一种耐用防火罩材料及其制备方法与流程
本发明涉及新能源汽车电池热防护，尤其涉及一种新能源汽车动力电池包用耐用防火罩材料及其制备方法。
背景技术：
1、近年来，随着经济的发展和全球工业化进程的推进，环境问题和能源问题日益严峻，这些问题给社会的进步带来了阻力。正是在这种形势下，作为人们交通出行主要工具之一的汽车也逐渐迎来了更新换代的时期，新能源汽车应运而生。传统汽车需要消耗汽油资源，尾气会导致严重的空气污染。而新能源汽车则以除传统能源以外的新能源为驱动，具有清洁无污染节能的优势。
2、电动汽车是新能源汽车的典型代表之一。为了保障电动汽车驾驶员的安全及正常工作安定性，通常需要在电动汽车动力电池包上设置防火罩，用于防止电芯热失控时喷发的高温气体和火焰导致电池包破损，使电芯喷发的火焰泄露到电池包外部，在短时间内火情扩散至车辆内部，危及整车安全以及车内人员人身安全。然而，传统防火罩材料机械稳定性差，极易破损，阻燃防火性能不足，耐高温性能、耐候性能有待进一步提高。
3、为了解决上述问题，授权公告号为cn114159710b的中国发明专利公开了一种电动汽车电池包用防火罩及其制造方法，所述防火罩包括基础层、膨胀层和防护层，所述基础层采用阻燃材料制备而成，基础层包括第一基础层和第二基础层，所述膨胀层和防护层布置在第一基础层和第二基础层之间，所述膨胀层布置在第一基础层和防护层之间，所述防护层采用格栅结构，格栅的条状实体位于电芯防爆阀上方，格栅的开口位置对应于相邻两排电芯防爆阀之间的间隙位置；所述膨胀层设于防护层的外环位置。所述制造方法采用树脂传递模塑成型方法。该发明的防火罩零部件结构和性能更加稳定，可以在整个电池包使用的完整生命周期内提供有效防护。然而，该防火罩材料仍然存在阻燃防火性能、耐高温性能和耐候性能有待进一步提高的技术缺陷。
4、可见，开发一种阻燃防火性能佳，耐高温性能和耐候性能足，使用寿命长的耐用防火罩材料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进新能源汽车电池包热防护领域的发展具有非常重要的作用。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种阻燃防火性能佳，耐高温性能和耐候性能足，使用寿命长的耐用防火罩材料及其制备方法。
2、为达到以上目的，本发明提供一种耐用防火罩材料，由如下按重量份计的原料制成：增强材料35-45份、粘结剂6-12份、陶瓷化液态防火材料40-50份；所述陶瓷化液态防火材料包括如下按重量份计的组分：液态可固化含硼氮聚碳硅烷80-90份、可聚合型有机硅橡胶20-30份、成瓷填料20-30份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷3-5份、偶联剂1-3份、烯丙基三苯基溴化膦3-5份、双(4-羧基苯基)苯基氧化膦0.8-1.2份、2,3-喹啉二甲酸0.5-0.8份、甲基乙烯基硅芴1-3份、硫化剂2-5份。
3、优选的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化3,5,5三甲基己酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯按质量比1:(0.5-0.8):(0.8-1.2):0.3混合形成的混合物。
4、优选的，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。
5、优选的，所述成瓷填料为云母粉、滑石粉、硅灰石粉中的至少一种；所述成瓷填料的粒度为1000-2000目。
6、优选的，所述可聚合型有机硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶iota120。
7、优选的，所述液态可固化含硼氮聚碳硅烷的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述液态可固化含硼氮聚碳硅烷是按授权公告号为cn110698678b的中国发明专利实施例1的方法制成的液态可固化含硼氮聚碳硅烷lsibcn。
8、优选的，所述粘结剂是由如下按重量份计的各原料制成：硅酸钠3-5份、三聚磷酸钠1-3份、超支化聚醚酰亚胺环氧化合物10-16份、3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜3-5份、9,9-双[4-(2,3-环氧丙氧基乙氧基)苯基]芴1-3份、溶剂15-25份。
9、优选的，所述超支化聚醚酰亚胺环氧化合物的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述超支化聚醚酰亚胺环氧化合物是按授权公告号cn110951076b的中国发明专利实施例35的方法制成。
10、优选的，所述溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
11、优选的，所述增强材料为t700碳纤维布或无碱7628玻璃纤维布。
12、本发明的另一个目的，在于提供一种所述耐用防火罩材料的制备方法，包括如下步骤：
13、步骤s1、预制体的制备：将增强材料在170-180℃下预热3-5min后，将粘结剂各原料混合均匀，均匀涂布于增强材料表面，接着置于预成型模具内，合模1-2min，室温下冷压预成型，得到预制体；
14、步骤s2、防火罩的制备：将经过步骤s1制成的预制体放置于150-180℃的成型模具中，接着将陶瓷化液态防火材料各组分混合均匀，浇筑于成型模具的型腔中，依次进行合模、锁模、抽真空和热固化后，开模，取出样品，得到耐用防火罩材料。
15、优选的，步骤s1中所述预成型过程中，若异形处存在破损，在破损部位采用打补丁的方式，用缝制线缝制修补破损区域。
16、优选的，步骤s2中所述热固化的温度为190-260℃，时间为1.5-3.5h。
17、由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
18、（1）本发明公开的耐用防火罩材料的制备方法，制备工艺和设备简单，操作控制方便，耗能低，制备效率和成品合格率高，劳动强度低，适于连续规模化生产，具有较高的推广应用价值。
