一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010521439.4(22)申请日 2020.06.10
(71)申请人 宁波葆尔新材料有限公司
地址 315000 浙江省宁波市高新区院士路
66号创业大厦429-3室(72)发明人 丁凯　徐赢斐　
(74)专利代理机构 北京汇捷知识产权代理事务
所(普通合伙) 11531
代理人 李宏伟(51)Int.Cl.
B29C 70/18(2006.01)C08L 63/10(2006.01)C08L 27/06(2006.01)C08K 13/06(2006.01)C08K 5/098(2006.01)
C08K 3/22(2006.01)C08K 7/14(2006.01)C08J 5/24(2006.01)B32B 25/08(2006.01)B32B 25/20(2006.01)B32B 27/06(2006.01)B32B 27/32(2006.01)B32B 33/00(2006.01)
(54)发明名称
一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备方法(57)摘要
本发明公开了一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域。

所述制备方法包括以下步骤：按照重量份称取原料混合制成树脂糊，均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维落于涂有所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，使所述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸渍，采用环氧硅烷偶联剂进行涂布后与陶瓷化硅橡胶生胶片合模压合5分钟进行固化成型。

本发明材料耐受火焰冲击、减少电池包箱体空余体积，从而既节省材料又可以使得电池包外形变薄，如果将变薄空间利用装入更多电芯，
则能量密度可以得以提高。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 111907086 A 2020.11.10
C N 111907086
A
1.一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照重量份将乙烯基树脂16-20份、聚氯乙烯2.7-3.0份、苯乙烯1.3-1.5份、对苯二酚0.07-0.1份、硬脂酸锌1.2-1.5份、氢氧化铝35-40份、活性氧化镁0.7-0.75份混合制成树脂糊，均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维25-28份经过短切到长度为2.5-3.0cm ,落于涂有所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，使所述树脂糊与无碱玻璃纤维充分浸渍，得到SMC预聚体半熟片；
步骤二、采用环氧硅烷偶联剂对步骤一所得SMC预聚体半熟片中的一面进行涂布，并于50℃烘干2min；
步骤三、将陶瓷化硅橡胶生胶片铺展在热压模具上，并将SMC预聚体半熟片经表面处理的一面铺展在所述陶瓷化硅橡胶生胶片表面上；
步骤四、合模压合5分钟进行固化成型，模具温度150℃，得到含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤二中环氧硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤二中环氧硅烷偶联剂浓度为0.5-2mol/L。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤三中陶瓷化硅橡胶生胶片的制备方法为：按照重量份将11-15份甲基乙烯基硅橡胶、8-10份硅灰石、5-8份玻璃粉、1-3份羟基硅油、2-4份过氧化苯甲酰放入密炼机中，在50℃对原料进行混炼，并采用模压成型工艺制备陶瓷化硅橡胶，切片后放置于刚玉坩埚中进行烧结，烧结温度为1000℃，升温速率为1℃/min，保温时间1h，最后随炉冷却得到陶瓷化硅橡胶生胶片。

权　利　要　求　书
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CN 111907086 A
一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的 SMC 复合材料的制备方法。

背景技术
[0002]SMC材料最早是由德国拜耳公司于1960年研制成功，并实现工业化生产， 此后西欧、美国和日本相继发展起来，我国是于1975年开始研制，而后工业化 生产，目前已形成了一较大规模的产业。

因其重量轻强度高等优点，SMC材料 逐渐成为新能源汽车电池包的壳体材料的选择，并且SMC材料的可成型特点也 使得电池包的结构设计更容易实现。

但是SMC 材料作为电池包上盖壳体有一个 应用风险就是SMC材料的防火和耐热性能较差，如果电池包发送热失控，电芯 中的火焰可穿透SMC壳体对车内乘客产生威胁。

[0003]现有的方案是采用无机防火板材对SMC上盖进行防火处理，通过添加隔热 功能层(或者在防火材料与SMC盖板之间留空气层)以达到防火隔热的效果保 护SMC不受热破坏。

