WO2023120144A1 - 断熱シート、バッテリーモジュール用シート及びバッテリーモジュール - Google Patents

断熱シート、バッテリーモジュール用シート及びバッテリーモジュール Download PDF

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WO2023120144A1
WO2023120144A1 PCT/JP2022/044783 JP2022044783W WO2023120144A1 WO 2023120144 A1 WO2023120144 A1 WO 2023120144A1 JP 2022044783 W JP2022044783 W JP 2022044783W WO 2023120144 A1 WO2023120144 A1 WO 2023120144A1
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heat insulating
sheet
insulating sheet
battery module
meth
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PCT/JP2022/044783
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English (en)
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Inventor
紫穂 茂崎
Original Assignee
日本ゼオン株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a heat insulating sheet, a battery module sheet and a battery module.
  • Lithium-ion batteries are used in a wide range of applications such as in-vehicle, power leveling, and mobile applications from the viewpoint of energy density, output density, durability, etc. In actual use, it is often used in the form of a battery module in which a plurality of battery cells are arranged. If one battery cell in the battery module becomes abnormally hot for some reason and thermal runaway occurs, other adjacent battery cells may be adversely affected, and thermal runaway may occur in a chain reaction.
  • Patent Literature 1 proposes a thermal runaway prevention sheet that contains at least one of a mineral powder and a flame retardant, and that undergoes an endothermic reaction at a predetermined temperature to cause a structural change.
  • Patent Document 2 proposes a thermal runaway suppressing fireproof sheet comprising a substrate containing glass fibers, wet heat adhesive binder fibers, and fibrillated heat-resistant fibers, and an inorganic particle layer containing inorganic particles and a silicone elastomer. .
  • Patent Document 3 proposes a heat insulating sheet for a power supply device, which is made of an insulating rubber composition and has a predetermined compressive elastic modulus, in order to improve the ability to follow the deformation of the battery cell. .
  • JP 2018-206605 A Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2021-48086 WO2020/129274
  • the inventors of the present invention have found that attempts to use conventional sheet-shaped members to solve the problem of thermal runaway in lithium-ion batteries mainly consist of lowering the thermal conductivity of the members and improving the heat absorption. At some point, when a certain cell instantaneously goes out of control and reaches an extremely high temperature (for example, 700 to 900 ° C) and a high load (for example, a load due to impact such as fire or blast) occurs, the sheet-like It has been found that leaving the member is effective in solving the problem. Furthermore, from the point of leaving the sheet-like member, the present inventors have found that it is necessary to control the heat resistance and flexibility of the sheet. , and it was found that it is effective to control within a predetermined numerical range.
  • an extremely high temperature for example, 700 to 900 ° C
  • a high load for example, a load due to impact such as fire or blast
  • the present invention was made based on these findings, and the gist thereof is as follows.
  • 10% weight loss temperature is 300° C. or higher, 20% compression modulus is 0.1 N/ mm2 or more, and thermal conductivity is 10 W/mK or less, insulation sheet.
  • the heat insulating sheet of [1] which has a thermal conductivity of 5 W/mK or less.
  • the heat insulating sheet of [2] which has a thermal conductivity of 1 W/mK or less.
  • a battery module sheet comprising the heat insulating sheet of any one of [1] to [10].
  • a battery module comprising the battery module sheet of [11].
  • the battery module of [12] which has a plurality of battery cells, and a battery module sheet is arranged close to at least one battery cell.
  • the present invention has a 10% weight loss temperature (T10) of 300° C. or higher, a 20% compression modulus (Ec) of 0.1 N/mm 2 or higher, and a thermal conductivity ( ⁇ ) of 10 W/mK or lower. , it relates to a heat insulating sheet.
  • the 10% weight loss temperature (T10) is obtained by using a simultaneous differential thermogravimetric measurement device, a 15 mg test piece in an air atmosphere, a temperature rise start temperature of 30 ° C., a temperature rise end temperature of 800 ° C., a temperature rise rate of The weight loss of the sample is measured when the temperature is raised at a rate of 10°C/min and held at 800°C for 10 minutes, and the temperature at which the weight of the sample is reduced by 10% relative to the weight of the sample at the start of heating is the temperature.
  • the 20% compression elastic modulus (Ec) is the elastic modulus when the sheet is compressed by 20%, and is in accordance with JIS K6254 compression test C method, using a test piece with a thickness of 2 mm and a maximum load of 900 N. It is the value obtained by measuring the load at 20% compression (displacement 0.4 mm) and converting it into a numerical value per area.
  • Thermal conductivity ( ⁇ ) refers to a value measured according to ASTM D5470.
  • the thermal conductivity ( ⁇ ) is preferably 5 W/mK or less, more preferably 1 W/mK or less.
  • the 20% compression modulus (Ec) is preferably 0.2 N/mm 2 or more.
  • the insulation sheet of the present invention may have a density ( ⁇ ) of 0.5 g/cm 3 or more, preferably 0.8 g/cm 3 or more.
  • a density (.rho.) within this range is preferable from the standpoint of sheet strength, and is also advantageous from the standpoint of maintaining heat insulating performance when an impact occurs.
  • the heat insulating sheet of the present invention may have a glass transition temperature (Tg) of 25° C. or less.
  • a glass transition temperature (Tg) within this range is preferable from the viewpoint of impact resistance, and is also advantageous from the viewpoint of maintaining heat insulation performance when the temperature reaches an extremely high temperature.
  • the glass transition temperature (Tg) is measured by using a differential scanning calorimeter to measure a 15 mg test piece under a nitrogen atmosphere at a cooling start temperature of 30 ° C. and a cooling rate of 10 ° C./min to ⁇ 80 ° C. for 5 minutes. A temperature at which an endothermic peak is observed when the temperature is maintained and then heated to 200° C. at a heating rate of 10° C./min.
  • the heat insulating sheet of the present invention can contain a polymer component as a matrix, and in that case, the polymer component preferably accounts for 10% by mass or more of the total mass of the heat insulating sheet.
  • the polymer component preferably contains one or more selected from the group consisting of acrylic rubber, fluororubber and nitrile rubber. These are advantageous in terms of the survival of the sheet-like member when subjected to extremely high temperatures and high loads. From the viewpoint of heat resistance, fluororubber is preferred, and from the viewpoint of impact resistance, acrylic rubber and nitrile rubber are preferred.
  • the polymer component contains a crosslinked structure.
  • the use of the heat insulating sheet of the present invention is not particularly limited, but it can be suitably used for battery modules.
  • the present invention relates to a battery module sheet including the heat insulating sheet.
  • the battery module sheet may be composed of the heat insulating sheet of the present invention, or may be a composite sheet provided with other sheets or members.
  • the present invention further relates to a battery module comprising the battery module sheet. It is advantageous to arrange the battery module sheet close to at least one battery cell among the plurality of battery cells included in the battery module, for example, to arrange the battery module sheet between adjacent battery cells. can do.
  • the battery module refers to a structural unit of a battery in which a plurality of battery cells are housed in a housing.
  • a battery cell is a structural unit of a battery in which a positive electrode material, a negative electrode material, and an electrolyte are accommodated in an exterior member, and which has a positive electrode tab or positive electrode terminal and a negative electrode tab or negative electrode terminal.
  • the shape of the cell is not particularly limited, and may be cylindrical, rectangular, laminated, coin-shaped, or the like.
  • Batteries include lithium-ion batteries, lithium-ion polymer batteries, nickel-hydrogen batteries, lithium-sulfur batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-iron batteries, nickel-zinc batteries, sodium-sulfur batteries, lead-acid batteries, air batteries, etc. Refers to a secondary battery.
  • the heat insulating sheet of the present invention exhibits excellent heat insulating performance. For example, when it is used in a battery module as a battery module sheet, a certain cell momentarily undergoes thermal runaway and reaches an extremely high temperature (for example, 700 to 900 ° C.). In addition, even if a high load (for example, a load due to impact such as fire or blast) occurs, it effectively prevents the induction of thermal runaway in adjacent cells, and even if ignition occurs, the fire spreads to adjacent cells and members. can be expected to prevent
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a battery module using the heat insulating sheet of the present invention as a battery module sheet; A thermal insulation sheet of the present invention is placed between the battery cells.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of another example of a battery module using the heat insulating sheet of the present invention as a battery module sheet. A thermal insulation sheet of the present invention is placed in close proximity to the battery cells.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of using the heat insulating sheet of the present invention as a battery module sheet. Each of the plurality of battery cells is wrapped with the heat insulating sheet of the present invention.
  • the heat insulating sheet of the present invention has a 10% weight loss temperature (T10) of 300°C or higher and is excellent in heat resistance.
  • the 10% weight loss temperature (T10) is preferably 300°C or higher.
  • the upper limit of the 10% weight loss temperature (T10) is not particularly limited, it can be, for example, 3000°C or lower, preferably 2000°C or lower.
  • the heat insulating sheet of the present invention has a 20% compression modulus (Ec) of 0.1 N/mm 2 or more, and is excellent in terms of strength and impact resistance.
  • the 20% compression modulus (Ec) is preferably 0.5 N/mm 2 or more.
  • the 20% compression modulus (Ec) is preferably less than 10 N/mm 2 , more preferably less than 4 N/mm 2 , More preferably less than 3 N/mm 2 .
  • the heat insulating sheet of the present invention has a thermal conductivity ( ⁇ ) of 10 W/mK or less and has excellent heat insulating properties.
  • the thermal conductivity ( ⁇ ) is preferably 10 W/mK or less.
  • the lower limit of the thermal conductivity ( ⁇ ) is not particularly limited, it can be, for example, 0.02 W/mK or more.
  • the insulation sheet of the present invention may have a density ( ⁇ ) of 0.5 g/cm 3 or more, preferably 0.8 g/cm 3 or more.
  • the density ( ⁇ ) is preferably 5 g/cm 3 or less, more preferably 3 g/cm 3 or less, from the viewpoint of energy saving through weight reduction.
  • the heat insulating sheet of the present invention can have a glass transition temperature (Tg) of 25°C or less, preferably 0°C or less.
  • the glass transition temperature (Tg) is preferably -200°C or higher, more preferably -100°C or higher.
  • the heat insulating sheet of the present invention can contain a polymer component, and the polymer component can form the matrix of the heat insulating sheet.
  • the heat insulating sheet preferably contains a filler in addition to the polymer component.
  • the 10% weight loss temperature (T10), 20% compression modulus (Ec) and thermal conductivity ( ⁇ ) can be controlled through selection of polymer components and fillers and adjustment of compounding amounts.
  • the polymer component preferably has a glass transition temperature (Tg) of 25° C. or lower, more preferably 0° C. or lower, and -200° C. or higher, more preferably, from the viewpoint of heat insulation performance. is -100°C or higher.
  • the polymer component is preferably a rubber substance, and among them, acrylic rubber, fluororubber, and nitrile rubber are preferable. These rubbers may have a crosslinked structure. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • Acrylic rubber is a rubber-like polymer obtained by polymerizing (meth)acrylic acid ester monomers. It may be a coalescence.
  • (meth)acryl means methacryl and/or acryl.
  • the (meth)acrylic acid ester monomer is not particularly limited, and examples thereof include (meth)acrylic acid alkyl ester monomers and (meth)acrylic acid alkoxyalkyl ester monomers.
  • the (meth)acrylic acid alkyl ester monomer is not particularly limited, and is preferably an alkyl ester having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl ester having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyl ester having 2 to 6 carbon atoms. More preferred are acid esters.
  • ethyl (meth)acrylate and n-butyl (meth)acrylate are preferred, and ethyl acrylate and n-butyl acrylate are more preferred. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • the (meth)acrylic acid alkoxyalkyl ester monomer is not particularly limited, and is preferably an alkoxyalkyl ester having 2 to 12 carbon atoms, more preferably an alkoxyalkyl ester having 2 to 8 carbon atoms, and 2 to 2 carbon atoms. Alkoxyalkyl esters of 6 are more preferred.
  • 2-ethoxyethyl (meth)acrylate and 2-methoxyethyl (meth)acrylate are preferred, and 2-ethoxyethyl acrylate and 2-methoxyethyl acrylate are particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • the (meth)acrylic acid ester monomer is preferably 30% by mass or more in 100% by mass of the total monomers used to form the acrylic rubber.
  • Crosslinkable monomer Other monomers copolymerizable with the (meth)acrylic acid ester monomers include crosslinkable monomers.
