CN113047057B - 一种防火隔热材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防火隔热材料及其制备方法和应用。所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层；所述涂料层由涂料制备得到；所述涂料包括如下重量份数的组分：生胶20～30份、增强剂20～30份、阻燃剂40～60份、成瓷填料3～10份、硅烷偶联剂1～5份和硫化剂1～3份。将生胶和增强剂捏合，得到混炼胶A，将混炼胶A、阻燃剂、填料以及任选的催化剂、抑制剂捏合，得到混炼胶B后，将其与硫化剂混合，得到混炼胶C，在基层的任意一面涂布硅烷偶联剂；将基层涂布有硅烷偶联剂的一面和混炼胶B压延后硫化，制备得到防火隔热材料。本发明提供的防火隔热材料具有较好的阻燃性、耐高温性和隔热性，以及较好的力学性能和电学性能。

Description

一种防火隔热材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于新能源电池技术领域，具体涉及一种防火隔热材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的发展和人们环保意识的提高，电动汽车受到越来越广泛的关注。电池作为电动汽车的能量源，其安全性尤为重要。在新能源汽车的使用过程中，温度对电池的性能有着重要的影响，电池的充放电反应是在一定温度内发生的，温度过高或者过低，电池都很难工作或者工作效率较低，并且在电池工作的过程中，随着化学反应的发生，电池内部温度并不等于环境温度，这种温度差对电池的性能同样具有重要的影响。
动力电池单体内部放热反应引起不可控温升的现象，叫做热失控。锂电池一旦出现热失控，在宏观上表现为电池包局部出现温度异常，故障的电芯内阻变大，这一过程如果伴随着电动汽车的充电或者放电，热失控早期的电芯会因电流而发热，加速故障电芯热失控速度，且热失控早期一旦未得到控制，热量会持续聚集，故障电芯周围的电芯温度也很快升高，电芯温度一旦超过60℃，电芯内部的物质会反应分解，产生枝晶或者分解产生氧气，此时电池内部具有可燃物、助燃剂和温度这三种条件，电芯就容易发生起火爆炸，最终影响到其它电池模组，危及人们的财产和生命安全。因此，如何降低动力电池的温度或者降低电池模组间的影响，保障人们的财产和生命安全已成为目前新能源电池的研究热点。
例如，CN111446392A公开了电池模组及电池包。所述电池模组包括多个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有防火板和固固相变材料，所述防火板的侧面与一所述电芯的侧面相贴合，所述防火板的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。该技术方案中，当固固相变材料不能再吸收电芯产生的热量时，电芯仍会发生起火爆炸，进而可能会导致其他电芯和电池模组发生爆炸，危及人们的财产和生命安全。
CN111378283A公开了新能源动力电池包热失控防火材料、及其制备方法和应用。所述新能源动力电池包热失控防火材料按重量百分比包括如下原料组分：有机硅橡胶20～30％、纳米二氧化硅20～30％、碳化硅5～10％、纳米二氧化锆1～5％、阻燃剂20～30％和芳纶纤维3～5％。该技术方案制备得到的新能源动力电池包热失控防火材料虽然具有较好的防火阻燃效果，但其撕裂强度较低，且生产成本较高，不适于新能源动力电池包热失控防火材料的工业化生产。
CN110001161A公开了一种用于新能源电池的硅胶封装件及其制备方法。所述硅胶封装件包括硅橡胶层和包覆于所述硅橡胶层外表面的玻璃纤维布层，所述硅橡胶层包括如下重量份的原料组分：复合硅橡胶100份、增强剂25～35份、端羟基聚二甲基硅氧烷2～6份、二甲基硅油5～15份、复合增效剂75～85份、氨基偶联剂0.1～0.5份和硬脂酸锌0.1～0.5份。该技术方案中提供的硅胶封装件的撕裂强度较差，且制备方法繁琐。
因此，如何提供一种具有较好的阻燃性、耐高温性和隔热性，且具有较好的力学性能、制备方法简单的防火隔热材料，已成目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防火隔热材料及其制备方法和应用。本发明通过对防火隔热材料中涂料组份的设计，制备得到的防火隔热材料具有较好的阻燃性、耐高温性和隔热性，且具有较好的力学性能和电学性能，同时制备方法简单，适于防火隔热材料的工业化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种防火隔热材料，所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层；
所述涂料层由涂料制备得到；
所述涂料包括如下重量份数的组分：生胶20～30份、增强剂20～30份、阻燃剂40～60份、成瓷填料3～10份、硅烷偶联剂1～5份和硫化剂1～3份。
本发明中，所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层，结构简单，且本发明通过对涂料层中涂料组分的设计，制备得到的防火隔热材料具有较好的阻燃性、耐高温性和隔热性，且具有较好的力学性能和电学性能，同时制备方法简单，适于防火隔热材料的工业化生产。
