[发明专利]一种绝缘氟橡胶材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公布了一种绝缘氟橡胶材料及其制备方法与应用。所述绝缘氟橡胶材料包括如下重量份的制作原料：100份氟橡胶、2‑10份第一填料、15‑20份第二填料、3份交联剂；所述第一填料为偶联剂表面改性滑石粉。本发明通过添加偶联剂表面改性滑石粉作为第一填料，加强橡胶与填料间的结合作用，减少填料对电解液和水的吸附能力，提高所述绝缘氟橡胶材料绝缘性，解决材料在长期使用或经过电解液浸泡后以及高温高湿冲击后体积电阻率下降的问题。

技术领域

本发明属于橡胶密封制品领域，尤其涉及一种绝缘氟橡胶材料及其制备方法与应用。

背景技术

当前全球锂离子电池的发展如火如荼，由于锂电池中的电解液有极强的腐蚀性，而高氟含量的过氧氟橡胶在电解液中有良好的稳定性，一般使用高氟过氧氟橡胶作为磷酸铁锂电池的密封材料。作为磷酸铁锂电池密封材料除了需要提供长期良好的密封性能以外，还需要长期保持良好的绝缘性能。

然而氟橡胶与其他弹性体材料相比，其体积电阻率要低很多，特别是温度升高(夏天高温环境，充电过程中发热等)以后，体积电阻率下降的更快；同时一般橡胶都会加入黑色填料炭黑作为填料来补强以及降低成本，但炭黑本身具有一定的导电性，份数加的太多，体积电阻率会大幅度的下降；而且现在汽车追求轻量化、小型化，电池体积电容率越来越大，而电池密封件设计越来越薄，从而导致密封件材料对体积绝缘性能要求进一步的提高。

针对上诉问题，前人做了一些研究，如Kwan等人在《The effect of filler onrubber characteristics for Gasket to Lithium Lon Battery》中提到氟橡胶中填充了半补强炭黑和硅酸钙，发现炭黑和硅酸钙的加入都会降低氟橡胶在电解液中的体积质量变化，并且随着时间的延长，氟橡胶的体积质量变化都增大，而硅酸钙填充的氟橡胶的体积变化程度更大，氟橡胶的体积电阻随着硅酸钙用量的增加而增大，并未使用滑石粉为主要填料，且没有提到耐电解液之后体积电阻的变化。日本专利JP2003358781A中提到作为绝缘膜的氟橡胶中仅加入2份的MT炭黑，而填充了20份的滑石粉作为主要填料，来提高其绝缘能力，但未涉及到氟橡胶在经过电解液浸泡之后以及高温高湿冲击后体积电阻率下降的问题。李世泽等在[滑石粉用量对氟橡胶在热酸环境下粘弹行为的影响]发现在氟橡胶中加入滑石粉可以提高了氟橡胶的耐酸性，没有涉及到电解液和材料电阻的问题。

动力电池需要很长时间的使用寿命，因此密封件的寿命也需要设计的很长，而随着时间的延长，密封件会受到环境高温高湿度的影响，以及电解液的侵蚀，氟橡胶材料体积溶胀变大，导致体积电绝缘性也会下降。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种绝缘氟橡胶材料及其制备方法与应用，本发明所述绝缘氟橡胶材料在经过电解液浸泡之后或经过高温高湿冲击后能够保持体积电阻率的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种绝缘氟橡胶材料包括如下重量份的制作原料：100份氟橡胶、2-10份第一填料、15-25份第二填料、2-4份交联剂；所述第一填料为偶联剂表面改性滑石粉。

滑石粉的用量太少对氟橡胶材料电绝缘稳定性的提升不明显，用量过多会影响氟橡胶材料的机械性能。从制备工艺上讲，过多用量滑石粉由于配方中交联剂用量的限制，无法实现含有偶联剂的交联剂对滑石粉进行充分的润湿改性，无法实现本发明中原位在线改性的便捷性。偶联剂表面改性滑石粉可以加强滑石粉和氟橡胶之间的结合，提高氟橡胶的绝缘性，解决材料在长期使用或经过电解液浸泡后以及高温高湿冲击后体积电阻率下降的问题。

作为本发明的优选实施方案，所述偶联剂表面改性滑石粉为螯合型钛酸酯偶联剂表面改性的滑石粉。

螯合型钛酸酯偶联剂既可以加深填料与氟橡胶之间的结合，又可以减少滑石粉对电解液和水分子的吸附，防止长期浸水或在高湿度环境使用后电绝缘性的降低。而且通过螯合型钛酸酯偶联剂表面改性处理的滑石粉排斥氟橡胶填料间的水分，可以提高氟橡胶的绝缘性。