  • the crosslinkable monomer is not particularly limited, and examples thereof include reactive polar functional groups such as ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers, epoxy group-containing monomers, and halogen atom-containing monomers. and diene monomers.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is not particularly limited, and examples include ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acid, ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acid, ⁇ , ⁇ -ethylene polyunsaturated dicarboxylic acid monoesters, and the like.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acid is not particularly limited, and is preferably an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 12 carbon atoms, such as acrylic acid, methacrylic acid, and ⁇ -ethylacrylic acid. , crotonic acid, cinnamic acid and the like.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acid is not particularly limited, and is preferably an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acid having 4 to 12 carbon atoms, butenedioic acid such as fumaric acid and maleic acid; itaconic acid; citraconic acid; chloromaleic acid;
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acid monoester is not particularly limited, and an alkyl monoester having 1 to 12 carbon atoms of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acid having 4 to 12 carbon atoms is preferable.
  • C2-C8 alkyl monoesters of C4-C6 ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acids More preferred are C2-C8 alkyl monoesters of C4-C6 ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acids, and C4-C4 butenedioic acid and C2-C6 alkyl monoesters. is more preferred.
  • butenedioic acid mono-chain alkyl esters such as monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, mono-n-butyl fumarate, monomethyl maleate, monoethyl maleate, mono-n-butyl maleate; monocyclopentyl fumarate, monocyclohexyl fumarate , monocyclohexenyl fumarate, monocyclopentyl maleate, monocyclohexyl maleate, monocyclohexenyl maleate, butenedioic acid monoesters having an alicyclic structure; monomethyl itaconate, monoethyl itaconate, mono-n-butyl itaconate, itacon Examples include itaconic acid monoesters such as monocyclohexyl acid. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio. Among the above monomers, dicarboxylic acids include those existing as anhydrides.
  • the monomer having an epoxy group is not particularly limited, but examples thereof include epoxy group-containing (meth)acrylic acid esters such as glycidyl (meth)acrylate; allyl glycidyl ether; and epoxy group-containing ethers such as vinyl glycidyl ether. be done.
  • the monomer having a halogen atom is not particularly limited, and examples thereof include unsaturated alcohol esters of halogen-containing saturated carboxylic acids, haloalkyl (meth)acrylates, haloacyloxyalkyl (meth)acrylates, and (meth)acrylic acid. (Haloacetylcarbamoyloxy) alkyl esters, halogen-containing unsaturated ethers, halogen-containing unsaturated ketones, halomethyl group-containing aromatic vinyl compounds, halogen-containing unsaturated amides, haloacetyl group-containing unsaturated monomers, and the like.
  • a monomer having a halogen atom preferably contains a chlorine atom as a halogen atom.
  • Examples of unsaturated alcohol esters of halogen-containing saturated carboxylic acids include vinyl chloroacetate, vinyl 2-chloropropionate, and allyl chloroacetate.
  • (Meth)acrylic acid haloalkyl esters include chloromethyl (meth)acrylate, 1-chloroethyl (meth)acrylate, 2-chloroethyl (meth)acrylate, 1,2-dichloroethyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid ) 2-chloropropyl acrylate, 3-chloropropyl (meth)acrylate, 2,3-dichloropropyl (meth)acrylate and the like.
  • haloacyloxyalkyl (meth)acrylates examples include 2-(chloroacetoxy)ethyl (meth)acrylate, 2-(chloroacetoxy)propyl (meth)acrylate, and 3-(chloroacetoxy)propyl (meth)acrylate. , 3-(hydroxychloroacetoxy)propyl (meth)acrylate, and the like.
  • (Haloacetylcarbamoyloxy)alkyl esters of (meth)acrylic acid include 2-(chloroacetylcarbamoyloxy)ethyl (meth)acrylate and 3-(chloroacetylcarbamoyloxy)propyl (meth)acrylate.
  • Halogen-containing unsaturated ethers include chloromethyl vinyl ether, 2-chloroethyl vinyl ether, 3-chloropropyl vinyl ether, 2-chloroethyl allyl ether, 3-chloropropyl allyl ether and the like.
  • Halogen-containing unsaturated ketones include 2-chloroethyl vinyl ketone, 3-chloropropyl vinyl ketone, 2-chloroethyl allyl ketone, and the like.
  • halomethyl group-containing aromatic vinyl compounds examples include p-chloromethylstyrene, m-chloromethylstyrene, o-chloromethylstyrene, p-chloromethyl- ⁇ -methylstyrene and the like.
  • Halogen-containing unsaturated amides include N-chloromethyl(meth)acrylamide and the like.
  • Haloacetyl group-containing unsaturated monomers include 3-(hydroxychloroacetoxy)propyl allyl ether, p-vinylbenzyl chloroacetate and the like.
  • diene monomers include conjugated diene monomers and non-conjugated diene monomers.
  • Conjugated diene monomers include 1,3-butadiene, isoprene, piperylene and the like.
  • Non-conjugated diene monomers include ethylidenenorbornene, dicyclopentadiene, dicyclopentadienyl (meth)acrylate, 2-dicyclopentadienylethyl (meth)acrylate and the like.
  • the content of the crosslinkable monomer unit in the total monomer units constituting the acrylic rubber is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and preferably 20% by mass. % by mass or less, more preferably 10% by mass or less.
  • the acrylic rubber may have units of other monomers copolymerizable therewith in addition to (meth)acrylic acid ester monomer units and arbitrary crosslinkable monomer units.
  • Such other copolymerizable monomers are not particularly limited, and aromatic vinyl monomers, ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers, acrylamide monomers, ⁇ , ⁇ -ethylene polyunsaturated dicarboxylic acid diester monomers, other olefinic monomers, and the like.
  • Styrene, ⁇ -methylstyrene, divinylbenzene and the like are examples of aromatic vinyl monomers.
  • Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers include acrylonitrile and methacrylonitrile.
  • Acrylamide-based monomers include acrylamide and methacrylamide.
  • Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated dicarboxylic acid diester monomers include dialkyl maleates such as dimethyl maleate and di-n-butyl maleate having alkyl groups of 1 to 18 carbon atoms; dialkyl fumarate such as dimethyl acid and di-n-butyl fumarate, wherein the alkyl group has 1 to 18 carbon atoms; dicycloalkyl maleate such as dicyclopentyl maleate and dicyclohexyl maleate; cycloalkyl groups having 4 to 16 carbon atoms; dicycloalkyl fumarate esters such as dicyclopentyl fumarate and dicyclohexyl fumarate having 4 to 16 carbon atoms in the cycloalkyl groups;
  • copolymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more in any ratio.
  • the content of units of these other copolymerizable monomers in the total monomer units constituting the acrylic rubber of the present invention is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less. be.
  • the method for producing the acrylic rubber is not particularly limited, and for example, a method of polymerizing (copolymerizing) a (meth)acrylic acid ester monomer, a crosslinkable monomer, and optionally other monomers copolymerizable therewith. is mentioned.
  • the polymerization method includes an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, a solution polymerization method, and the like. Emulsion polymerization is preferred because the polymerization reaction can be easily controlled.
  • the acrylic rubber may have a Mooney viscosity (ML 1+4 , 100° C.) of 10 or more and 80 or less, preferably 15 or more, and preferably 70 or less.
  • Mooney viscosity refers to a value measured according to JIS K6300-1.
  • the acrylic rubber may have a crosslinked structure.
  • the acrylic rubbers to be crosslinked may be used singly or in combination of two or more at any ratio.
  • crosslinking agent A cross-linking agent can be used for cross-linking the acrylic rubber.
  • the cross-linking agent is not particularly limited, and nitrogen-containing cross-linking agents such as organic peroxide cross-linking agents, polyvalent amine compounds such as diamine compounds and their carbonates, sulfur-based cross-linking agents, and the like can be used.
  • Organic peroxide cross-linking agents and nitrogen-containing cross-linking agents are preferred. These may be used alone, or two or more of them may be used in an arbitrary ratio.
  • the organic peroxide cross-linking agent is not particularly limited, and dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl cumyl peroxide, paramenthane hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, 1,3-bis(t-butylperoxyisopropyl ) benzene, 1,4-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene, 1,1-di-t-butylperoxy-3,3-trimethylcyclohexane, 4,4-bis-(t-butyl-peroxy)-n -butyl valerate, 2,5-dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexane, 2,5-dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexyne-3,1,1-di- t-butylperoxy-3,5,5-trimethylcyclohexane, p-chlorobenzoyl per
  • the nitrogen-containing cross-linking agent is not particularly limited, and examples thereof include polyvalent amine compounds and carbonates thereof.
  • the polyvalent amine compound and its carbonate are not particularly limited, and a polyvalent amine compound having 4 to 30 carbon atoms and its carbonate are preferred. Examples of such polyvalent amine compounds and their carbonates include aliphatic polyvalent amine compounds, aromatic polyvalent amine compounds and their carbonates.
  • the nitrogen-containing cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • the aliphatic polyvalent amine compound is not particularly limited, and examples thereof include hexamethylenediamine, hexamethylenediamine carbamate, N,N'-dicinnamylidene-1,6-hexanediamine, etc. Among them, hexamethylenediamine carbamate is preferred. These may be carbonates.
  • Aromatic polyvalent amine compounds are not particularly limited. 4′-(m-phenylenediisopropylidene)dianiline, 4,4′-(p-phenylenediisopropylidene)dianiline, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 4,4′ -diaminobenzanilide, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, 1,3,5-benzenetriamine, and the like, especially 2,2'- Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane is preferred.
  • the cross-linking agent can be used in an amount of 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the acrylic rubber. From the viewpoint of breaking strength, breaking elongation and rubber elasticity, it is preferably 0.3 parts by mass or more and preferably 15 parts by mass or less.
  • Co-crosslinking agent Crosslinking of the acrylic rubber may be performed using a co-crosslinking agent.
  • the co-crosslinking agent is not particularly limited, but is preferably a low-molecular-weight or high-molecular-weight compound having a plurality of radical-reactive unsaturated groups in the molecule, for example, polyfunctional vinyl compounds such as divinylbenzene and divinylnaphthalene; isocyanurates such as nurate and trimethallyl isocyanurate; cyanurates such as triallyl cyanurate; maleimides such as N,N'-m-phenylenedimaleimide; diallyl phthalate, diallyl isophthalate, diallyl maleate, diallyl fumarate , diallyl sebacate, allyl esters of polyvalent acids such as triallyl phosphate; diethylene glycol bisallyl carbonate; allyl ethers such as ethylene glycol diallyl ether, triallyl ether of trimethylol
  • a co-crosslinking agent When using a co-crosslinking agent, it can be 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of acrylic rubber. From the viewpoint of rubber elasticity, it is preferably 0.5 parts by mass or more, and from the viewpoint of elongation at break, it is preferably 20 parts by mass or less.
  • Cross-linking of the acrylic rubber may be performed using a cross-linking accelerator.
  • the cross-linking accelerator is not particularly limited, but when the acrylic rubber has a carboxyl group as a cross-linkable group and the cross-linking agent is a polyvalent amine compound or its carbonate, a guanidine compound, a diazabicycloalkene compound, and imidazole compounds, quaternary onium salts, tertiary phosphine compounds, aliphatic monovalent secondary amine compounds, aliphatic monovalent tertiary amine compounds, among others, guanidine compounds, diazabicycloalkene compounds, fatty Group monovalent secondary amine compounds are preferred, and guanidine compounds and diazabicycloalkene compounds are particularly preferred.
  • Zinc oxide or the like can also be used as a cross-linking accelerator.
  • Nitrile rubber is a polymer obtained by polymerizing ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers, and is composed of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers and other monomers copolymerizable therewith. may be a copolymer of
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomer is not particularly limited as long as it is an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated compound having a nitrile group.
  • examples include acrylonitrile; ⁇ -chloroacrylonitrile, ⁇ -bromoacrylonitrile ⁇ -halogenoacrylonitrile; ⁇ -alkylacrylonitrile such as methacrylonitrile; Among them, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferred, and acrylonitrile is more preferred.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomer is preferably 20% by mass or more in 100% by mass of the total monomers used to form the nitrile rubber.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomer can be 20% by mass or more and 90% by mass or less, preferably 30% by mass. % by mass or more, more preferably 35% by mass or more, and preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less.
  • the crosslinked product of nitrile rubber can have excellent mechanical properties while maintaining good heat resistance and chemical stability.
