一种电池包热管理用低导热保温材料
技术领域
本发明涉及导热保温材料
技术领域
,尤其涉及一种电池包热管理用低导热保温材料。背景技术
电池包作为电动汽车等较大型电动产品的主要动力来源,使用量巨大。工作实践中发现电池包内的温度环境对电池包的可靠性、寿命及性能都有很大的影响,当电池包在适宜的温度下工作时,能够有效延长电池包的使用寿命,并提高电池包的工作效率,此使电池包内维持一定的温度范围就显得格外重要。在极端低温和极端高温的环境下电池包都无法正常工作,从而导致以其为能源的电动产品无法正常工作。尤其是在低温条件下,不给予电池包一定的保温措施,电池包很难正常工作。因此在低温环境下电池包的保温措施对电池包的性能起决定性作用。保温材料因使用便捷、保温效果好等优点可以作为电池包的保温措施之一,但传统的保温材料虽然保温性能较佳,但耐低温性能不理想,在极低情况下很难保持良好的工作性能,且阻燃性能不理想等。基于现有技术中存在的不足,本发明提出一种电池包热管理用低导热保温材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统电池包热管理用的保温材料的耐低温性能不理想,阻燃性能不理想的问题,而提出的一种电池包热管理用低导热保温材料。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇80~100份、六亚甲基二异氰酸酯100~130份、催化剂0.3~0.8份、发泡剂2~6份、复合改性剂10~20份、防霉剂1~3份;
所述复合改性剂由质量比为10:4~5:1~2的水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯复配而来。
优选的,所述电池包热管理用低导热保温材料包括以下重量份的原料:聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份。
优选的,所述催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为3~5:1,进一步优选的,所述催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1。
优选的,所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
优选的,所述复合改性剂由以下方法复配而来:分别称取水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯,置于无水乙醇中,在40~45℃条件下超声分散20~30min,减压浓缩、干燥即得复合改性剂。
优选的,所述防霉剂为有机防霉剂。
优选的,所述有机防霉剂为BBIT或OBPA。
优选的,所述电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇80~100份、六亚甲基二异氰酸酯100~130份、催化剂0.3~0.8份、发泡剂2~6份、复合改性剂10~20份、防霉剂1~3份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于40~50℃、1000~1500r/min的转速下反应1~2h,得混合料A;
步骤3、保持40~50℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于40~60℃下熟化50~150min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料.
本发明提供的保温材料,与现有技术相比优点在于:
1、本发明提出的保温材料,配方合理,以聚醚多元醇和六亚甲基二异氰酸酯为主要原料,在催化剂和发泡剂的存在下,通过添加复合改性剂和防霉剂以赋予保温材料具有优良的保温、阻燃特性,且得到的保温材料的导热系数低、能够耐-60℃的低温,从而可以应用于电池包热管理中,有效解决传统电池包热管理用的保温材料的耐低温性能不理想,阻燃性能不理想的问题,还能应用于温度寒冷的地区。
2、本发明提出的保温材料中使用的复合改性剂由合理比例的水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯复配而来,其中的腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯同时加入可以起到协同提高水镁石纤维的阻燃特性的作用,复配得到的复合改性剂能够将原本的阻燃等级(UL-94HB级)提高到UL-94V0级,且耐低温可以达到-60℃,性能优越;本发明中使用的复合改性剂并非是水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯的简单物理混合,而且通过超声的方法使三者有机的结合在一起,以达到协同增效的作用。
3、本发明使用的催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,两者以合理比例复配使用时能够使聚醚多元醇和六亚甲基二异氰酸酯有较佳的合成速度,从而使保温材料具有较优的特性,经实验发现,在双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为3~5:1时,合成的速度较佳,得到的保温材料的综合性能较佳,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1时,综合性能最佳。
4、本发明使用的发泡剂为偶氮二甲酰胺,虽然具有一定的可燃性,但由于本发明配方中加入了复合改性剂,可以有效避免偶氮二甲酰胺可燃性的弊端,从而使偶氮二甲酰胺发挥更优异的发泡特性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本发明提出的一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇80份、六亚甲基二异氰酸酯100份、催化剂0.8份、发泡剂2份、复合改性剂10份、防霉剂3份;
