一种隔热阻燃防腐涂料及其制备方法与流程

本技术涉及涂料的，更具体地说，它涉及一种隔热阻燃防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、新能源电动汽车代替传统燃油车已是现在汽车工业发展的大趋势。新能源电动汽车通常使用金属，如铝合金作为电池包的壳体。由于铝合金的耐热性能较差，通常需要在铝合金电池包的表面涂覆防火隔热材料来提高其隔热、耐火和安全性能。

2、因电池包壳体长时间裸露在空气中，易受到空气中酸、碱、盐等化学粒子的侵蚀，进而造成壳体的严重腐蚀，因此涂覆于电池包壳体表面的涂料需要同时具有防腐、阻燃以及隔热效果，但目前的涂料较难兼具防腐、阻燃以及隔热性能，因此需要对涂料进行改进。

技术实现思路

1、为了改善涂料难以兼具防腐、阻燃以及隔热性能，本技术提供一种隔热阻燃防腐涂料及其制备方法。

2、本技术提供的一种隔热阻燃防腐涂料，采用如下的技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种隔热阻燃防腐涂料，包括以下重量份材料：

4、水性聚氨酯乳液 100份；

5、填料 10-15份；

6、阻燃剂 15-35份；

7、助剂 5-10份；

8、所述填料包括石墨烯气凝胶，所述阻燃剂包括硼酸锌和三聚氰胺聚磷酸盐。

9、通过采用上述技术方案，首先，本技术采用水性聚氨酯乳液作为涂料的基材，水性聚氨酯乳液无需使用溶剂，具有低毒环保、挥发性有机化合物含量低、出色的附着力以及柔韧性，使涂料符合绿色环保的需求并具有稳定附着于被涂覆材料。

10、其次，石墨烯能够与涂料中的其余组分结合，形成致密的保护膜，能够起到阻隔空气的作用，提高涂料的阻燃效果以及防腐效果，并且石墨烯在燃烧过程中能够产生二氧化碳和水，并生成更加致密、连续的炭层阻隔作用更强，仅仅添加石墨烯即可有效提高涂料的阻燃以及防腐效果。本技术优选石墨烯气凝胶作为填料，石墨烯气凝胶具有较多的孔隙结构以及三维网络状结构，使得石墨烯气凝胶具有较低的导热系数。因此，在涂料中添加石墨烯气凝胶，能够在涂料中引入三维网络以及多孔结构，能够在涂层表面构筑隔离层，能够阻隔空气、形成隔热层并延长腐蚀材料的腐蚀路径，有效提高涂料的阻燃性、隔热性以及耐腐蚀效果。通过石墨烯气凝胶的加入，能够使涂料兼具较佳的阻燃、隔热以及耐腐蚀效果。

11、最后，硼酸锌为一种绿色环保的阻燃剂，具有无毒、抑菌等优点，燃烧时能够分解释放出结晶水，生成b2o3固体，b2o3能够附着于材料表面形成一层覆盖层，能够阻止可燃物与氧气接触。结晶水还能降低燃烧区的火焰温度，延缓可燃物裂解和有机物释放。三聚氰胺聚磷酸盐具有无卤、低烟、热稳定性好等优点，能够同时在气相和凝聚相中起到阻燃作用。在气相中，三聚氰胺聚磷酸盐在燃烧时可以降解大量的惰性气体，在很大程度上稀释火焰区的有机可燃物和氧气浓度，从而起到阻燃作用；在凝聚相中，三聚氰胺聚磷酸盐能够受热分解释放磷酸、偏磷酸和聚磷酸等酸性物质，促进厚实致密的碳层生成，同时阻止内部基材的进一步分解，从而起到阻燃的作用。因此，采用硼酸锌和三聚氰胺聚磷酸盐配合作为阻燃剂，能够有效提高涂料的阻燃效果，使涂料获得优良的阻燃效果。

12、可选的，所述填料还包括纳米纤维素，所述纳米纤维素为磷酸化纳米纤维素。

13、通过采用上述技术方案，采用纳米纤维素作为填料，纳米纤维素能够作为纳米粒子在涂层表面形成较为粗糙的表面结构，提高涂层的疏水性，进而提高涂层的耐腐蚀效果。同时，纳米纤维素与石墨烯气凝胶配合作为填料，纳米纤维素能够部分填充石墨烯气凝胶，并且能够配合石墨烯气凝胶的三维网络结构在涂料中形成二维网络与三维网络交错的结构，有效提高涂料的强度以及致密度，形成稳定的防护层，进一步改善涂料的防腐效果。此外，纳米纤维素的添加，引入的网络结构能够提高涂料与被涂物之间的附着力。

14、可选的，所述纳米纤维素上负载有氢氧化镁和纳米铜粒子中的一种或两种。

15、通过采用上述技术方案，氢氧化镁具有较大的热容，热分解释放大量水蒸气、吸热降低燃烧物的表面温度，产生的氧化镁能够附着于燃烧物表面，阻碍燃烧的进行；并且氢氧化镁能够促进聚氨酯的炭化反应。通过纳米纤维素负载氢氧化镁，氢氧化镁表面的正电荷以及亲水基团能够与纳米纤维素中的亲水羟基发生相互作用，使氢氧化镁粒子均匀分散在涂料中，使涂料获得较为均匀的阻燃效果。