  • conjugated diene monomer When the nitrile rubber is a copolymer of an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomer and another monomer copolymerizable therewith, other monomers copolymerizable therewith include A conjugated diene monomer is preferred from the viewpoint of expression of rubber elasticity.
  • conjugated diene monomer is not particularly limited, examples thereof include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene and the like. Among them, 1,3-butadiene and isoprene are preferred, and 1,3-butadiene is more preferred. Conjugated diene monomers may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • the conjugated diene monomer is preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 20% by mass or more, and still more preferably 30% by mass, based on 100% by mass of the total monomers used to form the nitrile rubber. % or more, more preferably 70% by mass or less, and still more preferably 65% by mass or less. Within this range, the crosslinked product of nitrile rubber can be made excellent in rubber elasticity while maintaining good heat resistance and chemical stability.
  • the conjugated diene monomer may be a hydrogenated unit in the nitrile rubber.
  • Non-conjugated diene monomers as other monomers copolymerizable with ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers other than conjugated diene monomers (hereinafter also referred to as other monomers); Ethylene, ⁇ -olefin monomers; aromatic vinyl monomers; ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acids and their esters; ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polycarboxylic acids and their monoesters, polyvalent Esters or anhydrides; crosslinkable monomers; copolymerizable anti-aging agents and the like may also be used.
  • the non-conjugated diene monomer is not particularly limited, but preferably has 5 to 12 carbon atoms, such as 1,4-pentadiene, 1,4-hexadiene, vinylnorbornene and dicyclopentadiene.
  • the ⁇ -olefin monomer is not particularly limited, those having 3 to 12 carbon atoms are preferable, and examples thereof include propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene and 1-octene. be done.
  • Aromatic vinyl monomers are not particularly limited, and examples thereof include styrene, ⁇ -methylstyrene, vinylpyridine and the like.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid and cinnamic acid.
  • Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acid esters include alkyl esters thereof, and alkyl esters having 1 to 8 carbon atoms are preferred. Specific examples include ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, and 2-ethylhexyl (meth)acrylate.
  • (meth)acryl means acryl or methacryl.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polycarboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include maleic acid, fumaric acid and itaconic acid.
  • Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acid esters include alkyl esters thereof, and alkyl esters having 1 to 8 carbon atoms are preferred.
  • Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acid monoesters include maleic acid monoalkyl esters such as monomethyl maleate, monoethyl maleate, monopropyl maleate, and mono-n-butyl maleate; monomethyl fumarate, fumarate monoalkyl esters such as monoethyl fumarate, monopropyl fumarate, mono-n-butyl fumarate; citraconic acid monoalkyl esters such as monomethyl citraconate, monoethyl citraconate, monopropyl citraconate, mono-n-butyl citraconate; and monoalkyl itaconates such as monomethyl itaconate, monoethyl itaconate, monopropyl itaconate and mono-n-butyl itaconate.
  • maleic acid monoalkyl esters such as monomethyl maleate, monoethyl maleate, monopropyl maleate, and mono-n-butyl male
  • Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acid polyvalent esters include dimethyl maleate, di-n-butyl maleate, dimethyl fumarate, di-n-butyl fumarate, dimethyl itaconate, and di-n itaconate. -Butyl and the like.
  • Examples of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polycarboxylic acid anhydrides include maleic anhydride and itaconic anhydride.
  • the crosslinkable monomer is not particularly limited, and examples thereof include divinyl compounds such as divinylbenzene; di(meth)acrylic esters such as ethylene di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, and ethylene glycol di(meth)acrylate. ; In addition to polyfunctional ethylenically unsaturated monomers such as trimethacrylic acid esters such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate, N-methylol (meth) acrylamide, N,N'-dimethylol (meth) acrylamide, etc. Examples thereof include self-crosslinking monomers.
  • divinyl compounds such as divinylbenzene
  • di(meth)acrylic esters such as ethylene di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, and ethylene glycol di(meth)acrylate.
  • polyfunctional ethylenically unsaturated monomers such as trimethacrylic acid esters such
  • the copolymerizable antioxidant is not particularly limited, and examples include N-(4-anilinophenyl) acrylamide, N-(4-anilinophenyl) methacrylamide, N-(4-anilinophenyl) cinnamamide, N- (4-anilinophenyl)crotonamide, N-phenyl-4-(3-vinylbenzyloxy)aniline, N-phenyl-4-(4-vinylbenzyloxy)aniline and the like.
  • Other monomers may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • Other monomers are preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less in 100% by mass of the total monomers used to form the nitrile rubber.
  • Other monomers may be 0% by mass.
  • Nitrile rubbers are copolymers of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers and conjugated diene monomers, ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers, conjugated diene monomers and other monomers. Copolymers with monomers are preferred. Units derived from conjugated diene monomers may be hydrogenated. The nitrile rubber may be hydrogenated nitrile rubber (including partially hydrogenated nitrile rubber). Examples and amounts of each monomer are as described above.
  • the method for producing the nitrile rubber is not particularly limited, and examples thereof include a method of polymerizing (copolymerizing) an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomer and optionally other monomers copolymerizable therewith.
  • the polymerization method includes an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, a solution polymerization method, and the like. Emulsion polymerization is preferred because the polymerization reaction can be easily controlled.
  • the obtained polymer (copolymer) can be hydrogenated (hydrogenation reaction) to control the iodine value of the nitrile rubber.
  • a method of hydrogenation is not particularly limited, and a known method can be adopted.
  • the nitrile rubber has a Mooney viscosity (ML 1+4 , 100° C.) of 10 or more and 250 or less, preferably 20 or more, more preferably 30 or more, and preferably 200 or less, more preferably 180 or less.
  • Mooney viscosity refers to a value measured according to JIS K6300-1.
  • the iodine value of the nitrile rubber is preferably 120 or less, more preferably 60 or less, still more preferably 40 or less, and particularly preferably 30 or less.
  • Nitrile rubber may have a crosslinked structure.
  • the nitrile rubbers to be crosslinked may be used singly or in combination of two or more at any ratio.
  • cross-linking of acrylic rubber such as the cross-linking agent, co-cross-linking agent, and amount used for cross-linking, also apply to cross-linking of nitrile rubber.
  • the fluororubber is not particularly limited, and may be a homopolymer of a fluoromonomer, a copolymer of two or more fluoromonomers, or one or more fluoromonomers and one or more fluoromonomers. and copolymers with non-fluorine-containing monomers that can be copolymerized with the monomers.
  • the fluororubber may have a crosslinked structure, and these homopolymers and copolymers include those having a crosslinked structure.
  • the fluororubber may be used alone or in combination of two or more in any ratio.
  • the fluorine-containing monomer is not particularly limited, and examples thereof include vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, pentafluoropropylene, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, vinyl fluoride, perfluoromethyl vinyl ether, perfluoroethyl Examples include crosslinkable monomers such as vinyl ethers, and brominated and/or iodinated unsaturated fluorohydrocarbons.
  • fluorine-free monomers that can be copolymerized with fluorine-containing monomers include ethylene and propylene.
  • fluororubbers include binary copolymers such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-propylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether copolymer; A terpolymer of a hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, a copolymer of a monomer constituting the terpolymer and a crosslinkable monomer, and the like can be mentioned.
  • the content of fluorine atoms in the fluororubber is preferably 65% by mass or more, more preferably 67% by mass or more, and still more preferably 69% by mass or more.
  • the content of fluorine atoms in the fluororubber is 65% by mass or more, the heat resistance of the crosslinked fluororubber is improved.
  • the fluororubber to be cross-linked may be used singly or in combination of two or more at any ratio.
  • Descriptions relating to cross-linking of acrylic rubber, such as the cross-linking agent, co-cross-linking agent and amount used for cross-linking also apply to cross-linking of fluororubber.
  • acid components such as hydrofluoric acid are generated in the cross-linking of fluororubber, an acid acceptor can be used to trap them. Examples of acid acceptors include magnesium oxide and calcium hydroxide.
  • Fillers include metal inorganic oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, silicon oxide (silica) and titanium oxide; metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide; metals such as boron nitride and silicon nitride. Nitrides; Inorganic fillers such as talc (magnesium silicate), zirconium phosphate, diatomaceous earth, zeolite, and vermiculite. Fillers such as zinc methacrylate and sodium benzoate can also be used. Among them, zirconium phosphate, magnesium hydroxide, and zinc methacrylate are preferable from the viewpoint of strength.
  • Carbon-based fillers eg, graphite, carbon nanotubes, carbon black, graphene nanoplates, graphene, carbon fibers, etc.
  • carbon black and carbon fiber are preferable.
  • Inorganic fibers such as glass fibers and ceramic fibers, and short fibers such as polyethylene fibers can also be used.
  • fillers having a decomposition temperature of 200° C. or higher It is more preferably 300° C. or higher, and although the upper limit is not particularly limited, it can be, for example, 3000° C. or lower.
  • Fillers can also serve as additives, depending on the function they have.
  • a heat-dissipating filler for example, melamine cyanurate, etc.
  • melamine cyanurate etc.
  • the heat insulating sheet of the present invention can contain a polymer component as a matrix, and the polymer component is preferably 10% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, of the total mass of the heat insulating sheet.
  • the upper limit is not particularly limited, and may be 100% by mass, but it can be 95% by mass or less from the viewpoint of expressing desired functions by blending other components.
  • the filler can be 5 parts by mass or more and 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer component, and from the viewpoint of thermal insulation performance, 10 parts by mass or more and 100 parts by mass. The following are preferred.
  • ⁇ Other ingredients As other components, various compounding agents known in the field of rubber can be used. For example, reinforcing agents, fillers, antioxidants, light stabilizers, scorch inhibitors, plasticizers, processing aids, lubricants, adhesives, lubricants, flame retardants, acid acceptors, antifungal agents, antistatic agents, Colorants, silane coupling agents, cross-linking accelerators, cross-linking retarders, foaming agents and the like can be mentioned. The amount of these compounding agents can be adjusted according to the purpose of compounding.
  • a composition is prepared by mixing a polymer component, a filler and optional compounding agents, and the composition is molded by a molding machine such as an extruder, an injection molding machine, a compressor, a roll, etc. It can be obtained by molding into a sheet.
  • a molding machine such as an extruder, an injection molding machine, a compressor, a roll, etc. It can be obtained by molding into a sheet.
  • components other than the cross-linking agent and heat-unstable components are mixed with a Banbury mixer, intermixer, kneader, etc.
  • the composition is transferred to a roll or the like, a cross-linking agent and a heat-labile component are added, and the composition is kneaded secondary to prepare a composition.
  • the composition is molded and heated to cause a cross-linking reaction to form a cross-linked product of nitrile rubber, and the shape of the cross-linked product is fixed into a sheet to obtain a sheet.
  • the cross-linking may be performed after the sheet is formed in advance, or the cross-linking may be performed at the same time as the sheet is formed.
  • the thickness of the heat insulating sheet of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately set according to the application.
  • the battery module sheet can have a thickness of 0.01 mm or more and 50 mm or less, preferably 0.05 mm or more from the viewpoint of preventing problems during thermal runaway, and in terms of battery capacity. to 30 mm or less.
  • the battery module sheet is preferably arranged so as to be close to the battery cells in the battery module, more preferably so as to be in direct contact with the battery cells.
  • the sheet of the present invention can be placed between adjacent battery cells to serve as intercell spacers.
  • the sheet of the present invention can be placed between adjacent battery cells to serve as intercell spacers.
  • the sheet of the present invention can be placed in close proximity to the battery cells.
  • the sheet can function as a fire spread prevention sheet, and when a battery cell catches fire, it is possible to prevent the fire from spreading to other members in the battery module and other battery modules.
  • the sheet of the present invention can be wrapped around each battery cell to form an inter-cell film.
  • the sheet of the present invention can be wrapped around each battery cell to form an inter-cell film.
  • the use of the heat insulating sheet of the present invention is not limited to battery modules. Applications that take advantage of the excellent heat resistance and impact resistance include, for example, use in buildings and automobiles.
