CN110641101A - 隔热复合材料 - Google Patents

隔热复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN110641101A
CN110641101A CN201910956662.9A CN201910956662A CN110641101A CN 110641101 A CN110641101 A CN 110641101A CN 201910956662 A CN201910956662 A CN 201910956662A CN 110641101 A CN110641101 A CN 110641101A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicone rubber
fibers
composite
inorganic fiber
fiber layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910956662.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘婷婷
顾少卿
孙少敏
潘杰
赵忠印
加里·弗兰西斯·豪沃思
赛伦德拉·博吉拉勒·拉索德
布兰登·A·巴特林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Material Technology Hefei Co Ltd
Original Assignee
3M Material Technology Hefei Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Material Technology Hefei Co Ltd filed Critical 3M Material Technology Hefei Co Ltd
Priority to CN201910956662.9A priority Critical patent/CN110641101A/zh
Publication of CN110641101A publication Critical patent/CN110641101A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/20—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising silicone rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/10—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/105—Ceramic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/304—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/10—Batteries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/387—Borates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于电动汽车电池的延缓热扩散的隔热复合材料。所述隔热复合材料包括：硅橡胶层和无机纤维层。根据本发明的技术方案制备的隔热复合材料具有良好的隔热性能以及可压缩性，能够用于电动汽车电池以减少电池热失控的发生。

Description

隔热复合材料
技术领域
本发明涉及关于电动汽车电池的技术领域，具体而言，本发明提供一种用于电动汽车电池的延缓热扩散的隔热复合材料。
背景技术
近年来在全球市场尤其是在中国市场，电动汽车产销量保持高速增长。电动汽车行业正朝着变革的方向发展。汽车制造商正致力于长续航电动汽车(单次充电即可达到续航200英里以上)的开发。这将需要电动汽车电池具有更大的电池容量以及更短的充电时间。对于以上技术效果的追求带来的潜在高风险是锂离子电池故障率提高，甚至出现电池热失控现象。
因此，电动汽车电池的热失控问题逐渐受到广泛关注。为了解决以上问题，汽车制造商采用了多种材料设计来降低电池热失控风险。当前，气凝胶和云母是受普遍关注的隔热材料，可以将其安置在电动汽车电池中的电芯之间，从而有效降低电芯之间的传热。然而，当前的气凝胶产品的价格非常昂贵。云母片产品普遍具有的问题是质地硬且脆，存在安全隐患。因此，开发出一种可以用于电动汽车电池内部的具有良好的隔热性能以及可压缩性的延缓热扩散的隔热材料具有重要的意义。
发明内容
从以上阐述的技术问题出发，本发明的目的是提供一种用于电动汽车电池的延缓热扩散的隔热复合材料，所述隔热复合材料具有良好的隔热性能以及可压缩性，能够用于电动汽车电池以减少电池热失控的发生。
本发明人经过深入细致的研究，完成了本发明。