所述复合改性剂由质量比为10:4:1的水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯复配而来,具体复配方法为:分别称取水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯,置于无水乙醇中,在45℃条件下超声分散20min,减压浓缩、干燥即得复合改性剂;
其中,催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为3:1;发泡剂为偶氮二甲酰胺;防霉剂为有机防霉剂,所述有机防霉剂为BBIT;
其中,电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇80份、六亚甲基二异氰酸酯100份、催化剂0.8份、发泡剂2份、复合改性剂10份、防霉剂3份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于40℃、1000r/min的转速下反应2h,得混合料A;
步骤3、保持40℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于40℃下熟化150min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料。
实施例2
本发明提出的一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份;
所述复合改性剂由质量比为10:4:2的水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯复配而来,具体复配方法为:分别称取水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯,置于无水乙醇中,在45℃条件下超声分散25min,减压浓缩、干燥即得复合改性剂;
其中,催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1;发泡剂为偶氮二甲酰胺;防霉剂为有机防霉剂,所述有机防霉剂为BBIT;
其中,电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于50℃、1500r/min的转速下反应1h,得混合料A;
步骤3、保持50℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于50℃下熟化100min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料。
实施例3
本发明提出的一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇100份、六亚甲基二异氰酸酯130份、催化剂0.3份、发泡剂6份、复合改性剂20份、防霉剂1份;
所述复合改性剂由质量比为10:5:2的水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯复配而来,具体复配方法为:分别称取水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯,置于无水乙醇中,在40℃条件下超声分散30min,减压浓缩、干燥即得复合改性剂;
其中,催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为5:1;发泡剂为偶氮二甲酰胺;防霉剂为有机防霉剂,所述有机防霉剂为OBPA;
其中,电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇100份、六亚甲基二异氰酸酯130份、催化剂0.3份、发泡剂6份、复合改性剂20份、防霉剂1份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于50℃、1500r/min的转速下反应1h,得混合料A;
步骤3、保持50℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于60℃下熟化50min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料。
对比例1
一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份;
所述复合改性剂为水镁石纤维,并将水镁石纤维置于无水乙醇中,在45℃条件下超声分散25min,减压浓缩、干燥即得复合改性剂;
其中,催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1;发泡剂为偶氮二甲酰胺;防霉剂为有机防霉剂,所述有机防霉剂为BBIT;
其中,电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于50℃、1500r/min的转速下反应1h,得混合料A;
步骤3、保持50℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于50℃下熟化100min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料。
对比例2
一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份;
所述复合改性剂由质量比为10:4的水镁石纤维和腐殖酸钠复配而来,具体复配方法为:分别称取水镁石纤维和腐殖酸钠,置于无水乙醇中,在45℃条件下超声分散25min,减压浓缩、干燥即得复合改性剂;
