本申请实施例提供一种包覆型阻燃剂、结构件、电池包及用电装置与制备方法，涉及电池领域。包覆型阻燃剂为核壳结构，核壳结构包括芯材和包裹于芯材外部的外壳，芯材包含阻燃剂，外壳包含环氧化硅橡胶；结构件的复合材料包含树脂基体和上述的包覆型阻燃剂。该阻燃剂和树脂基体的相容性好，树脂基体内的阻燃剂分散性好，提高力学性能。提高力学性能。提高力学性能。
【技术实现步骤摘要】
包覆型阻燃剂、结构件、电池包及用电装置与制备方法
[0001]本申请涉及电池领域，具体涉及一种包覆型阻燃剂、结构件、电池包及用电装置与制备方法。
技术介绍
[0002]用电装置中的某些元件会因接触不良、过载或短路等原因造成局部过热并可能引起燃烧，进而危及用电装置乃至整个系统的安全运转，因此用电装置需满足一定阻燃要求。
[0003]电池包的外壳等结构件作为实现阻燃的关键部件之一，它们通常是在树脂基体中添加阻燃剂以实现保护和阻燃要求。但是常规添加型阻燃剂与树脂基体的相容性较差，阻燃剂在树脂基体中的分散性较差，在产品长期贮存和使用过程中容易出现阻燃剂迁移问题，导致结构件的力学性能变差。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，本申请提供一种包覆型阻燃剂、结构件、电池包及用电装置与制备方法，该阻燃剂和树脂基体的相容性好，树脂基体内的阻燃剂分散性好，提高力学性能。
[0005]第一方面，本申请提供了一种包覆型阻燃剂，其为核壳结构，所述核壳结构包括芯材和包裹于所述芯材外部的外壳，所述芯材包含阻燃剂，所述外壳包含环氧化硅橡胶。
[0006]本申请实施例的技术方案中，通过采用环氧化硅橡胶包覆阻燃剂来提高阻燃剂与树脂基体之间的相容性，以及阻燃剂在树脂基体中的分散性，解决添加型阻燃剂在产品长期贮存和使用过程中的易迁移问题。具体地，由于环氧化改性的硅橡胶的初始分解温度在355℃左右，热稳定性能好，其与树脂基体的相容性好，阻燃剂经外层环氧化硅橡胶包裹后，阻燃剂通过硅橡胶的环氧基团与树脂基体的极性基团结合，间接地提高其与树脂基体的相容性，使其在树脂基体内分散的更均匀，减少了阻燃剂的团聚现象和由此产生的应力集中缺陷，从而提高力学性能。
[0007]在一些实施例中，所述阻燃剂包括磷氮系阻燃剂；可选地，所述阻燃剂包括三聚氰胺聚磷酸盐；可选地，所述阻燃剂还包括三聚氰胺氰尿酸盐和二乙基次磷酸铝中的至少一种。磷氮系阻燃剂的阻燃效果好，而且其容易改性，从而容易包裹上环氧化硅橡胶的外壳。
[0008]在一些实施例中，所述环氧化硅橡胶包括环氧化乙烯基硅橡胶（EMVQ）；可选地，所述环氧化乙烯基硅橡胶中环氧基团质量含量为10.1%~19.8%，乙烯基质量含量为0.1%~0.6%，Mn含量为3570000~3750000g/mol，聚合物分散性指数为1.83~1.97。采用低成本、高弹、断裂伸长率高、耐寒性好和耐吸湿性好的改性硅橡胶作为包覆型阻燃剂的外壳，实现高阻燃的同时提高结构件的抗冲击强度，降低吸湿性，提高成品质量。
[0009]在一些实施例中，所述核壳结构还包括包裹于芯材外部的内壳，所述内壳外包裹所述外壳，所述内壳包含硅烷偶联剂。阻燃剂先经硅烷偶联剂改性后，硅烷偶联剂供界面结合力，容易再包裹上环氧化硅橡胶的外壳，内壳硅烷偶联剂的柔性链可与外壳硅橡胶的柔性链实现很好的缠绕，分子间作用力强。对于采用磷氮系阻燃剂作为阻燃剂的情况，磷氮系
阻燃剂还能够与内层的硅烷偶联剂在结构件热失控时分解形成含P
‑
N
‑
Si元素的凝聚相阻燃层，能够极大程度的实现未燃烧部分与空气和热量的隔绝，从而提高结构件的阻燃性。
[0010]在一些实施例中，所述硅烷偶联剂包括异氰酸酯基硅烷偶联剂；可选地，所述异氰酸酯基硅烷偶联剂包括异氰酸丙基三甲氧基硅烷（CHEERSIL 907M）、异氰酸丙基三乙氧基硅烷（CHEERSIL 907E）、异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷（CHEERSIL 907DM）、异氰酸酯基丙基甲基二乙氧基硅烷（CHEERSIL 907DE）中的一种或多种的组合。
[0011]在一些实施例中，所述芯材和所述内壳主要通过化学键结合；和/或，所述内壳和所述外壳主要通过分子间作用力结合。通过内壳对芯材的表面进行改性，容易包裹上外壳；外壳能够保持其完整的环氧化硅橡胶，从而发挥该材料的性能，即与树脂基体之间的相容性好。
[0012]在一些实施例中，所述核壳结构的粒径为50~500nm，可选为120~150nm。通过微胶囊包覆芯材，所得到的包覆型阻燃剂的粒径小，在树脂基体中的分散性好。
[0013]第二方面，本申请提供了一种结构件，所述结构件的材料包含树脂基体和上述实施例中的包覆型阻燃剂，所述包覆型阻燃剂分散于所述树脂基体中。
[0014]本申请实施例的技术方案中，包覆型阻燃剂和树脂基体的相容性好，包覆型阻燃剂在提高结构件力学性能的同时对其阻燃性的影响很小，因此该结构件能够同时具有较好的阻燃性和力学性能。
[0015]在一些实施例中，所述树脂基体包括但不限于环氧树脂、聚酯、聚酰胺、聚苯醚、聚氨酯、橡胶中的一种或多种的组合。包覆型阻燃剂应用的树脂基体范围广泛。
[0016]和/或，所述结构件中的所述包覆型阻燃剂的质量百分数为5%~40%，可选为10%~20%。