根据本发明的一个方面，提供了一种隔热复合材料，所述隔热复合材料包括：
硅橡胶层；和
无机纤维层。
根据本发明的某些优选实施方案，所述硅橡胶层的厚度在0.2mm至5mm的范围内。
根据本发明的某些优选实施方案，所述硅橡胶层由硅橡胶前体组合物固化得到，所述硅橡胶前体组合物以其总重量为100重量％计包含：
35-70重量％的可交联硅油；
1-10重量％的交联剂；
10-50重量％的阻燃剂；和
1-12重量％的失水吸热填料。
根据本发明的某些优选实施方案，所述可交联硅油的粘度在100至10000cSt的范围内。
根据本发明的某些优选实施方案，所述可交联硅油为乙烯基硅油。
根据本发明的某些优选实施方案，所述交联剂为含氢硅油。
根据本发明的某些优选实施方案，所述阻燃剂为硅酸钠、硼酸锌或其混合物。
根据本发明的某些优选实施方案，所述失水吸热填料选自金属氢氧化物、金属盐水合物或其混合物。
根据本发明的某些优选实施方案，所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
根据本发明的某些优选实施方案，所述硅橡胶前体组合物包含4至10重量％的失水吸热填料。
根据本发明的某些优选实施方案，所述硅橡胶前体组合物还包含0.1至10重量％的聚合催化剂，所述聚合催化剂为铂金类催化剂或过氧化物催化剂。
根据本发明的某些优选实施方案，所述硅橡胶前体组合物还包含1至10重量％的抑制剂，所述抑制剂为炔醇类抑制剂、乙烯基类抑制剂、环状双键类抑制剂或其混合物。
根据本发明的某些优选实施方案，所述无机纤维层的厚度在0.2mm至3mm的范围内。
根据本发明的某些优选实施方案，所述无机纤维层中的无机纤维的长径比大于3∶1。
根据本发明的某些优选实施方案，所述无机纤维选自由下列各项组成的组中的一种或多种：耐火陶瓷纤维、金属氧化物纤维、生物可溶性无机纤维、玻璃纤维、晶态纤维、非晶态纤维、矿物纤维、碳化物纤维和氮化物纤维。
根据本发明的某些优选实施方案，所述无机纤维层以其总重量为100重量％计包含：
1-15重量％的粘合剂；
5-85重量％的失水吸热填料；和
10-80重量％的无机纤维。
根据本发明的某些优选实施方案，所述失水吸热填料选自金属氢氧化物、金属盐水合物或其混合物。
根据本发明的某些优选实施方案，所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
根据本发明的某些优选实施方案，所述隔热复合材料包括彼此贴合的一个如上所述的硅橡胶层和一个如上所述的无机纤维层。
根据本发明的某些优选实施方案，所述隔热复合材料包括一个无机纤维层和两个硅橡胶层，所述两个硅橡胶层分别位于所述无机纤维层的相反两侧并且与其贴合。
与本领域中的现有技术相比，本发明的优点在于：所述延缓热扩散的隔热复合材料为柔性的，不易损坏，并且具有良好的隔热性能，能够用于电动汽车电池以减少电池热失控的发生。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实施方案的具有双层结构(硅橡胶层/无机纤维层)的隔热复合材料；和
图2显示根据本发明的另一个实施方案的具有三层结构(硅橡胶层/无机纤维层/硅橡胶层)的隔热复合材料。
具体实施方式
应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，本领域技术人员能够根据本说明书的教导设想其他各种实施方案并能够对其进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
根据本发明的技术方案，提供了一种用于电动汽车电池的延缓热扩散的隔热复合材料，所述隔热复合材料包括：硅橡胶层；和无机纤维层。其中所述硅橡胶层能够在较低温度范围提供良好的隔热效果，而所述无机纤维层能够在较高温度范围(甚至高达800℃左右)提供良好的隔热效果。所述无机纤维层还能够对所述隔热复合材料提供可压缩性，使其在使用过程中不易遭受破坏。另外，硅橡胶层在固化的过程中可渗入无机纤维层中，调节隔热复合材料的软硬程度，进而调整该隔热复合材料的压缩性能。
具体地，所述硅橡胶层的厚度在0.2mm至5mm的范围内。通过将硅橡胶层的厚度控制在以上范围内，可以在不明显增加硅橡胶层尺寸的情况下保持足够的隔热效果。
所述硅橡胶层可以通过本领域中已知的合成方法制备。优选地，所述硅橡胶层由硅橡胶前体组合物固化得到，例如硅橡胶前体组合物涂布在基底上并且对其进行固化。所述硅橡胶前体组合物以其总重量为100重量％计包含：
35-70重量％的可交联硅油；
1-10重量％的交联剂；
10-50重量％的阻燃剂；和
1-12重量％的失水吸热填料。
对可以用于制备硅橡胶前体组合物的可交联硅油的具体类型没有特别限制。优选地，所述可交联硅油的粘度在100至10000cSt的范围内。更优选地，所述可交联硅油为乙烯基硅油。所述硅橡胶前体组合物以其总重量为100重量％计包含35-70重量％的乙烯基硅油。可以在本发明中使用的可交联硅油的具体实例为由AB Andisil公司生产的乙烯基硅油，其粘度为5000cSt。