其中,催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1;发泡剂为偶氮二甲酰胺;防霉剂为有机防霉剂,所述有机防霉剂为BBIT;
其中,电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于50℃、1500r/min的转速下反应1h,得混合料A;
步骤3、保持50℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于50℃下熟化100min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料。
对比例3
本发明提出的一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份;
所述复合改性剂由质量比为10:2的水镁石纤维和单硬脂酸甘油酯复配而来,具体复配方法为:分别称取水镁石纤维和单硬脂酸甘油酯,置于无水乙醇中,在45℃条件下超声分散25min,减压浓缩、干燥即得复合改性剂;
其中,催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1;发泡剂为偶氮二甲酰胺;防霉剂为有机防霉剂,所述有机防霉剂为BBIT;
其中,电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于50℃、1500r/min的转速下反应1h,得混合料A;
步骤3、保持50℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于50℃下熟化100min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料。
对比例4
一种电池包热管理用低导热保温材料,包括以下重量份的原料:聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份;
所述复合改性剂由质量比为10:4:2的水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯复配而来,具体复配方法为:分别称取水镁石纤维、腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯,搅拌混合均匀即得复合改性剂;
其中,催化剂为双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的复配物,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1;发泡剂为偶氮二甲酰胺;防霉剂为有机防霉剂,所述有机防霉剂为BBIT;
其中,电池包热管理用低导热保温材料由以下方法制得:
步骤1、按照重量份计,分别称取聚醚多元醇90份、六亚甲基二异氰酸酯120份、催化剂0.5份、发泡剂4份、复合改性剂15份、防霉剂2份,备用;
步骤2、将步骤1中称取得聚醚多元醇、复合改性剂置于反应器中,于50℃、1500r/min的转速下反应1h,得混合料A;
步骤3、保持50℃,再向混合料A中依次加入步骤1中称取的防霉剂、六亚甲基二异氰酸酯、催化剂、发泡剂,混合至均匀,待泡沫稳定后注入模具中,于50℃下熟化100min,脱模,即得电池包热管理用低导热保温材料。
一、性能检测实验
对实施例1~3以及对比例1~3得到的保温材料进行性能检测,结果见表1。
表1:
导热系数W/(m·K)
阻燃等级
尺寸稳定性
实施例1
0.0187
V0
0.093%
实施例2
0.0143
V0
0.074%
实施例3
0.0175
V0
0.097%
对比例1
0.0334
HB
0.297%
对比例2
0.0269
V2
0.218%
对比例3
0.0258
V2
0.197%
表1中,导热系数参照GB/T 10297-2015标准测定;阻燃等级参照UL-94标准测定;尺寸稳定性的条件:在-60℃、72h后的变化率。
从表1实验结果看出,本发明实施例1~3制得的保温材料的导热系数较低,均在0.02W/(m·K)以下,阻燃等级均能达到UL-94V0级,且在-60℃的尺寸稳定性均小于0.1%,综合性能优越。
从实施例2和对比例的实验数据可以看出,复合改性剂仅使用水镁石纤维得到的保温材料的导热系数为0.0334W/(m·K)、阻燃等级为B2、-60℃的尺寸稳定性为0.297%,将复合改性剂变更为水镁石纤维和腐殖酸钠复配或者变更为水镁石纤维和单硬脂酸甘油酯复配时,导热系数有所降低、阻燃性和低温尺寸稳定性有所提升,但效果均不理想,均较实施例2差,从数据可以看出腐殖酸钠和单硬脂酸甘油酯同时作为复配改性剂的成分后具有协同作用,不仅可以提高水镁石纤维的阻燃特性,同时能够降低保温材料的导热系数、提高保温性能,还能提高保温材料的耐低温性能,使保温材料能够在-60℃下保持良好的稳定性,使其可以应用于温度寒冷的地区。
二、复合改性剂的复方方法研究
对对比例4制得的保温材料的导热系数、阻燃等级和尺寸稳定性也按照表1的方法进行了测定,测定结果显示,对比例4的导热系数为0.021W/(m·K)、阻燃等级A2、尺寸稳定性0.13%,性能均较实施例2差,表明本发明提出的复合改性剂复配的方法对保温材料的作用不仅仅使成分上的作用,还有复配方法的作用,是纯物理搅拌所无法匹敌的。
三、本发明中催化剂的研究
对本发明中使用的催化剂中双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的比例进行了研究,研究发现:当双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为3~5:1时,保温材料的反应速度较适宜,得到的保温材料综合性能较佳,且双-(3-二甲基丙氨基)胺与二月桂酸二丁基锡的质量比为4:1时,综合性能最佳。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。