[发明专利]一种用于新能源汽车的阻燃聚脲及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于新能源汽车的阻燃聚脲，以磷‑硅‑镧‑锌‑铝类水滑石作为阻燃剂，所述磷‑硅‑镧‑锌‑铝类水滑石具有夹心结构，包括三层主体板层和任意两层主体板层之间的中间层以及位于所述主体板层和中间层外围的硅烷偶联剂，所述主体板层包括镧离子层、锌离子层和铝离子层，所述中间层包括氢氧根和含磷负离子。本发明中的磷‑硅‑镧‑锌‑铝类水滑石中五元素协同作用，达到良好阻燃效果，所需要的阻燃剂用量大大降低，提高聚脲阻燃性能和阻燃效率。

技术领域

本发明涉及阻燃材料技术领域，尤其涉及一种用于新能源汽车的阻燃聚脲及其制备方法。

背景技术

随着传统动力的乘用车日益电子化，需要更大的电池来运行车载系统，这使得在发生严重的撞车事故中保护电池变得更加困难。虽然电池周围的结构已经很强大，能为正常碰撞提供足够的保护，但在严重的撞车事故中，保护结构如电池盒，会发生变形并可能刺穿电池，使电池无法工作。严重的话，还会造成电池短路，引发起火，威胁驾乘人员安全。这种情况下，需要对电池盒壳体进行额外的保护。

喷涂聚脲弹性体作为一种具有高强度、高韧性、耐冲击性等优越性能的高分子材料，能够表现出很好的耐机械应力和迅速恢复变形的能力，引起了研究者们的关注。如申请号为CN201621252118.4的实用新型公开了一种电池箱体，下箱体和/或上盖设有防护涂层，防护涂层为由聚氨酯弹性体、聚氨酯聚脲杂合物弹性体、聚脲弹性体、聚碳酸酯、乙丙橡胶、硅树脂或聚醚酮制成的防护涂层。与现有技术相比，本实用新型将防护涂层设于电池箱体的外表面时，防护涂层可吸收并分散撞击力，保护箱体不受破坏；将防护涂层设于电池箱体的内表面时，防护涂层可吸收并分散作用力，同时为箱体提供辅助支撑力、提高箱体韧性，降低箱体破坏的风险。本实用新型电池箱体在保证重量基本不增加、不明显影响电池系统能量密度的前提下，其耐冲击性及防爆性能均大大提高，安全性能显著增强。

但是喷涂聚脲弹性体基本为纯树脂材料，因此具有易燃性，在使用过程容易出现火灾隐患，尤其应用在电池领域。因此，对聚脲的阻燃抑烟研究具有重要的意义。金属氢氧化物阻燃剂因其具有绿色无污染的特点被广泛应用于塑料、橡胶的阻燃研究中。其中应用最广泛的是氢氧化镧，但氢氧化镧的阻燃效率低，大量添加时会对基体力学性能产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于新能源汽车的阻燃聚脲及其制备方法，以具有多层夹心结构的磷-硅-镧-锌-铝类水滑石作为阻燃剂，提高聚脲的阻燃效率，减少阻燃剂的用量。

本发明提供了一种具有夹心结构的磷-硅-镧-锌-铝类水滑石的制备方法，包括以下步骤：

将硅烷偶联剂与ZnAlLa类水滑石分散于有机溶剂中，回流反应得到 ZnAlLa类水滑石偶联分散液；

向所述ZnAlLa类水滑石偶联分散液中加入磷源，保温反应，得到磷- 硅-镧-锌-铝类水滑石，所述磷-硅-镧-锌-铝类水滑石具有夹心结构，包括三层主体板层和任意两层主体板层之间的中间层以及位于所述主体板层和中间层外围的硅烷偶联剂，所述三层主体板层分别为镧离子层、锌离子层和铝离子层，所述中间层包括氢氧根和含磷负离子。

优选的，所述硅烷偶联剂与ZnAlLa类水滑石的质量比为(5～10): (20～30)；

所述ZnAlLa类水滑石与磷源的质量比为(20～30):(5～10)。

优选的，所述回流反应的温度为110℃，所述回流反应的时间为5h。

优选的，所述保温反应的温度为100℃，所述保温反应的时间为2h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法得到的磷-硅-镧-锌-铝类水滑石，包括三层主体板层和任意两层主体板层之间的中间层以及位于所述主体板层和中间层外围的硅烷偶联剂，所述三层主体板层分别为镧离子层、锌离子层和铝离子层，所述中间层包括氢氧根和含磷负离子。