  • ⁇ Burning resistance test> Two cylindrical lithium-ion battery cells (manufactured by Panasonic, NCR18650B) are prepared (one is called a trigger cell and the other is called an adjacent cell), and a sheet (vertical 18 mm x 70 mm wide x 1 mm thick) were arranged, and the outside was fixed with a metal plate. A nail (diameter 2 mm) was pierced from the side of the trigger cell at 1 mm/s to a depth of 9 mm to force thermal runaway of the trigger cell to ignite it. The temperature of the surface of the adjacent cell opposite to the surface on which the sheet was placed was measured and the maximum value (°C) was recorded. Due to thermal runaway, the temperature of the lower surface of the trigger cell opposite to the sheet-arranged surface reaches 700 to 900.degree.
  • ⁇ Measurement of thermal conductivity ( ⁇ )> A sample of 50 mm long ⁇ 50 mm wide ⁇ 2 mm thick is obtained from the sheets of Examples and Comparative Examples, and the sample is placed so as to cover the sensor portion of a thermal conductivity measuring device (TRIDENT). About 0.1 mL of distilled water is dripped onto the sensor in advance to secure the contact area, and the thermal conductivity is measured three times, except for samples that absorb liquid such as foam. Calculate from the average value. Comparative Examples 1 and 2 correspond to samples that absorb liquid, and in these examples measurements are made without dripping distilled water.
  • Tg glass transition point
  • ⁇ Production Example 1 Production of acrylic rubber (1)> 200 parts of water, 3 parts of sodium lauryl sulfate, 48.1 parts of ethyl acrylate, 50.4 parts of n-butyl acrylate, and fumar 1.75 parts of mono-n-butyl acid was charged. Next, after removing oxygen sufficiently by repeating degassing under reduced pressure and nitrogen replacement, 0.002 part of sodium formaldehyde sulfoxylate and 0.005 part of cumene hydroperoxide are added, and emulsion polymerization reaction is carried out under normal pressure and normal temperature. was started and the reaction was continued until the polymerization conversion reached 95%.
  • the resulting emulsion polymerization liquid was coagulated with an aqueous calcium chloride solution, washed with water, and dried to obtain acrylic rubber (1).
  • the composition of the resulting acrylic rubber (1) was composed of 48.1% ethyl acrylate-derived structural units, 50.15% n-butyl acrylate-derived structural units, and 1 mono-n-butyl fumarate-derived structural unit. .75%.
  • the latex obtained above is added to an aqueous solution of aluminum sulfate in an amount of 3% with respect to the dry weight of the rubber contained in the latex, stirred to coagulate the latex, and washed with water. After filtration, it was vacuum-dried at 60° C. for 12 hours to obtain a nitrile rubber. Then, the obtained nitrile rubber was dissolved in acetone to a concentration of 12%, put in an autoclave, 5000 ppm of a palladium-silica catalyst was added to the nitrile rubber, and a hydrogenation reaction was carried out at a hydrogen pressure of 3.0 MPa. did.
  • the resulting hydrogenated nitrile rubber (1) had a composition of 40.0% acrylonitrile units and 60% butadiene units (including hydrogenated portions), an iodine value of 7, and a polymer Mooney viscosity [ML 1+4 , 100° C.] was 95.
  • the nitrile rubber latex and a palladium catalyst 1% palladium acetate acetone A solution obtained by mixing the solution with an equal weight of ion-exchanged water) was added, and a hydrogenation reaction was carried out at a hydrogen pressure of 3 MPa and a temperature of 50° C. for 6 hours to obtain a nitrile rubber latex.
  • the resulting hydrogenated nitrile rubber (2) had a carboxyl group content of 0.030 ephr, an iodine value of 9, and a polymer Mooney viscosity [ML 1+4 , 100° C.] of 44.
  • the resulting hydrogenated nitrile rubber (2) contained 35.7% acrylonitrile units, 58.6% butadiene units (including hydrogenated portions), and 5.7% mono-n-butyl maleate units.
  • Carbon black (1) SEAST SO manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
  • Carbon black (2) Thermax N990 manufactured by Cancarb
  • Processing aid (1) stearic acid Processing aid (2): DIC Greg G-8205 (ester wax) Processing aid (3): Phosphanol RL210 (polyoxyethylene stearyl ether phosphate) manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd.
  • Antiaging agent (1) Nocrack CD (4,4'-bis( ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl)diphenylamine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
  • Antiaging agent (2) Nocrac MBZ (zinc salt of 2-mercaptobenzimidazole) manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
  • Cross-linking agent cross-linking accelerator, co-cross-linking agent
  • Cross-linking agent (1); Diak #1 (hexamethylenediamine carbamate) manufactured by DuPont Dow Elastomers
  • Cross-linking agent (2): Rhenogran XLA-60 manufactured by LANXESS (synthetic mixture of active amine and retarder) Cross-linking agent, etc.
  • Acid acceptor (1) Kyowamag 150 (magnesium oxide) manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.
  • Example 1 Using a kneader, carbon black (1), processing aids (1) and (2), and anti-aging agent (1) were added to acrylic rubber (1) in the amounts shown in Table 1. After kneading for a minute, an acrylic rubber compound was obtained. Next, the obtained rubber compound was transferred to an open roll, the crosslinking agent (1) and (2) were added, and the mixture was kneaded at 50°C to obtain an acrylic rubber composition. The obtained acrylic rubber composition was placed in a mold of length 15 cm, width 8 cm, and depth 0.2 cm, and press-molded at 170°C for 20 minutes at a press pressure of 10 MPa, and then at 170°C using an oven. After heating for 4 hours, a sheet was obtained. Table 1 shows the evaluation results of the obtained sheet.
  • Example 2 Using an open roll, carbon black (2), cross-linking agents (3) and (5) are added to fluororubber (1) in the amounts shown in Table 1, and kneaded under water cooling to obtain fluororubber. A composition was prepared. The obtained fluororubber composition was placed in a mold of 15 cm long, 8 cm wide, and 0.2 cm deep, and press-molded at 170°C for 20 minutes at a press pressure of 10 MPa, and then at 230°C using an oven. After heating for 4 hours, a sheet was obtained. Table 1 shows the evaluation results of the obtained sheet.
  • Example 3 Using an open roll, carbon black (2), acid acceptors (1) and (2) were added to fluororubber (2) in the amounts shown in Table 1, and kneaded under water cooling to obtain fluororubber. A composition was prepared. The obtained fluororubber composition was placed in a mold of 15 cm long, 8 cm wide, and 0.2 cm deep, and press-molded at 170°C for 20 minutes at a press pressure of 10 MPa, and then at 230°C using an oven. After heating for 24 hours, a sheet was obtained. Table 1 shows the evaluation results of the obtained sheet.
  • Example 4 Carbon black (1), processing aid (1), anti-aging agents (1) and (2), cross-linking agent (6), etc. are added to hydrogenated nitrile rubber (1) using a kneader, and the mixture is heated to 50°C. for 5 minutes to obtain a hydrogenated nitrile rubber compound. Next, the obtained rubber compound was transferred to an open roll, a cross-linking agent (4) was added, and the mixture was kneaded at 50°C to prepare a hydrogenated nitrile rubber composition. The resulting hydrogenated nitrile rubber composition was placed in a mold of 15 cm long ⁇ 8 cm wide ⁇ 0.2 cm deep and pressed at 10 MPa for 20 minutes at 170° C. to obtain a sheet. Table 1 shows the evaluation results of the obtained sheet.
