[发明专利]隔热体及其方法

说明书

本发明题为“隔热体及其方法”。所提供的制品和方法使用包含60‑100wt％的氧化聚丙烯腈纤维的非织造纤维网；和0‑40wt％的增强纤维，其包含由熔融温度为100℃至300℃的聚合物构成的外表面。非织造纤维网具有15kg/m³至50kg/m³的平均堆积密度，其中多根纤维沿垂直于非织造纤维网的主表面的方向是基本上缠结的。任选地，氧化聚丙烯腈纤维可具有卷曲构型。有利的是，这些制品可显示低热导率、高拉伸强度和阻燃性的组合。

技术领域

本发明提供了用于隔热系统的制品。所提供的制品可在机动车和航空航天应用中用作隔热体，诸如用于电动车辆的电池仓。

背景技术

隔热体可减少彼此热接触的或位于热对流或热辐射范围内的结构之间的热传递。这些材料减轻了传导、对流和/或辐射的影响，因此可有助于稳定位于显著较高或较低温度的另一结构附近的结构的温度。通过防止部件过热或避免需要高温的情况下的热损失，热管理对于实现广泛的商业和工业应用中所要求的功能和性能可为至关重要的。

隔热体可具体用于机动车和航空航天领域。例如，机动车的内燃发动机在其燃烧循环期间产生大量的热。在车辆的其它区域中，隔热系统用于保护对热敏感的电子部件。此类部件可包括例如传感器、电池和电动马达。为最大化燃料经济性，希望隔热系统解决方案在充分保护这些部件的同时尽可能薄而轻。理想的是，这些材料足够耐用以达到车辆的寿命。

对合适的隔热材料的需求随着电动车辆(“EV”)的出现而加剧。EV采用许多锂离子电池，这些锂离子电池在限定的温度范围内，更具体地在大约环境温度中性能最佳。EV通常具有电池管理系统，该电池管理系统在电池温度显著下降至低于最佳温度时激活电加热器并且在电池温度显著爬升至高于最佳温度时激活冷却系统。

发明内容

用于加热和冷却EV电池的操作可基本上耗尽原本送往车辆传动系统的电池电量。在冬季，温度可能低至-30℃，而在夏季，道路温度可超过65℃。正如毯子通过在寒冷的天气保持人体热量来提供舒适度，隔热系统在极端温度下以无源方式使保护EV电池所需的功率最小化。

EV电池应用的隔热材料的开发人员面临严峻的技术挑战。例如，EV电池隔热材料应显示低热导率，同时满足严格的阻燃要求以扑灭电池火灾或减缓电池火灾的蔓延。用于阻燃性的常见测试为UL-94V0火焰测试。还期望合适的隔热体弹性挠曲和压缩，使得其可容易地插入不规则形状的封装件中并且膨胀以完全占据其周围的空间。最后，这些材料应显示足够的机械强度和抗撕裂性以有利于在制造过程中处理和安装。

所提供的制品和方法使用包含隔热纤维(包括氧化聚丙烯腈纤维)和任选地一种或多种增强纤维的缠结的非织造纤维网来解决这些问题。纤维在垂直于非织造纤维网的主表面的方向上缠结，以赋予材料强度并防止在暴露于火焰处理时溶胀。当加热时，增强纤维可至少部分地熔融以形成具有增强强度的粘结纤维网。任选地，一组或两组纤维具有卷曲构型以提供更大的纤维网厚度和减小的堆积密度。

在第一方面，提供了隔热体。隔热体包括：非织造纤维网，该非织造纤维网包括多根纤维，该多根纤维包括：60-100wt％的氧化聚丙烯腈纤维；和具有由熔融温度从100℃到300℃的聚合物构成的外表面的0-40wt％的增强纤维，其中非织造纤维网具有15kg/m³至50kg/m³的平均堆积密度，并且其中多根纤维沿垂直于非织造纤维网的主表面的方向是基本上缠结的。

在第二方面，提供了一种隔热组件，包括：热源；和至少部分地围绕热源的前述隔热体。