金属-聚合物层压结构件制造技术

本发明专利技术涉及一种金属—聚合物层压结构件及其制备方法，其中金属—聚合物层压结构件具有增强的防火功能。就(电气)交通工具元件的结构而言，例如在海运、铁路以及通常的公共和私人交通中，整片的金属经常被使用到。这些金属通过如深拉伸、折弯、冲压、模铸等公知/典型的方法加工。在这些交通工具中，功能性部件例如电池、电子部件和引擎是高热能的特定来源，因此在正常工作模式下需要其壳体材料的高导热性。由此，使得金属是最好的材料选择。然而，在特殊的情况下这些零件能够作为火源，由此可能导致严重的问题。金属壳体的高导热性能够引起火的快速蔓延。轻量化金属如铝、镁和/或锌在直接接触到火焰后可能熔化、烧穿或者甚至燃烧。因此，现有技术的结构金属不提供足够的火焰防护。需要一种能够确保足够的火焰防护以提供触发隔热和主动烧穿防护的壳体材料。发隔热和主动烧穿防护的壳体材料。发隔热和主动烧穿防护的壳体材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属
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聚合物层压结构件
[0001]本专利技术涉及一种金属
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聚合物层压结构件及其制备方法，其中该金属
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聚合物层压结构件具有增强的火焰防护功能。
[0002]就(电气)交通工具元件的结构而言，例如在海运、铁路以及通常的公共和私人交通中，整片的金属经常被使用到。这些金属通过如深拉伸、折弯、冲压、模铸等已知/典型的方法加工。
[0003]在这些交通工具中，功能性部件例如电池、电子部件和引擎是高热能的特定来源，因此在正常工作模式下需要其壳体材料的高导热性。由此，使得金属是最好的材料选择。然而，在特殊的情况下这些零件能够作为火源，由此可能导致严重的问题。金属壳体的高导热性能够引起火的快速蔓延。轻量化金属如铝、镁和/或锌在直接接触到火焰后可能熔化、烧穿或者甚至燃烧。因此，现有技术的结构金属不提供足够的火焰防护。需要一种能够确保足够的火焰防护以提供触发隔热和主动烧穿防护(active burn
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through protection)的壳体材料。
[0004]在本领域的状况中已描述了这些材料的几种尝试。例如，WO2019/155713A1描述了一种被布置在电池堆的电池单元之间以抵消热逸走(thermal runaway)反应的绝热材料。
[0005]根据EP3312931A1，一种电池组包括了多个隔离板，各隔离板被插入在相邻的两个单电池(mono
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batteries)之间，各隔离板设置有沿布置方向贯穿的通孔。各隔离板被设置为能够自发泡以在各隔离板被加热且各隔离板的温度超过200℃时使各隔离板的体积膨胀。
[0006]JP2017/130320A涉及考虑到电池堆的一种热膨胀材料，该热膨胀材料被布置在重叠部分的集流端子(current collecting terminal)和电极体(electrode body)之间的间隙中，电池盒内部的温度上升，该热膨胀材料膨胀。
[0007]WO2015/113133A1公开了一种电池壳体，具有壳身和可与壳身匹配的壳盖。壳身与壳盖在匹配时，提供了尺寸被制作为容纳至少一个电池的腔室；和来自该腔室的排气通道。壳盖和壳身中的至少一个的至少一部分包括膨胀阻燃材料，当该材料在封装于腔室中的电池发生热逸走时膨胀时，该膨胀阻燃材料的膨胀率足以驱使气体从该腔室穿过排气通道并封闭该腔室。
[0008]根据JP2006/187891A，层压件包括第一塑料的多孔基板和在该基板的多孔关闭层的至少一侧的第二塑料的多孔基板，该第二塑料包含在一定温度以上膨胀的发泡剂，其中第二塑料的软化温度低于第一塑料的软化温度。当电池过热时该层压件通过其膨胀和隔板气孔的阻塞而实现即时关闭。
[0009]EP3187549B1涉及一种可热膨胀的耐火树脂组合物，特别涉及一种具有膨胀石墨的可热膨胀刚性泡沫组合物。该现有技术解决了包含膨胀石墨的聚合物制剂在其膨胀后(如发生火灾)缺乏机械稳定性的问题。专利技术者通过特殊的聚合物组合物和特殊的膨胀石墨能够实现该效果。获得的聚合物零件在膨胀后表现出更多一点的稳定性。这个现有技术提供了聚合物零件在600℃热解后的抗压强度。指感测试仪(finger feeling tester)被用于测定。然而，该聚合物零件没有进行直接火焰处理。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种先进的金属
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聚合物层压结构件及其制备方法，其在确保轻量化结构的同时表现出增强的火焰防护。
[0011]上述问题在本专利技术的第一方面通过金属
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聚合物层压结构件(1)解决，所述金属
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聚合物层压结构件(1)包括：
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金属层(101)，
[0013]‑
设置在所述金属层(101)上的至少一层聚合物层(103)，以及
[0014]‑
设置在所述至少一层聚合物层(103)上的背衬层(105)，
[0015]其中，所述至少一层聚合物层(103)包含膨胀材料。
[0016]此外，上述问题在本专利技术的第二方面通过金属
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聚合物层压结构件(1)的制备方法解决，特别地，正如上文详述，该方法包括以下步骤：
[0017]a)提供金属层(101)
[0018]b)提供至少一层聚合物层(103)至所述金属层(101)上，
[0019]c)提供背衬层(105)至所述至少一层聚合物层(103)上，由此得到预层压结构件，
[0020]d)在升高的温度下按压所述预层压结构件，
[0021]e)获得所述金属
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聚合物层压结构件(1)
[0022]进一步地，上述问题在本专利技术的第三方面通过模制件的制造方法解决，该方法包括以下步骤：
