一种储能电站用环氧复合粉末及其制备方法以及固化剂

本发明涉及新材料，尤其涉及一种储能电站用环氧复合粉末及其制备方法以及固化剂。

背景技术：

1、粉末涂装是一种先进的表面处理工艺，在提供优越性能防护方面具有显著优势。它能够赋予储能设备各种零部件更长的使用寿命、更高的耐腐蚀性和耐老化性能，从而确保设备的稳定运行和持久可靠性。

2、传统的粉末涂料成膜温度较高，烘烤时间较长，通常需要在200℃左右烘烤15~30min才能实现固化。储能电池包的液冷板、托架、柜体、连接排等都是比较厚重的结构件，传统粉末涂料涂装固化过程升温比较慢，需要烘烤的时间比较长，导致涂装过程的能耗较大，涂装效率较低。另外，储能电站配套设施中存在诸多不耐受高温的基材如镀锡件、镀镍件、塑料等，储能电站系统开关柜、电机的核心部件均采用基材镀锡、镀银处理后再绝缘涂覆，镀锡件120℃烘烤就会氧化变色，镀银件150℃烘烤会氧化变色，粉末涂料200℃左右的固化温度成为了限制条件。因此，低温快速固化的粉末涂料成为行业急需，低温快速固化粉末涂料能够显著的提升储能领域金属结构件的涂装效率，降低能耗，减少碳排放。

3、电气元器件绝缘涂装的核心竞争力来源于高效的涂装，这就要求绝缘涂覆用环氧粉末固化温度不能超过120℃且能够在5min内快速固化，这并非易事，低温反应活性较高，势必影响到粉末制粉挤出与储存稳定性，另一方面粉末涂料在低温下熔融粘度较高，低温固化时涂膜难以流平，影响表面效果。目前，市面上成熟的低温快固型粉末涂料通常采用促进剂提高反应速度，但是其储存稳定性较差，受到冷链运输、低温储存等条件限制并未得到推广。一款能够实现低温快速固化，同时又具备良好的储存稳定性的粉末涂料才是行业所需。

4、综上所述，目前亟需提供一种可实现低温快速固化，同时具有优异的储存稳定性的环氧复合粉末。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种储能电站用环氧复合粉末及其制备方法以及固化剂。本发明提供的储能电站用环氧复合粉末是一种低温快速固化环氧复合粉末，在实现低温快速固化的同时，还具有优异的储存稳定性，攻克了粉末涂料行业低温快固粉末储存稳定性的技术难题，对粉末涂料低温化发展具有较强指导性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种储能电站用环氧复合粉末，包括以下质量分数的组分：粉末涂料通用型环氧树脂20%~30%，多官能环氧树脂15%~25%，固化剂10%~16%，颜填料30%~40%，助剂1%~3%；所述多官能环氧树脂为n,n,n´,n´-四环氧丙基-4,4´-二氨基二苯甲烷；所述固化剂为双氰胺母粒；所述双氰胺母粒由邻甲酚醛多元酚母体和双氰胺制备得到；所述邻甲酚醛多元酚母体的结构如式i所示：

4、

5、式i；

6、式i中：n为聚合度。

7、优选的，所述邻甲酚醛多元酚母体的制备方法包括以下步骤：

8、将邻甲酚醛环氧树脂和双酚a混合进行缩合反应，得到邻甲酚醛多元酚母体；所述邻甲酚醛环氧树脂中的环氧基和双酚a中的酚羟基的摩尔比为1:(1.5~3)。

9、优选的，所述双氰胺母粒的制备方法包括以下步骤：将所述邻甲酚醛多元酚母体和双氰胺混合后进行双螺杆熔融挤出，然后进行压片和破碎，得到双氰胺母粒；所述邻甲酚醛多元酚母体和双氰胺的质量比为(1~3):1；所述双螺杆熔融挤出的一区温度为105~110℃，二区温度为120~125℃。

10、优选的，所述颜填料为填料和颜料的混合物；所述填料为超细沉淀硫酸钡和球形硅粉；所述超细沉淀硫酸钡和球形硅粉的质量比为1:1~2:1；所述超细沉淀硫酸钡的目数为3000~5000目；所述球形硅粉的目数为3000~5000目。

11、优选的，所述助剂包括流平剂、消泡剂和稳定剂。

12、优选的，所述环氧复合粉末的软化温度为80~85℃，固化温度为110~120℃，固化时间≤5min。

13、本发明还提供了上述方案所述的储能电站用环氧复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

14、将粉末涂料通用型环氧树脂和多官能环氧树脂加热混合后进行压片和破碎，得到复合树脂；

15、将所述复合树脂、固化剂、颜填料和助剂混合后进行双螺杆熔融挤出，然后依次进行压片、风冷、破碎、空气分级磨造粒和过筛，得到所述储能电站用环氧复合粉末；所述双螺杆熔融挤出的熔融段温度为85~90℃，混炼段温度为90~95℃。

