CN115674828A - 一种用于电池的多层防火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电池的多层防火材料及其制作方法，涉及防火材料技术领域，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；本发明公开的多层防火材料阻燃防火效果显著，耐候性能和环保性能佳，耐高温火焰冲击能力足，机械力学性能好。
Description
技术领域
本发明涉及电池用防火材料技术领域，尤其涉及一种用于电池的多层防火材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着全球工业化城市化进程的迅猛推进，化石能源的短缺和污染问题日益严重，全球对于节能减排的要求越来越严格，新能源的需求，尤其是新能源汽车的需求大幅增长。因此，面对庞大的新能源汽车市场，对新能源汽车电池的安全性能也提出了高要求。
新能源汽车在使用过程中由于电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率，大量热量在电池内部积累导致电池温度急速上升，最终引起电池起火或爆炸，造成电池的热失控。由于热失控通常反应非常的迅速，且冲击力极大，对使用者的人身安全造成了严重的威胁。为了提高电池的安全性，通常使用防火材料对电池进行包覆。然而，现有的电池防火材料还或多或少存在耐冲击性不足，阻燃防火性能、耐候性和环保性能有待进一步提高，材料本身抵御火焰冲击能力差，在火烧过程中材料易塌陷，没有抵挡高温火焰冲击的能力等技术缺陷。
为了解决上述问题，中国专利文献CN109987884B公开了一种电池用防火材料及其制备方法和用途。该发明的电池用防火材料，包括云母层和发泡涂层，所述云母层包含质量比为100:(10～25)的云母材料和胶黏剂，所述发泡涂层包含质量比为100:(1～20):(5～15)的树脂、发泡剂和阻燃剂。该发明的制备方法简单，制得的电池用防火材料厚度薄，质量轻，力学性能好，耐500℃高温不变形，阻燃等级V0，可有效保护和延缓电池组因热失控造成的安全问题。然而，该防火材料云母层密度较大，并且是钢性材料不易变形，很难做到与电池的充分贴合；使用的胶黏剂也极易在高温下脱落，从而失去功效。
可见，本领域仍然需要一种阻燃防火效果显著，耐候性能和环保性能佳，耐高温火焰冲击能力足，机械力学性能好的用于电池的防火材料。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种阻燃防火效果显著，耐候性能和环保性能佳，耐高温火焰冲击能力足，机械力学性能好的用于电池的多层防火材料及其制备方法。
为达到以上目的，本发明提供一种用于电池的多层防火材料，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶80-100份、成瓷填料25-35份、结构控制剂1-3份、硫化剂4-6份、纳米级填料8-12份、阻燃剂8-15份、偶联剂3-5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、引发剂0.8-1.2份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂5-8份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑3-5份。
优选的，所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:(1-2)混合形成的混合物；所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120。
优选的，所述成瓷填料为硅灰石、云母、碳化硼、六方氮化硼中的至少一种；所述成瓷填料的粒径为1200-1600目。
优选的，所述结构控制剂为小分子羟基硅油XH209；所述硫化剂为双二五硫化剂；所述纳米级填料为纳米碳化锆、纳米硼化硅、纳米碳酸钙中的至少一种；所述纳米级填料的粒径为10-60nm；所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种；所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化3,5,5三甲基己酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷中的至少一种。
优选的，所述端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂是按中国专利文献CN104311832B中实施案例18的方法制成。
优选的，所述第一玻璃纤维布层和第二玻璃纤维布层均为EC110C型玻璃纤维布，其为四枚缎纹、厚度0.11mm、面重110g/m2。
优选的，所述防火材料基材的厚度为0.4-2.0mm；所述保护层的厚度为0.1-0.4mm。
优选的，所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺20-30份、含氟和环氧基聚硅氧烷60-80份、溶剂30-40份。
优选的，所述氨基封端的超支化聚酰亚胺为按中国专利文献CN107789677B中实施例1的方法制成。
优选的，所述含氟和环氧基聚硅氧烷为按中国专利文献CN102250355B中实施例1的方法制成。
优选的，所述溶剂为异丙醇、丁酮、醋酸丁酯中的任意一种。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述用于电池的多层防火材料的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、将陶瓷化硅橡胶层各原料按重量份混合，置于混炼机中混炼，得到混炼胶，再将所述混炼胶压延成型，制成陶瓷化硅橡胶层；
步骤S2、 按自上而下依次为第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层的顺序叠合，采用加热板进行加热并挤压，硫化成型后制成防火材料基材；
步骤S3、将保护层各原料混合均匀后，涂覆于防火材料基材外表面，干燥后，制得用于电池的多层防火材料。
优选的，步骤S1中所述混炼的温度为30-50℃，混炼时间为25-45min。
优选的，步骤S2中所述硫化成型的温度为160-210℃，压力为8-12MPa。
优选的，步骤S3中所述干燥是在80-120℃下干燥10-20min。