所述硅橡胶前体组合物包含用于引起所述可交联硅油交联的交联剂。优选地，所述交联剂为含氢硅油。该含氢硅油能够通过硅氢加成反应引起乙烯基硅油的聚合。所述硅橡胶前体组合物以其总重量为100重量％计包含1-10重量％、优选3-10重量％的含氢硅油。可以在本发明中使用的含氢硅油的具体实例为由AB Andisil公司生产的含氢硅油。
所述硅橡胶前体组合物包含10-50重量％的阻燃剂以提供阻燃效果。优选地，所述阻燃剂为硅酸钠、硼酸锌或其混合物。任选地，所述阻燃剂还可以是常规的卤素类阻燃剂如溴或氯系阻燃剂、氮系阻燃剂，或氢化物类阻燃剂。可以在本发明中使用的阻燃剂的优选实例包括由3M创新有限公司生产的Expantrol(其为包含73重量％硅酸钠、17重量％硼酸锌和10重量％水的水溶液)。
所述硅橡胶前体组合物还包含失水吸热填料。在本发明中，除非另外规定，术语“失水吸热填料”是指在受热时能够从分子中失去水且同时吸热的无机填料。所述失水吸热填料能够通过失水吸热的过程显著减小热传递，起到隔热效果。所述硅橡胶前体组合物包含1至12重量％的所述失水吸热填料。优选地，所述硅橡胶前体组合物包含4至10重量％的所述失水吸热填料。所述失水吸热填料选自能够在加热时从分子中失去水的金属氢氧化物、金属盐水合物或其混合物。具体地，所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
为了促进可交联硅油与交联剂之间的交联反应，优选地，所述硅橡胶前体组合物包含0.1至10重量％的聚合催化剂。对可以采用的聚合催化剂的具体类型没有特别限制。优选地，所述聚合催化剂为铂金类催化剂或过氧化物催化剂。例如，可以采用由Heraeus公司生产的牌号为Heraeus Karstedt Pt的铂金催化剂。
任选地，所述硅橡胶前体组合物还可以包含1至10重量％的抑制剂。该抑制剂可以用于抑制硅橡胶前体组合物的过度固化。优选地，所述抑制剂为炔醇类抑制剂、乙烯基类抑制剂、环状双键类抑制剂或其混合物。可以在本发明中使用的抑制剂的具体实例包括1-乙炔基-1-环己醇。
除了以上所述的硅橡胶层，根据本发明的隔热复合材料还包括与所述硅橡胶层紧密贴合的无机纤维层。所述无机纤维层用于对所述隔热复合材料提供所需的机械强度，并且能够在较高温度范围(甚至高达800℃左右)提供良好的隔热效果。
具体地，所述无机纤维层的厚度在0.2mm至3mm的范围内。通过将无机纤维层的厚度控制在以上范围内，可以在不明显增加硅橡胶层尺寸的情况下保持足够的机械强度和隔热效果。
根据本发明的某些具体实施方案，所述无机纤维层包含无机纤维、粘合剂以及失水吸热填料。其中，所述无机纤维层以其总重量为100重量％计包含：
1-15重量％的粘合剂：
5-85重量％的失水吸热填料：和
10-80重量％的无机纤维。
根据某些实施方案，可用于制备无机纤维层的无机纤维包括但不限于耐热生物可溶性无机纤维、常规耐热无机纤维或其混合物。
出于说明而非限制的目的，可用于制备无机纤维层的合适的常规耐热无机纤维包括耐热陶瓷纤维、碱土硅酸盐纤维、矿物棉纤维、玻璃纤维及其混合物。
在某些实施方案中，矿物棉纤维包括但不限于岩棉纤维、矿渣棉纤维、玄武岩纤维和玻璃棉纤维中的至少一种。矿物棉纤维可以由玄武岩、工业熔炼炉渣等形成，并且通常包含二氧化硅、氧化钙、氧化铝和/或氧化镁。玻璃棉纤维通常由砂和回收玻璃材料的熔融混合物制成。
优选地，根据某些实施方案，可用于制备无机纤维层的无机纤维选自由下列各项组成的组中的一种或多种：耐火陶瓷纤维、金属氧化物纤维、生物可溶性无机纤维、玻璃纤维、晶态纤维、非晶态纤维、矿物纤维、碳化物纤维和氮化物纤维。为了实现本发明的技术效果，优选地，所述无机纤维层的厚度在0.2mm至3mm的范围内。优选地，所述无机纤维层中的无机纤维的长径比大干3∶1。
所述无机纤维层还包含一种或多种粘合剂。合适的粘合剂为无机粘合剂、有机粘合剂或其组合物。有机粘合剂可以以固体、液体、溶液、分散体、胶乳或类似的形式提供。有机粘合剂可包含在固化后是柔性材料的热塑性或热固性粘合剂。合适的有机粘合剂的实例包括但不限于丙烯酸胶乳、(甲基)丙烯酸胶乳、苯乙烯和丁二烯的共聚物、乙烯基吡啶、丙烯腈、丙烯腈和苯乙烯的共聚物、氯乙烯、聚氯酯、乙酸乙烯酯和乙烯的共聚物、聚酰胺、硅氧烷等。其他的树脂粘合剂包括柔韧的热固性树脂，例如不饱和聚酯、环氧树脂和聚乙烯酯(例如聚乙酸乙烯酯或聚乙烯醇缩丁醛)。根据某些实施方案，多层绝热复合材料使用丙烯酸树脂粘合剂。根据本发明的无机纤维层还可以包含无机粘合剂。所述无机粘合剂包括但不限于胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆、硅酸钠以及粘土如膨润土、锂蒙脱石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、皂石或海泡石等。所述无机纤维层以其总重量为100重量％计包含1-15重量％的粘合剂。
