一种汽车用绝缘涂料及其制备方法与流程

本发明涉及汽车绝缘涂料，具体涉及一种汽车用绝缘涂料及其制备方法。

背景技术：

1、新能源汽车是依靠清洁无污染的新能源作为驱动力的汽车，其中电池是新能源汽车的重要部件之一；目前新能源汽车电池存在的较大问题是，受到碰撞或挤压，电池包容易受损，导致电池发生燃烧和爆炸，安全问题十分严峻。目前主要采用防火涂料、阻燃电池外壳等来改善电池组件的防火性能。中国专利cn116333566b公开了新能源电池壳的零voc双组分防火膨胀涂料及制备方法以及电池舱，采用酚醛环氧树脂、溴化环氧树脂、液态阻燃剂、多磷酸铵、三聚氰胺等为主要原料，制备的双组分防火膨胀涂料具有优良的阻燃隔热性、结构稳定性和安全性。但是该专利的防火涂料的原料繁杂，并且不具有绝缘、耐水等性能。水性丙烯酸树脂具有环保、成膜性好等优点，在涂料、新能源汽车等方面有重要的应用。但是水性丙烯酸树脂不具有阻燃性能，且耐水性，以及绝缘和导热散热性能不佳；纳米氮化硼具有很高的热导率和电阻率，广泛应用在绝缘材料、导热散热材料等方面，但其分散性与高分子材料基体的相容性较差。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种汽车用绝缘涂料及其制备方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种汽车用绝缘涂料，包括以下重量份的原料：改性丙烯酸树脂80-100份、改性二氧化硅15-18份、分散剂2-3份、消泡剂0.5-0.7份、流平剂0.3-0.5份、去离子水80-100份；

4、所述改性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：

5、(1) 将三氯化铝加入去离子水中，500-600 rpm搅拌30 min，0.2-0.3 ml/min的速率滴加乙二胺，转移至聚四氟乙烯反应釜中，180-200℃热处理16-18 h，冷却至室温，5000rpm离心30 min，沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤，80℃干燥，得到羟基氧化铝；

6、(2) 取步骤(1)所得羟基氧化铝加入去离子水中，500 w超声15 min，得到混合液a，将三乙氧基-2-丙烯基硅烷，加入四氢呋喃中500 w超声5 min，得到混合液b，将混合液b加入到混合液a中，搅拌转速为600 rpm，25℃搅拌30 min，120℃搅拌90 min，4℃静置2-3h，5000-6000 rpm离心30 min，沉淀用去离子水洗涤，60℃烘干，得到改性氧化铝；

7、(3) 将步骤(2)所得改性氧化铝加入正丁醇中，300-400 w超声30 min后升温至90℃，通入氮气，加入苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和过氧化二苯甲酰，反应3-4 h，120℃、10-3 mpa减压去除正丁醇，得到改性丙烯酸树脂；

8、所述改性二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

9、(a) 将粒径50 nm的二氧化硅加入四氢呋喃中，300 w超声10-15 min，得到二氧化硅分散液；将3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)溶解在四氢呋喃中得到aptes溶液，将aptes溶液加入二氧化硅分散液中，60℃加热回流6 h，冷却至室温，5000 rpm离心15 min，沉淀90℃下干燥，得到氨基二氧化硅；

10、(b) 将丙二酸加入去离子水中得到丙二酸溶液，将n,n’-羰基二咪唑(cdi)溶解在四氢呋喃得到cdi溶液，在氮气保护下将cdi溶液滴加至丙二酸溶液中，滴加速度为0.8-1.2ml/min，滴加完毕后室温下100 rpm搅拌4-5 h，再加入步骤(a)所得氨基二氧化硅，继续搅拌4-5 h，8000 rpm离心30 min，沉淀用蒸馏水洗涤4-6次，100℃干燥，得到羧基二氧化硅；

11、(c) 将步骤(b)所得羧基二氧化硅加入四氢呋喃中，500 w超声10 min，得到羧基二氧化硅分散液，向羧基二氧化硅分散液中加入1-羟基苯并三氮唑和n-n’-二环己基碳二亚胺，25℃、100-150 rpm搅拌3-4 h后得到活化羧基二氧化硅分散液；