本发明中，通过成瓷填料的使用，并进一步控制成瓷填料的重量份数在特定的范围内，使制备得到的防火隔热材料具有较好的隔热性，同时具有较好的耐高温性，经1000±50℃耐高温测试后，防火隔热材料的涂料层不会成粉脱落。若成瓷填料的重量份数较小，则制备得到的防火隔热材料的耐高温性较差，经1000±50℃℃耐高温测试后，其涂料层成粉脱落；若成瓷填料的重量份数较大，则制备得到的防火隔热材料的隔热性较差，不符合使用要求。
本发明中，通过硅烷偶联剂的使用，并进一步控制硅烷偶联剂的重量份数在特定的范围内，可使防火隔热材料中基层和涂料层紧密粘结在一起，且具有较好的力学性能。若硅烷偶联剂的加入量较少，则制备的防火隔热材料中基层和涂料层易分离，力学性能较差；若硅烷偶联剂的加入量较大，则会造成原料的浪费，导致防火隔热材料生产成本的增加，不利于其工业化生产。
本发明中，所述生胶的重量份数可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等。
所述增强剂的重量份数可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等。
所述阻燃剂的重量份数可以是40份、42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份或60份等。
所述成瓷填料的重量份数可以是3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
所述硅烷偶联剂的重量份数可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。
所述硫化剂的重量份数可以是1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份等。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
作为本发明的优选技术方案，所述基层为玻璃纤维布层。
优选地，所述玻璃纤维布的厚度为0.04～0.8mm，例如可以是0.04mm、0.08mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm或0.8mm等。
优选地，所述涂料层的厚度为0.16～0.7mm，例如可以是0.16mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.65mm或0.7mm等。
作为本发明的优选技术方案，所述生胶为乙烯基生胶。
优选地，所述乙烯基生胶中乙烯基的摩尔分数为0.03～0.05％，例如可以是0.03％、0.032％、0.034％、0.036％、0.038％、0.04％、0.042％、0.044％、0.046％、0.048％或0.05％等。
优选地，所述乙烯基生胶的数均分子量为30万～60万，例如可以是30万、32万、35万、37万、40万、43万、46万、50万、52万、55万、57万或60万等。
优选地，所述增强剂为气相白炭黑。
优选地，所述气相白炭黑的粒径为7500～8500目，例如可以是7500目、7600目、7700目、7800目、7900目、8000目、8100目、8200目、8300目、8400目或8500目等。
作为本发明的优选技术方案，所述阻燃剂包括溴系阻燃剂和氢氧化铝的组合。
优选地，所述溴系阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚A、溴化环氧树脂或八溴醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述氢氧化铝的粒径为7500～8500目。
优选地，所述溴系阻燃剂和氢氧化铝的质量比为(1～3):1，例如可以是1:1、1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1或3:1等。
本发明中，采用包括溴系阻燃剂和氢氧化铝的组合物作为阻燃剂，通过溴系阻燃剂和氢氧化铝之间的协同增效作用，并进一步控制二者的质量比在特定的比例范围内，制备得到的防火隔热材料具有较好的阻燃性。若二者的质量比过大或过小，制备得到的防火隔热材料的阻燃性均较差，不符合使用要求。
作为本发明的优选技术方案，所述成瓷填料选自云母粉、硅微粉或玻璃粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述云母粉的D90粒径为100～120μm，例如可以是100μm、102μm、104μm、106μm、108μm、110μm、112μm、114μm、116μm、118μm或120μm等。
优选地，所述硅微粉的粒径为2000～3000目，例如可以是2000目、2100目、2200目、2300目、2400目、2500目、2600目、2700目、2800目、2900目或3000目等。
优选地，所述玻璃粉的熔点为500～800℃，例如可以是500℃、520℃、550℃、570℃、600℃、640℃、680℃、720℃、750℃、770℃或800℃等。
