CN115368527A - 一种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用，所述聚氨酯发泡材料包括A组分和B组分，所述A组分包括聚合物多元醇A、发泡剂、无卤阻燃剂和催化剂；所述B组分包括聚合物多元醇B、异氰酸酯和增粘剂。本发明提供的聚氨酯发泡材料在发泡成型前具有较低粘度和较长的反应时间，进而具有较长的可操作时间，且发泡成型后具有较高的强度、较低的导热系数、优异的阻燃性能和较低的密度，进而可以加强对电芯模组的固定作用以及热防护，提高电芯模组的安全性，同时满足轻量化的设计要求，适合工业化生产。

Description

一种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，新能源汽车市场的发展十分迅速，随着新能源汽车行业的快速发展，未来几年新能源汽车在中国汽车市场的份额也将持续增长。电动汽车的安全性则一直是消费者关注的焦点，随着各汽车厂家通过对材料、结构的优化，实现了新能源汽车“高续航里程”和“高能量密度”的同时，安全性问题也变得尤为重要，动力电池是新能源汽车的核心部件，提高动力电池安全是提高新能源汽车安全性的核心要素。
目前，对于方形电池模组的热防护研究和报道均有很多。CN216698513U公开了一种隔热防护罩及电池包，所述隔热防护罩用于电池包，所述隔热防护罩形成有与所述电池包的电池模组适配的容置腔体，以容纳所述电池模组；所述隔热防护罩的顶面开设有至少一个扩散窗口，所述电池模组产生的喷发物能够从所述扩散窗口排出；该发明提供的隔热防护罩，通过对电池模组进行包裹隔热，以避免热量从热失控的电池模组传递至相邻的电池模组，且在隔热防护罩的顶面开设了扩散窗口，以将热失控产生的气体和颗粒物排出，避免电池模组热失控加速。但是，由于圆柱形电池模组不如方形电池模组内部结构规整，如果制备支架固定电芯会导致生产工艺十分复杂，不利于批量生产降低成本。
CN114316450A公开了一种用于锂离子电池的热防护材料，以重量份数计，所述热防护材料包括如下组份：三元乙丙橡胶100份、白炭黑20～70份、KH～5505～10份、过氧化物硫化剂0.5～10份、防老剂2～8份、促进剂0.2～5份、氮化硼纳米粒子5～15份、二氧化硅气凝胶15～40份、成瓷填料20～80份，该发明还公开了该热防护材料的制备方法，包括混炼，模压，微波硫化等步骤，该发明所提供的热防护材料在常温下导热系数高于三元乙丙橡胶，在高温下可通过热反应形成一定强度的陶瓷体，不仅导热系数下降，而且有效的提高的热防护材料的阻燃性能，将这种材用作电池组单体电池之间的隔片，可防止电池单元热失控时连锁反应的发生。但是，该发明提供的热防护材料的密度较大、流动性及阻燃要求无法同时满足，且生产成本高，模组轻量化标准低，无法满足电芯模组强量化的设计要求。
因此，开发一种低粘度、低密度、低导热系数且具有优异阻燃性能的用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料，成为目前急需解决的技术问题。
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用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用，所述聚氨酯发泡材料具备低密度、低粘度、阻燃、无卤素、高强度以及低导热系数特点，可满足圆柱电池模组电芯间的良好隔热防护要求和轻量化的设计要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料，所述聚氨酯发泡材料包括A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0003798510850000021
Figure BDA0003798510850000031
所述B组分按照重量份包括如下组分：
聚合物多元醇B 25～45重量份
异氰酸酯 25～45重量份
增粘剂 1～3重量份。
A组分中，所述聚合物多元醇A可以为37重量份、39重量份、41重量份、43重量份、45重量份、47重量份、49重量份、51重量份或53重量份等。
所述发泡剂可以为0.23重量份、0.26重量份、0.29重量份、0.32重量份、0.35重量份、0.38重量份、0.41重量份、0.44重量份或0.47重量份等。
所述无卤阻燃剂可以为17重量份、19重量份、21重量份、23重量份、25重量份、27重量份、29重量份、31重量份或33重量份等。
所述催化剂可以为0.015重量份、0.02重量份、0.025重量份、0.03重量份、0.035重量份、0.04重量份或0.045重量份等。
B组分中，所述聚合物多元醇B可以为27重量份、29重量份、31重量份、33重量份、35重量份、37重量份、39重量份、41重量份或43重量份等。
所述异氰酸酯可以为27重量份、29重量份、31重量份、33重量份、35重量份、37重量份、39重量份、41重量份或43重量份等。
所述增粘剂可以为1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份等。
