[发明专利]一种防火复合材料、制备方法及其在电池组件中的应用

说明书

本发明公开了一种防火复合材料、制备方法及其在电池组件中的应用，涉及复合材料技术领域，该复合材料自上而下依次包括防火硅胶层、支撑层和环氧乙烯基酯预浸料层；所述防火硅胶层由如下重量份的原料制成：有机硅橡胶100份、成瓷填料20‑30份、阻燃剂5‑10份、助剂4‑8份、增量填料8‑12份、偶联剂2‑4份、N‑(4‑氰基‑3‑三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺3‑5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；所述支撑层由表面改性的玻璃纤维布制成。本发明公开的防火复合材料阻燃防火性能佳，耐热老化性和机械力学性能优，耐用性好，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种用于新能源汽车电池防护的防火复合材料、制备方法及其在电池组件中的应用。

背景技术

复合材料是一种具有高比强度、高比刚度以及较强耐腐蚀性的轻量化材料，通常由纤维增强材料和树脂组成。随着新能源汽车的发展，在新能源汽车电池组件中，复合材料取代传统的金属材料如钣金或者铝合金作为电池包壳体材料，能够取得明显的减重效果。

目前，复合材料的制备工艺主要包括手糊、真空导入及RTM、预浸料热压罐成型、预浸料模压成型等。预浸料模压成型复合材料由于树脂含量稳定，表面质量好，力学性能佳，比强度高，密度小，工艺简单，成型效率较高等优点，被广泛应用于新能源汽车电池组件。然而，新能源汽车在行驶时具有高速移动、剧烈震动、高温工作和快速充电的特点，致使电池组件在使用时存在撞击、刺伤、跌落、火烧、短连结等潜在危险，这就要求预浸料模压成型复合材料具有优异的阻燃防火性和机械力学性能。

目前市面上的阻燃预浸料模压成型复合材料在火烧试验时，虽然离火自熄，但是火烧过程中仍然有明火产生，材料本身抵御火焰冲击能力差，在火烧过程中材料塌陷，没有抵挡高温火焰的冲击的能力，其阻燃防火性有待进一步提高。

为了解决上述问题，中国专利文献CN114605837A涉及一种用于电池包的一体成型防火PCM复合材料及其制备方法。该发明通过将在防火硅胶中添加羟基硅油和环氧树脂PCM预浸料一体成型，得到的防火PCM复合材料能够抵御高达1300±200℃的高温火焰冲击，同时形成隔热层，背面的PCM在整个火烧过程中不产生明火，从使复合材料具有优异的防火、隔热能力；该发明整体制备方法简单，原料及工艺成本低，适用于大规模工业生产。然而，该产品存在因耐热老化性能不足，导致防火硅胶层脱落的风险。

可见，开发一种阻燃防火性能佳，耐热老化性和机械力学性能足，耐用性好，使用寿命长的防火复合材料、制备方法及其在电池组件中的应用符合市场需求，对促进预浸料模压成型复合材料的进一步发展与应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种阻燃防火性能佳，耐热老化性和机械力学性能优，耐用性好，使用寿命长的防火复合材料、制备方法及其在电池组件中的应用。

为达到以上目的，本发明提供一种防火复合材料，自上而下依次包括防火硅胶层、支撑层和环氧乙烯基酯预浸料层；所述防火硅胶层是由如下按重量份计的原料制成：有机硅橡胶100份、成瓷填料20-30份、阻燃剂5-10份、助剂4-8份、增量填料8-12份、偶联剂2-4份、N-(4-氰基-3-三氟甲基苯基)甲基丙烯酰胺3-5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；所述支撑层由表面改性的玻璃纤维布制成。

优选的，所述防火硅胶层的厚度为0.3mm-2mm；所述支撑层厚度为0.1mm-0.9mm；所述环氧乙烯基酯预浸料层的总厚度为0.6mm-2.4mm。

优选的，所述有机硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶按质量比1:(1-3)混合形成的混合物。

优选的，所述甲基乙烯基硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶110-2；所述甲基苯基乙烯基硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶IOTA120，由安徽艾约塔硅油有限公司提供。