12、(d) 将姜黄素溶于四氢呋喃中得到姜黄素溶液，将步骤(c)活化羧基二氧化硅分散液与姜黄素溶液混合，氮气保护下70-80℃反应18-20 h，置于4℃静置5-6 h，5000 rpm离心30 min，沉淀用无水乙醇和去离子水洗涤，50℃真空干燥至恒重，得到改性二氧化硅。

13、进一步地，所述分散剂优选为byk-220s。

14、进一步地，所述消泡剂优选为thix-318。

15、进一步地，所述流平剂优选为byk-346。

16、进一步地，步骤(1)中，所述三氯化铝与去离子水的用量比为1 g:20 ml。

17、进一步地，步骤(1)中，所述三氯化铝与乙二胺的用量比为15 g:8 ml。

18、进一步地，步骤(2)中，所述混合液a中，羟基氧化铝与去离子水的用量比为2 mg:1ml。

19、进一步地，步骤(2)中，所述混合液b中，三乙氧基-2-丙烯基硅烷与四氢呋喃的用量比为2-3 mg:1 ml。

20、进一步地，步骤(2)中，所述混合液a与混合液b的体积比为1:1。

21、进一步地，步骤(3)中，所述改性氧化铝与正丁醇的用量比为1 g:100 ml。

22、进一步地，步骤(3)中，所述改性氧化铝、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和过氧化二苯甲酰的质量比为2:16-18:32:6-7:45:0.8-1.2。

23、进一步地，步骤(a)中，所述二氧化硅分散液中二氧化硅与四氢呋喃的用量比为1g:12-15 ml。

24、进一步地，步骤(a)中，所述aptes溶液中aptes与四氢呋喃的用量比为1 g:1.5-2ml。

25、进一步地，步骤(a)中，所述aptes与二氧化硅的质量比为2-3:1。

26、进一步地，步骤(b)中，所述丙二酸溶液中丙二酸与去离子水的用量比为1 g:4-6ml。

27、进一步地，步骤(b)中，所述cdi溶液中cdi与四氢呋喃的用量比为1 g:5-7 ml。

28、进一步地，步骤(b)中，所述丙二酸与cdi的质量比为1:0.6-0.8。

29、进一步地，步骤(b)中，所述氨基二氧化硅与丙二酸的质量比为1:2-3。

30、进一步地，步骤(c)中，所述羧基二氧化硅分散液中羧基二氧化硅与四氢呋喃的用量比为1 g:15 ml。

31、进一步地，步骤(c)中，所述羧基二氧化硅、1-羟基苯并三氮唑和n,n’-二环己基碳二亚胺的质量比为5:1:2。

32、进一步地，步骤(d)中，所述姜黄素溶液中姜黄素与四氢呋喃的用量比为1 g:8-10ml。

33、进一步地，步骤(d)中，所述姜黄素溶液与活化羧基二氧化硅分散液的体积比为1:1.8-2.2。

34、进一步地，本发明还提供了所述汽车用绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：将改性丙烯酸树脂加入去离子水中，500 rpm搅拌30 min，加入改性二氧化硅、分散剂、消泡剂、流平剂，25khz超声1 h，1000 r/min搅拌速度搅拌12-15 min，得到汽车用绝缘涂料。

35、进一步地，本发明还提供了所述汽车用绝缘涂料在新能源汽车电池中的应用。

36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

37、本发明提供了一种汽车用绝缘涂料及其制备方法，改性丙烯酸树脂作为基材，改性二氧化硅作为填料，能够提高涂料的绝缘性，改性氧化铝和改性二氧化硅分散性好，协同增效，提高稳定性，使得涂料涂层受到外力作用时，能够有效将载荷转移到物理机械性较强的氧化铝和二氧化硅上，从而提高了耐磨性能，综合提高了涂料的性能。本发明对氧化铝进行改性，在氧化铝表面引入烯基基团，与苯乙烯、丙烯酸等单体进行共聚反应，使改性氧化铝改性参与丙烯酸树脂聚合过程中，从而将氧化铝交联接枝到丙烯酸树脂中，增强了两者之间的界面结合性能，改善了氧化铝的分散性，氧化铝本身具有优异的绝缘性能，较高的电阻率和热导率，均匀分散在丙烯酸树脂水性涂料中，显著提高了涂料涂层的绝缘电阻系数，具有优良的绝缘和导热散热性能；并且改性氧化铝和丙烯酸树脂分子链发生化学交联作用，形成紧密的有机无机交联网络，有利于降低涂层的吸水率，从而提高耐水性能，有利于机械性能的提高。本发明在树脂材料中掺杂填料改性二氧化硅，引入姜黄素，提高二氧化硅分散性，使其能够均匀分散在树脂材料中，依靠二氧化硅优异的绝缘性能，提高所制涂料的绝缘性，同时能够提升涂料的耐磨性；姜黄素具有疏水基团，改性二氧化硅分散在树脂中，姜黄素的引入可以提高涂料涂层的疏水性能，降低材料对水的吸收能力，提高耐水性，起到防水效果；改性二氧化硅可与改性丙烯酸树脂通过氢键交联，提升机械强度，在一定程度上提高涂料的耐水性和稳定性。

