粒复合材料单独制成样品进行测试。
Figure BDA0002909477400000071
实施例5
本实施例中PP隔热材料，包括PP隔热材料、胶黏层、离型层，PP隔热材料的原料组成包括，以重量份数计：玻璃微纤50份；三氧化二锑25份；粒径为0.5mm的PP母粒220份；抗氧剂1010 4.5份；硅烷偶联剂0.8份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.8份；8wt％四羟基合铝酸钠溶液1.4份；长径比8、直径13微米的氧化锌纳米陶瓷纤维粉体10份。玻璃微纤的平均直径为0.8微米，玻璃微纤的长径比为35：1。并添加有占PP隔热材料总质量0.3％的金属微纤，金属微纤的平均长度为5微米。金属微纤的长径比为6.5：1。
制备时，将原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以750r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌10min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至105℃，用搅拌机以120r/min的转速搅拌15min；成型。
进行老化测试和氧指数测试，其中老化测试为样品贴合在光洁的铝板上后在1000W高压钠灯模拟强光照、45摄氏度、80％空气湿度环境下进行120 天、240天测试。氧指数测试为以PP母粒复合材料单独制成样品进行测试。
Figure BDA0002909477400000081
包括而不限于上述实施例的方案，本申请的样品如上所示的性能均满足的，故而样品性能是合格的。
实施例6
本实施例中PP隔热材料，包括PP隔热材料、胶黏层、离型层，PP隔热材料的原料组成包括，以重量份数计：玻璃微纤10份；三氧化二锑40份；粒径为1.3mm的PP母粒150份；抗氧剂1010与抗氧剂300的混合物4份，质量比为抗氧剂1010与抗氧剂300之比为3:1；硅烷偶联剂1.3份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.4份；7wt％四羟基合铝酸钠溶液1.6份；长径比6、直径20微米的氧化铝纳米陶瓷纤维粉体5份。玻璃微纤的平均直径为0.9微米，玻璃微纤的长径比为25：1。
制备时，将原料中的玻璃微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以725r/min 的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌12min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至118℃，用搅拌机以135r/min的转速搅拌18min；成型。
进行老化测试和氧指数测试，其中老化测试为样品贴合在光洁的铝板上后在1000W高压钠灯模拟强光照、45摄氏度、80％空气湿度环境下进行120 天、240天测试。氧指数测试为以PP母粒复合材料单独制成样品进行测试。
Figure BDA0002909477400000091
对比例1
与实施例1的区别仅在于：不添加四羟基合铝酸钠溶液。样品同等条件下进行测试。
Figure BDA0002909477400000092
对比例2
与实施例1的区别仅在于：10wt％四羟基合铝酸钠溶液5份。样品同等条件下进行测试。
Figure BDA0002909477400000093
Figure BDA0002909477400000101
对比例3
与实施例1的区别仅在于：制备时，将原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯用搅拌机以600r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌12min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至118℃，用搅拌机以600r/min的转速搅拌18min；成型。
Figure BDA0002909477400000102
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例加以描述，但并非每个实施例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.PP隔热材料，其原料组成包括，以重量份数计：
玻璃微纤10～50份；
三氧化二锑20～50份；
PP母粒150～250份；
抗氧剂3～5份；
硅烷偶联剂0.8～1.6份；
邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.8～1.6份；
四羟基合铝酸钠溶液0.8～1.6份；
纳米陶瓷纤维粉体5-10份。
2.根据权利要求1所述的PP隔热材料，其特征在于，所述PP隔热材料中还包括占PP隔热材料总质量0.3-0.5％的金属微纤。
3.根据权利要求2所述的PP隔热材料，其特征在于，所述金属微纤的平均长度为5-8微米。
4.根据权利要求3所述的PP隔热材料，其特征在于，所述金属微纤的长径比为(5-8)：1。
5.根据权利要求2-4任一所述的PP隔热材料，其特征在于，所述金属微纤为铜纤维或铝纤维或钢纤维。
6.根据权利要求1所述的PP隔热材料，其特征在于，所述玻璃微纤的平均直径为0.8-1.2微米。
7.根据权利要求6所述的PP隔热材料，其特征在于，所述玻璃微纤的长径比为(20-50)：1。
8.根据权利要求1所述的PP隔热材料，其特征在于，所述纳米陶瓷纤维粉体为氧化铝纳米陶瓷粉体或氧化锌纳米陶瓷纤维粉体或氧化锆纳米陶瓷纤维粉体。
9.PP隔热材料的制备方法，包括如下步骤：将所述原料中的玻璃微纤、金属微纤、三氧化二锑、PP母粒、抗氧剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、纳米陶瓷纤维粉体用搅拌机以600～800r/min的转速搅拌混合，升温至80℃，持续搅拌10～20min；加入四羟基合铝酸钠溶液，升温至100～120℃，用搅拌机以120～180r/min的转速搅拌10～20min；成型。
10.PP隔热材料在新能源电池包中的应用。
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CN111117060A (zh) * 2019-12-13 2020-05-08 中广核俊尔(浙江)新材料有限公司 连续玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料、制备方法与应用

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