任选地，所述无机纤维层还可以包含失水吸热填料。在本发明中，除非另外规定，术语“失水吸热填料”是指在受热时能够从分子中失去水且同时吸热的无机填料。所述失水吸热填料能够通过失水吸热的过程显著减小热传递，起到隔热效果。所述无机纤维层包含5-85重量％的失水吸热填料。所述失水吸热填料选自能够在加热时从分子中失去水的金属氢氧化物、金属盐水合物或其混合物。具体地，所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
根据本发明的无机纤维层可以根据现有技术通过普通方法制备，也可以商购获得。可以在本发明中使用的无机纤维层的可商购实例包括由TPF公司生产的牌号为10951A的碱金属硅酸盐纤维垫。
根据本发明的隔热复合材料优选具有双层结构以提供良好的隔热效果。图1显示了根据本发明的一个实施方案的具有双层结构(无机纤维层2/硅橡胶层3)的隔热复合材料1。如图1中所示，隔热复合材料1包括彼此贴合在一起的无机纤维层2和硅橡胶层3。更优选地，根据本发明的隔热复合材料优选具有三层结构。图2显示了根据本发明的另一个实施方案的具有三层结构(硅橡胶层3/无机纤维层2/硅橡胶层3)的隔热复合材料4。如图2中所示，隔热复合材料4包括依次贴合的三层结构：硅橡胶层3/无机纤维层2/硅橡胶层3。
对制备根据本发明的隔热复合材料的具体方法没有特别限制，只要能够获得以上限定的具体结构即可。优选地，可以通过下列方法制备隔热复合材料。首先，配制包含各种原料的硅橡胶前体组合物。然后，将所述硅橡胶前体组合物涂敷到离型膜(例如，氟素膜)上，其中通过调节覆膜机的涂敷间隙来调节硅橡胶前体组合物的涂布厚度。随后，将带有硅橡胶前体组合物的离型膜与无机纤维层贴合以得到复合体，其中离型膜的带有硅橡胶前体组合物的一侧与所述无机纤维层接触。在将所述复合体加热固化以后，从复合体上移去离型膜，从而得到隔热复合材料。
下列具体实施方式意在示例性地而非限定性地说明本公开。
具体实施方式1是一种隔热复合材料，所述隔热复合材料包括：
硅橡胶层；和
无机纤维层。
具体实施方式2是一种根据具体实施方式1所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶层的厚度在0.2mm至5mm的范围内。
具体实施方式3是一种根据具体实施方式1所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶层由硅橡胶前体组合物固化得到，所述硅橡胶前体组合物以其总重量为100重量％计包含：
35-70重量％的可交联硅油；
1-10重量％的交联剂；
10-50重量％的阻燃剂；和
1-12重量％的失水吸热填料。
具体实施方式4是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述可交联硅油的粘度在100至10000cSt的范围内。
具体实施方式5是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述可交联硅油为乙烯基硅油。
具体实施方式6是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述交联剂为含氢硅油。
具体实施方式7是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述阻燃剂为硅酸钠、硼酸锌或其混合物。
具体实施方式8是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
具体实施方式9是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶前体组合物包含4至10重量％的失水吸热填料。
具体实施方式10是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶前体组合物还包含0.1至10重量％的聚合催化剂，所述聚合催化剂为铂金类催化剂或过氧化物催化剂。
具体实施方式11是一种根据具体实施方式3所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶前体组合物还包含1至10重量％的抑制剂，所述抑制剂为炔醇类抑制剂、乙烯基类抑制剂、环状双键类抑制剂或其混合物。
具体实施方式12是一种根据具体实施方式1所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维层的厚度在0.2mm至3mm的范围内。
具体实施方式13是一种根据具体实施方式1所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维层中的无机纤维的长径比大于3∶1。
具体实施方式14是一种根据具体实施方式13所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维选自由下列各项组成的组中的一种或多种：耐火陶瓷纤维、金属氧化物纤维、生物可溶性无机纤维、玻璃纤维、晶态纤维、非晶态纤维、矿物纤维、碳化物纤维和氮化物纤维。