本发明提供的聚氨酯发泡材料包括A组分和B组分，使用时将A组分和B组分混合灌注于电池模组电芯间，然后静置发泡成型即可，发泡成型前所述A组分和B组分的混合物具有较低的粘度和较长的反应时间，进而可供操作的时间较长，且所述A组分和B组分混合灌封之后一次固化发泡即可成型，操作十分简单，适合工业化生产。同时发泡成型后的聚氨酯发泡材料的具有较高的强度、较低的导热系数、优异的阻燃性能以及较低的密度；其中，较高的强度使得所述灌注于电芯模组件的聚氨酯发泡材料可以吸收外部产生的应力和冲击产生的能量，加强对电芯结构的固定作用，保持整个电池模组的结构稳定；较低的导热系数使得填充于电芯间隙的聚氨酯发泡材料可有效抑制电芯发生热失控情况下热量向相邻电芯传播，从而降低热蔓延风险，提高整个电芯模组的安全性；而具备优异的阻燃特性可以使所述聚氨酯发泡材料在极端情况下，例如电芯起火时可有效减缓火焰蔓延速度，给机乘人员争取更长的安全撤离时间；最后具有较低的密度可以使得采用所述聚氨酯发泡材料灌封后的电池模组具有强量化的优势，具备较低的经济成本，满足市场需求。
优选地，所述A组分和B组分的质量比为(1～3):1，例如1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1或2.8:1等。
优选地，所述聚合物多元醇A的粘度为1000～1500cps，例如1050cps、1100cps、1150cps、1200cps、1250cps、1300cps、1350cps或1400cps等。
优选地，所述聚合物多元醇A的羟值为100～300mgKOH/g，例如120mgKOH/g、140mgKOH/g、160mgKOH/g、180mgKOH/g、200mgKOH/g、220mgKOH/g、240mgKOH/g、260mgKOH/g或280mgKOH/g等。
优选地，所述聚合物多元醇A包括蓖麻油改性多元醇、大豆油改性多元醇或双酚A改性多元醇的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述发泡剂包括水、环戊烷或正戊烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述无卤阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸三乙酯、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或次磷酸铝中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述催化剂包括有机锡催化剂、N,N-二甲基环己胺或双吗啉基二乙基醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述A组分还包括补强填料和/或颜料。
优选地，所述A组分中补强填料的含量为10～20重量份，例如11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份等。
优选地，所述补强填料包括二氧化硅微粉、硅藻土、高岭土或滑石粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述A组分中颜料的含量为3～5重量份，例如3.2重量份、3.4重量份、3.6重量份、3.8重量份、4重量份、4.2重量份、4.4重量份、4.6重量份或4.8重量份等。
优选地，所述颜料包括钛白粉。
优选地，所述聚合物多元醇B的粘度为600～800cps，例如620cps、640cps、660cps、680cps、700cps、720cps、740cps、760cps或780cps等。
优选地，所述聚合物多元醇B的羟值为300～500mgKOH/g，例如320mgKOH/g、340mgKOH/g、360mgKOH/g、380mgKOH/g、400mgKOH/g、420mgKOH/g、440mgKOH/g、460mgKOH/g或480mgKOH/g等。
优选地，所述聚合物多元醇B包括蓖麻油改性多元醇、大豆油改性多元醇或聚四氢呋喃多元醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述异氰酸酯包括4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或碳化二亚胺改性对苯二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述增粘剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷或(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述B组分中还包括增塑剂和/或除水剂。
优选地，所述B组分中增塑剂的含量为5～10重量份，例如5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份等。
优选地，所述增塑剂包括磷酸三乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异丁酯或环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述B组分中除水剂的含量为3～7重量份，例如3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份或6.5重量份等。
优选地，所述除水剂包括分子筛。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述聚氨酯发泡材料的制备方法，所述制备方法包括A组分的制备和B组分的制备。
所述A组分的制备包括：将聚合物多元醇A、无卤阻燃剂、任选地补强填料和任选地颜料进行混合，加入发泡剂和催化剂进行混合，得到所述A组分；
所述B组分的制备包括：将聚合物多元醇B、任选地增塑剂和任选地除水剂混合，加入异氰酸酯进行混合，再加入增粘剂进行增粘，得到所述B组分。
