电池金属表面用阻燃型粉末涂料及其制备方法与流程

本发明属于粉末涂料，具体涉及一种电池金属表面用阻燃型粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、粉末涂料由于具有无污染、节省能源和资源、涂膜机械强度高以及过量涂料可完全回收等优点，可广泛地应用于家用电器、汽车工业、金属仪器设备等领域的表面涂装。

2、随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车所用的电池用量也越来越大，主要包括铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。各类新能源汽车用动力电池外层的金属表面也需要涂装防腐蚀的涂层，而且电池在充放电的过程中易于放热，其使用的涂层要求具有出色的导热性能，同时电池作为高能源储存设备，发生碰撞时易于起火燃烧，所以电池的金属表面涂料需要有出色的阻燃性能，以保障安全性。由于新能源汽车中使用的电池功率较大，其工作过程中产生的热量也较大，其对于涂层的耐热性要求较高，以免影响涂层的长期使用性能。目前，行业中主要是使用外加的阻燃剂来实现阻燃的要求，但是外加的小分子阻燃剂由于耐水、耐盐雾、耐溶剂等性能较差，易于从涂层中流失，导致其在使用的过程中逐渐失去阻燃性能等，无法长期满足新能源汽车电池的涂装需求。如何开发出同时耐高温、持久阻燃且导热性能出色的粉末涂料是行业的一个难点。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，开发出一种电池金属表面用阻燃型粉末涂料，且其具有耐高温、高导热性能。该粉末涂料产品使用的是自身阻燃型高流平聚酯树脂，溴及磷含量高，且与改性氮化硼粉末相容性极好，且有机硅链段的接入导致聚酯树脂的耐高温及熔融流动性出色，制备出的粉末涂料产品固化后涂膜流平等级高，导热性能及阻燃性能出色，且绝缘等级高，耐高温性能优良，将其用于电池金属表面涂装，同时具有制备工艺简单、各优良性能持久的优点。

2、一种阻燃型粉末涂料，所述粉末涂料包括如下质量份组成的原料：聚酯树脂550-570份，tgic固化剂(异氰脲酸三缩水甘油酯)40-47份，改性氮化硼粉末80-110份，增光剂8-12份，流平剂8-12份。

3、如上所述一种阻燃型粉末涂料，其制备方法包括如下步骤：

4、(1)将配方量的聚酯树脂、tgic固化剂、改性氮化硼粉末、增光剂、流平剂混合均匀，然后经过双螺杆挤出机进行熔融挤出；

5、(2)将经过双螺杆挤出机熔融挤出的物料经过带水(例如自来水)冷却系统的压片机进行压片、粗破碎成粗颗粒；

6、(3)将粗颗粒经过磨机进一步磨碎，通过磨机的引风系统将达到要求的颗粒筛选出来进行收集，即得阻燃型粉末涂料。

7、如上所述一种阻燃型粉末涂料的制备方法，所对应步骤(1)中，熔融挤出的螺杆温度为130-140℃，螺杆转速400-500rpm；步骤(3)中，达到要求的颗粒为160-180目。

8、上述阻燃型粉末涂料配方中，所述聚酯树脂使用以下摩尔份数的原料进行高温缩聚制备而成：八甲基环四硅氧烷(d4)10-14份，三氯化磷7-9份，甲苯35-40份，乙醇8-10份，1,4-二溴-2,3-丁二醇10-12份，2,2-双(溴甲基)-1,3-丙二醇15-20份，2,5-二溴对苯二甲酸12-16份，2,3-二溴丁二酸8-12份。所述聚酯树脂的原料还包括催化剂1：四甲基氢氧化铵，用量为八甲基环四硅氧烷原料质量的0.05-0.08％；催化剂2：单丁基氧化锡，用量为原料总质量的0.15-0.25％；抗氧剂为抗氧剂1010，即四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，用量为所述原料总质量的0.3-0.5％。

