一种新能源汽车用防火材料及其制备方法与流程

本发明涉及防火材料，尤其涉及一种新能源汽车用防火材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着生活水平的提高，人们的环保意识逐渐增强，其中，新能源汽车因节约燃油资源、减少废气排放而受到国家的大力推广，同时噪音小又经济实惠，因此越来越受到人们的欢迎。电动汽车作为新能源汽车中的典型代表，其以电力驱动。动力电池是电动汽车的关键部件之一，其正随着新能源汽车的普及而被广泛应用。

2、新能源汽车动力电池在使用过程中由于内部化学反应的产热速率远高于散热速率，大量热量在电池内部积累导致电池温度急速上升，最终引起电池起火或爆炸，造成电池的热失控。由于热失控通常反应非常的迅速，且冲击力极大，对使用者的人身安全造成了严重的威胁。为了提高新能源汽车的驾驶安全性，避免因新能源汽车在出意外的情况，导致电池包起火，从而危害驾驶舱内乘客的生命安全，通常需要使用被动式防火隔热的材料，来保证车仓内乘客的生命安全。然而，市面上的新能源汽车用防火材料或多或少存在机械力学性能不足，阻燃防火性能、耐候性和环保性能有待进一步提高，耐高温性能有待进一步改善等技术缺陷。

3、为了解决上述问题，授权公告号为cn109294203b的中国发明专利公开了一种新能源汽车动力电池用阻燃防火材料的制备方法，包括如下步骤：（一）主链苯基硅烷金刚烷类聚苯醚预聚体的制备；（二）含磷缩聚物的制备；（三）al-si-o的制备；（四）成型。该发明还公开了根据所述新能源汽车动力电池用阻燃防火材料的制备方法制备得到的新能源汽车动力电池用阻燃防火材料。该发明公开的新能源汽车动力电池用阻燃防火材料制备成本低廉、抗氧化性能、耐溶剂性、耐紫外老化性、抗辐射性、耐候性好，机械力学性能佳，阻燃效果优异。然而，其耐高温性能、隔热性能和绝缘性仍然有待进一步提高。且该材料制备成本较高，性价比有待进一步改善。

4、可见，开发一种防火隔热效果佳，绝缘性能好，耐高温性能足，耐候性能优异的新能源汽车用防火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，对促进新能源汽车用防火材料领域的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种防火隔热效果佳，绝缘性能好，耐高温性能足，耐候性能优异的新能源汽车用防火材料及其制备方法。

2、为达到以上目的，本发明提供一种新能源汽车用防火材料，自上而下依次为功能防火层、阻燃胶层和无纺布层；所述功能防火层是由如下按重量份计的各原料制成：液态聚硼硅氮烷20-30份、含氟和环氧基的聚硅氧烷50-60份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮3-5份、双(3-氨基苯基) 3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦4-6份、10-(4-乙烯基苯基)-10h-吩恶嗪2-4份、苯氧基环磷腈4-8份、4,4-二苯醚二甲酰氯1-3份、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐3-5份、偶联剂3-5份、成瓷填料20-30份、补强剂5-8份、助剂1-3份。

3、优选的，所述功能防火层的厚度为1-3mm；所述阻燃胶层的厚度为15-50μm；所述无纺布层的厚度为1-5mm。

4、优选的，所述液态聚硼硅氮烷的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述液态聚硼硅氮烷是按授权公告号为cn105694048b的中国发明专利实施例4的方法制成。

5、优选的，所述含氟和环氧基的聚硅氧烷的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述含氟和环氧基的聚硅氧烷是按授权公告号为cn102250355b的中国发明专利实施例1的方法制成。

6、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。

7、优选的，所述成瓷填料为白云母、金云母、高岭土、水镁石、滑石粉中的至少一种。

8、优选的，所述成瓷填料的粒径为800-1500目。

9、优选的，所述补强剂为硼纤维、无碱玻璃纤维、玄武岩纤维中的任意一种；所述补强剂的平均直径为3-5μm，长度为1-3mm。

10、优选的，所述助剂为氯铂酸的乙醇溶液、无水三氯化铝、无水氯化铁、引发剂按质量比0.1:(0.8-1.2):(1-2):(2-4)混合形成的混合物。

11、优选的，所述氯铂酸的乙醇溶液的质量百分浓度为5-10%。

12、优选的，所述引发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按质量比1:(1-3):(0.8-1.2)混合形成的混合物。

13、优选的，所述阻燃胶层是由卡夫特k-5916阻燃型有机硅白胶、大方825阻燃胶粘剂、汉高乐泰uk3364阻燃型快速固化双组分聚氨酯胶水中的任意一种制成。

14、优选的，所述无纺布为pet无纺布、pp无纺布中的任意一种。

15、本发明的另一个目的，在于提供一种所述新能源汽车用防火材料的制备方法，包括如下步骤：

16、步骤s1、将功能防火层各原料按重量份混合均匀后，加入成型模具的型腔中，依次进行合模、锁模、抽真空和热固化后，开模，取出样品，得到功能防火层；

17、步骤s2、将阻燃胶层均匀涂敷于功能防火层下表面，再在阻燃胶层远离功能防火层的表面上贴合无纺布层，最后放入模具中模压成型得到新能源汽车用防火材料。

18、优选的，步骤s1中所述热固化的温度为100-120℃，时间为2-4h。

19、优选的，步骤s2中所述模压成型的具体工艺参数为：上模温度130℃；下模温度120℃；一段加压30bar，保压时间8s；二段加压110bar，保压时间250s。

20、由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：

21、（1）本发明公开的新能源汽车用防火材料的制备方法，采用常规设备和生产线即可，资金投入少，耗能低，制备效率和成品合格率高，操作简单方便，劳动强度低，对环境影响小，适于工业化生产，具有较高的推广应用价值。

22、（2)本发明公开的新能源汽车用防火材料，自上而下依次为功能防火层、阻燃胶层和无纺布层；所述功能防火层是由如下按重量份计的各原料制成：液态聚硼硅氮烷20-30份、含氟和环氧基的聚硅氧烷50-60份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮3-5份、双(3-氨基苯基) 3,5-二(三氟甲基)苯基氧化膦4-6份、10-(4-乙烯基苯基)-10h-吩恶嗪2-4份、苯氧基环磷腈4-8份、4,4-二苯醚二甲酰氯1-3份、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐3-5份、偶联剂3-5份、成瓷填料20-30份、补强剂5-8份、助剂1-3份。通过上述结构和功能防火层原料配方设计，使得制成的产品防火隔热效果佳，绝缘性能好，耐高温性能足，耐候性能优异。

23、(3)本发明公开的新能源汽车用防火材料，含不饱和烯键的原料组分之间能在引发剂的作用下发生共聚固化反应；液态聚硼硅氮烷上的硅氢键能与含不饱和烯键的原料组分发生硅氢加成反应；同时含有环氧基的组分能与含有氨基的组分发生环氧开环反应；4,4-二苯醚二甲酰氯上的酰氯基还能与含有苯环的原料组分之间发生傅克反应，从而形成多重互穿网络结构，有效改善产品的防火隔热效果、绝缘性能、耐高温性能和耐候性能；同时引入的聚硼硅氮烷、含氟聚硅氧烷、三嗪酮、含氟苯基氧化膦、吩恶嗪、苯氧基环磷腈、苯醚和咪唑氯盐结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应等多重作用下，使得制成的防火材料上述性能更佳，性能稳定性更好，使用寿命更长。