一种隔热产品及其制备方法与流程

本发明涉及隔热材料，具体涉及一种隔热产品及其制备方法。

背景技术：

1、动力电池电芯之间需要设置隔热件阻隔电芯之间的热量传递。随着动力电池的开发，更高的电池能量密度意味着需要更高的体积利用率，进而要求隔热件厚度更薄，隔热性能更高，还需要隔热件具有一定的可压缩性，以在电池发生热失控时为电池提供减压孔径。

2、气凝胶本身易碎，因此目前通常使用纤维毡作为基体，以提高隔热产品的强度，然而纤维毡本身是良好的热传导体，这就导致纤维毡与气凝胶混合不均匀易导致气凝胶毡的隔热性能不均匀。目前已有直接将气凝胶粉与纤维混合压制获得复合气凝胶产品的工艺，但是混合压制的产品难以平衡强度和可压缩性，此外，随着制备的隔热产品厚度越来越薄，气凝胶粉与纤维混合不均匀对隔热性能带来的影响也越来越大，要同时满足使用需求的薄型隔热产品成为新的挑战。

技术实现思路

1、本发明提供了一种隔热产品及其制备方法，该隔热产品与现有技术相比，改善了现有隔热产品的强度和均匀性。

2、为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

3、一种隔热产品，包括隔热材料层和增强层，所述隔热材料层与所述增强层交错铺设；所述隔热材料层包括隔热粉体和增强相纤维，所述增强层是纤维束纵横交错形成网格结构的纤维网；以质量份数计，所述隔热粉体为25-120份，所述增强相纤维为0.5-10份，所述增强层为1-8份。

4、其中，所述增强相纤维直径为1-20μm，长度为10-15mm。使用该长度能够满足与隔热粉体均匀混合的同时保证压制成型的制品的力学强度满足使用需求。所述增强相与隔热粉体的混合压制时，可以在粉末混合阶段，将长的玻纤与隔热粉体混合，再进行搅拌，搅拌时间3-5分钟，转速约1000r-1800r/min。也可以在搅拌过程中在不同时间分批加入长玻纤，因为搅拌时间长的话，会有长玻纤会被切断，从而实现长短玻纤复配。

5、使用长的纤维与隔热粉末压制获得的产品，能够获得具有足够强度的厚度较薄的产品，满足使用要求，便于后续封装。因为短玻纤分散在整个产品结构中，为结构提供的支撑力较弱，因此使用短玻纤制备出的薄的产品易碎，目前使用短玻纤制备的产品都相对较厚，最薄只能做到2mm。相对厚的产品，粉体之间粘结能够改善强度。与使用长纤维的产品相比，短纤维隔热更好，更易混匀，但是难以制备薄的产品。使用长纤维最薄能够做到0.5mm厚度的产品。在加工过程中，可以通过以下操作使长纤混合均匀：

6、1、添加的长纤维量少，容易混合均匀；

7、2、通过开松工艺将长簇纤维分散，有利于混合均匀。

8、另外，在加工过程中，搅拌时间与纤维长度分布之间具有以下关系：

9、1、使用较厚较钝的搅拌刀头时，基本不会打断纤维，从而确保最终成品中的纤维长度与加入的原料纤维长度基本一致；

10、2、如果使用较为锋利的刀头，添加13-15mm的长纤维作为原料，则搅拌5min后纤维长度能够达到5mm左右，长纤维则形成短纤维。

11、3、随着搅拌时间的增长，被打断的长纤维被更多，则短纤维占比会相应提高。

12、在一些实施例中，所述隔热材料层为一层或多层，每层隔热材料层质量可以相同也可以不同，所述增强层为一层或多层。

13、如此，网格结构的纤维网形成的增强层平铺设置，有助于隔热材料层均匀平整分布，从而改善成品的均匀性。

14、在一些实施例中，所述纤维束的直径为250-450μm，如此，纤维束形成的纤维网不仅有助于隔热粉末均匀平整铺设，还能够提高隔热产品的强度。

15、其中，所述增强相纤维包括玻璃纤维、氧化铝纤维和硅酸铝纤维中的一种或多种；所述玻璃纤维包括高硅氧纤维或石英纤维，所述增强层中纤维束与增强相纤维材质相同。

16、其中，所述隔热粉体包括25-90份的微米隔热粉体和0-30份的纳米隔热粉体；所述微米隔热粉体为微米气相氧化铝述的一种隔热产品，粉、微米气相二氧化硅粉、硅灰、白炭黑、硅藻土、粉煤灰、微米氧化铝气凝胶粉和微米二氧化硅气凝胶粉中的一种或多种，所述微米隔热粉体粒径为1-100μm；