优选地，所述聚合物多元醇A、无卤阻燃剂、任选地补强填料和任选地颜料进行混合的混合温度为90～130℃(例如95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃或125℃等)，混合时间为2～4h(例如2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h或3.8h等)，混合真空度为-0.8～-1Mpa(例如-0.82Mpa、-0.84Mpa、-0.86Mpa、-0.88Mpa、-0.9Mpa、-0.92Mpa、-0.94Mpa、-0.96Mpa或-0.98Mpa等)。
优选地，所述聚合物多元醇A、无卤阻燃剂、任选地补强填料和任选地颜料进行混合结束还包括将体系降温至低于40℃(例如38℃、37℃、36℃、35℃、34℃、33℃、32℃或31℃等)的步骤。
优选地，所述加入发泡剂和催化剂进行混合的混合时间为0.5～1h，例如0.55h、0.6h、0.65h、0.7h、0.75h、0.8h、0.85h、0.9h或0.95h等。
优选地，所述聚合物多元醇B、任选地增塑剂和任选地除水剂进行混合的混合温度为90～130℃(例如95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃或125℃等)，混合时间为2～4h(例如2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h或3.8h等)，混合真空度为-0.8～-1Mpa(例如-0.82Mpa、-0.84Mpa、-0.86Mpa、-0.88Mpa、-0.9Mpa、-0.92Mpa、-0.94Mpa、-0.96Mpa或-0.98Mpa等)。
优选地，所述加入异氰酸酯进行混合的混合时间为0.5～1.5h，例如0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h或1.4h等。
优选地，所述加入异氰酸酯进行混合结束后还包括将体系降温至低于40℃(例如38℃、37℃、36℃、35℃、34℃、33℃、32℃或31℃等)的步骤。
优选地，所述增粘的时间为0.5～1h，例如0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h或1.4h等。
作为本发明的优选技术方案，所述聚氨酯发泡材料的制备方法包括A组分的制备和B组分的制备；
所述A组分的制备包括：将聚合物多元醇A、无卤阻燃剂、任选地补强填料和任选地颜料在90～130℃、真空度为-0.8～-1Mpa的条件下混合2～4h，降温至低于40℃，加入发泡剂和催化剂进行混合0.5～1h，得到所述A组分；
所述B组分的制备包括：将聚合物多元醇B、任选地增塑剂和任选地除水剂在90～130℃、真空度为-0.8～-1Mpa的条件下混合2～4h，加入异氰酸酯混合0.5～1.5h，降温至低于40℃，再加入增粘剂进行增粘0.5～1h，得到所述B组分。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述聚氨酯发泡材料的使用方法，所述使用方法包括：将A组分和B组分混合，灌注于电池模组电芯间，发泡成型，完成所述聚氨酯发泡材料的使用。
优选地，所述混合的时间为1～3min，例如1.2min、1.4min、1.6min、1.8min、2min、2.2min、2.4min、2.6min或2.8min等。
优选地，所述混合在搅拌的条件下进行，进一步优选为在转速为1500～3000rpm(例如1700rpm、1900rpm、2100rpm、2300rpm、2500rpm、2700rpm或2900rpm等)的搅拌条件下进行。
第四方面，本发明提供一种如第一方面所述聚氨酯发泡材料在圆柱电池模组热防护中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的聚氨酯发泡材料包括A组分和B组分，所述A组分包括聚合物多元醇A、发泡剂、无卤阻燃剂和催化剂；所述B组分包括聚合物多元醇B、异氰酸酯和增粘剂；使用时将所述A组分和B组分混合灌注于电池模组电芯间，然后静置发泡一次成型即可，所述A组分和B组分的混合物在发泡成型前具有较低的粘度和较长的反应时间，进而使得操作人员具有较长的可操作时间，且操作十分简单，适合工业化生产。
(2)本发明提供的聚氨酯发泡材料中A组分和B组分混合灌封于电芯模组件发泡成型后具有较高的强度、较低的导热系数、优异的阻燃性能以及较低的密度，具体而言，密度为0.25～0.35g/cm3，阻燃性能均可达到V0级别，导热系数为0.035～0.08W/(m·K)，热失控测试均OK；进而可以吸收电芯模组外部产生的应力和冲击产生的能量，加强对电芯结构固定作用，保持整个电池模组的结构稳定，还可以有效抑制电芯发生热失控情况下热量向相邻电芯传播，降低热蔓延风险，提高模组安全性，同时还可有效减缓火焰蔓延速度，给机乘人员争取更长的安全撤离时间以及具有轻量化的优势较低的经济成本，满足市场需求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式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1
一种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料，其包括质量比为1:1的A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：蓖麻油改性多元醇50重量份、二氧化硅微粉10重量份、环戊烷0.3重量份、氢氧化铝35重量份、N,N-二甲基环己胺0.03重量份和钛白粉5重量份；