具体实施方式15是一种根据具体实施方式1所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维层以其总重量为100重量％计包含：
1-15重量％的粘合剂；
5-85重量％的失水吸热填料；和
10-80重量％的无机纤维。
具体实施方式16是一种根据具体实施方式15所述的隔热复合材料，其中所述失水吸热填料选自金属氢氧化物、金属盐水合物或其混合物。
具体实施方式17是一种根据具体实施方式15所述的隔热复合材料，其中所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
具体实施方式18是一种根据具体实施方式1-17中任一项所述的隔热复合材料，所述隔热复合材料包括彼此贴合的一个硅橡胶层和一个无机纤维层。
具体实施方式19是一种根据具体实施方式1-17中任一项所述的隔热复合材料，所述隔热复合材料包括一个无机纤维层和两个硅橡胶层，所述两个硅橡胶层分别位于所述无机纤维层的相反两侧并且与其贴合。
下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。需要指出，这些描述和实施例都是为了使本发明便于理解，而非对本发明的限制。本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
实施例
在本发明中，除非另外指出，所采用的试剂均为商购产品，直接使用而没有进一步纯化处理。此外，所提及的“份”为“重量份”。
测试方法
隔热性测试
对在以下实施例和比较例中制备的隔热复合材料进行隔热性测试。具体地，取长度为1.75英寸且宽度为1.75英寸的加热板相对于水平面垂直固定，并且将其温度升高到恒定温度600℃。将以下实施例和比较例中制备的隔热复合材料分别作为样品片(长度为1.75英寸，宽度为1.75英寸，且具体厚度可以由以下表2中数据计算得到)。将样品片相对于水平面垂直设置，并且使得样品片的一个侧面靠近所述加热板，使得样品片与加热板之间存在0.039英寸的间隙。在第300秒时，测量并记录所述样品片另一个侧面的温度(单位为℃)。如果所测量的温度低于或等于175℃，则认为该样品片的隔热性能满足关于电动汽车电池中的隔热材料的要求。
制备例1(硅橡胶前体组合物A的制备)
将作为可交联硅油的乙烯基硅油(由AB Andisil公司生产；粘度为5000cSt)、作为交联剂的含氢硅油(由AB Andisil公司)、作为阻燃剂的Expantrol(其为包含73重量％硅酸钠、17重量％硼酸锌和10重量％水的水溶液)、作为抑制剂的1-乙炔基-1-环己醇(由Macklin公司生产)、作为聚合催化剂的铂金催化剂(由Herasus公司生产)以及作为失水吸热填料的氢氧化铝根据以下表1中所示的配比(以所得到的硅橡胶前体组合物的总重量为100重量％计)加入到搅拌罐中，然后将搅拌罐置于星型搅拌机(speed mixer)中，以1900rpm的速度混合搅拌3分钟，从而得到作为胶状粘稠物质的硅橡胶前体组合物A。
制备例2-5(硅橡胶前体组合物B-E的制备)
根据与制备例1中所述的方法类似方式制备硅橡胶前体组合物B-E，不同之处在于根据以下表1中所示的配比改变各个组分的配比，从而得到作为胶状粘稠物质的硅橡胶前体组合物B-E。
表1制备例1-5中的硅橡胶前体组合物A-E的配比(以所得到的硅橡胶前体组合物的总重量为100重量％计)
Figure BDA0002225302200000111
制备例6(具有氢氧化铝填料的无机纤维垫②的制备)
在根据本发明的实施例中采用了具有氢氧化铝填料的无机纤维垫②，其具体制备方法如下。根据在US 6051193和W02004061279A1中公开的湿法造纸工艺，首先，将7.5重量％的氧化铝纤维(平均直径为5.5um，由Safill LDM公司生产)、4.5重量％的玻璃纤维(平均直径为9.5um，由Microglass strand 公司生产)、8重量％的丙烯酸胶水(由wackerchemical公司生产的EAF-68)和80重量％的氢氧化铝粉末混合于扇叶式搅拌釜中，混合15秒。将混合好的浆料铺展于造纸工艺的过滤网带上，滤水并经过烘箱烘干，得到高氢氧化铝添加的具有氢氧化铝填料的无机纤维垫②。
实施例1(隔热复合材料A的制备)
采用覆膜机将以上制备例1中制备的硅橡胶前体组合物A涂敷到氟素膜(由泰得思公司生产的C50F4)的表面上，其中通过调整覆膜机的涂敷间隙来调节硅橡胶前体组合物A的涂敷厚度。然后，将带有硅橡胶前体组合物A涂层的氟素膜与厚度为0.6mm的碱土硅酸盐纤维垫①(由TPF公司生产的10951A AES纸)的一个表面贴合以得到复合体，其中氟素膜的带有硅橡胶前体组合物A涂层的一例与所述碱土硅酸盐纤维垫①接触。将所述复合体放置于温度为120℃的烘箱中固化10分钟。然后，从复合体上移去氟素膜，从而得到隔热复合材料A。所述隔热复合材料A包括下列双层结构：0.6cm碱土硅酸盐纤维垫①/0.6cm硅橡胶层A，其中硅橡胶层A为由硅橡胶前体组合物A固化后得到的硅橡胶层。
根据以上具体描述的隔热性测试方法，将在以上步骤中得到的隔热复合材料A作为样品片进行隔热性测试。具体结果显示在以下表2中。