[0017]在一些实施例中，所述结构件的材料按质量百分数计包含：聚邻苯二甲酰胺30%~50%；纤维20%~55%；所述包覆型阻燃剂5%~40%。聚邻苯二甲酰胺（PPA）能够在较宽温度范围内保持高的力学强度、硬度、耐疲劳性及尺寸稳定性，并且其成本适中和优良的电绝缘性，其作为树脂基体形成的结构件具有较佳性能。纤维能够提高树脂基体的力学强度；包覆型阻燃剂能够增强结构件的无缺口冲击强度、缺口冲击强度等力学性能和阻燃性，具体地，包覆型阻燃剂通过外壳的环氧基团与PPA极性基团的结合间接地提高其与PPA基体的相容性；包覆型阻燃剂外壳的环氧化硅橡胶能够改善PPA吸水率偏大，提高复合材料的整体刚性及阻燃性。
[0018]在一些实施例中，所述结构件的材料按质量百分数计还包含：润滑剂1.4%~18%、导热剂2.0%~5.0%、抗氧剂0.2%~1.0%和成核剂0.1%~0.4%中的一种或几种的组合。
[0019]在一些实施例中，所述结构件的材料至少满足一项下列要求：a、所述润滑剂包括芳香族共聚酯、卤化锂和双酚A二缩水甘油醚中的一种或多种的组合；芳香族共聚酯为非晶型化合物，分子链柔顺性比PPA好，其作为润滑剂添加，能降低树脂基体（例如PPA）熔体粘度，提高加工流动性和降低复合材料成型能耗；碱金属锂能够阻碍树脂基体（例如PPA）熔体分子链间氢键形成，其作为润滑剂添加，有利于包覆型阻燃剂与熔体的界面结合；采用环氧低聚物（EP）——双酚A二缩水甘油醚作为润滑剂添加，其中的极性基团一方面可促进包覆型阻燃剂与树脂基体的相容性和界面结合，减少包覆型阻燃剂在分散过程中的团聚，另一方面可以降低复合材料的翘曲度，提高产品尺寸稳定性。
[0020]b、所述导热剂包括碳化硅、石墨烯、导热硅脂、金属粉和导热硅胶中的一种或几种的组合；由于树脂基体是热的不良导体，在强电场作用下，当材料的散热速率不足以将热损耗及时散发出去，其温度必然升高，加剧介质的漏电损耗和介电损耗，尤其是电子器件长时间运行时积聚的能量过高时可能导致高聚物介质发生热击穿，结构破坏，因此导热剂的作用是增加复合材料的导热系数，提高制品的导热性能和使用寿命。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种包覆型阻燃剂，其特征在于，其为核壳结构，所述核壳结构包括芯材和包裹于所述芯材外部的外壳，所述芯材包含阻燃剂，所述外壳包含环氧化硅橡胶。2.根据权利要求1所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂包括磷氮系阻燃剂。3.根据权利要求1所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂包括三聚氰胺聚磷酸盐。4.根据权利要求3所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂还包括三聚氰胺氰尿酸盐和二乙基次磷酸铝中的至少一种。5.根据权利要求1所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述环氧化硅橡胶包括环氧化乙烯基硅橡胶。6.根据权利要求5所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述环氧化乙烯基硅橡胶中环氧基团质量含量为10.1%~19.8%，乙烯基质量含量为0.1%~0.6%，Mn含量为3570000~3750000g/mol，聚合物分散性指数为1.83~1.97。7.根据权利要求1所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述核壳结构还包括包裹于所述芯材外部的内壳，所述内壳外包裹所述外壳，所述内壳包含硅烷偶联剂。8.根据权利要求7所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括异氰酸酯基硅烷偶联剂。9.根据权利要求8所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述异氰酸酯基硅烷偶联剂包括异氰酸丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷、异氰酸酯基丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种的组合。10.根据权利要求7或8所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述芯材和所述内壳主要通过化学键结合；和/或，所述内壳和所述外壳主要通过分子间作用力结合。11.根据权利要求1所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述核壳结构的粒径为50~500nm。12.根据权利要求11所述的包覆型阻燃剂，其特征在于，所述核壳结构的粒径为120~150nm。13.一种结构件，其特征在于，所述结构件的材料包含树脂基体和如权利要求1~12中任一项所述的包覆型阻燃剂，所述包覆型阻燃剂分散于所述树脂基体中。14.根据权利要求13所述的结构件，其特征在于，所述树脂基体包括环氧树脂、聚酯、聚酰胺、聚苯醚、聚氨酯、橡胶中的一种或多种的组合；和/或，所述结构件中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱雪，蔡星星，杨志斌，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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