优选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述硫化剂选自过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯或2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述涂料中还包括0.3～1份催化剂，例如可以是0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。
优选地，所述催化剂为铂催化剂。
优选地，所述涂料中还包括0.3～1份抑制剂，例如可以是0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。
优选地，所述抑制剂选自马来酸二丁酯、四甲基四乙烯基环硅氧烷、1-乙炔基环己醇或3-甲基-1-丁炔-3-醇中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的防火隔热材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将生胶和增强剂捏合，得到混炼胶A；
(2)将步骤(1)得到的混炼胶A、阻燃剂、成瓷填料以及任选的催化剂、抑制剂进行捏合，得到混炼胶B；
(3)将步骤(2)得到的混炼胶B和硫化剂混合，得到混炼胶C；
在基层的任意一面涂布硅烷偶联剂，得到经处理的基层；
(4)在基层涂布有硅烷偶联剂的一面和步骤(3)得到的混炼胶C进行压延后硫化，得到所述防火隔热材料。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述捏合的温度为15～30℃，例如可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃等。
优选地，步骤(1)所述捏合的时间为1.5～3h，例如可以是1.5h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h等。
优选地，步骤(2)所述捏合的温度为15～30℃，例如可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃等。
优选地，步骤(2)所述捏合的时间为1.5～3h，例如可以是1.5h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h等。
优选地，步骤(2)所述捏合完成后还包括后处理的步骤。
优选地，所述后处理的方法为抽真空。
优选地，所述抽真空的温度为150～170℃，例如可以是150℃、152℃、154℃、156℃、158℃、160℃、162℃、164℃、166℃、168℃或170℃等。
优选地，所述抽真空的时间为1～2h，例如可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等。
作为本发明的优选技术方案，步骤(3)所述混合的方法为经开炼机进行混炼。
优选地，所述混炼的温度为15～30℃，例如可以是15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃等。
优选地，步骤(4)所述压延的转速为0.5～3rpm，例如可以是0.5rpm、0.7rpm、1rpm、1.3rpm、1.5rpm、1.8rpm、2rpm、2.2rpm、2.5rpm、2.7rpm或3rpm等。
优选地，步骤(4)所述硫化的温度为120～130℃，例如可以是120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃、128℃、129℃或130℃等。
优选地，步骤(4)所述硫化的时间为10～20min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min等。
作为本发明优选地技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)在15～30℃下，将生胶和增强剂进行捏合1.5～3h，得到混炼胶A；
(2)在15～30℃下，将步骤(1)得到的混炼胶A、阻燃剂、成瓷填料以及任选的催化剂、抑制剂进行捏合1.5～3h后，升温至150～170℃抽真空1～2h后，得到混炼胶B；
(3)在15～30℃下，将步骤(2)得到的混炼胶B和硫化剂经开炼机混合均匀，得到混炼胶C；
在基层的任意一面涂布硅烷偶联剂，得到经处理的基层；
(4)在基层涂布有硅烷偶联剂的一面和步骤(3)得到的混炼胶C在0.5～3rpm的转速下进行压延后，在120～130℃下硫化10～20min，得到所述防火隔热材料。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的防火隔热材料在新能源电池中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中，并进一步控制溴系阻燃剂和氢氧化铝的质量比在特定的比例范围内，制备得到的防火隔热材料具有较好的阻燃性，其阻燃效果可达到UL 94-V0标准，且在1000±50℃的火焰下煅烧30min后，防火隔热材料未被烧穿且不会成粉脱落，说明其具有优异的耐高温性；同时经隔热性测试，远离涂料层的玻璃纤维布一侧温度＜300℃，具有较好的隔热性。除此之外，本发明提供的防火隔热材料具有较好的力学性能和电学性能，其拉伸强度为3.9～4.3MPa，撕裂强度为20～24kN/m，邵氏A硬度为60～63，密度为1.38～1.52g/cm3，体积电阻为1.0×1012～1.1×1012Ω·cm，且本发明提供的防火隔热材料制备方法简单，适于防火隔热材料的工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例和对比例中部分原料组分来源如下：