所述B组分按照重量份包括如下组分：蓖麻油改性多元醇40重量份、2,6-甲苯二异氰酸酯43重量份、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2重量份、分子筛5重量份和磷酸三乙酯10重量份；
本实施例提供的聚氨酯发泡材料的制备方法包括：
A组分的制备：将蓖麻油改性多元醇(1000cps，Albodur-965)、氢氧化铝、二氧化硅微粉和钛白粉加入真空搅拌釜，在110℃、真空度为-0.8Mpa的条件下混合3h，降温至低于40℃，加入环戊烷和N,N-二甲基环己胺混合0.5h，100目滤网过滤出料，得到所述A组分；
B组分的制备：将蓖麻油改性多元醇(粘度为600cps，URIC H-52)、磷酸三乙酯和分子筛加入真空搅拌釜，在110℃、真空度为-0.8Mpa的条件下混合4h，保持温度和真空加入2,6-甲苯二异氰酸酯混合1h，降温至低于40℃，再加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷进行增粘0.5h，100目滤网过滤出料，得到所述B组分。
实施例2
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其包括质量比为1.5:1的A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：蓖麻油改性多元醇55重量份、硅藻土20重量份、正戊烷0.5重量份、氢氧化镁35重量份、双吗啉基二乙基醚0.05重量份和钛白粉5重量份；
所述B组分按照重量份包括如下组分：蓖麻油改性多元醇45重量份、2,6-甲苯二异氰酸酯45重量份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3重量份、分子筛7重量份和邻苯二甲酸二异壬酯10重量份；
本实施例提供的聚氨酯发泡材料的制备方法包括：
A组分的制备：将蓖麻油改性多元醇(1000cps，Albodur-965)、氢氧化镁、硅藻土和钛白粉加入真空搅拌釜，在130℃、真空度为-0.8Mpa的条件下混合2h，降温至低于40℃，加入正戊烷和双吗啉基二乙基醚混合1h，100目滤网过滤出料，得到所述A组分；
B组分的制备：将蓖麻油改性多元醇(粘度为600cps，URIC H-52)、邻苯二甲酸二异壬酯和分子筛加入真空搅拌釜，在130℃、真空度为-0.8Mpa的条件下混合2h，保持温度和真空加入2,6-甲苯二异氰酸酯混合1.5h，降温至低于40℃，再加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行增粘1h，100目滤网过滤出料，得到所述B组分。
实施例3
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其包括质量比为2:1的A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：蓖麻油改性多元醇35重量份、高岭土10重量份、水0.2重量份、磷酸三乙酯15重量份、双吗啉基二乙基醚0.01重量份和钛白粉3重量份；
所述B组分按照重量份包括如下组分：蓖麻油改性多元醇25重量份、2,6-甲苯二异氰酸酯25重量份、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷1重量份、分子筛3重量份和环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯5重量份；
本实施例提供的聚氨酯发泡材料的制备方法包括：
A组分的制备：将蓖麻油改性多元醇(1000cps，Albodur-965)、磷酸三乙酯、高岭土和钛白粉加入真空搅拌釜，在90℃、真空度为-1Mpa的条件下混合4h，降温至低于40℃，加入水和双吗啉基二乙基醚混合0.5h，100目滤网过滤出料，得到所述A组分；
B组分的制备：将蓖麻油改性多元醇(粘度为600cps，URIC H-52)、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯和分子筛加入真空搅拌釜，在90℃、真空度为-1Mpa的条件下混合4h，保持温度和真空加入2,6-甲苯二异氰酸酯混合0.5h，降温至低于40℃，再加入2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷进行增粘0.5h，100目滤网过滤出料，得到所述B组分。
实施例4
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其与实施例1的区别仅在于，B组分中蓖麻油改性多元醇的粘度为800cps，来源于(URIC H-854)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例5
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其与实施例1的区别仅在于，B组分中蓖麻油改性多元醇的粘度为1300cps，来源于(Polycin D2000)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例6