由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明公开的用于电池的多层防火材料的制作方法，对反应条件和设备要求低，无需专用设备，也无需对现有生产线进行改造，资金投入少，耗能低，制备效率和良品率高，适于工业化生产，具有较高的推广应用价值。
（2）本发明公开的用于电池的多层防火材料，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层，所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；通过多层结构设置，能有效改善材料的机械力学性能、耐候性和防火性能；通过各层制作原料的合理选取，使得各层之间相互配合共同作用，避免了脱层现象的发生，提高材料性能稳定性，进一步改善了机械力学性能、耐候性和阻燃防火性能，延长了防火材料产品的使用寿命。
（3）本发明公开的用于电池的多层防火材料，所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶80-100份、成瓷填料25-35份、结构控制剂1-3份、硫化剂4-6份、纳米级填料8-12份、阻燃剂8-15份、偶联剂3-5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、引发剂0.8-1.2份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂5-8份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑3-5份。通过各原料之间的相互作用，使得制成的材料阻燃防火效果显著，耐候性能和环保性能佳，耐高温火焰冲击能力足，机械力学性能好；2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑这些含有不饱和烯键的原料在引发剂的作用下能与有机硅橡胶中的不饱和烯键发生共聚接枝反应，同时，2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪上的氨基又能与端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂上的环氧基发生环氧开环反应，形成互穿网络结构，且在材料分子结构中同时引入有机硅、三嗪、苯并噁唑、聚醚砜结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应等多重作用下，使得制成的材料阻燃防火性，耐候性能、耐高温火焰冲击能力、机械力学性能进一步得到改善。
（4）本发明公开的用于电池的多层防火材料，所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺20-30份、含氟和环氧基聚硅氧烷60-80份、溶剂30-40份。通过原料之间的相互配合作用，能提高材料的耐高温性能和耐候性，改善阻燃防火效果。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
一种用于电池的多层防火材料，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶80份、成瓷填料25份、结构控制剂1份、硫化剂4份、纳米级填料8份、阻燃剂8份、偶联剂3份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1份、引发剂0.8份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂5份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑3份。
所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:1混合形成的混合物；所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120。
所述成瓷填料为硅灰石；所述成瓷填料的粒径为1200目；所述结构控制剂为小分子羟基硅油XH209；所述硫化剂为双二五硫化剂；所述纳米级填料为纳米碳化锆；所述纳米级填料的粒径为60nm；所述阻燃剂为三氧化二锑；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯；所述端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂是按中国专利文献CN104311832B中实施案例18的方法制成。
所述第一玻璃纤维布层和第二玻璃纤维布层均为EC110C型玻璃纤维布，其为四枚缎纹、厚度0.11mm、面重110g/m2；所述防火材料基材的厚度为1.8mm；所述保护层的厚度为0.1mm。
所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺20份、含氟和环氧基聚硅氧烷60份、溶剂30份。
所述氨基封端的超支化聚酰亚胺为按中国专利文献CN107789677B中实施例1的方法制成；所述含氟和环氧基聚硅氧烷为按中国专利文献CN102250355B中实施例1的方法制成；所述溶剂为异丙醇。
一种所述用于电池的多层防火材料的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、将陶瓷化硅橡胶层各原料按重量份混合，置于混炼机中混炼，得到混炼胶，再将所述混炼胶压延成型，制成陶瓷化硅橡胶层；
步骤S2、 按自上而下依次为第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层的顺序叠合，采用加热板进行加热并挤压，硫化成型后制成防火材料基材；
步骤S3、将保护层各原料混合均匀后，涂覆于防火材料基材外表面，干燥后，制得用于电池的多层防火材料。
步骤S1中所述混炼的温度为30℃，混炼时间为25min；步骤S2中所述硫化成型的温度为160℃，压力为8MPa；步骤S3中所述干燥是在80℃下干燥20min。
实施例2
一种用于电池的多层防火材料，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶85份、成瓷填料27份、结构控制剂1.5份、硫化剂4.5份、纳米级填料9份、阻燃剂10份、偶联剂3.5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1.5份、引发剂0.9份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂6份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑3.5份。