19、（2）本发明公开的耐用防火罩材料，由如下按重量份计的原料制成：增强材料35-45份、粘结剂6-12份、陶瓷化液态防火材料40-50份。通过各原料之间的相互配合作用，使得制成的耐用防火罩材料阻燃防火性能佳，耐高温性能和耐候性能足，使用寿命长。
20、（3）本发明公开的耐用防火罩材料，采用陶瓷化液态防火材料在预制体中的浸润、渗透及固化技术；优化预制体的制备和破损区域修补方法，能有效消除拼接区域的热防护薄弱环节，提高制成的防火罩的整体热防护性能；所述粘结剂是由如下按重量份计的各原料制成：硅酸钠3-5份、三聚磷酸钠1-3份、超支化聚醚酰亚胺环氧化合物10-16份、3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜3-5份、9,9-双[4-(2,3-环氧丙氧基乙氧基)苯基]芴1-3份、溶剂15-25份。通过粘结剂各组分之间的相互配合共同作用，能改善增强材料与陶瓷化液态防火材料之间的粘结性能，进而改善防火罩材料的性能稳定性，提高其耐用性，延长其是使用寿命；其中引入的超支化聚醚酰亚胺、二氟二苯砜和芴基团，这些基团在电子效应、位阻效应和共轭效应等多重作用下，使得该粘结剂耐高温性能和粘结性能更佳，耐候性能更好，使用寿命更长。
21、（4）本发明公开的耐用防火罩材料，所述陶瓷化液态防火材料包括如下按重量份计的组分：液态可固化含硼氮聚碳硅烷80-90份、可聚合型有机硅橡胶20-30份、成瓷填料20-30份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷3-5份、偶联剂1-3份、烯丙基三苯基溴化膦3-5份、双(4-羧基苯基)苯基氧化膦0.8-1.2份、2,3-喹啉二甲酸0.5-0.8份、甲基乙烯基硅芴1-3份、硫化剂2-5份。通过各组分之间的相互配合作用，能有效改善防火阻燃效果，在高温环境或火焰灼烧下可形成不可燃的陶瓷层，隔绝火焰作用；预制体优异的力学强度弥补了防火材料自身力学性能较差的缺陷，增强了防火罩整体的抗高温火焰气流的冲击能力。固化后形成互穿网络结构，且同时引入含硼氮聚碳硅烷、环硼氧烷、三苯基溴化膦、苯基氧化膦、喹啉和硅芴结构，它们在电子效应、位阻效应和共轭效应等多重作用下，能进一步改善机械力学性能、阻燃防火性能、耐高温性能和耐候性能，延长其使用寿命。
技术特征：
1.一种耐用防火罩材料，其特征在于，由如下按重量份计的原料制成：增强材料35-45份、粘结剂6-12份、陶瓷化液态防火材料40-50份；所述陶瓷化液态防火材料包括如下按重量份计的组分：液态可固化含硼氮聚碳硅烷80-90份、可聚合型有机硅橡胶20-30份、成瓷填料20-30份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷3-5份、偶联剂1-3份、烯丙基三苯基溴化膦3-5份、双(4-羧基苯基)苯基氧化膦0.8-1.2份、2,3-喹啉二甲酸0.5-0.8份、甲基乙烯基硅芴1-3份、硫化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的耐用防火罩材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化3,5,5三甲基己酸叔丁酯、过氧化醋酸叔戊酯按质量比1:(0.5-0.8):(0.8-1.2):0.3混合形成的混合物。
3.根据权利要求1所述的耐用防火罩材料，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的耐用防火罩材料，其特征在于，所述成瓷填料为云母粉、滑石粉、硅灰石粉中的至少一种；所述成瓷填料的粒度为1000-2000目。
5.根据权利要求1所述的耐用防火罩材料，其特征在于，所述可聚合型有机硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶iota120。
6.根据权利要求1所述的耐用防火罩材料，其特征在于，所述粘结剂是由如下按重量份计的各原料制成：硅酸钠3-5份、三聚磷酸钠1-3份、超支化聚醚酰亚胺环氧化合物10-16份、3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜3-5份、9,9-双[4-(2,3-环氧丙氧基乙氧基)苯基]芴1-3份、溶剂15-25份。
7.根据权利要求6所述的耐用防火罩材料，其特征在于，所述溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的耐用防火罩材料，其特征在于，所述增强材料为t700碳纤维布或无碱7628玻璃纤维布。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述耐用防火罩材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述耐用防火罩材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述预成型过程中，若异形处存在破损，在破损部位采用打补丁的方式，用缝制线缝制修补破损区域；步骤s2中所述热固化的温度为190-260℃，时间为1.5-3.5h。
技术总结
本发明公开了一种耐用防火罩材料及其制备方法，涉及新能源汽车电池热防护技术领域，由如下按重量份计的原料制成：增强材料35‑45份、粘结剂6‑12份、陶瓷化液态防火材料40‑50份；所述陶瓷化液态防火材料包括如下按重量份计的组分：液态可固化含硼氮聚碳硅烷80‑90份、可聚合型有机硅橡胶20‑30份、成瓷填料20‑30份、2,4,6‑三乙烯基环硼氧烷3‑5份、偶联剂1‑3份、烯丙基三苯基溴化膦3‑5份、双(4‑羧基苯基)苯基氧化膦0.8‑1.2份、2,3‑喹啉二甲酸0.5‑0.8份、甲基乙烯基硅芴1‑3份、硫化剂2‑5份。该材料阻燃防火性能佳，耐高温性和耐热老化性足，使用寿命长。
技术研发人员：丁凯,余宏伟,梁郑,牟程
受保护的技术使用者：浙江葆润应用材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23