一种新能源PACK用密封阻燃有机硅材料及制造工艺的制作方法

本发明涉及有机硅材料的配方及生产工艺，特别涉及一种新能源pack用密封阻燃有机硅材料及制造工艺。

背景技术：

1、新能源电池pack，特别是用于电动汽车和储能设施的锂离子电池组，对材料的安全性能有着严格的要求。密封阻燃的有机硅材料是改善电池安全性的一种选择，因为它们具备良好的阻燃特性，并能提供电池安全运行所需的密封保护。

2、使用密封阻燃有机硅材料具备以下优点：

3、1、阻燃能力：电池在过充、短路或物理损伤等情形下可能会起火或爆炸。有机硅材料能够提供高效的阻燃保护，减少火灾发生的风险。

4、2、密封性能：有效地保护电池组内部元件免受外界环境的影响。这对于提高电池组的使用寿命和稳定性至关重要。

5、3、耐化学品和温度稳定性：有机硅材料通常对多种化学品具有良好的抵抗能力，并且能在宽广的温度范围内保持性能稳定，这对于电池的可靠性和长期稳定操作至关重要。

6、4、电绝缘性：有机硅材料具备良好的电绝缘特性，可以预防电池组内部短路，确保电池组的安全使用。

7、5、可加工性：高质量的有机硅材料通常很容易进行加工和塑形，这使得它们适用于不同的电池组设计和要求

8、在专利申请号为202311139380.2的中国专利中，公开了一种新能源汽车电池包用导热有机硅密封胶的制备方法，具体公开了通过在新能源汽车电池包用导热有机硅密封胶的制备中加入纳米有机框架材料及二氧化钛包覆和表面交联改性后的二氧化硅微球，能够提高有机硅密封胶的机械强度。

9、但是，上述的的制备方法并无法增强有机硅密封胶的阻燃性能，而常规的增加有机硅密封胶阻燃性能的方法就是通过物理共混的方法在有机硅密封胶中添加阻燃助剂，但加入的阻燃添加剂往往不能与有机硅密封胶中的补强填料、交联剂等助剂有机结合，相容性较差。

10、因此，亟需一种能够解决上述技术问题，能够提升有机硅材料阻燃能力的同时，又能很好的使阻燃助剂与补强填料、交联剂等助剂有机结合。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供了一种新能源pack用密封阻燃有机硅材料及制造工艺，通过以膨润土为载体，采用阴离子交换引入含有阻燃剂的阳离子或阳离子前驱物的方式，对膨润土进行改性处理，形成插层式的改性膨润土作为阻燃填料，形成具有密封阻燃性能的有机硅材料，同时，利用膨润土嵌段技术，可以使阻燃剂更加均匀地分布在聚合物基体中与补强填料、交联剂等助剂有机结合，使得成型有机硅材料的整体结构稳定，机械性能强。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种新能源pack用密封阻燃有机硅材料，按重量份计，包括：

4、

5、其中，所述阻燃填料改性膨润土，该改性膨润土由膨润土通过阴离子交换引入含有阻燃剂的阳离子或阳离子前驱物，该含有阻燃剂的阳离子或阳离子前驱物为含磷阳离子化合物、含硼阳离子化合物、含氮阳离子化合物或含卤素阳离子化合物中的一种或多种。

6、作为改进，所述含磷阳离子化合物为磷酸二氢二铵、六亚甲基二磷酸四铵中的一种或多种，这些含磷化合物在加热分解时能够形成磷酸盐层，具有良好的阻燃性。

7、作为改进，所述含硼阳离子化合物为硼酸三苯酯、四氢硼酸盐中的一种或多种，硼在高温下形成玻璃状物质，有助于形成表面保护层，减缓燃烧。

8、作为改进，所述含氮阳离子化合物为三聚氰胺鎓盐、多胺盐类中的一种或多种，含氮阳离子在热分解时释放氮气，稀释燃烧区的氧气，有助于热解产物的膨胀成稳定的炭层。

9、作为改进，所述含卤素阳离子化合物为溴化十八铵、碘化亚铜中的一种或多种，卤素在燃烧过程中可以捕获燃烧中的自由基，降低燃烧速率。

10、此外，还可以加入铝、镁、锌的阳离子等，它们可以与磷酸根等形成具有阻燃性能的不溶性结构，进一步提升有机硅的阻燃性能。

11、此外，本技术还提供一种制备上述所述的新能源pack用密封阻燃有机硅材料的制造工艺，包括以下步骤：

12、步骤a、混合，将100份有机硅预聚体、4-15份的硅烷交联剂、1-5份粘结剂、1-10份的助剂及1-5份的催化剂混合均匀；

13、步骤b、添加阻燃填料，将制备好的50-300份的改性膨润土添加到步骤a中的混合物在，使用机械搅拌或者高速混料机将改性膨润土均匀分散在混合中，分散的过程中防止产生气泡；

14、步骤c、脱泡处理，步骤b中的混合物经过均匀搅拌后，进行脱泡处理，移除混合物中的空气泡泡；以及

15、步骤d、固化处理，将步骤c中的混合物注入预先准备好的模具中，再将装有混合物的模具放入固化设备，在120-180℃下，固化30-70min得到新能源pack用密封阻燃有机硅材料。

