[發明專利]一種同時具有導熱和阻燃性能的鋁塑膜添加劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011323789.6
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112646234A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 胡雨萌;劉桃松;陳冬;屠芳芳;蔣嵐;張文;張焱;楊東輝;黨志敏;相佳媛;李敏;陳建
• 申請（專利權）人: 浙江南都電源動力股份有限公司;杭州南都動力科技有限公司
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K9/06;C08K3/22;C08K3/04;C08L23/12;C08J5/18;C09K5/14;B29C55/28
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 田金霞

本發明涉及一種提高聚合物基體的相容性，同時具有阻燃和導熱性能的核殼結構的同時具有導熱和阻燃性能的鋁塑膜添加劑及其制備方法，鋁塑膜。本發明首先將氫氧化鎂和石墨烯通過硅烷偶聯劑進行化學接枝改性，以降低表面極性，然后用硅橡膠封端包覆，硅橡膠的碳碳雙鍵和表面接枝了石墨烯三甲氧基硅烷的氫氧化鎂發生加成反應，形成Si?O?Si鍵的核殼結構包裹在氫氧化鎂表面，使得氫氧化鎂由原來的親水變成了超疏水狀態。并且Si?O?Si鍵在高溫燃燒過程中，會形成陶瓷結構包裹在材料表面，形成致密的碳層，隔絕空氣，達到阻燃的目的。制備的添加劑和pp材料的相容性明顯增加，導熱阻燃pp膜的力學性能和添加純氫氧化鎂的pp膜相比力學性能更好，導熱系數明顯增加。

技術領域

本發明屬于阻燃劑領域，涉及一種提高聚合物基體的相容性，同時具有阻燃和導熱性能的核殼結構的同時具有導熱和阻燃性能的鋁塑膜添加劑及其制備方法應用。

背景技術

鋁塑膜因其耐腐蝕、電絕緣、高強度等優良性能，在鋰電池軟包電芯被廣泛使用，但是由于電池在充放電過程中會產生大量的熱量，如果不及時傳導出去會對電芯性能造成嚴重的損害。當電芯內部短路起火時，鋁塑膜的pp層以及尼龍層都極易燃燒，從而造成更大的火勢，最終導致整包電池燃燒，因此同時提高鋁塑膜的導熱性、阻燃性十分有必要。市面上目前針對鋁塑膜的導熱性能提升，存在很多方案，大致分為兩類。一類是通過在聚丙烯層或者尼龍層添加導熱填料，但是存在的問題是填料與材料的相容性問題，填料過低起不到導熱的效果，添加量過高則會破壞鋁塑膜的彎曲柔韌等力學性能。另一類是制備導熱膠負責粘結鋁塑膜的兩側，這種方法雖然可取但是技術可實施性較低，不易量產，成本較高也不推薦。并且大家主要關注點在于鋁塑膜的導熱性能提升，幾乎沒有關注鋁塑膜的阻燃性能。鋁塑膜內部的聚丙烯層是極易燃燒的，并且燃燒過程產生的熔滴有害氣體對人體以及環境危害極大，因此，鋁塑膜的散熱性能、阻燃性能是其應用過程中亟待解決的問題。

碳基納米填料(包括石墨烯、碳納米管和碳納米纖維)，由于其獨特的納米結構，如高長徑比和出色的導熱性，通常被用于改善聚合物材料的導熱性。通常市面上都是以共混添加的方式添加石墨烯等導熱填料，然而，大多數納米填料由于其高比表面積以及范德華和共軛相互作用而在聚合物基體中快速聚集，不利于導熱熱網格的生成。因此通過將石墨烯表面修飾基團和其他阻燃劑反應就可以解決石墨烯團聚的問題，并且制備導熱阻燃劑既可以解決鋁塑膜的散熱問題，又可以解決由于熱失控引發的燃燒問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種同時具有導熱和阻燃性能的鋁塑膜添加劑，本發明旨在解決氫氧化鎂的親水性、聚合物基體的相容性以及石墨烯團聚的問題。

本發明的第二個目的是為了提供該添加劑的制備方法

本發明的第三個目的是該添加劑的應用。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種同時具有導熱和阻燃性能的鋁塑膜添加劑，所述添加劑為通過硅烷偶聯劑對堿性物質與碳基納米填料進行化學接枝改性，然后通過疏水性硅橡膠對接枝改性后的堿性物質進行封端包覆，得到添加劑。

作為本發明的一種優選方案，所述堿性物質包括氫氧化鎂或氫氧化鋁。

作為本發明的一種優選方案，所述堿性物質為氫氧化鎂。

作為本發明的一種優選方案，所述碳基納米填料選自石墨烯、碳納米管和碳納米纖維中的一種。

一種上述的的同時具有導熱和阻燃性能的鋁塑膜添加劑的制備方法，所述制備方法包括：

1)在保護氣氛氛圍中，將硅烷偶聯劑、去離子水與乙醇混合，調節pH至4.5-5.5，30-40℃下攪拌2.5-3.5h，再加入堿性物質與碳基納米填料混合，加熱至回流5-7h，冷卻至室溫；然后多次清洗，真空干燥，得到表面接枝的堿性物質；