技术特征：

1.一种汽车用绝缘涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性丙烯酸树脂80-100份、改性二氧化硅15-18份、分散剂2-3份、消泡剂0.5-0.7份、流平剂0.3-0.5份、去离子水80-100份；

2.根据权利要求1所述的汽车用绝缘涂料，其特征在于，步骤(1)中，所述三氯化铝与去离子水的用量比为1 g:20 ml；三氯化铝与乙二胺的用量比为15 g:8 ml。

3.根据权利要求2所述的汽车用绝缘涂料，其特征在于，步骤(2)中，所述混合液a中，羟基氧化铝与去离子水的用量比为2 mg:1 ml；混合液b中三乙氧基-2-丙烯基硅烷与四氢呋喃的用量比为2-3 mg:1 ml；混合液a与混合液b的体积比为1:1。

4.根据权利要求3所述的汽车用绝缘涂料，其特征在于，步骤(3)中，所述改性氧化铝与正丁醇的用量比为1 g:100 ml；改性氧化铝、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和过氧化二苯甲酰的质量比为2:16-18:32:6-7:45:0.8-1.2。

5.根据权利要求4所述的汽车用绝缘涂料，其特征在于，步骤(a)中，所述二氧化硅分散液中二氧化硅与四氢呋喃的用量比为1 g:12-15 ml；aptes溶液中aptes与四氢呋喃的用量比为1 g:1.5-2 ml；aptes与二氧化硅的质量比为2-3:1。

6.根据权利要求5所述的汽车用绝缘涂料，其特征在于，步骤(b)中，所述丙二酸溶液中丙二酸与去离子水的用量比为1 g:4-6 ml；cdi溶液中cdi与四氢呋喃的用量比为1 g:5-7ml；丙二酸与cdi的质量比为1:0.6-0.8；氨基二氧化硅与丙二酸的质量比为1:2-3。

7.根据权利要求6所述的汽车用绝缘涂料，其特征在于，步骤(c)中，所述羧基二氧化硅分散液中羧基二氧化硅与四氢呋喃的用量比为1 g:15 ml；羧基二氧化硅、1-羟基苯并三氮唑和n,n’-二环己基碳二亚胺的质量比为5:1:2。

8.根据权利要求7所述的汽车用绝缘涂料，其特征在于，步骤(d)中，所述姜黄素溶液中姜黄素与四氢呋喃的用量比为1 g:8-10 ml；姜黄素溶液与活化羧基二氧化硅分散液的体积比为1:1.8-2.2。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的汽车用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性丙烯酸树脂加入去离子水中，搅拌，加入改性二氧化硅、分散剂、消泡剂、流平剂，超声，搅拌12-15 min，得到汽车用绝缘涂料。

10.一种如权利要求1-8任一项所述的汽车用绝缘涂料的应用，其特征在于，所述汽车用绝缘涂料在新能源汽车电池中的应用。

技术总结
本发明涉及汽车绝缘涂料技术领域，具体涉及一种汽车用绝缘涂料及其制备方法。所述汽车用绝缘涂料包括以下重量份的原料：改性丙烯酸树脂80‑100份、改性二氧化硅15‑18份、分散剂2‑3份、消泡剂0.5‑0.7份、流平剂0.3‑0.5份、去离子水80‑100份。本发明还提供了所述绝缘涂料的制备方法，制得的涂料绝缘性好，同时具有优异的耐水耐磨和抗冲击性能。

技术研发人员：欧阳海波,王新平
受保护的技术使用者：湖南帝京新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5