  • Example 5 Using a kneader, carbon black (1), processing aids (1) and (3), and antioxidant (1) are added to hydrogenated nitrile rubber (2), kneaded at 50°C for 5 minutes, and hydrogenated. A nitrile rubber compound was obtained. Next, the obtained rubber compound was transferred to an open roll, the crosslinking agents (1) and (2) were added, and the mixture was kneaded at 50°C to prepare a hydrogenated nitrile rubber composition. The resulting hydrogenated nitrile rubber composition was placed in a mold of 15 cm long ⁇ 8 cm wide ⁇ 0.2 cm deep, press-molded at 170° C. for 20 minutes at a press pressure of 10 MPa, and then heated at 170° C. using an oven. C. for 4 hours to obtain a sheet. Table 1 shows the evaluation results of the obtained sheet.
  • the sheets of Examples 1 to 5 effectively prevent thermal runaway from being induced in adjacent cells, even if a certain trigger cell momentarily undergoes thermal runaway and reaches an extremely high temperature (e.g., 700 to 900°C) to generate a flame. I know you do.
  • an extremely high temperature e.g. 700 to 900°C
  • the heat insulating sheet of the present invention exhibits excellent heat insulating performance. It can be expected to effectively prevent the induction of thermal runaway of a cell, and even if a fire occurs, it can be expected to prevent the fire from spreading to adjacent cells and members, which is industrially useful.

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Abstract

優れた断熱性能を発揮し、バッテリーモジュールに使用した場合、瞬間的にあるセルが熱暴走して超高温になり、高荷重が生じても、隣接セルの熱暴走の連鎖を防止できる断熱シートを提供する。本発明は、10%重量減少温度が300℃以上であり、20%圧縮弾性率が0.1N/mm以上であり、かつ熱伝導率が10W/mK以下である、断熱シートである。

Description

断熱シート、バッテリーモジュール用シート及びバッテリーモジュール
 本発明は、断熱シート、バッテリーモジュール用シート及びバッテリーモジュールに関する。
 リチウムイオン電池は、エネルギー密度、出力密度、耐久性等の観点から車載用、電力平準化用、モバイル用途等の幅広い用途に用いられている。実際の使用においては、複数のバッテリーセルが内部に配置されたバッテリーモジュールの形態で用いられることが多い。バッテリーモジュール内の1つのバッテリーセルが、何らかの要因で異常高温になって熱暴走した場合、隣接する他のバッテリーセルに悪影響が及び、連鎖的に熱暴走が生ずるおそれがある。
 複数のバッテリーセルの連鎖的な熱暴走を抑制するため、シート状の部材を利用する試みがなされている。
 例えば、特許文献1では、鉱物系粉体及び難燃剤のうちの少なくとも一方を含み、所定の温度で吸熱反応が開始して構造変化を生ずる、熱暴走防止シートが提案されている。
 特許文献2では、ガラス繊維と湿熱接着性バインダー繊維とフィブリル化耐熱性繊維を含有する基材と、無機粒子とシリコーンエラストマーを含有する無機粒子層を備えた熱暴走抑制耐火シートが提案されている。
 シート状部材の使い方としては、バッテリーモジュール内の隣接するバッテリーセル間に配置し、セル間セパレータとすることが挙げられるが、例えばリチウムイオン電池の場合、充放電によってもバッテリーセルが膨張等により変形し得る。特許文献3では、この点を考慮し、バッテリーセルの変形に対する追従性を高めるため、絶縁性のゴム組成物で構成され、所定の圧縮弾性率を有する、電源装置用断熱シートが提案されている。
特開2018-206605号公報 特開2021-48086号公報 国際公開第2020/129274号
 近年、リチウムイオン電池に対する安全性への要求は高まっており、特に、あるバッテリーセルが熱暴走して瞬間的に超高温になったり、さらには火炎や爆風等の衝撃が生じた場合に、隣接するバッテリーセルに悪影響が及び、連鎖的に熱暴走が生ずるといった問題に対処可能であることが期待されている。
 本発明者は、リチウムイオン電池の熱暴走の問題に対する、従来のシート状の部材の利用の試みは、主に部材の熱伝導率を低下させたり、吸熱性を向上させたりすることによるものであるところ、瞬間的にあるセルが熱暴走して超高温(例えば、700~900℃)になり、かつ高荷重(例えば、火炎や爆風等の衝撃による負荷)が生じた際には、シート状の部材を残存させることが問題解決の上では効果的であることを見出した。さらに本発明者は、シート状の部材を残存させる点からは、シートの耐熱性及び柔軟性を制御すること、中でも、柔軟性の制御についてはシート状の部材を圧縮した際の弾性率を指標とし、所定の数値範囲に制御することが有効であることを見出した。
 本発明は、これらの知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
[1]10%重量減少温度が300℃以上であり、
 20%圧縮弾性率が0.1N/mm以上であり、かつ
 熱伝導率が10W/mK以下である、
 断熱シート。
[2]熱伝導率が5W/mK以下である、[1]の断熱シート。
[3]熱伝導率が1W/mK以下である、[2]の断熱シート。
[4]20%圧縮弾性率が0.2N/mm以上である、[1]~[3]のいずれかの断熱シート。
[5]密度が0.5g/cm以上である、[1]~[4]のいずれかの断熱シート。
[6]密度が0.8g/cm以上である、[5]の断熱シート。
[7]ガラス転移温度が25℃以下である、[1]~[6]のいずれかの断熱シート。
[8]断熱シートが、ポリマー成分をマトリックスとして断熱シートの全質量中10質量%以上含む、[1]~[7]のいずれかの断熱シート。
[9]ポリマー成分がアクリルゴム、フッ素ゴム及びニトリルゴムからなる群より選択される1種以上を含む、[8]の断熱シート。
[10]ポリマー成分が架橋構造を含む、[8]又は[9]の断熱シート。
[11][1]~[10]のいずれかの断熱シートを含むバッテリーモジュール用シート。
[12][11]のバッテリーモジュール用シートを備えたバッテリーモジュール。
[13]複数のバッテリーセルを有し、少なくとも1つのバッテリーセルにバッテリーモジュール用シートが近接して配置された、[12]のバッテリーモジュール。
 本発明は、10%重量減少温度(T10)が300℃以上であり、20%圧縮弾性率(Ec)が0.1N/mm以上であり、かつ熱伝導率(λ)が10W/mK以下である、断熱シートに関する。
 ここで、10%重量減少温度(T10)は、示差熱熱重量同時測定装置を用いて、15mgの試験片を空気雰囲気下、昇温開始温度30℃、昇温終了温度800℃、昇温速度10℃/minで昇温し、800℃で10分間保持した際の試料の減量を測定し、昇温開始時点の試料の重量に対して10%減量した時点の温度をいう。
 20%圧縮弾性率(Ec)は、シートを20%圧縮した際の弾性率であり、JIS K6254の圧縮試験C法に準拠したものであり、厚み2mmの試験片を使用して、最大荷重900Nに設定して圧縮した際に、20%圧縮時(変位0.4mm)の荷重を測定し、面積当たりの数値に換算した値をいう。
 熱伝導率(λ)は、ASTM D5470に従って測定した値をいう。
 断熱性能の点から、熱伝導率(λ)は5W/mK以下が好ましく、より好ましくは1W/mK以下である。
 柔軟性の制御の点から、20%圧縮弾性率(Ec)は0.2N/mm以上が好ましい。
 本発明の断熱シートは、密度(ρ)が0.5g/cm以上であることができ、好ましくは0.8g/cm以上である。密度(ρ)がこの範囲であると、シートの強度の点から好ましく、さらに衝撃が生じた場合の断熱性能の維持の点からも有利である。
 本発明の断熱シートは、ガラス転移温度(Tg)が25℃以下であることができる。ガラス転移温度(Tg)がこの範囲であると、耐衝撃性の点から好ましく、超高温となった場合の断熱性能の維持の点からも有利である。
 ここで、ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計を用いて、15mgの試験片を窒素雰囲気下、降温開始温度30℃、降温速度10℃/minで-80℃に下げてから5分間保持し、次いで昇温速度10℃/minで200℃まで昇温した際に、吸熱ピークが観測される温度とする。
 本発明の断熱シートは、ポリマー成分をマトリックスとして含むことができ、その際、ポリマー成分は断熱シートの全質量中10質量%以上であることが好ましい。
 ポリマー成分は、アクリルゴム、フッ素ゴム及びニトリルゴムからなる群より選択される1種以上を含むことが好ましい。これらは、超高温かつ高荷重が生じた際のシート状の部材の残存の点から有利である。耐熱性の観点からはフッ素ゴム、耐衝撃性の観点からはアクリルゴム及びニトリルゴムが好ましい。
 ポリマー成分は架橋構造を含むことが、断熱性能及びシートの強度の点から好ましい。
 本発明の断熱シートの用途は、特に限定されないが、バッテリーモジュールに好適に使用することができる。
 本発明は、上記断熱シートを含むバッテリーモジュール用シートに関する。バッテリーモジュール用シートは、本発明の断熱シートで構成されていてもよく、他のシートや部材を備えた複合シートであってもよい。
 本発明はさらに、上記バッテリーモジュール用シートを備えたバッテリーモジュールに関する。バッテリーモジュールに含まれる複数のバッテリーセルのうち、少なくとも1つのバッテリーセルに上記バッテリーモジュール用シートを近接して配置することが有利であり、例えば隣接するバッテリーセルの間に上記バッテリーモジュール用シートを配置することができる。
 ここで、バッテリーモジュールとは、複数のバッテリーセルを筐体に収容したバッテリーの構成単位をいう。
 バッテリーセルとは、正極材、負極材及び電解質が外装部材に収容され、正極タブ又は正極端子と、負極タブ又は負極端子とを有するバッテリーの構成単位をいう。セルの形状は特に限定されず、円筒型、角型、ラミネート型、コイン型等であってよい。
 バッテリーとは、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル・水素電池、リチウム・硫黄電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・鉄電池、ニッケル・亜鉛電池、ナトリウム・硫黄電池、鉛蓄電池、空気電池等の二次電池をいう。
 本発明の断熱シートは、優れた断熱性能を発揮し、例えば、バッテリーモジュール用シートとしてバッテリーモジュールに使用した場合、瞬間的にあるセルが熱暴走して超高温(例えば、700~900℃)になり、かつ高荷重(例えば、火炎や爆風等の衝撃による負荷)が生じても、隣接するセルの熱暴走の誘発を効果的に防止し、発火が発生しても隣接するセルや部材に類焼することを防止することが期待できる。
本発明の断熱シートをバッテリーモジュール用シートとして使用したバッテリーモジュールの一例の模式図である。本発明の断熱シートがバッテリーセル同士の間に配置されている。 本発明の断熱シートをバッテリーモジュール用シートとして使用したバッテリーモジュールの他の例の模式図である。本発明の断熱シートがバッテリーセルに近接して配置されている。 本発明の断熱シートをバッテリーモジュール用シートとして使用した模式図である。本発明の断熱シートにより、複数のバッテリーセルのそれぞれが巻かれている。
 以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
 本発明の断熱シートは300℃以上の10%重量減少温度(T10)を有し、耐熱性に優れている。10%重量減少温度(T10)は300℃以上であることが好ましい。10%重量減少温度(T10)の上限は特に限定されないが、例えば3000℃以下とすることができ、好ましくは2000℃以下である。
 本発明の断熱シートは0.1N/mm以上の20%圧縮弾性率(Ec)を有し、強度及び耐衝撃性の点で優れている。20%圧縮弾性率(Ec)は0.5N/mm以上であることが好ましい。断熱シートの脆化を回避し、良好な耐衝撃性を得る点から、20%圧縮弾性率(Ec)は10N/mm未満であることが好ましく、より好ましくは4N/mm未満であり、さらに好ましくは3N/mm未満である。
 本発明の断熱シートは10W/mK以下の熱伝導率(λ)を有し、断熱性に優れている。熱伝導率(λ)は10W/mK以下であることが好ましい。熱伝導率(λ)の下限は特に限定されないが、例えば0.02W/mK以上とすることができる。
 本発明の断熱シートは密度(ρ)が0.5g/cm以上であることができ、好ましくは0.8g/cm以上である。密度(ρ)は、軽量化を通して省エネルギーを図ることができる点から、5g/cm以下であることが好ましく、より好ましくは3g/cm以下である。
 本発明の断熱シートはガラス転移温度(Tg)が25℃以下であることができ、好ましくは0℃以下である。ガラス転移温度(Tg)は、-200℃以上であることが好ましく、より好ましくは-100℃以上である。
 本発明の断熱シートは、ポリマー成分を含むことができ、ポリマー成分によって断熱シートのマトリックスを形成することができる。断熱シートは、ポリマー成分に加えて、フィラーを含有することが好ましい。ポリマー成分及びフィラーの選択、配合量の調整を通じて、10%重量減少温度(T10)、20%圧縮弾性率(Ec)及び熱伝導率(λ)を制御することができる。
<ポリマー成分>
 ポリマー成分は、断熱性性能の点から、ガラス転移温度(Tg)が25℃以下であることが好ましく、より好ましくは0℃以下であり、また、-200℃以上であることが好ましく、より好ましくは-100℃以上である。
 ポリマー成分としては、断熱性能の点から、ゴム物質が好ましく、中でも、アクリルゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴムが好ましい。これらのゴムは架橋構造を有したものであってもよい。これらは単独であっても、2種以上の任意の比率での併用であってもよい。
<<アクリルゴム>>
 アクリルゴムは、(メタ)アクリル酸エステル単量体を重合したゴム状の重合体であり、(メタ)アクリル酸エステル単量体と、これと共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。
 ここで、(メタ)アクリルとは、メタクリル及び/又はアクリルを意味する。
((メタ)アクリル酸エステル単量体)
 (メタ)アクリル酸エステル単量体は、特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル単量体等が挙げられる。
 (メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体は、特に限定されず、炭素原子数1~12のアルキルエステルが好ましく、炭素原子数1~8のアルキルエステルがより好ましく、炭素原子数2~6のアルキル酸エステルがさらに好ましい。
 例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチルが好ましく、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチルがより好ましい。これらは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 (メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル単量体は、特に限定されず、炭素原子数2~12のアルコキシアルキルエステルが好ましく、炭素原子数2~8のアルコキシアルキルエステルがより好ましく、炭素原子数2~6のアルコキシアルキルエステルがさらに好ましい。
 例えば、(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸エトキシメチル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-プロポキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-メトキシブチル等が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチルが好ましく、アクリル酸2-エトキシエチル、アクリル酸2-メトキシエチルが特に好ましい。これらは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 (メタ)アクリル酸エステル単量体は、アクリルゴムの形成に用いられる全単量体100質量%中、30質量%以上であることが好ましい。