所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:1.2混合形成的混合物；所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120。
所述成瓷填料为云母；所述成瓷填料的粒径为1300目；所述结构控制剂为小分子羟基硅油XH209；所述硫化剂为双二五硫化剂；所述纳米级填料为纳米硼化硅；所述纳米级填料的粒径为50nm；所述阻燃剂为氢氧化铝；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述引发剂为过氧化3,5,5三甲基己酸叔丁酯；所述端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂是按中国专利文献CN104311832B中实施案例18的方法制成。
所述第一玻璃纤维布层和第二玻璃纤维布层均为EC110C型玻璃纤维布，其为四枚缎纹、厚度0.11mm、面重110g/m2；所述防火材料基材的厚度为1.8mm；所述保护层的厚度为0.1mm。
所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺23份、含氟和环氧基聚硅氧烷65份、溶剂33份；所述氨基封端的超支化聚酰亚胺为按中国专利文献CN107789677B中实施例1的方法制成；所述含氟和环氧基聚硅氧烷为按中国专利文献CN102250355B中实施例1的方法制成；所述溶剂为丁酮。
一种所述用于电池的多层防火材料的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、将陶瓷化硅橡胶层各原料按重量份混合，置于混炼机中混炼，得到混炼胶，再将所述混炼胶压延成型，制成陶瓷化硅橡胶层；
步骤S2、 按自上而下依次为第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层的顺序叠合，采用加热板进行加热并挤压，硫化成型后制成防火材料基材；
步骤S3、将保护层各原料混合均匀后，涂覆于防火材料基材外表面，干燥后，制得用于电池的多层防火材料。
步骤S1中所述混炼的温度为35℃，混炼时间为30min；步骤S2中所述硫化成型的温度为180℃，压力为9MPa；步骤S3中所述干燥是在90℃下干燥17min。
实施例3
一种用于电池的多层防火材料，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶90份、成瓷填料30份、结构控制剂2份、硫化剂5份、纳米级填料10份、阻燃剂12份、偶联剂4份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪2份、引发剂1份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂6.5份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑4份。
所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:1.5混合形成的混合物；所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120；所述成瓷填料为碳化硼；所述成瓷填料的粒径为1400目；所述结构控制剂为小分子羟基硅油XH209；所述硫化剂为双二五硫化剂；所述纳米级填料为纳米碳酸钙；所述纳米级填料的粒径为30nm；所述阻燃剂为氢氧化镁；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述引发剂为过氧化醋酸叔戊酯；所述端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂是按中国专利文献CN104311832B中实施案例18的方法制成。
所述第一玻璃纤维布层和第二玻璃纤维布层均为EC110C型玻璃纤维布，其为四枚缎纹、厚度0.11mm、面重110g/m2；所述防火材料基材的厚度为1.8mm；所述保护层的厚度为0.1mm。
所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺25份、含氟和环氧基聚硅氧烷70份、溶剂35份；所述氨基封端的超支化聚酰亚胺为按中国专利文献CN107789677B中实施例1的方法制成；所述含氟和环氧基聚硅氧烷为按中国专利文献CN102250355B中实施例1的方法制成；所述溶剂为醋酸丁酯。
一种所述用于电池的多层防火材料的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、将陶瓷化硅橡胶层各原料按重量份混合，置于混炼机中混炼，得到混炼胶，再将所述混炼胶压延成型，制成陶瓷化硅橡胶层；
步骤S2、 按自上而下依次为第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层的顺序叠合，采用加热板进行加热并挤压，硫化成型后制成防火材料基材；
步骤S3、将保护层各原料混合均匀后，涂覆于防火材料基材外表面，干燥后，制得用于电池的多层防火材料。
步骤S1中所述混炼的温度为40℃，混炼时间为35min；步骤S2中所述硫化成型的温度为190℃，压力为10MPa；步骤S3中所述干燥是在100℃下干燥15min。
实施例4
一种用于电池的多层防火材料，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶95份、成瓷填料33份、结构控制剂2.5份、硫化剂5.5份、纳米级填料11份、阻燃剂14份、偶联剂4.5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪2.5份、引发剂1.1份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂7.5份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑4.5份。