实施例2-7和比较例1(隔热复合材料B-H的制备)
根据与以上实施例1中描述的方法类似的方式分别由以上制备例2-5中得到的各个硅橡胶前体组合物B-E与碱土硅酸盐纤维垫①(由TPF公司生产的10951A AES纸)或以上制备例6中制备的具有氢氧化铝填料的无机纤维垫②制备双层或三层结构的隔热复合材料B-H。具体的配比以及双层或三层结构构造显示在以下表2中。
根据以上具体描述的隔热性测试方法，将在以上步骤中得到的各个隔热复合材料B-H作为样品片进行隔热性测试。具体结果显示在以下表2中。
比较例2
根据以上具体描述的隔热性测试方法，对厚度为1.15mm的碱土硅酸盐纤维垫①(由TPF公司生产的10951AAES纸)进行隔热性测试。具体结果显示在以下表2中。
比较例3
根据以上具体描述的隔热性测试方法，对厚度为1.3mm的以上制备例6中制备的具有氢氧化铝填料的无机纤维垫②进行隔热性测试。具体结果显示在以下表2中。
表2在实施例1-7和比较例1-2中制备的隔热复合材料A-H和隔热材料I-J的具体构造以及隔热性测试结果
Figure BDA0002225302200000131
由以上表2中所示的实施例1-7的结果可知，根据本发明的技术方案的具有双层结构(硅橡胶层/无机纤维层)或三层结构(硅橡胶层/无机纤维层/硅橡胶层)的隔热复合材料具有良好的隔热性能(低于175℃)。
通过结合表1和2中关于实施例2与实施例5-7比较的结果可知，在硅橡胶前体组合物中包含失水吸热填料(例如，氢氧化铝)可以显著提高隔热复合材料的隔热性能。由比较例1的结果可知，当在硅橡胶前体组合物中包含过多的失水吸热填料(例如，氢氧化铝的含量大于50重量％)时，隔热复合材料的隔热性能劣化。
比较例2和3的结果证实采用单层的无机纤维垫作为隔热材料时无法达到对电动汽车电池中隔热性能的技术要求。
尽管本发明中已经示出和描述了具体的实施方式，但本领域技术人员将懂得，可以用各种替代的和/或等同的实施方式代替所示和所描述的具体实施方式，而不脱离本发明的范围。本申请意欲包括对本发明中讨论的具体实施方式的任何改进或更改。因此，本发明仅受限于权利要求及其等同物。
本领域技术人员应当理解，在不背离本发明范围的情况下，可以进行多种修改和改变。这样的修改和改变意欲落入如后附权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (19)

1.一种隔热复合材料，所述隔热复合材料包括：
硅橡胶层；和
无机纤维层。
2.根据权利要求1所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶层的厚度在0.2mm至5mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶层由硅橡胶前体组合物固化得到，所述硅橡胶前体组合物以其总重量为100重量％计包含：
35-70重量％的可交联硅油；
1-10重量％的交联剂；
10-50重量％的阻燃剂；和
1-12重量％的失水吸热填料。
4.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述可交联硅油的粘度在100至10000cSt的范围内。
5.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述可交联硅油为乙烯基硅油。
6.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述交联剂为含氢硅油。
7.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述阻燃剂为硅酸钠、硼酸锌或其混合物。
8.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
9.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶前体组合物包含4至10重量％的失水吸热填料。
10.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶前体组合物还包含0.1至10重量％的聚合催化剂，所述聚合催化剂为铂金类催化剂或过氧化物催化剂。
11.根据权利要求3所述的隔热复合材料，其中所述硅橡胶前体组合物还包含1至10重量％的抑制剂，所述抑制剂为炔醇类抑制剂、乙烯基类抑制剂、环状双键类抑制剂或其混合物。
12.根据权利要求1所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维层的厚度在0.2mm至3mm的范围内。
13.根据权利要求1所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维层中的无机纤维的长径比大于3∶1。
