[發明專利]一種快速吸熱的熱失控防護材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310479415.0
• 申請日: 2023-04-28
• 公開（公告）號: CN116423939A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 黃星;張正國;余曉夢;柳俊萬;崔麗云;凌子夜;章璐嫻;萬歡;皮亞斌
• 申請（專利權）人: 武漢長盈通熱控技術有限公司
• 主分類號: B32B9/04
• 分類號: B32B9/04;B32B9/00;B32B7/12;B32B33/00;B32B37/12;B32B37/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

1.一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于，其為疊層結構，從下到上依次為阻燃石墨導熱膜、導熱膠、高導熱吸熱材料、導熱膠和阻燃石墨導熱膜；其中，所述的高導熱吸熱材料按質量百分比計包括：吸熱材料80～94％，導熱材料1～10％，負載阻燃石墨的有機錫催化劑0～1％和粘合膠5～10％；所述吸熱材料的吸熱焓＞1200J/g，其為在60～400℃之間發生化學反應并主動吸收熱量的材料，在達到化學反應條件后反應吸熱會自發進行，形成持續吸熱的效果；所述的導熱材料是碳基導熱材料。

2.根據權利要求1所述的一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于，所述的導熱膠的厚度為0.02mm～0.25mm之間；所述的阻燃石墨導熱膜的厚度為0.02mm～0.5mm之間。

3.根據權利要求1或2所述的一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于所述疊層結構的周邊側面均用封邊膠封裝；所述熱失控防護材料為塊體或片體。

4.根據權利要求1所述的一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于所述的高導熱吸熱材料的厚度為0.5～100mm之間。

5.根據權利要求1所述的一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于，所述高導熱吸熱材料的制備方法包括如下步驟：

S1：將粘合膠、負載阻燃石墨的有機錫催化劑、碳基導熱材料加入混合釜中，升溫至30～60℃攪拌2～4小時；

S2：將吸熱材料緩慢加入上述混合釜，邊加邊攪拌，抽真空脫除氣泡，得到混合膠；

S3：將混合膠倒入指定形狀和厚度的模具中，室溫固化0.5～48小時，脫模得到所述的高導熱吸熱材料；

上述步驟中，高導熱吸熱材料的原料按質量百分比計為：吸熱材料80～94％，導熱材料1～10％，負載阻燃石墨的有機錫催化劑0～1％，粘合膠5～10％。

6.根據權利要求1或5所述一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于，所述的吸熱材料包括但不限于三水合醋酸鈉、三水合草酸鐵銨、一水合檸檬酸、檸檬酸、二水合草酸、無水草酸、八水氫氧化鋇、丙二酸、七水合硫酸鎂、七水合硫酸鋅、丁二酸、馬來酸、富馬酸、十水合碳酸鈉、六水合氯化鈣、九水合硝酸鋁、硼酸、八水合五硼酸銨、十二水合硫酸鐵銨、氯化亞鐵四水合物、一水草酸銨、十水四硼酸鈉、五水四硼酸鈉、十八水合硫酸鋁、五硼酸銨、硼酸氫銨四水合物、五水和硅酸鈉、水合鋁硅酸鈉、十二水硫酸鋁鉀、十水硫酸鈉、七水硫酸銅、七水硫酸亞鐵、六水氯化鈷、九水合硝酸鋁、二水合硫酸鈣中的一種或多種按任意比例的混合物；

所述碳基導熱材料是碳納米管、膨脹石墨、阻燃石墨和石墨烯中的一種或多種按任意比例的混合物；

所述的負載阻燃石墨的有機錫催化劑包括阻燃石墨和二醋酸二丁基錫，兩者質量比為1:1～2:1。

7.根據權利要求1或6所述一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于，所述的負載阻燃石墨的有機錫催化劑的制備方法如下：將阻燃石墨和二醋酸二丁基錫按質量比1:1～2:1加入反應器中，然后加入阻燃石墨和二醋酸二丁基錫總質量30-100％的環己烷，維持40～60℃攪拌2～3小時，干燥后，得到負載阻燃石墨的有機錫催化劑。

8.根據權利要求1或2所述一種快速吸熱的熱失控防護材料，其特征在于，所述的阻燃石墨導熱膜是使用阻燃石墨復合塑料粒子制備而成的導熱膜，導熱系數＞1W/m.K，阻燃等級達UL94-V0水平，厚度為0.02mm～0.5mm之間；所述的導熱膠的導熱系數＞1W/m.K，厚度為0.02mm～0.2mm之間。

9.權利要求1或2所述的快速吸熱的熱失控防護材料的制備方法，其特征在于，在高導熱吸熱材料上下面分別刷上導熱膠層，然后在導熱膠的表面均覆蓋上阻燃石墨導熱膜，并均使用模具壓平，室溫固化后剪裁成指定的尺寸，然后側面刷上封邊膠，干燥后，得到所述的熱失控防護材料。

10.實現吸熱材料的高導熱和模塊化的封裝方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：將粘合膠、負載阻燃石墨的有機錫催化劑、碳基導熱材料加入混合釜中，升溫至30～60℃攪拌2～4小時；

S2：將吸熱材料緩慢加入上述混合釜，邊加邊攪拌，抽真空脫除氣泡，得到混合膠；

S3：將混合膠倒入指定形狀和厚度的模具中，室溫固化后，脫模得到所述的高導熱吸熱材料；

S5、在高導熱吸熱材料上下面分別刷上導熱膠層，然后在上下兩層導熱膠的表面均覆蓋上阻燃石墨導熱膜，并均使用模具壓平，室溫固化后剪裁成指定的尺寸，得到從下到上依次為阻燃石墨導熱膜、導熱膠、高導熱吸熱材料、導熱膠和阻燃石墨導熱膜的疊層結構；

S6、在所述疊層結構的側面刷上封邊膠，干燥后，得到封裝后的熱失控防護材料塊體或片體；

S7、將所述封裝后的熱失控防護材料塊體或片體制備成需求的尺寸，直接與發熱部件貼合安裝，從而實現高導熱吸熱材料在發熱部件周圍的模塊化封裝。