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其与实施例1的区别仅在于，B组分中蓖麻油改性多元醇的粘度为300cps，来源于(Polycin D1000)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例7
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其与实施例1的区别仅在于，A组分中蓖麻油改性多元醇的粘度为1500cps，来源于(Polycin T400)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例8
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其与实施例1的区别仅在于，A组分中蓖麻油改性多元醇的粘度为2000cps，来源于(Polycin M365)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例9
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其与实施例1的区别仅在于，A组分中蓖麻油改性多元醇的粘度为900cps，来源于(URIC H-854)，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例10
种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料，其与实施例1的区别仅在于，没有添加二氧化硅微粉，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯材料，其与实施例1的区别仅在于，没有添加正戊烷，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯材料，其与实施例1的区别仅在于，氢氧化铝的添加量为10重量份，其他其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯材料，其与实施例1的区别仅在于，氢氧化铝的添加量为50重量份，其他其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
应用例1
一种聚氨酯发泡材料封装电池模组，其制备方法包括：将实施例1得到的聚氨酯发泡材料的A组分和B组分以3000rpm转速高速混合1min后迅速灌注与电池模组电芯间，静置待其发泡成型，得到所述聚氨酯发泡材料封装电池模组。
应用例2～10
一种聚氨酯发泡材料封装电池模组，其与应用例1的区别在于，分别采用实施例2～10得到的聚氨酯发泡材料替换实施例1得到的聚氨酯发泡材料，其他条件、参数和步骤均与应用例1相同。
对比应用例1～3
一种聚氨酯发泡材料封装电池模组，其与应用例1的区别在于，分别采用对比例1～3得到的聚氨酯材料替换实施例1得到的聚氨酯发泡材料，其他条件、参数和步骤均与应用例1相同。
性能测试：
(1)粘度：参照《GB/T 2794-2013胶粘剂粘度的测定单圆筒旋转粘度计法》进行测试；
(2)导热系数：参照《GB/T 10295-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定-热流计法》进行测试；
(3)阻燃性能：参照《GB/T 8333-2008硬质泡沫塑料燃烧性能试验方法-垂直燃烧法》进行测试；
(4)密度：参照《GB/T 1463-2005纤维增强塑料密度和相对密度试验方法》进行测试；
(5)操作时间：记录胶液开始混合到粘度超过5000cp所需时间；
(6)热失控测试：参照《GB38031-2020动力电池安全要求8.2电池包或系统安全性试验方法》进行测试。
按照上述测试方法对应用例1～10和对比应用例1～3提供的聚氨酯发泡材料成型前后进行测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003798510850000141
Figure BDA0003798510850000151
根据表1数据可以看出：本发明提供的聚氨酯发泡材料在发泡成型前具有较低的粘度和较长的反应时间，且发泡成型后具有较低的导热系数、优异的阻燃性能和较低的密度，热失控测试均合格。
具体而言，应用例1～10得到的聚氨酯发泡材料在成型前的粘度为2400～3900cp，操作时间为7～50min，成型后的密度为0.25～0.35g/cm3，阻燃性能均可达到V0级别，导热系数为0.035～0.08W/(m·K)，热失控测试均OK。
比较应用例1和对比应用例1的数据可以发现，没有添加正戊烷得到的聚氨酯材料的导热系数较高且密度较高，热失控测试不合格(NG)。
比较应用例1和对比应用例2～3的数据可以发现，阻燃剂的添加量过低会导致聚氨酯发泡材料的阻燃性较差，仅为V2，热失控测试不合格；而阻燃剂的添加量过高则会导致聚氨酯发泡材料的导热系数增加，可操作性时间减少，热失控测试同样不合格。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种用于圆柱电池模组热防护的聚氨酯发泡材料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。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 (10)

1.一种用于圆柱电池模组的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚氨酯发泡材料包括A组分和B组分；