14.根据权利要求13所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维选自由下列各项组成的组中的一种或多种：耐火陶瓷纤维、金属氧化物纤维、生物可溶性无机纤维、玻璃纤维、晶态纤维、非晶态纤维、矿物纤维、碳化物纤维和氮化物纤维。
15.根据权利要求1所述的隔热复合材料，其中所述无机纤维层以其总重量为100重量％计包含：
1-15重量％的粘合剂；
5-85重量％的失水吸热填料；和
10-80重量％的无机纤维。
16.根据权利要求15所述的隔热复合材料，其中所述失水吸热填料选自金属氢氧化物、金属盐水合物或其混合物。
17.根据权利要求15所述的隔热复合材料，其中所述失水吸热填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钡、水合硫酸钠或其混合物。
18.根据前述权利要求1至17中任一项所述的隔热复合材料，所述隔热复合材料包括彼此贴合的一个硅橡胶层和一个无机纤维层。
19.根据前述权利要求1至17中任一项所述的隔热复合材料，所述隔热复合材料包括一个无机纤维层和两个硅橡胶层，所述两个硅橡胶层分别位于所述无机纤维层的相反两侧并且与其贴合。
CN201910956662.9A 2019-10-08 2019-10-08 隔热复合材料 Pending CN110641101A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910956662.9A CN110641101A (zh) 2019-10-08 2019-10-08 隔热复合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910956662.9A CN110641101A (zh) 2019-10-08 2019-10-08 隔热复合材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110641101A true CN110641101A (zh) 2020-01-03

Family

ID=69012482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910956662.9A Pending CN110641101A (zh) 2019-10-08 2019-10-08 隔热复合材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110641101A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111423728A (zh) * 2020-05-22 2020-07-17 湖南航天三丰科工有限公司 一种隔热复合材料及其制备方法
CN112028649A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 江苏苏嘉集团新材料有限公司 一种节能环保的耐火砖及其制备方法
CN114193851A (zh) * 2021-12-02 2022-03-18 浙江荣泰电工器材股份有限公司 一种电芯之间的热防护复合件及其成型工艺
CN115087705A (zh) * 2020-02-17 2022-09-20 美国陶氏有机硅公司 弹性体硅酮材料及其应用
EP4098436A1 (en) 2021-06-02 2022-12-07 h.k.o. Isolier- und Textiltechnik GmbH Multi-layer protective element of a battery
WO2024028367A1 (de) * 2022-08-04 2024-02-08 Carl Freudenberg Kg Schutzelement
EP4385722A1 (en) * 2022-12-14 2024-06-19 3M Innovative Properties Company Three layer thermal protection film consisting of filled silicone, glass cloth and adhesive layer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102964838A (zh) * 2012-11-09 2013-03-13 高润宝 纳米氢氧化镁阻燃硅橡胶复合材料及其制备方法
CN202782018U (zh) * 2012-07-31 2013-03-13 常州市荣达玻璃纤维厂有限公司 玻璃纤维硅胶布
CN103333506A (zh) * 2013-07-11 2013-10-02 江苏天辰硅材料有限公司 一种双组份加成型高阻燃硅橡胶及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202782018U (zh) * 2012-07-31 2013-03-13 常州市荣达玻璃纤维厂有限公司 玻璃纤维硅胶布
