一种防火浆料、防火板、应用及其制备方法与流程

1.本发明涉及防火材料技术领域，具体而言，涉及一种防火浆料、防火板、应用及其制备方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车领域的技术发展，人们对于一次充电后的行驶里程要求越来越高。这就要求新能源汽车的电池能够长时间工作。然而，长时间工作的电池容易出现过热的问题。电池过热或导致热量传递至新能源汽车的其他部件，从而引起其他部件的故障，严重时，电池还会自燃。
3.目前新能源汽车电池包里大多用的云母片作为防火材料减缓热失控，阻隔热量的传递。云母片虽然是不燃的材料，但由于其质地特点，将其加工为能够与电池配套使用的装置时，需要与有机硅胶等化学物质混合。
4.现有技术中以云母片为主的防火板材，隔热性能较低，而且在燃烧时，由于其中含有有机硅，容易产生有毒有害物质，造成二次危害。
5.另外，现有技术中的云母片还具有制备过程不环保、重量较大等缺点。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种防火浆料、防火板、应用及其制备方法。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
8.本发明提供一种防火浆料，包括以下几种成分，并且每种成分的质量百分比范围为，硅酸盐50-70％，气凝胶粉末1-5％，云母粉1-7％，膨胀珍珠岩微粉1-5％，润湿分散剂0.1-2％，保水剂0.1-2％，稳定剂0.1-1％,余量为水。
9.进一步，所述防火浆料的每种成分质量百分比为，硅酸盐65％，气凝胶粉末3％，云母粉5％，膨胀珍珠岩微粉4％，润湿分散剂1.8％，保水剂1.5％，稳定剂0.5％,余量为水。
10.本发明提供一种防火板，包括浆料和基层，所述浆料为上述的防火浆料，所述基层为纤维层，所述纤维层的层数为1ˉ3层；所述防火板由所述防火浆料浇注至所述纤维层制备而成。
11.进一步，所述纤维层的种类包括玻璃纤维、硼纤维以及陶瓷纤维中的一种。
12.进一步，所述纤维层的层数为3层。
13.进一步，所述防火板的厚度为1.5ˉ4mm。
14.本发明提供一种如上述的防火板在新能源电池中的应用。
15.本发明提供一种如上述的防火板的制备方法，将所述防火浆料浇注至所述纤维层上得到混合材料，再对所述混合材料依次进行第一次烘烤、热压以及第二次烘烤。
16.进一步，包括以下步骤：
17.s1)、配制所述防火浆料；
18.s2)、在模具中依次铺设所述纤维层，倒入配制好的所述防火浆料，并将所述防火
浆料涂抹均匀，得到所述混合材料；
19.s3)、将步骤s2)中的所述混合材料放入烘箱中进行第一次烘烤，第一次烘烤温度为60-80℃，第一次烘烤时间为2-5h；烘烤结束后，将所述混合材料取出，并脱模；
20.s4)、对步骤s3)脱模后的所述混合材料进行热压处理，所述热压处理的温度为50-80℃，压力为0.1-2mpa，压力保持时间为20-60min；
21.s5)、热压结束后，将步骤s4)中得到的所述混合材料进行第二次烘烤，第二次烘烤温度为50-80℃，第二次烘烤时间为2-10h；
22.s6)、烘烤结束后，将步骤s5)得到的所述混合材料降温至室温，得到所述防火板。
23.进一步，步骤s3)中，所述第一次烘烤温度为70℃，所述第一次烘烤时间为5h；步骤s4)中，所述热压处理的温度为60℃、所述压力为1.8mpa，所述压力保持时间为50min；步骤s5)中，所述第二次烘烤温度为60℃，所述第二次烘烤时间为8h。
24.本发明的有益效果在于：
25.1)本发明的防火浆料中的各成分均为无机材料，具有不易燃的特点；另外，其所制备的板材在遇到火烧时，能够实现无明火的效果，并且在燃烧过程中没有有毒有害物质释放。
26.2)本发明的防火板能够在较低的厚度下，依然具有良好的阻挡热量传递的作用，隔热性能优异；另外，还具有密度低、质量轻的特点。
27.3)本发明的制备方法中，采用两次烘烤分别对混合材料进行硬化，可以防止现有技术中一次烘烤导致的由于温度过高可能发生的板材断裂或出现裂缝等问题；同时，在两次烘烤步骤之间设置热压步骤，可以进一步提高板材的硬度，也能够使第二次烘烤的效果更佳。
28.4)本发明的防火板制备方法简单，制得的防火板的耐火和隔热性能优异，特别适用于新能源电池中，并起到良好的防火隔热作用。
附图说明
29.图1为本发明的一个实施例中，防火板的燃烧曲线图；
30.图2为本发明的对比试验中，厚度分别为1.5mm的防火板和云母片的燃烧曲线图。
具体实施方式
31.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
32.本发明的一种防火浆料，包括以下几种成分，并且每种成分的质量百分比范围为，硅酸盐50-70％，气凝胶粉末1-5％，云母粉1-7％，膨胀珍珠岩微粉1-5％，润湿分散剂0.1-2％，保水剂0.1-2％，稳定剂0.1-1％,余量为水。
33.本发明的防火浆料中的各成分均为无机材料，具有不易燃的特点；另外，其所制备的板材在遇到火烧时，能够实现无明火的效果，并且在燃烧过程中没有有毒有害物质释放。
34.上述实施例中，优选的，防火浆料的每种成分质量百分比为，硅酸盐65％，气凝胶粉末3％，云母粉5％，膨胀珍珠岩微粉4％，润湿分散剂1.8％，保水剂 1.5％，稳定剂0.5％,余量为水。