(架橋性単量体)
 (メタ)アクリル酸エステル単量体と共重合可能な他の単量体としては、架橋性単量体が挙げられる。
 架橋性単量体は、特に限定されず、例えば、α,β-エチレン性不飽和カルボン酸単量体、エポキシ基を有する単量体、ハロゲン原子を有する単量体等の反応性極性官能基を有する単量体;ジエン単量体等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、特に限定されず、例えば、α,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸、α,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸、α,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステル等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸は、特に限定されず、炭素原子数3~12のα,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、α-エチルアクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸は、特に限定されず、炭素原子数4~12のα,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸が好ましく、フマル酸、マレイン酸等のブテンジオン酸;イタコン酸;シトラコン酸;クロロマレイン酸等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸モノエステルは、特に限定されず、炭素原子数4~12のα,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸の炭素原子数1~12のアルキルモノエステルが好ましく、炭素原子数4~6のα,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸の炭素原子数2~8のアルキルモノエステルがより好ましく、炭素原子数4のブテンジオン酸と炭素原子数2~6のアルキルモノエステルがさらに好ましい。例えば、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノn-ブチル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノn-ブチル等のブテンジオン酸モノ鎖状アルキルエステル;フマル酸モノシクロペンチル、フマル酸モノシクロヘキシル、フマル酸モノシクロヘキセニル、マレイン酸モノシクロペンチル、マレイン酸モノシクロヘキシル、マレイン酸モノシクロヘキセニル等の脂環構造を有するブテンジオン酸モノエステル;イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノn-ブチル、イタコン酸モノシクロヘキシル等のイタコン酸モノエステル等が挙げられる。
 これらは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 上記単量体のうち、ジカルボン酸には、無水物として存在しているものも含まれる。
 エポキシ基を有する単量体は、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル等のエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル;アリルグリシジルエーテル;ビニルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有エーテル等が挙げられる。
 ハロゲン原子を有する単量体は、特に限定されず、例えば、ハロゲン含有飽和カルボン酸の不飽和アルコールエステル、(メタ)アクリル酸ハロアルキルエステル、(メタ)アクリル酸ハロアシロキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸(ハロアセチルカルバモイルオキシ)アルキルエステル、ハロゲン含有不飽和エーテル、ハロゲン含有不飽和ケトン、ハロメチル基含有芳香族ビニル化合物、ハロゲン含有不飽和アミド、ハロアセチル基含有不飽和単量体等が挙げられる。ハロゲン原子を有する単量体は、ハロゲン原子として、塩素原子を含有するものであることが好ましい。
 ハロゲン含有飽和カルボン酸の不飽和アルコールエステルとしては、クロロ酢酸ビニル、2-クロロプロピオン酸ビニル、クロロ酢酸アリル等が挙げられる。
 (メタ)アクリル酸ハロアルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸1-クロロエチル、(メタ)アクリル酸2-クロロエチル、(メタ)アクリル酸1,2-ジクロロエチル、(メタ)アクリル酸2-クロロプロピル、(メタ)アクリル酸3-クロロプロピル、(メタ)アクリル酸2,3-ジクロロプロピル等が挙げられる。
 (メタ)アクリル酸ハロアシロキシアルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2-(クロロアセトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(クロロアセトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸3-(クロロアセトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸3-(ヒドロキシクロロアセトキシ)プロピル等が挙げられる。
 (メタ)アクリル酸(ハロアセチルカルバモイルオキシ)アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2-(クロロアセチルカルバモイルオキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3-(クロロアセチルカルバモイルオキシ)プロピル等が挙げられる。
 ハロゲン含有不飽和エーテルとしては、クロロメチルビニルエーテル、2-クロロエチルビニルエーテル、3-クロロプロピルビニルエーテル、2-クロロエチルアリルエーテル、3-クロロプロピルアリルエーテル等が挙げられる。
 ハロゲン含有不飽和ケトンとしては、2-クロロエチルビニルケトン、3-クロロプロピルビニルケトン、2-クロロエチルアリルケトン等が挙げられる。
 ハロメチル基含有芳香族ビニル化合物としては、p-クロロメチルスチレン、m-クロロメチルスチレン、o-クロロメチルスチレン、p-クロロメチル-α-メチルスチレン等が挙げられる。
 ハロゲン含有不飽和アミドとしては、N-クロロメチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
 ハロアセチル基含有不飽和単量体としては、3-(ヒドロキシクロロアセトキシ)プロピルアリルエーテル、p-ビニルベンジルクロロ酢酸エステル等が挙げられる。
 ジエン単量体としては、共役ジエン単量体、非共役ジエン単量体が挙げられる。
 共役ジエン単量体としては、1,3-ブタジエン、イソプレン、ピペリレン等が挙げられる。
 非共役ジエン単量体としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタジエニル、(メタ)アクリル酸2-ジシクロペンタジエニルエチル等が挙げられる。
 アクリルゴムを構成する全単量体単位中における、架橋性単量体単位の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であり、また、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下である。
 アクリルゴムは、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、任意の架橋性単量体単位に加えて、これらと共重合可能な他の単量体の単位を有していてもよい。このような共重合可能な他の単量体は、特に限定されず、芳香族ビニル単量体、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体、アクリルアミド系単量体、α,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸ジエステル単量体、その他のオレフィン系単量体等が挙げられる。
 芳香族ビニル単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
 アクリルアミド系単量体としては、アクリルアミド、メタクリルアミド等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和ジカルボン酸ジエステル単量体としては、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジn-ブチル等のマレイン酸ジアルキルエステルであってアルキル基の炭素原子数が1~18のもの;フマル酸ジメチル、フマル酸ジn-ブチル等のフマル酸ジアルキルエステルであってアルキル基の炭素原子数が1~18のもの;マレイン酸ジシクロペンチル、マレイン酸ジシクロヘキシル等のマレイン酸ジシクロアルキルエステルであってシクロアルキル基の炭素原子数が4~16のもの;フマル酸ジシクロペンチル、フマル酸ジシクロヘキシル等のフマル酸ジシクロアルキルエステルであってシクロアルキル基の炭素原子数が4~16のもの;イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジn-ブチル等のイタコン酸ジアルキルエステルであってアルキル基の炭素原子数が1~18のもの:イタコン酸ジシクロヘキシル等のイタコン酸ジシクロアルキルエステルであってシクロアルキル基の炭素原子数が4~16のもの等が挙げられる。
 その他のオレフィン系単量体としては、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等が挙げられる。
 共重合可能な他の単量体は、これらは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 本発明のアクリルゴムを構成する全単量体単位中における、これら共重合可能な他の単量体の単位の含有量は、好ましくは70質量%以下であり、より好ましくは60質量%以下である。
(アクリルゴムの製造)
 アクリルゴムの製造方法は特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体、架橋性単量体、場合によりこれらと共重合可能な他の単量体を重合(共重合)する方法が挙げられる。重合法としては、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法等が挙げられる。重合反応の制御が容易である点から乳化重合法が好ましい。
 アクリルゴムは、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)が10以上80以下であることができ、好ましくは15以上であり、また、好ましくは70以下である。
 ここで、ムーニー粘度は、JIS K6300-1に従って測定した値をいう。
(架橋アクリルゴム)
 アクリルゴムは架橋構造を有していてもよい。架橋に付されるアクリルゴムは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
(架橋剤)
 アクリルゴムの架橋には、架橋剤を用いることができる。架橋剤は特に限定されず、有機過酸化物架橋剤、ジアミン化合物等の多価アミン化合物及びその炭酸塩をはじめとする含窒素架橋剤、硫黄系架橋剤等を使用することができる。有機過酸化物架橋剤、含窒素架橋剤が好ましい。これらは単独でも、2種以上を任意の比率で使用してもよい。
 有機過酸化物架橋剤は特に限定されず、ジクミルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、t-ブチルクミルペルオキシド、パラメンタンヒドロペルオキシド、ジ-t-ブチルペルオキシド、1,3-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,4-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1-ジ-t-ブチルペルオキシ-3,3-トリメチルシクロヘキサン、4,4-ビス-(t-ブチル-ペルオキシ)-n-ブチルバレレート、2,5-ジメチル-2,5-ジ-t-ブチルペルオキシヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ-t-ブチルペルオキシヘキシン-3、1,1-ジ-t-ブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、p-クロロベンゾイルペルオキシド、t-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルペルオキシベンゾエート等が挙げられるが、耐熱性、ゴム弾性の点から、1,3-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,4-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼンが好ましい。有機過酸化物架橋剤は、単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 含窒素架橋剤は特に限定されず、例えば多価アミン化合物及びその炭酸塩が挙げられる。多価アミン化合物及びその炭酸塩は特に限定されず、炭素原子数4~30の多価アミン化合物及びその炭酸塩が好ましい。このような多価アミン化合物及びその炭酸塩としては、脂肪族多価アミン化合物、芳香族多価アミン化合物及びそれらの炭酸塩等が挙げられる。含窒素架橋剤は、単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 脂肪族多価アミン化合物は特に限定されず、例えばヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、N,N’-ジシンナミリデン-1,6-ヘキサンジアミン等が挙げられ、中でもヘキサメチレンジアミンカーバメートが好ましい。これらは炭酸塩であってもよい。
 芳香族多価アミン化合物は特に限定されず、例えば4,4’-メチレンジアニリン、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-(m-フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、4,4’-(p-フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、4,4’-ジアミノベンズアニリド、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、1,3,5-ベンゼントリアミン等が挙げられ、中でも2,2’-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパンが好ましい。
 架橋剤は、アクリルゴム100質量部に対して、0.1質量部以上20質量部以下で用いることができる。破断強度、破断伸び、ゴム弾性の点から、好ましくは0.3質量部以上であり、また、好ましくは15質量部以下である。
(共架橋剤)
 アクリルゴムの架橋は、共架橋剤を用いて行ってもよい。共架橋剤は特に限定されないが、ラジカル反応性の不飽和基を分子中に複数個有する低分子又は高分子の化合物が好ましく、例えば、ジビニルベンゼンやジビニルナフタレン等の多官能ビニル化合物;トリアリルイソシアヌレート、トリメタリルイソシアヌレート等のイソシアヌレート類;トリアリルシアヌレート等のシアヌレート類;N,N’-m-フェニレンジマレイミド等のマレイミド類;ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート、ジアリルセバケート、トリアリルホスフェート等の多価酸のアリルエステル;ジエチレングリコールビスアリルカーボネート;エチレングリコールジアリルエーテル、トリメチロールプロパンのトリアリルエーテル、ペンタエリトリットの部分的アリルエーテル等のアリルエーテル類;アリル化ノボラック、アリル化レゾール樹脂等のアリル変性樹脂;トリメチロールプロパントリメタクリレートやトリメチロールプロパントリアクリレート等の、3~5官能のメタクリレート化合物やアクリレート化合物等が挙げられる。中でも、ゴム弾性、硬さの点から、3~5官能のメタクリレート化合物、3~5官能のアクリレート化合物が好ましく、トリメチロールプロパントリメタクリレートがより好ましい。
 共架橋剤を使用する場合、アクリルゴム100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下とすることができる。ゴム弾性の点から、好ましくは0.5質量部以上であり、また、破断伸びの点から、好ましくは20質量部以下である。
(架橋促進剤)