但是还存在无机防火板材无法隔热导致SMC板材被热量 熔融的技术问题。

现在的火烧条件是火焰冲击温度为1500℃，火焰冲击30分钟 整个SMC上盖壳体不被击穿出现明火。

要解决无机材料无法隔热的缺陷就必须 在无机板材与SMC上盖间增加隔热层。

这即导致材料成本的上升还会带来一个 电池包非电芯体积的增加。

电池包中非电芯的体积增加就导致了能量密度的下 降。

发明内容
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种含有防火隔热陶瓷化硅橡 胶的SMC复合材料的制备方法，本发明材料耐受火焰冲击、减少电池包箱体空 余体积，从而既节省材料又可以使得电池包外形变薄，如果将变薄空间利用装入 更多电芯，则能量密度可以得以提高。

[0005]本发明的目的通过以下技术方案来实现：
[0006]一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备方法，包括以下步 骤：[0007]步骤一、按照重量份将乙烯基树脂16-20份、聚氯乙烯2.7-3.0份、苯乙烯 1.3-1.5份、对苯二酚0.07-0.1份、硬脂酸锌1.2-1.5份、氢氧化铝35-40份、活性 氧化镁0.7-0.75份混合制成树脂糊，均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃 纤维25-28份经过短切到长度为2.5-3.0cm,落于涂有所述树脂糊的高密度聚乙烯 薄膜的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，使所述树脂糊与无碱 玻璃纤维充分浸渍，得到SMC预聚体半熟片；
[0008]步骤二、采用环氧硅烷偶联剂对步骤一所得SMC预聚体半熟片中的一面进 行涂布，并于50℃烘干2min；
[0009]步骤三、将陶瓷化硅橡胶生胶片铺展在热压模具上，并将SMC预聚体半熟 片经表面处理的一面铺展在所述陶瓷化硅橡胶生胶片表面上；
[0010]步骤四、合模压合5分钟进行固化成型，模具温度150℃，得到含有防火隔 热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料。

[0011]进一步地，所述步骤二中环氧硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基 硅烷。

[0012]进一步地，所述步骤二中环氧硅烷偶联剂浓度为0.5-2mol/L。

[0013]进一步地，所述步骤三中陶瓷化硅橡胶生胶片的制备方法为：按照重量份将 11-15份甲基乙烯基硅橡胶、8-10份硅灰石、5-8份玻璃粉、1-3份羟基硅油、2-4 份过氧化苯甲酰放入密炼机中，在50℃对原料进行混炼，并采用模压成型工艺 制备陶瓷化硅橡胶，切片后放置于刚玉坩埚中进行烧结，烧结温度为1000℃， 升温速率为1℃/min，保温时间1h，最后随炉冷却得到陶瓷化硅橡胶生胶片。

[0014]本发明的有益效果为：
[0015](1)、陶瓷化硅橡胶结合SMC板材的复合材料，是在SMC板材工艺成型 过程中完成的。

且该复合材料可以直接作为SMC防火上盖应用到电池包上。

陶 瓷化硅橡胶本身含有高温相变填料，高温火焰冲击中即保持材料不被火焰击穿还 在高温下相变大量吸热起到隔热作用保护SMC盖板不被高温火焰冲击破坏。

[0016](2)、与现有无机防火材料对比，本发明在防火隔热材料与SMC盖板之 间就不需要额外的空间，可以节省电池包空间给更多的电芯加入增加能量密度。

并且因为一体成型效率高，盖板成本得以降低。

并且材料是一体复合的可以简化 盖板在电池包上的安装步骤提高效率，减少盖板安装的工艺时间。

附图说明
[0017]图1为所述含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备工艺流程 图；[0018]图2为火烧样品形状；
[0019]图3为火烧测试设备简图。