乙烯基生胶：浙江合盛硅业股份有限公司。
实施例1
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层；所述基层为玻璃纤维布层，厚度为0.5mm，所述涂料层的厚度为0.5mm；
所述涂料层由涂料制备得到；
所述涂料包括如下重量份数的组分：乙烯基生胶25份、气相白炭黑28份、阻燃剂50份、成瓷填料6份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、铂催化剂0.5份和1-乙炔基环己醇0.7份；所述阻燃剂由十溴二苯醚和氢氧化铝按质量比2:1组成；所述成瓷填料由云母粉、硅微粉、玻璃粉按质量比1:1:1组成。
上述防火隔热材料的制备方法包括以下步骤：
(1)在20℃下，将乙烯基生胶和气相白炭黑进行捏合2h，得到混炼胶A；
(2)在25℃下，将步骤(1)得到的混炼胶A、阻燃剂、成瓷填料、铂催化剂和1-乙炔基环己醇进行捏合3h后，升温至160℃抽真空1h，得到混炼胶B；
(3)在25℃下，将步骤(2)得到的混炼胶B和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷经开炼机混合均匀，得到混炼胶C；
在玻璃纤维布的任意一面涂布乙烯基三甲氧基硅烷，得到经处理的玻璃纤维布；
(4)在玻璃纤维布涂布有乙烯基三甲氧基硅烷的一面和步骤(3)得到的混炼胶C在1rpm的转速下进行压延后，在125℃下硫化15min，得到所述防火隔热材料。
实施例2
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层；所述基层为玻璃纤维布层，厚度为0.8mm，所述涂料层的厚度为0.7mm；
所述涂料层由涂料制备得到；
所述涂料包括如下重量份数的组分：乙烯基生胶28份、气相白炭黑30份、阻燃剂55份、玻璃粉3份、乙烯基三乙氧基硅烷1～5份、过氧化二叔丁基1份、铂催化剂0.3～1份和马来酸二丁酯0.3份；所述阻燃剂由十溴二苯乙烷和氢氧化铝按质量比1:1组成。
上述防火隔热材料的制备方法包括以下步骤：
(1)在15℃下，将乙烯基生胶和气相白炭黑进行捏合3h，得到混炼胶A；
(2)在15℃下，将步骤(1)得到的混炼胶A、阻燃剂、玻璃粉、铂催化剂和马来酸二丁酯进行捏合2h后，升温至150℃抽真空2h，得到所述混炼胶B；
(3)在15℃下，将步骤(2)得到的混炼胶B和过氧化二叔丁基经开炼机混合均匀，得到混炼胶C；
在玻璃纤维布的任意一面涂布乙烯基三乙氧基硅烷，得到经处理的玻璃纤维布；
(4)在玻璃纤维布涂布有乙烯基三乙氧基硅烷的一面和步骤(3)得到的混炼胶C在0.5rpm的转速下进行压延后，在120℃下硫化20min，得到所述防火隔热材料。
实施例3
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层；所述基层为玻璃纤维布层，厚度为0.2mm，所述涂料层的厚度为0.3mm；
所述涂料层由涂料制备得到；
所述涂料包括如下重量份数的组分：乙烯基生胶20份、气相白炭黑20份、阻燃剂40份、云母粉8份、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷1份、过氧化二异丙苯3份、铂催化剂0.3份和甲基-1-丁炔-3-醇0.5份；所述阻燃剂由四溴双酚A和氢氧化铝按质量比3:1组成。
上述防火隔热材料的制备方法包括以下步骤：
(1)在30℃下，将乙烯基生胶和气相白炭黑进行捏合1.5h，得到混炼胶A；
(2)在30℃下，将步骤(1)得到的混炼胶A、阻燃剂、云母粉、铂催化剂和甲基-1-丁炔-3-醇进行捏合1.5h后，升温至170℃抽真空1h，得到混炼胶B；
(3)在30℃下，将步骤(2)得到的混炼胶B和过氧化二异丙苯经开炼机混合均匀，得到混炼胶C；
在玻璃纤维布的任意一面涂布乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，得到经处理的玻璃纤维布；
(4)在玻璃纤维布涂布有乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷的一面和步骤(3)得到的混炼胶C在0.5rpm的转速下进行压延后，在130℃下硫化10min，得到所述防火隔热材料。
实施例4
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层；所述基层为玻璃纤维布层，厚度为0.04mm，所述涂料层的厚度为0.16mm；
所述涂料层由涂料制备得到；
所述涂料包括如下重量份数的组分：乙烯基生胶30份、气相白炭黑25份、阻燃剂60份、硅微粉10份、乙烯基三甲氧基硅烷2.5份、过氧化二叔丁基2.5份、铂催化剂1份和四甲基四乙烯基环硅氧烷1份；所述阻燃剂由十溴二苯乙烷和氢氧化铝按质量比1.5:1组成。
上述防火隔热材料的制备方法包括以下步骤：
(1)在20℃下，将乙烯基生胶和气相白炭黑进行捏合2h，得到混炼胶A；