所述A组分按照重量份包括如下组分：
Figure FDA0003798510840000011
所述B组分按照重量份包括如下组分：
聚合物多元醇B 25～45重量份
异氰酸酯 25～45重量份
增粘剂 1～3重量份。
2.根据权利要求1所述的1所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比为(1～3):1；
优选地，所述聚合物多元醇A的粘度为1000～1500cps；
优选地，所述聚合物多元醇A的羟值为100～300mgKOH/g；
优选地，所述聚合物多元醇A包括蓖麻油改性多元醇、大豆油改性多元醇或双酚A改性多元醇的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述发泡剂包括水、环戊烷或正戊烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述无卤阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸三乙酯、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐或次磷酸铝中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述催化剂包括有机锡催化剂、N,N-二甲基环己胺或双吗啉基二乙基醚中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述A组分还包括补强填料和/或颜料；
优选地，所述A组分中补强填料的含量为10～20重量份；
优选地，所述补强填料包括二氧化硅微粉、硅藻土、高岭土或滑石粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述A组分中颜料的含量为3～5重量份；
优选地，所述颜料包括钛白粉。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述聚合物多元醇B的粘度为600～800cps；
优选地，所述聚合物多元醇B的羟值为300～500mgKOH/g；
优选地，所述聚合物多元醇B包括蓖麻油改性多元醇、大豆油改性多元醇或聚四氢呋喃多元醇中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1～5任一项所述的聚氨酯发泡材料，其特征在于，所述异氰酸酯包括4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或碳化二亚胺改性对苯二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增粘剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷或(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述B组分中还包括增塑剂和/或除水剂；
优选地，所述B组分中增塑剂的含量为5～10重量份；
优选地，所述增塑剂包括磷酸三乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异丁酯或环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述B组分中除水剂的含量为3～7重量份；
优选地，所述除水剂包括分子筛。
7.一种如权利要求1～6任一项所述聚氨酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括A组分的制备和B组分的制备；
所述A组分的制备包括：将聚合物多元醇A、无卤阻燃剂、任选地补强填料和任选地颜料进行混合，加入发泡剂和催化剂进行混合，得到所述A组分；
所述B组分的制备包括：将聚合物多元醇B、任选地增塑剂和任选地除水剂混合，加入异氰酸酯进行混合，再加入增粘剂进行增粘，得到所述B组分。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物多元醇A、无卤阻燃剂、任选地补强填料和任选地颜料进行混合的混合温度为90～130℃，混合时间为2～4h，混合真空度为-0.8～-1Mpa；
优选地，所述聚合物多元醇A、无卤阻燃剂、任选地补强填料和任选地颜料进行混合结束还包括将体系降温至低于40℃的步骤；
优选地，所述加入发泡剂和催化剂进行混合的混合时间为0.5～1h；
优选地，所述聚合物多元醇B、任选地增塑剂和任选地除水剂进行混合的混合温度为90～130℃，混合时间为2～4h，混合真空度为-0.8～-1Mpa；
优选地，所述加入异氰酸酯进行混合的混合时间为0.5～1.5h；
优选地，所述加入异氰酸酯进行混合结束后还包括将体系降温至低于40℃的步骤；
优选地，所述增粘的时间为0.5～1h。
9.一种如权利要求1～6任一项所述聚氨酯发泡材料的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：将A组分和B组分混合，灌注于电池模组电芯间，发泡成型，完成所述聚氨酯发泡材料的使用；
优选地，所述混合的时间为1～3min；
优选地，所述混合在搅拌的条件下进行，进一步优选为在转速为1500～3000rpm的搅拌条件下进行。
10.一种如权利要求1～6任一项所述聚氨酯发泡材料在圆柱电池模组热防护中的应用。
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