所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:1.8混合形成的混合物；所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120；所述成瓷填料为六方氮化硼；所述成瓷填料的粒径为1500目；所述结构控制剂为小分子羟基硅油XH209；所述硫化剂为双二五硫化剂；所述纳米级填料为纳米碳化锆、纳米硼化硅、纳米碳酸钙按质量比1:1:3混合形成的混合物；所述纳米级填料的平均粒径为20nm；所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁按质量比2:1:5混合形成的混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比1:1:3混合形成的混合物；所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化3,5,5三甲基己酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷按质量比2:2:3:1混合形成的混合物；所述端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂是按中国专利文献CN104311832B中实施案例18的方法制成。
所述第一玻璃纤维布层和第二玻璃纤维布层均为EC110C型玻璃纤维布，其为四枚缎纹、厚度0.11mm、面重110g/m2；所述防火材料基材的厚度为1.8mm；所述保护层的厚度为0.1mm。
所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺28份、含氟和环氧基聚硅氧烷75份、溶剂38份；所述氨基封端的超支化聚酰亚胺为按中国专利文献CN107789677B中实施例1的方法制成；所述含氟和环氧基聚硅氧烷为按中国专利文献CN102250355B中实施例1的方法制成；所述溶剂为异丙醇。
一种所述用于电池的多层防火材料的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、将陶瓷化硅橡胶层各原料按重量份混合，置于混炼机中混炼，得到混炼胶，再将所述混炼胶压延成型，制成陶瓷化硅橡胶层；
步骤S2、 按自上而下依次为第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层的顺序叠合，采用加热板进行加热并挤压，硫化成型后制成防火材料基材；
步骤S3、将保护层各原料混合均匀后，涂覆于防火材料基材外表面，干燥后，制得用于电池的多层防火材料。
步骤S1中所述混炼的温度为45℃，混炼时间为40min；步骤S2中所述硫化成型的温度为200℃，压力为11MPa；步骤S3中所述干燥是在110℃下干燥13min。
实施例5
一种用于电池的多层防火材料，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶100份、成瓷填料35份、结构控制剂3份、硫化剂6份、纳米级填料12份、阻燃剂15份、偶联剂5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3份、引发剂1.2份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂8份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑5份。
所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:2混合形成的混合物；所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120；所述成瓷填料为硅灰石；所述成瓷填料的粒径为1600目；所述结构控制剂为小分子羟基硅油XH209；所述硫化剂为双二五硫化剂；所述纳米级填料为纳米碳化锆；所述纳米级填料的粒径为10nm；所述阻燃剂为三氧化二锑；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述引发剂为1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷；所述端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂是按中国专利文献CN104311832B中实施案例18的方法制成。
所述第一玻璃纤维布层和第二玻璃纤维布层均为EC110C型玻璃纤维布，其为四枚缎纹、厚度0.11mm、面重110g/m2；所述防火材料基材的厚度为1.8mm；所述保护层的厚度为0.1mm。
所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺30份、含氟和环氧基聚硅氧烷80份、溶剂40份；所述氨基封端的超支化聚酰亚胺为按中国专利文献CN107789677B中实施例1的方法制成；所述含氟和环氧基聚硅氧烷为按中国专利文献CN102250355B中实施例1的方法制成；所述溶剂为醋酸丁酯。
一种所述用于电池的多层防火材料的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、将陶瓷化硅橡胶层各原料按重量份混合，置于混炼机中混炼，得到混炼胶，再将所述混炼胶压延成型，制成陶瓷化硅橡胶层；
步骤S2、 按自上而下依次为第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层的顺序叠合，采用加热板进行加热并挤压，硫化成型后制成防火材料基材；
步骤S3、将保护层各原料混合均匀后，涂覆于防火材料基材外表面，干燥后，制得用于电池的多层防火材料。
步骤S1中所述混炼的温度为50℃，混炼时间为45min；步骤S2中所述硫化成型的温度为210℃，压力为12MPa；步骤S3中所述干燥是在120℃下干燥10min。
对比例1
本发明提供一种用于电池的多层防火材料，其与实施例1相似，不同的是，没有添加端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂。
对比例2
本发明提供一种用于电池的多层防火材料，其与实施例1相似，不同的是，没有添加2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑和2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪。
