一种气凝胶毡封装用环保阻燃涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及到一种封装涂料及其制备方法，尤其涉及一种气凝胶毡封装用环保阻燃涂料及其制备方法。

背景技术：

1、新能源汽车电池是由数个电池片串并联形成的电池模组或直接形成电池包组成的。电池包在使用过程中，存在因单个电池片因内外部失控造成发热，发热传导至相邻电池片后形成热集聚从而导致模组甚至整个电池包热失控发生起火、爆炸的风险。因此，在电池片间，模组间加装隔热片成为一种主流解决方案。具有优异隔热性能的气凝胶(aerogel)材料即是隔热的优选材料。

2、气凝胶是一种具有三维网络结构的纳米先进材料，其独特的多孔疏松结构赋予了气凝胶极低的密度和热导率、高比表面积、高孔隙率、可调节的热/电导率等特点。目前气凝胶已广泛应用于化学、光学、电学、核反应以及航空航天、生命科学、交通运输、服装装饰、建筑建造等领域，作为隔热材料、隔音材料、光学材料、催化剂载体等。由于气凝胶本身结构强度不足，其在实际应用时，需要制备成毡体即气凝胶毡以便于应用。

3、气凝胶毡是以玻璃纤维、碳纤维、陶瓷玻璃纤维棉或预氧化纤维毡为基材，在超临界环境中原位生成二氧化硅或金属类气凝胶复合而成的柔性保温毡。而气凝胶毡本身容易掉粉，其在新能源汽车电池包中作为电池片与电池片之间的填充材料时，需要进行封装，以防止掉粉。此外，气凝胶毡封装时，需同时考虑其封装材料的阻燃性能，以确保电池片安全性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种气凝胶毡封装用环保阻燃涂料及其制备方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种气凝胶毡封装用环保阻燃涂料，包括以下重量份数的各组分：

4、

5、优选地，所述高性能树脂分散体为具有拉伸强度为10n/mm2以上、断裂伸长率为800％以上、最低成膜温度为0℃以上的树脂分散体。

6、更优选地，所述高性能树脂分散体为具有拉伸强度为10n/mm2以上、断裂伸长率为1000％以上、最低成膜温度为0℃以上的树脂分散体。

7、优选地，所述的树脂分散体选自聚氨酯分散体、环氧分散体、聚酯分散体、丙烯酸酯乳液、有机硅乳液中的至少一种。

8、更优选地，所述聚氨酯分散体包括聚碳酸酯型聚氨酯分散体、聚醚型聚氨酯分散体、脂肪族阴离子型/非离子型聚氨酯分散体、阴离子脂肪族聚醚聚氨酯分散体、阴离子mdi型聚醚聚氨酯分散体中的至少一种；

9、所述环氧分散体包括双酚a型改性环氧分散体中的至少一种；

10、所述聚酯分散体包括丙烯酸改性聚酯分散体、环氧改性聚酯分散体中的至少一种。

11、更优选地，所述树脂分散体为聚氨酯分散体。

12、优选地，所述水性色浆包括水性黑浆、水性铁红色浆、水性黄色浆、水性蓝色浆、水性紫色浆、水性白色浆，但不限于此。水性色浆的加入以调色为准，可根据产品颜色要求来选自不同颜色的水性色浆，本发明不做特别的限定。

