[发明专利]阻燃非织造织物

说明书

本发明公开一种非织造织物及其制备方法。该非织造织物包括多根无规取向的纤维，该多根无规取向的纤维包含：至少60重量％的氧化聚丙烯腈纤维；以及0重量％至小于40重量％的增强纤维，该增强纤维具有包含熔融温度为100℃至450℃的(共)聚合物的外表面；以及该多根无规取向的纤维上的含氟聚合物粘结剂；其中该多根无规取向的纤维粘结在一起以形成该非织造织物，任选地其中该非织造织物具有一毫米或更小的厚度。

技术领域

本发明所提供的是非织造织物。所提供的非织造织物可在机动车和航空应用(诸如用于电动车辆的电池仓)中用于热绝缘体和声绝缘体。所提供的非织造织物可特别适用于减小机动车和航空应用中的噪音。

背景技术

热绝缘体减少彼此热接触或在热对流或辐射范围内的结构之间的热传递。这些材料减轻传导、对流和/或辐射的影响，并且因此可有助于将在另一结构附近的结构的温度稳定在显著更高或更低的温度处。通过防止部件在需要高温的情况下过热或避免热损失，热管理对于实现广泛商业和工业应用中所需的功能和性能可能是关键的。

热绝缘体尤其可用于机动车和航空技术中。例如，汽车内燃机在其燃烧循环期间产生大量热量。在车辆的其他区域中，使用热绝缘来保护对热量敏感的电子部件。此类部件可包括例如传感器、电池和电动马达。为了使燃料经济性最大化，希望热绝缘解决方案尽可能薄且重量轻，同时充分保护这些部件。理想的是，这些材料足够耐用以维持车辆的寿命。

从历史上看，机动车和航空技术的发展一直是由消费者对更快、更安全、更安静和更宽敞的车辆的需求驱动的。这些属性必须与对燃料经济性的需求反向平衡，因为对这些消费者驱动的属性的增强一般也会增加车辆的重量。

在能够提供约8％燃料效率增加的车辆重量减少10％的情况下，机动车和航空制造商在满足现有性能目标的同时具有很大的动力降低车辆重量。然而，随着车辆结构变轻，噪音可能变得越来越成问题。一些噪音是由结构振动承载的，其生成传播并传输到空气的声能，从而生成气载噪音。常规地使用由重粘性材料制成的阻尼材料来控制结构振动。常规地使用能够吸收声能的柔软柔韧材料(诸如纤维或泡沫)来控制气载噪音。

随着电动车辆(“EV”)的出现，对合适绝缘材料的需求已经加强。EV采用锂离子电池，这些锂离子电池在限定的温度范围内，更具体地在大约环境温度附近最佳地工作。EV通常具有电池管理系统，该电池管理系统在电池温度显著下降到低于最佳温度时激活电加热器，并且在电池温度上升到显著高于最佳温度时激活冷却系统。

发明内容

用于加热和冷却EV电池的操作可基本上耗尽原本将被引导至车辆动力传动系统的电池功率。正如毯通过在寒冷天气中保存人的体热来提供舒适度一样，热绝缘被动地使在极端温度下保护EV电池所需的功率最小化。

用于EV电池应用的绝缘材料的开发人员面临着巨大的技术挑战。例如，EV电池绝缘材料应表现出低热导率，同时满足用于熄灭或减缓电池火灾蔓延的严格阻燃要求。阻燃性的常见测试是UL-94V0火焰测试。还希望合适的热绝缘体弹性地挠曲并压缩，使得其可容易地插入不规则形状的壳体中并膨胀以完全占据其周围的空间。最后，这些材料应当显示出足够的机械强度和抗撕裂性以有利于在制造过程中进行处理和安装，使得不存在松散的纤维或纤维脱落。

所提供的非织造织物和方法通过使用非织造织物解决了这些问题。非织造织物是阻燃的并且使纤维脱落最小化。增强纤维在加热时可至少部分地熔融以形成具有增强强度的粘结幅材。非织造织物的边缘不需要通过热和压力或其他方式密封。所提供的非织造织物还可具有低流动阻力，从而使非织造织物成为更好的声绝缘体。

在第一方面，提供了一种非织造织物。所述非织造织物包括：多根无规取向的纤维，所述多根无规取向的纤维包含至少60重量％的氧化聚丙烯腈纤维；以及0重量％至小于40重量％的增强纤维，所述增强纤维具有包含熔融温度为100℃至450℃的(共)聚合物的外表面；以及所述多根无规取向的纤维上的含氟聚合物粘结剂；其中所述多根无规取向的纤维粘结在一起以形成所述非织造织物，任选地其中所述非织造织物具有一毫米或更小的厚度。