[0023]i)提供根据权利要求1至8任何一项所述的金属
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聚合物层压结构件(1)，
[0024]ii)通过金属塑性加工技术中的至少一种加工所述金属
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聚合物层压结构件(1)，
[0025]iii)获得所述金属
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聚合物层压结构件的模制件。
[0026]凭借本专利技术，增强的金属
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聚合物层压结构件(1)被设置为像多层三明治一样，该多层三明治结构确保了触发隔热和主动烧穿防护。
[0027]所述金属
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聚合物层压结构件(1)能够以与加工整片钢带相同的方法加工，即通过深拉伸、重塑形或冲孔成形。装配能够通过螺钉装配、焊接和类似的方法完成。相较于现有的膨胀石墨只掺合在聚合物基材中的解决方案，本专利技术的金属
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聚合物层压件(1)具有即使在膨胀材料例如膨胀石墨膨胀后仍有一定的机械稳定性的优点。因此，即使发生火灾，由所述金属
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聚合物层压件(1)组成的各部件仍保持结构稳定性。如果所述膨胀材料，例如膨胀石墨，仅嵌入在聚合物中，那么该聚合物会从大概400℃起热解/碳化，使得最后剩余膨胀了的膨胀材料——例如膨胀石墨——的脆弱结构和热解的聚合物，这不再有任何机械稳定性。在例如发生电池模组热逸走时可能产生的点状强烈/磨蚀性火焰能够简单地“吹走”这样的脆弱层。
[0028]本专利技术详述如下。
[0029]在下述根据本专利技术的金属
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聚合物复合材料零件和/或层压组件(1)的说明中提及的特征同样适用于在本公开内容中说明的根据本专利技术的方法。同样地，在根据本专利技术的方法的说明中提及的特征也适用于根据本专利技术的金属
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聚合物复合材料零件和/或层压组件(1)。
[0030]在第一方面，本专利技术涉及一种金属
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聚合物层压结构件(1)，包括：
[0031]‑
金属层(101)，
[0032]‑
设置在所述金属层(101)上的至少一层聚合物层(103)，
[0033]‑
设置在所述至少一层聚合物层(103)上的背衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.金属
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聚合物层压结构件(1)，包括：
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金属层(101)，
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至少一层聚合物层(103)，所述至少一层聚合物层(103)设置在所述金属层(101)上，以及
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背衬层(105)，所述背衬层(105)设置在所述至少一层聚合物层(103)上，其中，所述至少一层聚合物层(103)包含膨胀材料。2.根据权利要求1所述的金属
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聚合物层压结构件(1)，其中在所述金属层(101)和所述至少一层聚合物层(103)之间插入第一功能层(107)。3.根据权利要求1或2所述的金属
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聚合物层压结构件(1)，其中所述至少一层聚合物层(103)的聚合物包括聚酰胺、聚氯乙烯、热塑性聚氨酯、聚乙烯、聚乙烯和α聚烯烃的共聚物、聚乙烯和丙烯酸衍生物的共聚物、聚丙烯、聚氨酯、三聚氰胺甲醛树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲醛、乙烯
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乙酸乙烯酯、低熔点聚酰胺如PA12和PA6/6.36、聚醚嵌段聚酰胺如聚醚二胺和脂肪族二羧酸和/或内酰胺如己内酰胺或十二内酰胺的共聚物、脂肪族二羧酸二胺与脂肪族二羧酸的共聚物、内酰胺的缩聚物、内酰胺和/或脂肪族二羧酸和脂肪族二胺的共聚物或其组合中的至少一种。4.根据权利要求2或3所述的金属
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聚合物层压结构件(1)，其中所述第一功能层(107)为包含聚酰胺、热塑性聚氨酯、热熔体，优选聚酰胺如PA6、PA6/6.36、PA6/66、PA12、PA6.12、PA6.10、PA6 I/6T、己内酰胺或十二内酰胺的共聚物、热塑性聚氨酯和聚醚嵌段共聚酰胺或其组合的热塑性层。5.根据权利要求1至4任一项所述的金属
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聚合物层压结构件(1)，其中所述金属层(101)与所述至少一层聚合物层(103)以材料锁固方式接触。6.根据权利要求1至5任一项所述的金属
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聚合物层压结构件(1)，其中所述膨胀材料包含热可膨胀石墨、聚磷酸铵、硅酸钠水合物或其组合中的至少一种。7.根据权利要求1至6任一项所述的金属
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聚合物层压结构件(1)，其中所述背衬层(105)是第二金属层或热塑性聚合物层。8.根据权利要求1至7任一项所述的金属

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：