 アクリルゴムの架橋は、架橋促進剤を用いて行ってもよい。架橋促進剤は特に限定されないが、アクリルゴムが架橋性基としてカルボキシル基を有し、かつ架橋剤が多価アミン化合物又はその炭酸塩である場合には、グアニジン化合物、ジアザビシクロアルケン化合物、イミダゾール化合物、第四級オニウム塩、第三級ホスフィン化合物、脂肪族一価二級アミン化合物、脂肪族一価三級アミン化合物等を用いることができ、中でも、グアニジン化合物、ジアザビシクロアルケン化合物、脂肪族一価二級アミン化合物が好ましく、グアニジン化合物、ジアザビシクロアルケン化合物が特に好ましい。架橋促進剤として、酸化亜鉛等も使用することができる。
<<ニトリルゴム>>
 ニトリルゴムは、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体を重合した重合体であり、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体と、これと共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。
(α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体)
 α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体は、ニトリル基を有するα,β-エチレン性不飽和化合物であれば特に限定されず、例えば、アクリロニトリル;α-クロロアクリロニトリル、α-ブロモアクリロニトリル等のα-ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリル等のα-アルキルアクリロニトリル等が挙げられる。中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましく、アクリロニトリルがより好ましい。
 α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体は、単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体は、ニトリルゴムの形成に用いられる全単量体100質量%中、20質量%以上であることが好ましい。これと共重合可能な他の単量体との共重合体の場合、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体は、20質量%以上90質量%以下とすることができ、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上であり、また、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。この範囲であれば、ニトリルゴムの架橋物について、耐熱性や化学的安定性を良好に保ちながら、機械特性に優れたものとすることができる。
(共役ジエン単量体)
 ニトリルゴムが、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体と、これと共重合可能な他の単量体との共重合体の場合、これと共重合可能な他の単量体としては、ゴム弾性の発現の点から共役ジエン単量体が好ましい。
 共役ジエン単量体は特に限定されないが、例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン等が挙げられる。中でも、1,3-ブタジエン、イソプレンが好ましく、1,3-ブタジエンがより好ましい。
 共役ジエン単量体は、単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 共役ジエン単量体は、ニトリルゴムの形成に用いられる全単量体100質量%中、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上であり、また、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは65質量%以下である。この範囲であれば、ニトリルゴムの架橋物について、耐熱性や化学的安定性を良好に保ちながら、ゴム弾性に優れたものとすることができる。共役ジエン単量体は、ニトリルゴム中、水素化された単位となっていてもよい。
(その他の単量体)
 共役ジエン単量体以外のα,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体と共重合可能な他の単量体(以下、その他の単量体ともいう。)として、非共役ジエン単量体;エチレン、α-オレフィン単量体;芳香族ビニル単量体;α,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸及びそのエステル;α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸及びそのモノエステル、多価エステル又は無水物;架橋性単量体;共重合性老化防止剤等も使用することができる。
 非共役ジエン単量体は特に限定されないが、炭素原子数が5~12のものが好ましく、例えば、1,4-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。
 α-オレフィン単量体は特に限定されないが、炭素原子数が3~12のものが好ましく、例えば、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン等が挙げられる。
 芳香族ビニル単量体は特に限定されず、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルピリジン等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸は特に限定されず、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸等が挙げられる。α,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸エステルとしては、これらのアルキルエステル等が挙げられ、炭素原子数1~8のアルキルエステルが好ましい。具体的には、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等が挙げられる。
 ここで、(メタ)アクリルは、アクリル又はメタクリルを意味する。
 α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸は特に限定されず、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸エステルとしては、これらのアルキルエステル等が挙げられ、炭素原子数1~8のアルキルエステルが好ましい。
 α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸モノエステルとしては、例えば、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノプロピル、マレイン酸モノn-ブチル等のマレイン酸モノアルキルエステル;フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノプロピル、フマル酸モノn-ブチル等のフマル酸モノアルキルエステル;シトラコン酸モノメチル、シトラコン酸モノエチル、シトラコン酸モノプロピル、シトラコン酸モノn-ブチル等のシトラコン酸モノアルキルエステル;イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノプロピル、イタコン酸モノn-ブチル等のイタコン酸モノアルキルエステル等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸多価エステルとしては、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジn-ブチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジn-ブチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジn-ブチル等が挙げられる。
 α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、イタコン酸無水物等が挙げられる。
 架橋性単量体は特に限定されず、例えば、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物;エチレンジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリル酸エステル類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のトリメタクリル酸エステル類等の多官能エチレン性不飽和単量体のほか、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチロール(メタ)アクリルアミド等の自己架橋性単量体等が挙げられる。
 共重合性老化防止剤は特に限定されず、例えば、N-(4-アニリノフェニル)アクリルアミド、N-(4-アニリノフェニル)メタクリルアミド、N-(4-アニリノフェニル)シンナムアミド、N-(4-アニリノフェニル)クロトンアミド、 N-フェニル-4-(3-ビニルベンジルオキシ)アニリン、N-フェニル-4-(4-ビニルベンジルオキシ)アニリン等が挙げられる。
 その他の単量体は、単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。その他の単量体は、ニトリルゴムの形成に用いられる全単量体100質量%中、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。その他の単量体は0質量%であってもよい。
 ニトリルゴムは、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体及び共役ジエン単量体との共重合体、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体、共役ジエン単量体及びその他の単量体との共重合体が好ましい。共役ジエン単量体から誘導される単位は水素化されていてもよい。ニトリルゴムは、水素化ニトリルゴム(部分水素化ニトリルゴムを含む)であってもよい。それぞれの単量体の例示及び量は、上記のとおりである。
(ニトリルゴムの製造)
 ニトリルゴムの製造方法は特に限定されず、例えば、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体、場合によりこれと共重合可能な他の単量体を重合(共重合)する方法が挙げられる。重合法としては、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、溶液重合法等が挙げられる。重合反応の制御が容易である点から乳化重合法が好ましい。得られた重合体(共重合体)を水素化(水素添加反応)を実施して、ニトリルゴムのヨウ素価を制御することができる。水素化の方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。
 ニトリルゴムは、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)が10以上250以下であることができ、好ましくは20以上、より好ましくは30以上であり、また、好ましくは200以下、より好ましくは180以下である。
 ここで、ムーニー粘度は、JIS K6300-1に従って測定した値をいう。
 ニトリルゴムのヨウ素価は120以下が好ましく、より好ましくは60以下、さらに好ましくは40以下、特に好ましくは30以下である。
(架橋ニトリルゴム)
 ニトリルゴムは架橋構造を有していてもよい。架橋に付されるニトリルゴムは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 架橋に使用する架橋剤、共架橋剤、使用量等のアクリルゴムの架橋に関する記載は、ニトリルゴムの架橋にも適用される。
<<フッ素ゴム>>
 フッ素ゴムとしては特に限定されず、含フッ素単量体の単独重合体、2種以上の含フッ素単量体の共重合体、1種以上の含フッ素単量体と1種以上の含フッ素単量体と共重合することが可能なフッ素非含有の単量体との共重合体が挙げられる。フッ素ゴムは架橋構造を有していてもよく、これらの単独重合体、共重合体は、架橋構造を有するものが包含される。フッ素ゴムは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。
 含フッ素単量体は、特に限定されず、例えばビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、ビニルフルオライド、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフルオロエチルビニルエーテル、臭素化及び/又はヨウ素化されている不飽和フルオロ炭化水素等の架橋性単量体等が挙げられる。
 含フッ素単量体と共重合することが可能なフッ素非含有の単量体としては、例えばエチレン、プロピレン等が挙げられる。
 フッ素ゴムとしては、例えば、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体等の二元共重合体;ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体の三元共重合体、三元共重合体を構成する単量体と、架橋性単量体の共重合体等が挙げられる。
 フッ素ゴム中のフッ素原子の含有量は、好ましくは65質量%以上であり、より好ましくは67質量%以上であり、さらに好ましくは69質量%以上である。フッ素ゴム中のフッ素原子の含有量が65質量%以上であると、フッ素ゴム架橋物の耐熱性が向上する。
 フッ素ゴムを架橋に付す場合、架橋に付されるフッ素ゴムは単独であっても、2種以上を任意の比率で併用してもよい。架橋に使用する架橋剤、共架橋剤、使用量等のアクリルゴムの架橋に関する記載は、フッ素ゴムの架橋にも適用される。
 フッ素ゴムの架橋においては、フッ酸等の酸成分が発生するため、これらをトラップするための受酸剤を使用することができる。受酸剤としては、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。
<フィラー>
 フィラーとしては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン等の金属無機酸化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物;窒化ホウ素、窒化ケイ素等の金属窒化物;タルク(ケイ酸マグネシウム)、リン酸ジルコニウム、珪藻土、ゼオライト、ヒル石(バーミキュライト)等の無機フィラーが挙げられる。メタクリル酸亜鉛、安息香酸ナトリウム等のフィラーも使用することができる。中でも、強度の点から、リン酸ジルコニウム、水酸化マグネシウム、メタクリル酸亜鉛が好ましい。
 炭素系フィラー(例えば、黒鉛、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェンナノプレート、グラフェン、炭素繊維等)を用いることができる。これらは、強度の点から好ましく、中でもカーボンブラック、炭素繊維が好ましい。
 ガラス繊維、セラミック繊維等の無機繊維、ポリエチレン繊維等の短繊維も使用することができる。
 フィラーは、耐熱性の点から、分解温度が200℃以上であるのものを使用することが好ましい。より好ましくは300℃以上であり、上限は特に限定されないが、例えば3000℃以下とすることができる。
 フィラーは、フィラーが有する機能に応じて、添加剤としての役割も果たすことができる。
 吸熱性向上の点から、熱消失性フィラー(例えば、メラミンシアヌレート等)を用いることができる。
<ポリマー成分及びフィラーの量>
 本発明の断熱シートは、ポリマー成分をマトリックスとして含むことができ、その際、ポリマー成分は断熱シートの全質量中10質量%以上であることが好ましく、より好ましくは40質量%以上である。上限は特に限定されず、100質量%であってもよいが、他の成分を配合して所望の機能を発現させる点からは、95質量%以下とすることができる。
 断熱シートがポリマー成分及びフィラーを含む場合、フィラーは、ポリマー成分100質量部に対して、5質量部以上200質量部以下であることができ、断熱性能の点から、10質量部以上100質量部以下が好ましい。
<その他の成分>
 その他の成分として、ゴム分野で公知の各種配合剤を用いることができる。例えば、補強剤、充填材、老化防止剤、光安定剤、スコーチ防止剤、可塑剤、加工助剤、滑剤、粘着剤、潤滑剤、難燃剤、受酸剤、防黴剤、帯電防止剤、着色剤、シランカップリング剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、発泡剤等が挙げられる。これらの配合剤の量は、配合目的に応じた量とすることができる。
<断熱シート>
 本発明の断熱シートは、例えば、ポリマー成分、フィラー及び任意の配合剤を混合して組成物を調製し、成形機、例えば、押出機、射出成形機、圧縮機、ロール等により、組成物をシート状に成形することにより得ることができる。
 ポリマー成分に使用するゴム物質を架橋する場合は、架橋剤及び熱に不安定な成分(共架橋剤、架橋促進剤等)を除いた成分を、バンバリーミキサ、インターミキサ、ニーダ等の混合機で一次混練した後、ロール等に移して、架橋剤及び熱に不安定な成分を加えて二次混練することにより組成物を調製できる。組成物を成形し、加熱することにより架橋反応を行い、ニトリルゴムの架橋物とするとともに、シート状に形状を固定化して、シートを得ることができる。予めシート状に成形した後に架橋しても、シート状に成形するのと同時に架橋を行ってもよい。