16、通过纳米纤维素负载纳米铜粒子，纳米铜粒子能够形成以纳米纤维素为骨架的铜粒子网膜，能够有效提高涂层的耐磨性，延长涂料对被涂物的保护时长。

17、可选的，所述石墨烯气凝胶包括负载有玻璃微粉的石墨烯气凝胶。

18、通过采用上述技术方案，石墨烯气凝胶中负载玻璃微粉，首先，玻璃微粉能够增强石墨烯气凝胶的强度，使石墨烯气凝胶能够在涂层中形成稳定的隔离层，阻碍空气、腐蚀粒子等。其次，玻璃微粉中含有大量的硅和硼元素，具有较高的稳定性，能够配合纤维素中的羟基形成硼酸酯，减少了左旋葡萄糖的产生，降低了可燃气体的释放，提高了涂料的抑烟效果，有利于精准扑灭起火点。最后，能够在涂料中形成磷-氮-硼系阻燃剂，能够促进炭层生成，燃烧物能够覆盖可燃物表面，有效提高涂料的阻燃效果。

19、可选的，所述负载有玻璃微粉的石墨烯气凝胶的制备如下：将玻璃微粉与硅烷偶联剂混合，过滤，保留固体物，干燥，得到改性玻璃微粉，将改性玻璃微粉、石墨烯气凝胶以及溶剂混合，磁力搅拌，冷却，醇析，过滤，保留滤饼，洗涤，干燥，破碎，得到负载有玻璃微粉的石墨烯气凝胶。

20、可选的，所述石墨烯气凝胶包括负载有二氧化硅的石墨烯气凝胶。

21、通过采用上述技术方案，在石墨烯气凝胶中负载二氧化硅，通过石墨烯与二氧化硅之间的界面相互作用，能够提高石墨烯气凝胶的结构强度，使石墨烯气凝胶能够稳定起到隔热、阻燃以及防腐的效果。

22、可选的，负载有二氧化硅的石墨烯气凝胶的制备如下：取石墨烯气凝胶浸渍于二氧化硅溶胶中，凝胶化反应，老化处理，溶剂置换，冷冻干燥，制备得到负载有二氧化硅的石墨烯气凝胶。

23、通过采用上述技术方案，通过上述制备方法，制备得到石墨烯与二氧化硅的复合气凝胶，二氧化硅的引入能够提高石墨烯气凝胶的孔隙结构，使石墨烯气凝胶获得均匀且致密的3d多孔结构，并且通过相互界面作用，提高气凝胶中孔道结构的稳定性，从而提高了石墨烯气凝胶的机械强度。

24、可选的，所述石墨烯气凝胶为经聚苯胺改性处理的石墨烯气凝胶。

25、通过采用上述技术方案，聚苯胺具有稳定、环保以及高防腐等优点，通过聚苯胺对石墨烯气凝胶进行改性处理，一方面，能够减少石墨烯气凝胶在涂料中团聚的可能性，另一方面，能够强化石墨烯气凝胶的金属表面氧化作用，即提高石墨烯气凝胶的防腐效果。

26、可选的，所述填料还包括海泡石、蒙脱土或沸石中的任意一种。

27、通过采用上述技术方案，海泡石、蒙脱土以及沸石均具有较多的纳米孔隙结构，含有沸石水并具有高密度的硅醇基团，填充至涂料中不仅能够提高涂料的致密性和机械强度，还能够协同提高涂料的阻燃效果。

28、第二方面，本技术提供一种隔热阻燃防腐涂料的制备方法，采用如下的技术方案：

29、一种隔热阻燃防腐涂料的制备方法，分别称量水性聚氨酯乳液、填料、阻燃剂以及助剂，搅拌混合，得到成品涂料。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、本技术优选石墨烯气凝胶作为填料，石墨烯气凝胶具有较多的孔隙结构以及三维网络状结构，使得石墨烯气凝胶具有较低的导热系数。因此，在涂料中添加石墨烯气凝胶，能够在涂料中引入三维网络以及多孔结构，能够在涂层表面构筑隔离层，能够阻隔空气、形成隔热层并延长腐蚀材料的腐蚀路径，有效提高涂料的阻燃性、隔热性以及耐腐蚀效果。通过石墨烯气凝胶的加入，能够使涂料兼具较佳的阻燃、隔热以及耐腐蚀效果。

32、2、本技术中优选采用纳米纤维素与石墨烯气凝胶配合作为填料，纳米纤维素能够部分填充石墨烯气凝胶，并且能够配合石墨烯气凝胶的三维网络结构在涂料中形成二维网络与三维网络交错的结构，有效提高涂料的强度、致密度以及附着力，形成稳定的防护层，改善涂料的防腐效果。

33、3、本技术中通过石墨烯气凝胶中负载玻璃微粉，首先，玻璃微粉能够增强石墨烯气凝胶的强度，使石墨烯气凝胶能够在涂层中形成稳定的隔离层，阻碍空气、腐蚀粒子等。其次，玻璃微粉中含有大量的硅和硼元素，具有较高的稳定性，能够配合纤维素中的羟基形成硼酸酯，减少了左旋葡萄糖的产生，降低了可燃气体的释放，提高了涂料的抑烟效果，有利于精准扑灭起火点。最后，能够在涂料中形成磷-氮-硼系阻燃剂，能够促进炭层生成，燃烧物能够覆盖可燃物表面，有效提高涂料的阻燃效果。