17、所述隔热粉体包括纳米隔热粉体，所述纳米隔热粉体为纳米气相二氧化硅粉、纳米气相氧化铝粉、纳米氧化锆粉、纳米氧化钛粉、纳米氧化铁粉、纳米氧化锆气凝胶粉、纳米二氧化硅气凝胶粉和纳米氧化铝气凝胶粉中的一种或多种，所述纳米隔热粉体粒径为5-50nm。

18、根据最终产品厚度以及性能要求，可以选择铺设两层或更多层增强层，

19、增强层与隔热粉体交替铺设，能够克服隔热粉体和增强相纤维混合不均匀的问题，从而使压制得到的产品各处密度一致、性能均一，且表面平整度良好。

20、隔热产品通常为薄板或薄片状，因此各处性能均一指平面尺寸上各处性能均一。例如制备产品尺寸为300mm*300mm*2mm，在产品上不同位置取3个样品60mm*60mm*2mm，3个样品的隔热、厚度、压缩性较为一致。

21、在一些实施例中，所述隔热粉体中还包含有0-40份的红外遮光剂；所述红外遮光剂为碳化硅、二氧化钛、氧化锆和氧化锌中的一种或多种，所述红外遮光剂的粒径范围为2-10μm；或者所述红外遮光剂为六钛酸钾晶须或碳化硅晶须，所述六钛酸钾晶须的长径比为5-25，直径为1.5-5μm，所述碳化硅晶须的长径比为20-30，直径为0.5-2.5μm。

22、本发明还提供一种隔热产品的制备方法，包括下述步骤：

23、(1)将隔热粉体、增强相纤维和红外遮光剂称量后放入混料设备中，进行分散混合，得到混合粉料；

24、(2)将所述混合粉料铺设成为隔热材料层，与将隔热材料层与增强层交错铺设于模具中，用压制设备压制成型，得到隔热产品，其中，每层所述增强层包括一片纤维网，所述纤维网的尺寸与所述模具相同，所述混合粉料形成至少一个隔热层，所述隔热层与所述增强层交错铺设。

25、其中，所述增强相纤维在步骤(1)混料前还包括开松的步骤。

26、其中，步骤(2)压制后，得到隔热产品的密度为260-320kg/m3。

27、在一些实施例中，所述制备得到的隔热产品还可以进行疏水处理，所述疏水处理为将所制备得到的隔热产品置于疏水化试剂中浸泡处理或者向制备得到的隔热产品中通入气相疏水化试剂；通过浸泡处理进行疏水的隔热产品后续还需要进行干燥处理。

28、在一些实施例中，可以对混合粉料进行疏水处理，如此，经压制成型后的成品则无需再进行疏水处理即具有疏水性。

29、在一些实施例中，根据实际需求，在混合粉料压制成型过程中，可以使用不同模具压制成型制备不同结构形式的构件，如常规构件、异型构件，不同结构形式结合不同应用场景。

30、在一些实施例中，根据压制成型后隔热产品使用温度的不同，可以调整隔热产品的配方，在产品隔热性能方面起主要作用的是纳米隔热粉体、增强相纤维和红外遮光剂，原材料方面，纳米气相二氧化硅粉的使用温度小于1100℃，普通玻璃纤维的使用温度为小于800℃，若产品使用温度小于800℃，原料可优选纳米气相二氧化硅粉和普通玻璃纤维；若产品使用温度在800-1100℃，由于普通玻璃纤维无法承受此温度区间，可以选择耐温更高的高硅氧纤维或者氧化铝纤维或者硅酸铝纤维或者石英纤维搭配纳米气相二氧化硅粉；若使用温度大于1100℃，纳米隔热粉体可以选择耐温更高的纳米气相氧化铝粉体搭配耐温更高的高硅氧纤维或者氧化铝纤维或者硅酸铝纤维或者石英纤维使用。

31、在一些实施例中，可以在所述隔热产品外设置封装层，封装层可以设置于隔热产品的一侧或两侧或者将隔热产品完全包覆，隔热产品被包裹在封装材料中，使用封装材料能够有效避免产品在运输、使用过程中掉粉，增加使用寿命。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、本发明通过将增强相纤维与隔热粉体混合后，制备成隔热材料层，后续与增强层交错铺设后压制获得复合隔热产品。

34、本发明使用长的玻纤与隔热粉末压制获得的产品，能够获得具有足够强度的厚度较薄的产品，使用长纤维最薄能够做到0.5mm厚度的产品，满足使用要求，便于后续封装。

35、本发明增强层与隔热材料层交替铺设，能够克服压制时铺粉不均匀的问题，从而使压制得到的产品各处密度一致、性能均一，且表面平整度良好。