35.本发明的防火板，包括浆料和基层，浆料为上述的防火浆料，所述基层为纤维层，纤维层的层数为1ˉ3层；防火板由防火浆料浇注至纤维层制备而成。
36.上述防火板可应用于新能源电池中；具体而言，可以用在电池包顶层覆盖，也可以用作电池模组的隔热插片。
37.作为基层的纤维层，当其层数过多时，在浆料足够多的情况下会导致板体过厚，虽然板体越厚其防火效果越好，但在实际使用中，特别是在对新能源电池进行防火时，新能源电池的体积有限，过厚的板体会导致新能源电池的体积过大，影响新能源电池的应用范围；因此，本发明的防火板的层数最大为3层，具有3层纤维的防火板不仅具有良好的防火效果，而且厚度适宜，可以被广泛的应用于各种场景。
38.采用上述防火浆料制备的防火板，具有不易燃的特点，在遇到火烧时，能够实现无明火的效果，并且在燃烧过程中没有有毒有害物质释放；另外，本发明的防火板具有良好的阻挡热量传递的作用，隔热性能优异。
39.采用纤维层作为防火板的基层，可以有效提高防火板的强度，使防火板的耐火性能大幅度提高；本发明的防火板，其纤维层数为1ˉ3层。
40.本发明的防火板，具有密度低、质量轻的特点。
41.本发明的防火板，在一个位置受到火烧时，该位置的烧穿时间可达到 20minˉ120min。
42.上述实施例中，优选的，纤维层的种类包括玻璃纤维、硼纤维以及陶瓷纤维中的一种。
43.上述实施例中，优选的，纤维层的层数为3层，并且采用玻璃纤维、硼纤维以及陶瓷纤维中的一种；防火板的厚度为1.5ˉ4mm；进一步优选的，防火板的厚度为4mm，采用1200℃的火焰喷枪燃烧该厚度的防火板的一个位置，该位置的烧穿时间为80min。通过实验测试火焰喷枪燃烧时，该位置另一侧的温度；经过测试，燃烧10min后，防火板该位置另一侧的温度达到300℃，防火板达到热平衡。继续进行燃烧，持续80min后，防火板仍然未出现裂痕，即本实施例的防火板未被烧穿；本实施例的防火板燃烧曲线如图1所示。
44.本发明的防火板的制备方法，将防火浆料浇注至纤维层上得到混合材料，再对混合材料依次进行第一次烘烤、热压以及第二次烘烤。
45.本发明的制备方法中，采用两次烘烤分别对混合材料进行硬化，可以防止现有技术中一次烘烤导致的由于温度过高可能发生的板材断裂或出现裂缝等问题；同时，在两次烘烤步骤之间设置热压步骤，可以进一步提高板材的硬度，也能够使第二次烘烤的效果更佳。
46.具体而言，包括以下步骤：
47.s1)、配制防火浆料；
48.s2)、在模具中依次铺设纤维层，倒入配制好的防火浆料，并将防火浆料涂抹均匀，得到混合材料；
49.s3)、将步骤s2)中的模具放入烘箱中进行第一次烘烤，第一次烘烤温度为60-80℃，第一次烘烤时间为2-5h；烘烤结束后，将模具取出，将所述混合材料脱模；
50.s4)、对步骤s3)脱模后的混合材料进行热压处理，热压处理的温度为 50-80℃，压力为0.1-2mpa，压力保持时间为20-60min；
51.s5)、热压结束后，将步骤s4)中得到的混合材料进行第二次烘烤，第二次烘烤温度为50-80℃，第二次烘烤时间为2-10h；
52.s6)、烘烤结束后，将步骤s5)得到的混合材料降温至室温，得到所述防火板。
53.上述实施例中，优选的，步骤s3)中，第一次烘烤温度为70℃，第一次烘烤时间为5h；步骤s4)中，热压处理的温度为60℃、压力为1.8mpa，压力保持时间为50min；步骤s5)中，第二次烘烤温度为60℃，第二次烘烤时间为8h。
54.以下通过具体的实施例和对比例的实验数据对本发明的技术效果进行说明。
55.本实施例的防火板的防火浆料成分为，硅酸盐65％，气凝胶粉末3％，云母粉5％，膨胀珍珠岩微粉4％，润湿分散剂1.8％，保水剂1.5％，稳定剂0.5％, 余量为水；纤维层的层数为3层，并且依次分别为玻璃纤维、硼纤维以及陶瓷纤维。
56.对比例为市售的云母片或云母板。
57.1)温度平衡时间对比试验
58.分别对1.5mm厚度的防火板和云母板进行温度平衡时间的检测，本试验能够体现防火材料的隔热性能。本实验中，采用温度为1200℃的喷枪对板材进行燃烧。具体的实验结果为如表1所示：
59.表1不同板材的温度平衡时间
[0060][0061]
通过表1的实验数据可以看出，云母片在然后1分钟后，背面温度即达到300℃，而本实施例的防火板在燃烧5分钟后，背面温度仅为111℃。可见，本发明的防火板相对于云母片具有良好的隔热性能。
[0062]
另外，本发明的防火板密度仅为1.1g/cm3，而云母片的密度则达到 2.15g/cm3，可见，在同样的厚度和大小下，本发明的防火板具有更轻质的特点。
[0063]
2)耐燃参数对比试验
[0064]
分别对厚度为4mm的防火板和云母板进行耐燃参数的检测，本试验能够全面的体现防火材料的耐燃性。本实验中，采用温度为1000℃的喷枪对板材进行燃烧。具体的实验结果如表2和图2所示：
[0065]
表2不同板材的耐燃参数
[0066][0067]
通过表2和图2可知，本实施例中，厚度为4mm防火板的耐燃时间可达到与云母板同样的时间，均为120min，但火焰传播比值和质量损失远低于云母板，说明本发明的防火板具有更好的隔热性能。
[0068]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。