(2)在20℃下，将步骤(1)得到的混炼胶A、阻燃剂、硅微粉、铂催化剂和四甲基四乙烯基环硅氧烷进行捏合2h后，升温至160℃抽真空1h，得到混炼胶B；
(3)在20℃下，将步骤(2)得到的混炼胶B和过氧化二叔丁基经开炼机混合均匀，得到混炼胶C；
在玻璃纤维布的任意一面涂布乙烯基三甲氧基硅烷，得到经处理的玻璃纤维布；
(4)在玻璃纤维布涂布有乙烯基三甲氧基硅烷的一面和步骤(3)得到的混炼胶C在0.6rpm的转速下进行压延后，在125℃下硫化15min，得到所述防火隔热材料。
实施例5
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中，阻燃剂由十溴二苯醚和氢氧化铝按质量比1:1组成；其他条件与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中，阻燃剂由十溴二苯醚和氢氧化铝按质量比3:1组成；其他条件与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中，阻燃剂由十溴二苯醚和氢氧化铝按质量比0.7:1组成；其他条件与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中，阻燃剂由十溴二苯醚和氢氧化铝按质量比3.5:1组成；其他条件与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中阻燃剂为十溴二苯醚，其他条件与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中阻燃剂为氢氧化铝，其他条件与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中成瓷填料的重量份数为3份，其他条件与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中成瓷填料的重量份数为10份，其他条件与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中乙烯基三甲氧基硅烷的重量份数为1份，其他条件与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中乙烯基三甲氧基硅烷的重量份数为5份，其他条件与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中成瓷填料的重量份数为2份，其他条件与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中成瓷填料的重量份数为15份，其他条件与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中乙烯基三甲氧基硅烷的重量份数为0.5份，其他条件与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种防火隔热材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述涂料中乙烯基三甲氧基硅烷的重量份数为7份，其他条件与实施例1相同。
对上述实施例和对比例提供的防火隔热材料的性能进行测试，测试标准如下：
密度：ASTM D792；
邵氏A硬度：ASTM D2240；
拉伸强度：ASTM D412；
撕裂强度：ASTM D624；
阻燃性：UL 94；
体积电阻：IEC 60093；
耐高温性与隔热性：
(1)试验条件：火焰温度为1000℃±50℃，试验火焰应施加在试验件中心，进行30min的防火测试试验；
(2)试验方法：将热电偶耙和试验样件放在试验台上，将燃烧器放在标定位置时，热电偶耙(7个热电偶)应位于燃烧器中心线上方，将热电偶连接到记录仪上，点燃燃烧器，预热5min，然后将燃烧器移至试验件下的标定位置，监测热电偶指示的温度，保证燃烧器与试验样件距离不变；
(3)试验设备：加热设备(燃烧器、设备和校准程序)按咨询通报AC20-135规定；
(4)试样规格：15mm×15mm；
(5)试验结果：0.2mm～1.5mm厚试样经过1000℃±50℃火焰冲击30min后，试样未烧穿且不成粉脱落，则试样具有良好的防火隔热能力；
经1000℃±50℃，5min火焰冲击后，远离涂料层一侧的玻璃纤维布温度≤300℃，则试样具有良好的防火隔热能力。
上述实施例和对比例提供的防火隔热材料的性能，经测试后结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0002976514330000161
由表1可知，本发明通过对防火隔热材料中涂料的组份设计，并进一步控制溴系阻燃剂和氢氧化铝的质量比在特定的比例范围内，制备得到的防火隔热材料具有较好的阻燃性，其阻燃效果可达到UL 94-V0标准，且在1000±50℃的火焰下煅烧30min后，防火隔热材料未被烧穿且涂料层不会成粉脱落，说明其具有优异的耐高温性；同时经隔热性测试，远离涂料层一侧的玻璃纤维布温度≤300℃，具有较好的隔热性。除此之外，本发明提供的防火隔热材料具有较好的力学性能和电学性能，其拉伸强度为3.9～4.3MPa，撕裂强度为20～24kN/m，邵氏A硬度为60～63，密度为1.38～1.52g/cm3，体积电阻为1.0×1012～1.1×1012Ω·cm，且本发明提供的防火隔热材料制备方法简单，适于防火隔热材料的工业化生产。
