一种生物基无溶剂新能源电池防火涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种生物基无溶剂新能源电池防火涂料及其制备方法和应用，所述基料A包括如下质量份的组分：液体环氧树脂10～20份、生物基改性环氧树脂10～20份、聚磷酸铵10～25份、季戊四醇磷酸酯0～5份、环状磷酸酯阻燃剂0～5份、钛白粉5～15份、莫来石纤维1～2份、润湿分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份和生物基活性稀释剂5～10份；所述固化剂B包括如下质量份的组分：生物基油脂改性聚酰胺固化剂40～60份、固化促进剂5～10份、季戊四醇磷酸酯20～30份和莫来石纤维5～10份。本发明专利技术涂料具有绝缘性好、膨胀倍率低、炭层强度高、耐湿热酸碱性能好、安全环保超低VOC的特点。安全环保超低VOC的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基无溶剂新能源电池防火涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电池材料领域，涉及一种生物基无溶剂新能源电池防火涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车行业发展，市场上追求更高能量密度的动力电池和更大的续航里程。而由此带来了动力电池热失控导致起火爆炸的风险，造成的人员伤亡和财产损失。且一定程度上影响了消费者对新能源汽车安全性的信心，对行业发展造成不利影响。2019年1月10日，工信部正式将GB 38031
‑
2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(以下简称“新国标")等三项强制性国家标准公示报批，新国标即成为2020年后新能源汽车产品报批准入的基本要求。
[0003]膨胀型防火涂料是现在世界上各相关企业解决动力电池热失控后防止其蔓延并造成伤亡与损失的方法之一。其主要思路是将膨胀型防火涂料施工在动力电池壳体及盖板上，待电池发生热失控时迅速膨胀发泡，形成阻燃隔热的碳层，避免热量及高温电解液烧蚀壳体，进而导致壳体破裂形成燃烧与爆炸，为司乘人员留出宝贵的逃生时间。
[0004]目前市场上的无溶剂环氧膨胀型防火涂料主要为外企近年开发的产品，其中为PPG(庞贝捷)、西卡、佐敦等欧美公司的产品垄断，产品市价非常昂贵。国内厂家产品主要为水性防火涂料，其涂层的绝缘耐压，耐湿热循环等性能难以达到GB 38031
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2020标准，碳层受热发泡后强度亦有所不足。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种生物基无溶剂新能源电池防火涂料及其制备方法和应用。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供一种生物基无溶剂新能源电池防火涂料，所述生物基无溶剂新能源电池防火涂料包括基料A和固化剂B；
[0008]所述基料A包括如下质量份的组分：非生物基改性液体环氧树脂10～20份、生物基改性环氧树脂10～20份、聚磷酸铵10～25份、季戊四醇磷酸酯0～5份、环状磷酸酯阻燃剂0～5份、钛白粉5～15份、莫来石纤维1～2份、润湿分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份和生物基活性稀释剂5～10份；
[0009]所述固化剂B包括如下质量份的组分：生物基油脂改性聚酰胺固化剂40～60份、固化促进剂5～10份、季戊四醇磷酸酯20～30份和莫来石纤维5～10份。
[0010]在本专利技术中，通过所述各组分的配合能够使得所述生物基无溶剂新能源电池防火涂料具有绝缘性好、膨胀倍率低、炭层强度高、耐湿热酸碱性能好、安全环保超低VOC的特点。
[0011]基料A中的非生物基改性液体环氧树脂与固化剂B中的生物基油脂改性聚酰胺固
化剂在固化促进剂作用下交联固化成网状结构，基料A中的生物基改性环氧树脂提高了体系的柔韧性，提高了涂层在涂层高低温冲击和动力电池包振动的性能。聚磷酸铵在受到火焰灼烧时受热形成酸源，与季戊四醇磷酸酯反应，脱水形成碳化层并发泡。环状磷酸酯为体系提供更多的含磷成分，发泡碳层在抵挡火焰的同时因其多空结构阻止了热量传播。基料A和固化剂B中都含有的莫来石纤维可以有效防止涂层在受热时出现熔融滴落现象，避免发泡碳层掉落到电池的电解液中导致短路。
[0012]优选地，所述非生物基改性液体环氧树脂的环氧当量为172
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179g/eq(例如172g/eq、173g/eq、174g/eq、175g/eq、176g/eq、177g/eq、178g/eq或179g/eq)，25℃时粘度为10000
‑
25000cP.s(例如10000cP.s、12000cP.s、14000cP.s、15000cP.s、17000cP.s、19000cP.s、20000cP.s、23000cP.s或25000cP.s)。
[0013]优选地，所述液体环氧树脂优选陶氏化学DOW DEN
‑
431环氧树脂。DOW DEN
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431环氧树脂为酚醛环氧树脂，其绝缘耐压性能及耐高温性能优于普通双酚A型环氧树脂。
[0014]优选地，所述生物基改性环氧树脂选自腰果壳油改性的双官能缩水甘油醚环氧树脂。
[0015]优选地，所述生物基改性环氧树脂的环氧当量为350
‑
500g/eq，例如350g/eq、400g/eq、450g/eq、480g/eq或500g/eq。
[0016]优选地，所述生物基改性环氧树脂在25℃时黏度为1000
‑