9、所述聚酯树脂的合成步骤包括：

10、(1)将配方量的甲苯、八甲基环四硅氧烷(d4)及催化剂1加入反应釜中，启动搅拌，并升温至110-120℃进行保温聚合反应；

11、(2)取样检测，待聚合物的粘度达到200-230mpa·s(25℃条件下)时，降温至10-15℃，滴加配方量的三氯化磷进行亚磷酸酯化反应，同时通入氮气进行鼓泡以排出反应体系中生成的氯化氢气体，滴加完毕后继续保温反应；

12、(3)取样检测，待聚合物的羟值低于5mgkoh/g时，说明有机硅链段的端羟基已经被反应完毕，此时加入配方量的乙醇继续在10-15℃进行亚磷酸酯化反应；

13、(4)取样检测，待乙醇含量低于1％时，说明乙醇基本已经反应完毕，此时加入配方量的1,4-二溴-2,3-丁二醇及2,2-双(溴甲基)-1,3-丙二醇，并升温至80-90℃并保温，继续进行亚磷酸酯化反应；

14、(5)取样检测聚合物的酸值，待聚合物的酸值低于3mgkoh/g时，说明亚磷酸酯化反应已经完毕，此时升温至125-130℃，升温过程中同时脱除甲苯溶剂等挥发物质；加入配方量的2,5-二溴对苯二甲酸，然后逐渐升温至220-225℃，并进行保温聚合反应；

15、(6)取样检测聚合物的酸值，待酸值达到25-33mgkoh/g时，加入配方量的抗氧剂，同时启动真空系统，在220-225℃进行真空缩聚反应；

16、(7)待聚合物的酸值达到9-15mgkoh/g，解除真空系统，加入配方量的2,3-二溴丁二酸，继续在220-225℃进行封端反应；

17、(8)待聚合物的酸值达到29-36mgkoh/g时，停止反应，趁热高温出料，并用带冷凝水的钢带冷却聚酯树脂，然后破碎造粒，即得。

18、所述聚酯树脂的合成步骤中，步骤(2)中滴加时间控制在1-1.5h；步骤(5)中，以15-17℃/h的升温速率逐渐升温至220-225℃；步骤(6)中，真空度保持在-0.097mpa到-0.099mpa之间。

19、所得聚酯树脂的外观为无色透明颗粒，酸值为29-36mgkoh/g，软化点95-103℃。

20、如上所述一种阻燃型粉末涂料，所述改性氮化硼粉末采用溶剂法进行改性制备得到；

21、配方中包括如下质量份组成的原料：氮化硼粉末50-55份，上述制得的聚酯树脂5-7份，甲苯35-40份，聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚(硅烷偶联剂4140)1-1.5份；

22、制备方法包括如下步骤：(1)将配方量的甲苯、聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚(硅烷偶联剂4140)及上述制得的聚酯树脂加入反应釜内，升温至80-90℃使其充分溶解完全，然后加入氮化硼粉末继续保温搅拌改性反应1-1.5h，然后升温至110-115℃，并启动真空系统，真空度控制在-0.097mpa至-0.099mpa，充分脱除甲苯溶剂，出料后继续烘箱干燥至挥发份低于0.5wt％，然后加入高速粉碎机粉碎并过筛获得粒度为90-130目的改性氮化硼粉末，即得。

23、上述原料中，氮化硼粉末粒度为80-120μm，例如可购自上海朱梓新材料有限公司。

24、本发明还涉及如上所述一种阻燃型粉末涂料在电池金属表面的应用。

25、有益效果：

26、本发明所述粉末涂料产品使用自身阻燃型高流平聚酯树脂，溴及磷含量高，且与改性氮化硼粉末相容性极好，特殊有机硅链段的接入导致聚酯树脂的耐高温及熔融流动性出色，制备出的粉末涂料产品固化后涂膜流平等级高，导热性能及阻燃性能出色，且绝缘等级高，耐高温性能优良，将其用于电池金属表面涂装，同时具有制备工艺简单、各优良性能持久的优点。