与实施例1相比，若溴系阻燃剂与氢氧化铝的质量比较小(实施例7)，则制备得到的防火隔热材料的阻燃性较差，经阻燃性测试，其阻燃效果只能达到UL 94-V1标准，且经1000℃±50℃的火焰冲击5min后，远离涂料层一侧的玻璃纤维布温度超过300℃，隔热性不合格；若溴系阻燃剂与氢氧化铝的质量比较大(实施例8)，则制备得到的防火隔热材料的阻燃性较差，其阻燃效果只能达到UL 94-V1标准。由此可见，当溴系阻燃剂与氢氧化铝的质量比过大或过小，制备得到的防火隔热材料的阻燃性均较差，不符合使用要求。
与实施例1相比，若涂料中只采用溴系阻燃剂作为阻燃剂(实施例9)，则制备得到的防火隔热材料的阻燃性较差，经阻燃性测试，其阻燃效果只能达到UL 94-V1标准；若涂料中只采用氢氧化铝作为阻燃剂(实施例10)，则制备得到的防火隔热材料的阻燃性较差，经阻燃性测试，其阻燃效果只能达到UL 94-V1标准，且拉伸强度较小为3.6MPa。由此可知，溴系阻燃剂和氢氧化铝之间存在协同增效作用，采用包括溴系阻燃剂和氢氧化铝的组合作为阻燃剂，可有效提高防火隔热材料的阻燃性。
与实施例1相比，若成瓷填料的含量较小(对比例1)，则制备得到的防火隔热材料耐高温性较差，经过1000±50℃火焰冲击30min后，防火隔热材料的涂料层成粉脱落；若成瓷填料的含量较大(对比例2)，则制备得到的防火隔热材料耐高温性较差，经过1000±50℃火焰冲击30min后，防火隔热材料被烧穿，且隔热性较差，不合格。由此可知，当成瓷填料的含量在特定的范围内时，制备得到的防火隔热材料既具有较好的耐高温性，又具有较好的隔热性。
与实施例1相比，若硅烷偶联剂的含量较小(对比例3)，则制备得到的防火隔热材料的力学性能较差，其拉伸强度为3.4MPa，撕裂强度为16kN/m；若硅烷偶联剂的含量较小(对比例4)，则制备得到的防火隔热材料虽然具有较好的力学性能，其拉伸强度为4.5MPa，撕裂强度为27kN/m，但是会造成硅烷偶联剂的浪费，导致防火隔热材料生产成本的增加，不利于其工业化生产。由此可见，当硅烷偶联剂的含量在特定的范围内时，制备得到的防火隔热材料具有较好的力学性能，适于防火隔热材料的工业化生产。
综上所述，本发明通过对防火隔热材料中涂料的组份设计，并进一步控制溴系阻燃剂和氢氧化铝的质量比在特定的比例范围内，制备得到的防火隔热材料具有较好的阻燃性、耐高温性和隔热性，同时具有较好的力学性能和电学性能，且本发明提供的防火隔热材料制备方法简单，适于防火隔热材料的工业化生产。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (35)

1.一种防火隔热材料，其特征在于，所述防火隔热材料包括相贴合的基层和涂料层；
所述涂料层由涂料制备得到；
所述涂料包括如下重量份数的组分：生胶20~30份、增强剂20~30份、阻燃剂40~60份、成瓷填料3~10份、硅烷偶联剂1~5份和硫化剂1~3份；
所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合；
所述生胶为乙烯基生胶；
所述阻燃剂包括溴系阻燃剂和氢氧化铝的组合；
所述溴系阻燃剂和氢氧化铝的质量比为(1~3):1；
所述防火隔热材料采用如下方法制备得到，所述方法包括以下步骤：
（1）将生胶和增强剂捏合，得到混炼胶A；
（2）将步骤（1）得到的混炼胶A、阻燃剂、成瓷填料进行捏合，得到混炼胶B；
（3）将步骤（2）得到的混炼胶B和硫化剂混合，得到混炼胶C；
在基层的任意一面涂布硅烷偶联剂，得到经处理的基层；
（4）在基层涂布有硅烷偶联剂的一面和步骤（3）得到的混炼胶C进行压延后硫化，得到所述防火隔热材料。
2.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述基层为玻璃纤维布层。
3.根据权利要求2所述的防火隔热材料，其特征在于，所述玻璃纤维布的厚度为0.04~0.8 mm。
4.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述涂料层的厚度为0.16~0.7mm。
5.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述乙烯基生胶中乙烯基的摩尔分数为0.03~0.05%。
6.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述乙烯基生胶的数均分子量为30万~60万。
7.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述增强剂为气相白炭黑。
8.根据权利要求7所述的防火隔热材料，其特征在于，所述气相白炭黑的粒径为7500~8500目。
9.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述溴系阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚A、溴化环氧树脂或八溴醚中的任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述氢氧化铝的粒径为7500~8500目。