16、作为改进，所述步骤b中的改性膨润土的制备方法包括以下步骤：

17、步骤s1、预处理，将含有杂质或水分膨润土，进行干燥和研磨，用蒸馏水或去离子水循环洗涤、压滤膨润土2-5次，移除可交换的离子和溶解的盐类；

18、步骤s2、制备阻燃剂溶液，将含有阻燃剂的阳离子或阳离子前驱物溶于水活有机溶剂中，获得阻燃剂溶液；

19、步骤s3、离子交换，将步骤s1中预处理后的膨润土和步骤s2中制备的阻燃剂溶液混合，使得膨润土完全暴露在含有阻燃剂阳离子的溶液中；

20、步骤s4、分离与洗涤，完成离子交换后将混合物静置，让膨润土沉淀，分离上清液，取出沉淀的膨润土，用水洗涤以移除未交换的阳离子和杂质；以及

21、步骤s5、干燥，洗涤后的膨润土在烘箱内，在60-110℃下干燥至恒重后，取出进行研磨与筛分，获得纳米级的改性膨润土阻燃填料。

22、作为改进，所述步骤s1中，用蒸馏水或去离子水洗涤、过滤膨润土时，利用带式压滤机对膨润土进行压滤，去除可交换的离子和溶解的盐类，所述带式压滤机包括循环流转的过滤布、供料盘、真空吸盘及加压设备；

23、所述过滤布水平穿过所述供料盘与所述真空吸盘之间的区域；

24、所述供料盘水平设置于所述过滤布的上方，该供料盘与外部的泵送设备连接，且该供料盘通过泵送设备向下方的所述过滤布输送膨润土浆料；

25、所述真空吸盘水平设置于所述过滤布的下方，该真空吸盘与外部的真空抽吸设备通过真空吸管连接，且该真空吸盘承载所述过滤布，接收所述供料盘输出的膨润土浆料；

26、所述加压设备驱动所述真空吸盘升降与所述供料盘合拢设置，合拢后的所述供料盘与所述真空吸盘夹紧所述过滤布，在所述过滤布的上、下方形成真空抽吸空区。

27、作为改进，所述真空吸盘包括真空盘、盘盖及顶升单元；

28、所述真空盘内设置有真空腔，该真空腔通过真空吸管与所述真空抽吸设备连接设置；

29、所述盘盖覆盖于所述真空盘的上端面，该盘盖上均布有若干的吸水孔；

30、若干的所述顶升单元自所述真空腔的中心向两侧排列分布设置，随所述真空抽吸设备吸力的不断增大，按照所述真空腔的两侧向中心的排列顺序，所述顶升单元逐步启动向上顶升所述过滤布。

31、作为改进，所述顶升单元包括顶升板、空心顶杆、恒压气囊及锁舌；

32、所述顶升板水平设置于所述真空腔内，该顶升板位于所述盘盖的下方；

33、所述空心顶杆竖直设置于所述顶升板上，该空心顶杆与所述盘盖上的吸水孔一一对应设置；

34、所述恒压气囊设置于所述顶升板的下方，该恒压气囊随所述真空抽吸设备吸力的增大，逐步膨胀顶升所述顶升板；

35、所述锁舌对称安装于所述顶升板的两侧的所述真空吸盘的侧壁上，该锁舌与所述顶升板上的卡槽穿插，锁定所述顶升板，且该锁舌的尾部安装有弹簧件，按照所述真空腔的两侧向中心的排列顺序，所述弹簧件的弹簧压缩力不断增大。

36、本发明的有益效果在于：

37、(1)本发明通过以膨润土为载体，采用阴离子交换引入含有阻燃剂的阳离子或阳离子前驱物的方式，对膨润土进行改性处理，形成插层式的改性膨润土作为阻燃填料，形成具有密封阻燃性能的有机硅材料，同时，利用膨润土插层改性技术，可以使阻燃剂更加均匀地分布在聚合物基体中与补强填料、交联剂等助剂有机结合，使得成型有机硅材料的整体结构稳定，机械性能强；

38、(2)本发明通过利用硅烷交联剂在改性膨润土表面形成一层无机-有机复合界面，提供适当的化学官能团以促进与有机硅预聚体之间的化学键合，本技术中的有机硅预聚体为聚二甲基硅氧烷或pdms，可以使得改性膨润土与有机硅预聚体之间形成稳定的交联网络结构；

39、(3)本发明通过硼阳离子在高温下形成玻璃状物质，有助于形成表面保护层的同时，在有机硅材料的内部形成骨架支撑，避免了有机硅材料在高温下持续受热时形成炭层坍塌再次复燃的问题，提高了有机硅材料的安全性与稳定性；

40、(4)本发明通过在对膨润土进行改性时，利用改进的真空压滤设备，尽可能的去处膨润土内部残留的可交换的离子和溶解的盐类，避免对膨润土进行阴离子交换引入含有阻燃剂的阳离子或阳离子前驱物时，受到其余可交换离子和盐类的影响，提升改性膨润土的纯度，进而提升有机硅材料的阻燃性能。

41、综上所述，本发明具有耐高温，阻燃性性能优越，绝缘性能优越，机械性能稳定等优点，尤其适用于新能源pack用密封阻燃有机硅材料的技术领域。