13、优选地，所述填料浆包括以下重量份数的各组分：

14、

15、优选地，所述颜填料选自硫酸钡、滑石粉、钛白粉、炭黑中的至少一种。

16、优选地，所述消泡剂选自矿物油类消泡剂、改性聚醚改性硅氧烷中的至少一种。

17、更优选地，所述消光粉选自e1011、ok520、ts100。

18、优选地，所述分散剂选自聚醚改性硅氧烷。

19、优选地，所述消光粉与分散剂的重量比为1:0.5～1。

20、优选地，所述颜填料包括以下重量份数的各原料组分：0-30份硫酸钡，0-35份滑石粉，0-10份钛白粉；其中硫酸钡、滑石粉和钛白粉的重量份数不同时为0份；

21、所述消泡剂选自byk032、airex 902w、byk022、byk028中的至少一种；

22、所述分散剂选自byk190、byk346、byk347、byk349中的至少一种。

23、优选地，所述填料浆的制备方法包括以下步骤：将按重量份数称取的颜填料、消光粉、消泡剂、分散剂和水加入研磨机中，研磨分散制备得到填料浆。

24、优选地，所述的气凝胶毡封装用环保阻燃涂料中，高性能树脂分散体与填料浆的重量比为1：0.3～1.5。

25、更优选地，所述高性能树脂分散体与填料浆的重量比为1:0.6～1.5。

26、优选地，所述的气凝胶毡封装用环保阻燃涂料中，阻燃剂选自磷酸烷基酯、mg(oh)2、磷酸铝阻燃剂中的至少一种。

27、优选地，所述的气凝胶毡封装用环保阻燃涂料中，所述ph调节剂选自二甲基乙醇胺(dmea)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水、三乙胺中的至少一种。

28、优选地，所述的气凝胶毡封装用环保阻燃涂料中，助剂包括消泡剂、分散剂、流变助剂。

29、更优选地，所述消泡剂选自矿物油类消泡剂、改性聚醚改性硅氧烷中的至少一种；具体可选自byk032、airex 902w、byk022、byk028中的至少一种。

30、更优选地，所述分散剂选自聚醚改性硅氧烷；具体可选自byk190、byk346、byk347、byk349中的至少一种。

31、更优选地，所述流变助剂选自rds、ase-60、hv-30、rheolate 299中的至少一种。

32、优选地，所述的气凝胶毡封装用环保阻燃涂料包括以下重量份数的各组分：

33、

34、

35、优选地，所述的气凝胶毡封装用环保阻燃涂料还包括0-8份的助溶剂；根据成膜性，可根据选自的具体涂料体系来适当加入助溶剂，以促进成膜。

36、更优选地，所述助溶剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚中的一种或多种，但不限于此。

37、第二方面，本发明还提供了一种气凝胶毡封装用环保阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：

38、a、将按重量份数称取的树脂分散体、助剂和水混合，高速分散制备高剪切水性基料；

39、b、将按重量份数称取的水性色浆、填料浆和阻燃剂加入步骤a制备的高剪切水性基料中，高速分散，然后加入ph调节剂控制ph在8.0～8.5，即得所述气凝胶毡封装用环保阻燃涂料。

40、第三方面，本发明还提供了一种气凝胶毡的封装方法，包括以下步骤：将前述的环保阻燃涂料通过浸涂、喷涂、辊涂或淋涂的方式涂敷在气凝胶毡的表面，即可实现对气凝胶毡的封装。

41、第四方面，本发明还提供了一种隔热垫，包括气凝胶毡和前述的环保阻燃涂料；所述环保阻燃涂料涂覆在气凝胶毡表面用于封装气凝胶毡。

42、本发明中，所述气凝胶毡为基于玻纤、碳纤、聚丙烯腈预氧丝为基材在超临界环境中原位生成sio2气凝胶得到的复合材料，此材料具有优异的隔热性能。

43、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

44、1)本发明通过采用拉伸强度为10n/mm2以上、断裂伸长率为800％以上的树脂分散体，与填料浆、阻燃剂及其他助剂的组合，制得的涂料ph在8.0～8.5、固含量在40～65％、粘度2800～4200mpa·s、干燥条件为60℃～80℃*10～30min，且还具有阻燃等级达到ul94v0、柔韧度达到180°弯折下不开裂、剪切强度在0.8mpa以上(见表7结果)的性能。

45、2)本发明进一步通过树脂分散体的特定选择、树脂分散体与填料浆特定比例的选择、阻燃剂含量的特定选择、以及填料浆中消光粉和分散剂比例的特定选择，制得的涂料在各种条件下(包括不同老化条件)均满足阻燃等级达到ul94 v0、柔韧度达到180°弯折下不开裂、剪切强度在0.8mpa以上(见表7-表11结果)，更优的剪切强度高达1.0以上，满足不同使用场景。

46、3)此外，本发明还进一步通过高性能树脂分散体选择及其与填料浆的更优配比获得了60°光泽度在6gu以下的性能。

47、4)本发明基于气凝胶毡封装用环保阻燃涂料涂料的开发，符合环保材料应用趋势，可通过浸涂、喷涂、辊涂或淋涂实现玻纤、碳纤以及pan预氧丝基气凝胶毡的便利涂装，可以用于新能源汽车用电池包的隔热封装，从而极大降低新能源汽车的电池应用风险。