为了进一步说明本发明各实施例制成的用于电池的多层防火材料的有益技术效果，将各例制成的用于电池的多层防火材料进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：
（1）阻燃性：按照UL-94进行测试。
（2）耐高温冲击性能：用1300℃氧乙炔火焰持续灼烧，记录材料整体被烧穿的时间，气体压力约0.4MPa。
（3）耐候性：将各例产品分别置于如下三种条件下：①85℃×85%RH的环境条件下1500小时，②130℃下老化1300h，③在-40℃与85℃之间，以5℃/min的温度梯度完成600个循环，每个循环中，在最高和最低温度处分别停留15min；观察材料变化，若三种条件下材料均无气泡、无变形、无裂纹及脱落，则通过，否则不通过。
表1 用于电池的多层防火材料性能检测结果
| 样品 | 阻燃性(级) | 耐高温性(min) | 耐候性 |
| 实施例1 | V-0 | ＞63min | 通过 |
| 实施例2 | V-0 | ＞66min | 通过 |
| 实施例3 | V-0 | ＞68min | 通过 |
| 实施例4 | V-0 | ＞70min | 通过 |
| 实施例5 | V-0 | ＞73min | 通过 |
| 对比例1 | V-1 | ＜53min | 不通过 |
| 对比例2 | V-1 | ＜47min | 不通过 |
从表1可见，本发明实施例公开的用于电池的多层防火材料，与对比例产品相比，具有更加优异的阻燃性、耐高温冲击性和耐候性，端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑和2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪的加入对改善上述性能均有益。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种用于电池的多层防火材料，其特征在于，包括防火材料基材以及包覆于防火材料基材外表面的保护层；所述防火材料基材自上而下依次包括第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层；所述陶瓷化硅橡胶层是由如下按重量份计的各原料制成：有机硅橡胶80-100份、成瓷填料25-35份、结构控制剂1-3份、硫化剂4-6份、纳米级填料8-12份、阻燃剂8-15份、偶联剂3-5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、引发剂0.8-1.2份、端基为环氧基的聚醚砜型超支化环氧树脂5-8份、2-(1-丙烯-2-基)苯并[D]噁唑3-5份。
2.根据权利要求1所述的用于电池的多层防火材料，其特征在于，所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:(1-2)混合形成的混合物；所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120。
3.根据权利要求1所述的用于电池的多层防火材料，其特征在于，所述成瓷填料为硅灰石、云母、碳化硼、六方氮化硼中的至少一种；所述成瓷填料的粒径为1200-1600目。
4.根据权利要求1所述的用于电池的多层防火材料，其特征在于，所述结构控制剂为小分子羟基硅油XH209；所述硫化剂为双二五硫化剂；所述纳米级填料为纳米碳化锆、纳米硼化硅、纳米碳酸钙中的至少一种；所述纳米级填料的粒径为10-60nm；所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种；所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化3,5,5三甲基己酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的用于电池的多层防火材料，其特征在于，所述第一玻璃纤维布层和第二玻璃纤维布层均为EC110C型玻璃纤维布，其为四枚缎纹、厚度0.11mm、面重110g/m2。
6.根据权利要求1所述的用于电池的多层防火材料，其特征在于，所述防火材料基材的厚度为0.4-2.0mm；所述保护层的厚度为0.1-0.4mm。
7.根据权利要求1所述的用于电池的多层防火材料，其特征在于，所述保护层是由如下按重量份计的各原料制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺20-30份、含氟和环氧基聚硅氧烷60-80份、溶剂30-40份；所述溶剂为异丙醇、丁酮、醋酸丁酯中的任意一种。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述用于电池的多层防火材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将陶瓷化硅橡胶层各原料按重量份混合，置于混炼机中混炼，得到混炼胶，再将所述混炼胶压延成型，制成陶瓷化硅橡胶层；
步骤S2、 按自上而下依次为第一玻璃纤维布层、陶瓷化硅橡胶层、第二玻璃纤维布层的顺序叠合，采用加热板进行加热并挤压，硫化成型后制成防火材料基材；
步骤S3、将保护层各原料混合均匀后，涂覆于防火材料基材外表面，干燥后，制得用于电池的多层防火材料。
9.根据权利要求8所述的用于电池的多层防火材料的制作方法，其特征在于，步骤S1中所述混炼的温度为30-50℃，混炼时间为25-45min；步骤S2中所述硫化成型的温度为160-210℃，压力为8-12MPa。
10.根据权利要求8所述的用于电池的多层防火材料的制作方法，其特征在于，步骤S3中所述干燥是在80-120℃下干燥10-20min。
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|---|---|---|---|
| CN202211437116.2A CN115674828A (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 一种用于电池的多层防火材料及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN116790094A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-09-22 | 广东宝士电气有限公司 | 一种阻燃防水母线槽及其制备方法 |
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