3000cPs，例如1000cPs、1100cPs、1500cPs、1800cPs、2000cPs、2500cPs、2800cPs或3000cPs，可水解氯含量﹤0.5％。与非生物基改性环氧树脂混合时可增加韧性和降低树脂中卤素含量，如Cardolite NC
‑
514S。
[0017]优选地，所述聚磷酸铵聚合度n≥1000(例如1000、1100、1200、1300、1500、1800、2000、2500、2800、3000等)的多聚磷酸铵(NH4PO3)
n
。
[0018]优选地，所述聚磷酸铵通过II型晶型转变方式制备，分解温度212℃，为较低的水溶性粉末，粒径分布固定；如Clariant Exolit AP 428，JSL
‑
APP。
[0019]在本专利技术中，所述季戊四醇磷酸酯为白色粉末固体，密度2.139g/cm，闪点：503.2℃，如山东登诺新材料科技有限公司PEPA或江苏维科特瑞化工有限公司PEPA。
[0020]优选地，所述环状磷酸酯阻燃剂为低聚环状磷酸酯。该低聚环状磷酸酯的分解温度＞320℃，含磷量＞20.5％，利用低聚环状磷酸酯可在有效降低体系粘度同时提高体系阻燃性能。如广州市寅源新材料股份有限公司FR
‑
PCU或常州英瑞格新材料有限公司FRC
‑
1。
[0021]在本专利技术中，所述聚磷酸铵盐：环状磷酸酯：季戊四醇磷酸酯＝(8～10):2:3。为阻燃剂的协同体系，聚磷酸铵盐提供酸源，季戊四醇磷酸酯提供气源，环氧树脂提供碳源，环状磷酸酯提高阻燃效果。按照P
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N
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C膨胀发泡体系形成低倍率的发泡碳层，碳层密实有强度，不易脱落。
[0022]在本专利技术中，所述钛白粉为金红石型钛白粉，选用的钛白粉，能够明显提高薄涂型钢结构防火涂料的耐火极限，在水中容易分散，遮盖力好，折射率高。如杜邦706钛白粉，中核钛白R
‑
213。
[0023]在本专利技术中，所述莫来石纤维是由莫来石相(3Al2O3·
2SiO2)构成的耐高温陶瓷纤维。呈纯白色，外观光滑柔软。熔点1850℃，密度3.05g/cm3，剪切模量202吉帕，有优良的高温抗蠕变性能、优良的抗热震性和抗腐蚀性能。使用温度可达1400℃，多用作各领域的高温
耐火材料。莫来石纤维为浙江科邦晶体纤维有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基无溶剂新能源电池防火涂料，其特征在于，所述生物基无溶剂新能源电池防火涂料包括基料A和固化剂B；所述基料A包括如下质量份的组分：非生物基改性液体环氧树脂10～20份、生物基改性环氧树脂10～20份、聚磷酸铵10～25份、季戊四醇磷酸酯0～5份、环状磷酸酯阻燃剂0～5份、钛白粉5～15份、莫来石纤维1～2份、润湿分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份和生物基活性稀释剂5～10份；所述固化剂B包括如下质量份的组分：生物基油脂改性聚酰胺固化剂40～60份、固化促进剂5～10份、季戊四醇磷酸酯20～30份和莫来石纤维5～10份。2.根据权利要求1所述的生物基无溶剂新能源电池防火涂料，其特征在于，所述非生物基改性液体环氧树脂的环氧当量为172
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179g/eq，25℃时粘度为10000
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25000cP.s；优选地，所述液体环氧树脂优选陶氏化学DOW DEN
‑
431环氧树脂。3.根据权利要求1或2所述的生物基无溶剂新能源电池防火涂料，其特征在于，所述生物基改性环氧树脂选自腰果壳油改性的双官能缩水甘油醚环氧树脂；优选地，所述生物基改性环氧树脂的环氧当量为350
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500g/eq；优选地，所述生物基改性环氧树脂在25℃时黏度为1000
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3000cPs；优选地，所述生物基改性环氧树脂中可水解氯含量﹤0.5％。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的生物基无溶剂新能源电池防火涂料，其特征在于，所述聚磷酸铵聚合度n≥1000的多聚磷酸铵；优选地，所述环状磷酸酯阻燃剂为低聚环状磷酸酯；优选地，所述低聚环状磷酸酯的分解温度≥320℃，含磷量≥20.5％。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的生物基无溶剂新能源电池防火涂料，其特征在于，所述聚磷酸铵盐：环状磷酸酯：季戊四醇磷酸酯＝(8～10):2:3。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的生物基无溶剂新能源电池防火涂料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉；优选地，所述莫来石纤维是由莫来石相构成的耐高温陶瓷纤维；优选地，所述润湿分散剂为改性脲溶液的液体流变助剂；优选地，所述润湿分散剂为BYK
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410；优选地，所述消泡剂为有机硅改性聚硅氧烷消泡剂；优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚飞，陈剑华，高新来，
申请(专利权)人：广州集泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：