具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范 围不局限于以下所述。

[0021]实施例
[0022]一种含有防火隔热陶瓷化硅橡胶的SMC复合材料的制备方法，包括以下步 骤：[0023]首先按照重量份将乙烯基树脂16-20份、聚氯乙烯2.7-3.0份、苯乙烯1.3-1.5 份、对苯二酚0.07-0.1份、硬脂酸锌1.2-1.5份、氢氧化铝35-40份、活性氧化镁 0.7-0.75份混合制成树脂糊，均匀涂在高密度聚乙烯薄膜上，取无碱玻璃纤维 25-28份经过短切到长度为2.5-3.0cm,落于涂有所述树脂糊的高密度聚乙烯薄膜 的上层与下层的两层薄膜之间，经传送带送到压辊处，使所述树脂糊与无碱玻璃 纤维充分浸渍，得到SMC预聚体半熟片；[0024]然后，按照重量份将11-15份甲基乙烯基硅橡胶、8-10份硅灰石、5-8份玻 璃粉、1-3份羟基硅油、2-4份过氧化苯甲酰放入密炼机中，在50℃对原料进行 混炼，并采用模压成型工艺制备陶瓷化硅橡胶，切片后放置于刚玉坩埚中进行烧 结，烧结温度为1000℃，升温速率为1℃/min，保温时间1h，最后随炉冷却得到 陶瓷化硅橡胶生胶片、采用浓度为0.5-
2mol/L的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基 硅烷对步骤一所得SMC预聚体半熟片中的一面进行涂布，并于50℃烘干2min；
[0025]再将陶瓷化硅橡胶生胶片铺展在热压模具上，并将SMC预聚体半熟片经表 面处理的一面铺展在所述陶瓷化硅橡胶生胶片表面上；
[0026]最后合模压合5分钟进行固化成型，模具温度150℃，得到含有防火隔热陶 瓷化硅橡胶的SMC复合材料。

[0027]11-15份甲基乙烯基硅橡胶、8-10份硅灰石、5-8份玻璃粉、1-3份羟基硅油、 2-4份过氧化苯甲酰
[0028]下表1通过以上的制备方法在不同参数条件下制备出SMC复合材料，其中 对比例中未加入陶瓷化硅橡胶生胶片。

[0029]表1
[0030]
[0031]对实施例1-实施例5以及对比例所制得的SMC复合材料的火烧性能进行测 试，测试方法如下所示：
[0032]1试样
[0033]进行火烧试验的材料形状如图2所示，试验长度为150，试样长宽均为 150mm±10mm。

[0034]2试验仪器
[0035]火烧测试设备如图3所示是火烧测试设备简图
[0036]本火烧测试仪符合精度要求，乙炔喷枪型号为YBL-30，喷头型号为 G01-30。

试验架与喷枪之间的距离可自动调节，火焰为乙炔和氧气混合燃烧而成， 可用阀门精准控制。

燃烧时，乙炔压力值为0.05MPa，氧气压力值为0.5MPa， 符合火焰温度要求。

[0037]3试样数量
[0038]试样数量应不少于三个。

[0039]4试验步骤
[0040]将样品在试验架上固定好，并在样品背面固定感温探头，自动调节试验架与 喷枪之间的距离D为150mm，调节高温喷枪旋钮，使火焰冲击的热面温度T1 为1000℃，持续火烧直至样品被烧穿。

试验结束后，关闭火焰，将试验架退回 安全距离，用镊子取下样品，导出从开始火烧到火烧结束这段时间内材料背面温 度数据T2。

[0041]5试验结果记录
[0042]记录样品从开始火烧到烧穿的时间S，并导出火烧过程中背面温度数据 T2。

[0043]6试验结果如下表2所述：
[0044]表2
[0045]测试时间实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例25秒时的背温℃292828262642
1分钟时的背温℃353434333256 [0046]从表2数据可以看出陶瓷化硅橡胶生胶片对SMC复合材料的火烧性能具有 很大的影响。

[0047]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披 露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环 境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行 改动。

而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神。

图1
图2
图3。