CN102964838A (zh) * 2012-11-09 2013-03-13 高润宝 纳米氢氧化镁阻燃硅橡胶复合材料及其制备方法
CN103333506A (zh) * 2013-07-11 2013-10-02 江苏天辰硅材料有限公司 一种双组份加成型高阻燃硅橡胶及其制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115087705A (zh) * 2020-02-17 2022-09-20 美国陶氏有机硅公司 弹性体硅酮材料及其应用
CN111423728A (zh) * 2020-05-22 2020-07-17 湖南航天三丰科工有限公司 一种隔热复合材料及其制备方法
CN112028649A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 江苏苏嘉集团新材料有限公司 一种节能环保的耐火砖及其制备方法
EP4098436A1 (en) 2021-06-02 2022-12-07 h.k.o. Isolier- und Textiltechnik GmbH Multi-layer protective element of a battery
WO2022253631A1 (en) 2021-06-02 2022-12-08 H.K.O. Isolier- Und Textiltechnik Gmbh Multi-layer protective element of a battery
CN114193851A (zh) * 2021-12-02 2022-03-18 浙江荣泰电工器材股份有限公司 一种电芯之间的热防护复合件及其成型工艺
WO2024028367A1 (de) * 2022-08-04 2024-02-08 Carl Freudenberg Kg Schutzelement
EP4385722A1 (en) * 2022-12-14 2024-06-19 3M Innovative Properties Company Three layer thermal protection film consisting of filled silicone, glass cloth and adhesive layer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110641101A (zh) 隔热复合材料
JP4120992B2 (ja) エーロゲルおよび接着剤を含有する複合材料、その製造法、ならびにその使用
JP5081464B2 (ja) 断熱材及びその製造方法
WO2004061348A2 (en) Flame-resistant insulation
KR101804345B1 (ko) 단열 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 단열 소재
WO2012086469A1 (ja) 断熱材及びその製造方法
CN102518912A (zh) 保温隔热板及其制造方法
CN102093062A (zh) 一种耐火隔热湿毡及其生产工艺
CN114193851B (zh) 一种电芯之间的热防护复合件及其成型工艺
WO2011127827A1 (zh) 一种用于过滤熔融金属的过滤器及其制造方法
CN111501417A (zh) 一种云母纸板的制备方法
KR20130048754A (ko) 경화성 조성물
JP2023504171A (ja) 電動ビークル電池用途の耐炎性材料
CN111890754B (zh) 复合云母片隔热层
WO2004045847A1 (fr) Nouveau panneau ignifuge et procede de fabrication correspondant
WO2014091665A1 (ja) 断熱材及びその製造方法
CN114032045B (zh) 一种防火保温材料及其制备方法和应用
US9370915B2 (en) Composite material
WO2014026998A1 (en) Graphite coated fibres
CN114315398A (zh) 一种高强度抗落渣陶瓷纤维板及其制备方法
CN115975596B (zh) 双组分有机硅灌封胶及其制备方法
KR101151408B1 (ko) 골재 부착능 및 내수성을 강화한 플랜트 믹스형 배수성 개질 혼합물 및 그 제조방법
KR102145611B1 (ko) 박막형 시트용 에어로겔 단열 조성물 및 이를 포함하는 박막형 에어로겔 시트
CN111807808B (zh) 一种耐高温隔热复合材料的制备方法
EP4347695A1 (en) Foam layer with thermal barrier properties

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200103