16、优选的，所述双螺杆熔融挤出的过程中采用铝制加热套加热，螺杆中通冰水浴；所述双螺杆熔融挤出的螺杆长径比为12:1，剪切断螺片采用45º角螺旋递进式排列，双螺杆逆向排列。

17、本发明还提供了一种固化剂，所述固化剂为双氰胺母粒；所述双氰胺母粒由邻甲酚醛多元酚母体和双氰胺制备得到；所述邻甲酚醛多元酚母体的结构如式i所示：

18、

19、式i；

20、式i中：n为聚合度。

21、本发明提供了一种储能电站用环氧复合粉末，包括以下质量分数的组分：粉末涂料通用型环氧树脂20%~30%，多官能环氧树脂15%~25%，固化剂10%~16%，颜填料30%~40%，助剂1%~3%；所述多官能环氧树脂为n,n,n´,n´-四环氧丙基-4,4´-二氨基二苯甲烷；所述固化剂为双氰胺母粒；所述双氰胺母粒由邻甲酚醛多元酚母体和双氰胺制备得到；所述邻甲酚醛多元酚母体的结构如式i所示（结构式见上文）。本发明提供的储能电站用环氧复合粉末，其核心优势是低温固化、快速固化、储存稳定性优异。市面上现有的低温粉末涂料仅能实现低温固化，但并非低温快速固化，而要实现真正的低温快速固化并非易事，首先要解决的是储存稳定性问题，低温且快速固化的体系具有较高的反应活性，常温下体系中容易发生微交联反应，需低温运输低温储存，使用不便；另外，低温快速固化粉末使用的树脂为较高软化点的固体，低温固化时熔融粘度较高涂膜难以流平，影响表面效果，采用低软化点的树脂虽可降低熔融粘度，但粉末容易结块，需要低温冷藏保存给使用者带来诸多困难；再次是加工困难，粉末涂料多是采用双螺杆熔融挤出方式加工的，热熔温度接近固化温度加上螺杆的摩擦热很容易在加工过程中提前固化导致螺杆卡死。本发明针对性攻克以上行业难点，创新之处如下：

22、1、本发明提供的储能电站用环氧复合粉末软化点约为80℃，固化温度约为110℃，二者温差大，便于加工（加工温度需高于软化点，低于固化温度）。

23、2、本发明选用粘稠状半固态的多官能环氧树脂，该多官能环氧树脂具有高tg，高强度的特性，且树脂分子结构中多官能可配合固化体系调节反应速度，将通用型环氧树脂与多官能环氧树脂按比例混合可获得高软化点低熔融粘度的复合型树脂，兼具良好的储存稳定性和低温流平性。

24、3、发明人发现，双氰胺（dicy）和邻甲酚醛多元酚母体（eocn-bpa）在通用型环氧树脂（ep）体系中，三者之间发生相互作用可大幅度降低固化反应温度，图1为不同反应物的dsc曲线，测试时的升温速率为10k/min，氮气氛围；图1中曲线①为通用型环氧树脂和邻甲酚醛多元酚母体复合，60℃附近出现的峰为树脂融化的吸热峰，后面无峰出现，说明二者之间不反应；曲线②为邻甲酚醛多元酚母体和双氰胺复合，55℃附近为母体融化吸热峰，200℃附近为双氰胺融化吸热峰，260℃附近为双氰胺分解放热峰，结合平板硫化仪测试体系无固化现象，说明二者之间不反应；曲线③为通用型环氧树脂和双氰胺复合，175℃附近出现放热峰，为通用型环氧树脂与双氰胺的固化反应放热峰，符合理论依据；曲线④为通用型环氧树脂和双氰胺母粒复合，110℃附近放热峰开始出现，为体系中固化反应的放热峰，结合平板硫化仪测试来看，体系固化温度降低了约65℃。这些结果表明，本发明的固化剂eocn-bpa-dicy对ep有高的反应性，在ep、eocn-bpa、dicy共存情形下，dicy可以催化酚羟基与环氧基的开环反应。

25、综上所述，本发明利用“dicy、eocn-bpa和ep三者之间相互作用可大幅度降低固化反应温度”这一新发现实现低温固化，采用eocn-bpa和dicy制备的双氰胺母粒（eocn-bpa-dicy）作为固化剂，从eocn-bpa结构式可以看出其分子结构中交联点可控，从而控制反应速度，表现出优异的潜伏性，与传统低温快速固化粉末通过高活性促进剂提升反应速度相比，本发明提供的低温快速固化环氧复合粉末具有明显的储存稳定性。

26、4、本发明提供的储能电站用环氧复合粉末制备工艺简单稳定，选材以廉价易取的通用型环氧树脂为主基料，产品性能优异，在实现低温快速固化的同时克服了储存稳定性差的行业难题。