11.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述成瓷填料选自云母粉、硅微粉或玻璃粉中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求11所述的防火隔热材料，其特征在于，所述云母粉的D90粒径为100~120 μm。
13.根据权利要求11所述的防火隔热材料，其特征在于，所述硅微粉的粒径为2000~3000目。
14.根据权利要求11所述的防火隔热材料，其特征在于，所述玻璃粉的熔点为500~800℃。
15.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述硫化剂选自过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯或2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的任意一种或至少两种的组合。
16.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述涂料中还包括0.3~1份催化剂。
17.根据权利要求16所述的防火隔热材料，其特征在于，所述催化剂为铂催化剂。
18.根据权利要求1所述的防火隔热材料，其特征在于，所述涂料中还包括0.3~1份抑制剂。
19.根据权利要求18所述的防火隔热材料，其特征在于，所述抑制剂选自马来酸二丁酯、四甲基四乙烯基环硅氧烷、1-乙炔基环己醇或3-甲基-1-丁炔-3-醇中的任意一种或至少两种的组合。
20.一种如权利要求1-19任一项所述的防火隔热材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将生胶和增强剂捏合，得到混炼胶A；
（2）将步骤（1）得到的混炼胶A、阻燃剂、成瓷填料以及任选的催化剂、抑制剂进行捏合，得到混炼胶B；
（3）将步骤（2）得到的混炼胶B和硫化剂混合，得到混炼胶C；
在基层的任意一面涂布硅烷偶联剂，得到经处理的基层；
（4）在基层涂布有硅烷偶联剂的一面和步骤（3）得到的混炼胶C进行压延后硫化，得到所述防火隔热材料。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述捏合的温度为15~30℃。
22.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述捏合的时间为1.5~3h。
23.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述捏合的温度为15~30℃。
24.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述捏合的时间为1.5~3h。
25.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述捏合完成后还包括后处理的步骤。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述后处理的方法为抽真空。
27.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述抽真空的温度为150~170℃。
28.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述抽真空的时间为1~2 h。
29.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述混合的方法为经开炼机进行混炼。
30.根据权利要求29所述的制备方法，其特征在于，所述混炼的温度为15~30℃。
31.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述压延的转速为0.5~3rpm。
32.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述硫化的温度为120~130℃。
33.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述硫化的时间为10~20min。
34.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
（1）在15~30℃下，将生胶和增强剂进行捏合1.5~3 h，得到混炼胶A；
（2）在15~30℃下，将步骤（1）得到的混炼胶A、阻燃剂、成瓷填料以及任选的催化剂、抑制剂进行捏合1.5~3 h后，升温至150~170℃抽真空1~2 h后，得到混炼胶B；
（3）在15~30℃下，将步骤（2）得到的混炼胶B和硫化剂经开炼机混合均匀，得到混炼胶C；
在基层的任意一面涂布硅烷偶联剂，得到经处理的基层；
（4）在基层涂布有硅烷偶联剂的一面和步骤（3）得到的混炼胶C在0.5~3 rpm的转速下进行压延后，在120~130℃下硫化10~20 min，得到所述防火隔热材料。
35.一种如权利要求1-19任一项所述的防火隔热材料在新能源电池中的应用。
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