 本発明の断熱シートの厚みは特に限定されず、用途に応じて、適宜設定することができる。バッテリーモジュール用シートに用いる場合、バッテリーモジュール用シートは0.01mm以上50mm以下であることができ、熱暴走時の問題防止の点から、好ましくは0.05mm以上であり、また、電池容量の点から30mm以下である。
 バッテリーモジュール用シートはバッテリーモジュール内のバッテリーセルに近接するようにして配置することが好ましく、より好ましくはバッテリーセルに直接、接するようにして配置することでる。
 例えば、図1に示すように、本発明のシートを隣接するバッテリーセルの間に配置して、セル間スペーサとすることができる。このような構造とすることによって、隣接するバッテリーセル同士を断熱し、連鎖的な熱暴走を防止することができ、また、バッテリーセルが発火した場合に、隣接するバッテリーセルへの類焼を防止することもできる。
 図2に示すように、本発明のシートをバッテリーセルに近接して配置することができる。これにより、類焼防止シートとして機能させることができ、バッテリーセルが発火した場合に、バッテリーモジュール内の他の部材や、他のバッテリーモジュールへの類焼を防止することができる。
 図3に示すように、本発明のシートを各バッテリーセルに巻き付けて、セル間フィルムとすることができる。このような構造とすることによって、隣接するバッテリーセル同士を断熱し、連鎖的な熱暴走を防止することができ、また、バッテリーセルが発火した場合に、隣接するバッテリーセルへの類焼を防止することもできる。
 本発明の断熱シートの用途はバッテリーモジュール用に限定されない。優れた耐熱性及び耐衝撃性を活かした用途として、例えば、建築物用や自動車用が挙げられる。
 以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されない。実施例において、部、%、ppm表示は、特段の記載がない限り、質量部、質量%、質量ppmを表す。
 実施例・比較例の評価は、以下のようにして行った。
<10%重量減少温度(T10)の測定>
 実施例・比較例のシートからサンプル(厚み2mm)として15mgを計量し、プラチナパンに入れる。空のプラチナパンをリファレンスとし、示差熱熱重量同時測定装置を用いて、空気雰囲気下、昇温開始温度30℃で昇温速度10℃/minで昇温し、800℃で10分間保持する。その時のサンプルの減量を測定し、出力されたグラフにより、昇温開始時点のサンプルの重量に対して10%減量した時点の温度を読み取る。
<20%圧縮弾性率(Ec)の測定>
 実施例・比較例のシートから縦15mm×横15mm×厚み2mmのサンプルを得る。引張試験機に圧縮治具を取り付け、最大荷重900Nに設定し、サンプルを1回圧縮し、その際の20%圧縮時の荷重をロードセルを用いて測定する。20%圧縮時の荷重を、圧縮治具のサンプルの接触面積(15mm×15mm=225mm)で除して算出する。
<耐類焼試験>
 円筒形のリチウムイオン電池セル(Panasonic製、NCR18650B)を2セル(一方をトリガーセル、他方を隣接セルという)を用意し、セル同士の間にセル間スペーサとして実施例・比較例のシート(縦18mm×横70mm×厚み1mm)を配置し、外側を金属板で固定した。
 トリガーセルの側面から釘(直径2mm)を1mm/sで9mmの深さまで刺し、トリガーセルを強制的に熱暴走させ発火させた。隣接セルのシートが配置された面とは反対側の面の温度を測定し、最大値(℃)を記録した。熱暴走により、トリガーセルのシートが配置された面とは反対側の下面の温度は700~900℃に達している。
<熱伝導率(λ)の測定>
 実施例・比較例のシートから縦50mm×横50mm×厚み2mmのサンプルを得て、熱伝導率測定装置(TRIDENT)のセンサー部を覆うようにサンプルを設置する。発泡体等、液体を吸収してしまうサンプル以外は、接触面積を確保するために蒸留水をあらかじめセンサーに約0.1mL滴下しておき、3回熱伝導率を測定する。その平均値により、算出する。比較例1及び2が、液体を吸収してしまうサンプルに相当し、これらの例では、蒸留水を滴下せずに測定を行う。
<ガラス転移点(Tg)の測定>
 実施例・比較例のシートからサンプルとして15mgを計量し、示差走査熱量計を用いて、サンプルを窒素雰囲気下、降温開始温度30℃、降温速度10℃/minで-80℃に下げてから5分間保持し、次いで昇温速度10℃/minで200℃まで昇温した際に、吸熱ピークが観測される温度とする。
 実施例・比較例のシートの製造に使用した成分は以下のとおりである。
<製造例1:アクリルゴム(1)の製造>
 温度計、攪拌装置、窒素導入管及び減圧装置を備えた重合反応器に、水200部、ラウリル硫酸ナトリウム3部、アクリル酸エチル48.1部、アクリル酸n-ブチル50.4部、及びフマル酸モノn-ブチル1.75部を仕込んだ。
 次に、減圧による脱気及び窒素置換を繰り返して酸素を十分除去した後、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.002部及びクメンハイドロパーオキシド0.005部を加えて、常圧常温下、乳化重合反応を開始させ、重合転化率が95%に達するまで反応を継続した。得られた乳化重合液を塩化カルシウム水溶液で凝固させた後、水洗し、乾燥させて、アクリルゴム(1)を得た。
 得られたアクリルゴム(1)の組成は、アクリル酸エチル由来の構成単位48.1%、アクリル酸n-ブチル由来の構成単位50.15%、及びフマル酸モノn-ブチル由来の構成単位1.75%である。
<製造例2:水素化ニトリルゴム(1)の製造>
 反応器内でイオン交換水200部に、炭酸ナトリウム0.2部を溶解し、それに脂肪酸カリウム石鹸(脂肪酸のカリウム塩)2.25部を添加して石鹸水溶液を調製した。そして、この石鹸水溶液に、アクリロニトリル41部及びt-ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.47部をこの順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3-ブタジエン59部を仕込んだ。
 次いで、反応器内を5℃に保ち、クメンヒドロペルオキシド(重合開始剤)0.1部、還元剤及びキレート剤適量を仕込み、温度を5℃に保ちながら16時間重合反応を行なった。次いで、濃度10%のハイドロキノン(重合停止剤)水溶液0.1部を加えて重合反応を停止し、水温60℃のロータリーエバポレ-タを用いて残留単量体を除去して、ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度約25%)を得た。
 次いで、上記にて得られたラテックスを、ラテックスに含有されるゴムの乾燥重量に対して、3%となる量の硫酸アルミニウムの水溶液に加えて攪拌してラテックスを凝固し、水で洗浄しつつ濾別した後、60℃で12時間真空乾燥してニトリルゴムを得た。そして、得られたニトリルゴムを、濃度12%となるようにアセトンに溶解し、これをオートクレーブに入れ、パラジウム・シリカ触媒をニトリルゴムに対して5000ppm加え、水素圧3.0MPaで水素添加反応を行なった。水素添加反応終了後、大量の水中に注いで凝固させ、濾別及び乾燥を行なって水素化ニトリルゴム(1)を得た。
 得られた水素化ニトリルゴム(1)の組成は、アクリロニトリル単位40.0%、ブタジエン単位(水素化されている部分を含む)60%であり、ヨウ素価は7、ポリマー・ムーニー粘度〔ML1+4、100℃〕は95であった。
<製造例3:水素化ニトリルゴム(2)の製造>
 反応器に、イオン交換水220部、濃度10%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液5部、アクリロニトリル37部、マレイン酸モノn-ブチル4部及びt-ドデシルメルカプタン(分子量調整剤)0.75部の順に仕込み、内部の気体を窒素で3回置換した後、1,3-ブタジエン57部を仕込んだ。そして、反応器を10℃に保ち、クメンヒドロペルオキシド(重合開始剤)0.06部、還元剤及びキレート剤適量を仕込み、攪拌しながら重合反応を継続し、重合転化率が40%及び60%になった時点で、それぞれ1部のマレイン酸モノn-ブチルを添加し、重合転化率が85%になった時点で、濃度10%のハイドロキノン水溶液(重合停止剤)0.1部を加えて重合反応を停止した。次いで、水温60℃で残留単量体を除去し、ニトリルゴムのラテックス(固形分濃度30%)を得た。
 そして、上記にて得られたニトリルゴムのラテックスに含有されるゴムの乾燥重量に対するパラジウム含有量が1,000ppmになるように、オートクレーブ中に、ニトリルゴムのラテックス及びパラジウム触媒(1%酢酸パラジウムアセトン溶液と等重量のイオン交換水を混合した溶液)を添加して、水素圧3MPa、温度50℃で6時間水素添加反応を行い、ニトリルゴムのラテックスを得た。
 得られたニトリルゴムのラテックスに2倍容量のメタノールを加えて凝固した後、60℃で12時間真空乾燥することにより、水素化ニトリルゴム(2)を得た。
 得られた水素化ニトリルゴム(2)は、カルボキシル基含有量が0.030ephr、ヨウ素価が9、ポリマー・ムーニー粘度〔ML1+4、100℃〕は44であった。
 得られた水素化ニトリルゴム(2)は、アクリロニトリル単位35.7%、ブタジエン単位(水素化されている部分含む)58.6%、マレイン酸モノn-ブチル単位5.7%であった。
 実施例・比較例のシートの製造に使用した材料は以下のとおりである。
<フッ素ゴム>
 フッ素ゴム(1):ケマーズ社製 バイトン(登録商標)GF600S
 フッ素ゴム(2):ケマーズ社製 バイトン(登録商標)A401C
<炭素フィラー>
 カーボンブラック(1):東海カーボン社製 シーストSO
 カーボンブラック(2):カンカーブ社製 サーマックスN990
<加工助剤>
 加工助剤(1):ステアリン酸
 加工助剤(2):DIC社製 グレッグG-8205(エステル系ワックス)
 加工助剤(3):東邦化学工業社製 フォスファノールRL210(ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸)
<老化防止剤>
 老化防止剤(1):大内新興化学工業社製 ノクラックCD(4,4'-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン)
 老化防止剤(2):大内新興化学工業社製 ノクラックMBZ(2-メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩)
<架橋剤・架橋促進剤・共架橋剤)
 架橋剤等(1);デュポンダウエラストマー社製 Diak#1(ヘキサメチレンジアミンカーバメート)
 架橋剤等(2):ランクセス社製 レノグランXLA-60(活性アミンと遅延剤の合成混合物)
 架橋剤等(3):日油社製 パーヘキサ(登録商標)25B-40(2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキサン、純度40%)
 架橋剤等(4):アルケマ社製 バルカップ40KE(1,3- 1,4-ビス(t-ブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、純度40%)
 架橋剤等(5):三菱ケミカル社製 TAIC(トリアリルイソシアヌレート)
 架橋剤等(6):酸化亜鉛
<その他>
 受酸剤(1):協和化学工業社製 キョーワマグ150(酸化マグネシウム)
 受酸剤(2):近江化学工業社製 CALDIC#1000(水酸化カルシウム)
 実施例・比較例のシートの製造方法は以下のとおりである。
<実施例1>
 ニーダーを用いて、表1に示す量で、アクリルゴム(1)に、カーボンブラック(1)、加工助剤(1)及び(2)、老化防止剤(1)を添加し、50℃で5分間混練し、アクリルゴムコンパウンドを得た。次いで、得られたゴムコンパウンドをオープンロールに移し、架橋剤等(1)及び(2)を添加し、50℃で混練することで、アクリルゴム組成物を得た。
 得られたアクリルゴム組成物を、縦15cm×横8cm×深さ0.2cmの金型に入れ、プレス圧10MPaで加圧しながら170℃で20分間プレス成形し、次いでオーブンを用いて170℃で4時間加熱してシートを得た。
 得られたシートの評価結果を表1示す。
<実施例2>
 オープンロールを用いて、表1に示す量で、フッ素ゴム(1)に、カーボンブラック(2)、架橋剤等(3)及び(5)を添加し、水冷下で混練することで、フッ素ゴム組成物を調製した。
 得られたフッ素ゴム組成物を、縦15cm×横8cm×深さ0.2cmの金型に入れ、プレス圧10MPaで加圧しながら170℃で20分間プレス成形し、次いでオーブンを用いて230℃で4時間加熱してシートを得た。
 得られたシートの評価結果を表1示す。
<実施例3>
 オープンロールを用いて、表1に示す量で、フッ素ゴム(2)に、カーボンブラック(2)、受酸剤(1)及び(2)を添加し、水冷下で混練することで、フッ素ゴム組成物を調製した。
 得られたフッ素ゴム組成物を、縦15cm×横8cm×深さ0.2cmの金型に入れ、プレス圧10MPaで加圧しながら170℃で20分間プレス成形し、次いでオーブンを用いて230℃で24時間加熱してシートを得た。
 得られたシートの評価結果を表1示す。
<実施例4>
 ニーダーを用いて、水素化ニトリルゴム(1)に、カーボンブラック(1)、加工助剤(1)、老化防止剤(1)及び(2)、架橋剤等(6)を添加し、50℃で5分間混練し、水素化ニトリルゴムコンパウンドを得た。次いで、得られたゴムコンパウンドをオープンロールに移し、架橋剤等(4)を添加し、50℃で混練することで、水素化ニトリルゴム組成物を調製した。
 得られた水素化ニトリルゴム組成物を、縦15cm×横8cm×深さ0.2cmの金型に入れ、プレス圧10MPaで加圧しながら170℃で20分間プレス成形してシートを得た。
 得られたシートの評価結果を表1示す。
<実施例5>
 ニーダーを用いて、水素化ニトリルゴム(2)に、カーボンブラック(1)、加工助剤(1)及び(3)、老化防止剤(1)を添加し、50℃で5分間混練し、水素化ニトリルゴムコンパウンドを得た。次いで、得られたゴムコンパウンドをオープンロールに移し、架橋剤等(1)及び(2)を添加し、50℃で混練することで、水素化ニトリルゴム組成物を調製した。
 得られた水素化ニトリルゴム組成物を、縦15cm×横8cm×深さ0.2cmの金型に入れ、プレス圧10MPaで加圧しながら170℃で20分間プレス成形し、次いでオーブンを用いて170℃で4時間加熱してシートを得た。
 得られたシートの評価結果を表1示す。
<比較例1~2>
 以下のシートを用いて評価を行った。評価を表1に示す。
<比較例のシート>
 比較例1:イノアック社製 高密度ウレタンシート PORON(登録商標)
 比較例2:パナソニック社製 NASBIS(登録商標)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 実施例1~5のシートは、瞬間的にあるトリガーセルが熱暴走して超高温(例えば、700~900℃)となり火炎が発生しても、隣接セルの熱暴走の誘発を効果的に防止することがわかる。
 本発明の断熱シートは、優れた断熱性能を発揮し、例えば、バッテリーモジュール用シートとしてバッテリーモジュールに使用した場合、瞬間的にあるセルが熱暴走して超高温かつ高荷重になっても、隣接するセルの熱暴走の誘発を効果的に防止し、発火が発生しても隣接するセルや部材に類焼することを防止することが期待でき、産業上有用である。
 1 バッテリーモジュール
 2 セル
 3 電極端子
 4 支持部材
 10 セル間スペーサ
 20 類焼防止シート
 30 セル間フィルム

Claims (13)

  1.  10%重量減少温度が300℃以上であり、
     20%圧縮弾性率が0.1N/mm以上であり、かつ
     熱伝導率が10W/mK以下である、
     断熱シート。
  2.  熱伝導率が5W/mK以下である、請求項1記載の断熱シート。
  3.  熱伝導率が1W/mK以下である、請求項2記載の断熱シート。
  4.  20%圧縮弾性率が0.2N/mm以上である、請求項1記載の断熱シート。
  5.  密度が0.5g/cm以上である、請求項1記載の断熱シート。
  6.  密度が0.8g/cm以上である、請求項5記載の断熱シート。
  7.  ガラス転移温度が25℃以下である、請求項1記載の断熱シート。
  8.  断熱シートが、ポリマー成分をマトリックスとして断熱シートの全質量中10質量%以上含む、請求項1記載の断熱シート。
  9.  ポリマー成分がアクリルゴム、フッ素ゴム及びニトリルゴムからなる群より選択される1種以上を含む、請求項8記載の断熱シート。
  10.  ポリマー成分が架橋構造を含む、請求項8記載の断熱シート。
  11.  請求項1~10のいずれか一項記載の断熱シートを含むバッテリーモジュール用シート。
  12.  請求項11記載のバッテリーモジュール用シートを備えたバッテリーモジュール。
  13.  複数のバッテリーセルを有し、少なくとも1つのバッテリーセルにバッテリーモジュール用シートが近接して配置された、請求項12記載のバッテリーモジュール。
     
PCT/JP2022/044783 2021-12-22 2022-12-05 断熱シート、バッテリーモジュール用シート及びバッテリーモジュール WO2023120144A1 (ja)

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