聚酰胺酸涂料、其制备方法与应用与流程

专利2026-04-05  16

本发明涉及的是一种聚酰胺酸涂料领域的技术,具体是一种聚酰胺酸涂料、其制备方法与应用。


背景技术:

1、随着技术进步,新能源汽车迅速发展,高能量密度电池包得到大量应用,电池包在充放电过程中会产生大量热量。为了进行散热和保护电池包,常用涂覆绝缘材料的液冷板对电池包进行包裹。近些年来,随着充放电技术由400v转向800v高压平台,对包裹电池包的液冷板涂层提出了更严峻的绝缘性和安全性的要求。

2、目前液冷板涂层主要生产工艺是在液冷板表面涂覆具有绝缘性和耐热性的树脂,如环氧树脂、丙烯酸酯、聚氨酯树脂或聚酰亚胺树脂体系等。

3、上述材料中环氧树脂、丙烯酸酯、聚氨酯树脂体系涂覆时采用的是聚合度较低的预聚物,分子量较低,高温固化后,能形成网状交联的大分子;但此类体系聚合物的耐温性只能达到200~300℃,无法满足现有新能源汽车对液冷板涂层的耐热性要求(≥500℃)。

4、聚酰亚胺树脂体系的耐热性较强,但常规聚酰亚胺涂层(100μm)的漏电流一般在200ma/m2以上,未能满足现有新能源汽车对液冷板涂层的绝缘性要求(100μm≤150ma/m2)。根据漏电流的影响因素,在涂层厚度不变的情况下,通过降低介电常数可以提高其绝缘性。

5、为了解决现有技术存在的上述问题,本发明由此而来。


技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的上述不足,提出了一种聚酰胺酸涂料、其制备方法与应用,能够提高聚酰胺酸涂层的耐热性和绝缘性,并且能够提高涂层粘附力、表观质量等性能指标。

2、本发明涉及一种聚酰胺酸涂料的制备方法,将聚酰胺酸溶液与含氟乳浊液进行混合,并加入封端型异氰酸酯固化剂与助剂,搅拌后获得聚酰胺酸涂料;

3、所述含氟乳浊液包括非质子型第一极性溶剂,溶解在非质子型第一极性溶剂的氟系树脂填料和表面活性剂。

4、在一些实施方式中,所述氟系树脂填料的添加量占聚酰胺酸溶液固形物总重量的比例为1-20%;例如,该添加比例可以为1%、2%、3%、5%、7%、9%、10%、12%、13%、15%、17%、19%、20%等。

5、在一些实施方式中,所述非质子型第一极性溶剂与氟系树脂填料的重量比为(5~100):1;例如,该重量比可以为5:1、10:1、20:1、50:1、70:1、80:1、100:1等。

6、在一些实施方式中,所述表面活性剂根据情况适量添加,例如氟系树脂填料重量的0.1-2%;例如,该添加比例可以为0.1%、0.3%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%、1.5%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%等。

7、在一些实施方式中,所述非质子型第一极性溶剂沸点<100℃;优选地,为乙酸乙酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、正丁酸乙酯中至少一种。

8、在一些实施方式中,所述氟系树脂填料为四氟乙烯(ptfe)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(pfa)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(fep)、乙烯-四氟乙烯(etfe)中的至少一种;

9、优选地,所述氟系树脂填料粒径尺寸为:d90≤10μm,0.5≤d10≤3μm。

10、在一些实施方式中,所述表面活性剂为聚氧乙烯醚、聚乙二醇、聚氧乙烯硬脂酸酯、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

11、在一些实施方式中,所述聚酰胺酸溶液、封端型异氰酸酯的重量比为1:(0.01~0.03);例如,该重量比可以为1:0.01、1:0.013、1:0.02、1:0.025、1:0.03等。

12、在一些实施方式中,所述助剂为消泡剂与流平剂,消泡剂与流平剂根据情况适量添加,能够提升涂层质量,保证涂层具有优异的致密度和平整度;优选地,添加重量分别为聚酰胺酸溶液的0.1~0.5%;例如,该添加比例可以为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%等。

13、在一些实施方式中,所述封端型异氰酸酯中异氰酸酯包括芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯中至少一种;芳香族异氰酸酯包括2,4-甲苯二异氰酸酯和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中至少一种,脂肪族异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中至少一种;封端型异氰酸酯的封端剂为苯酚、壬基酚、甲基乙基酮肟、己内酰胺、酰胺中至少一种;封端型异氰酸酯固化剂的添加,不仅提高了涂料的粘结性,克服了由于氟系树脂填料添加导致的涂料粘结性下降这一问题,而且提高了涂料的稳定性。

14、在一些实施方式中,所述聚酰胺酸溶液通过芳香族二胺单体溶解于非质子型第二极性溶剂中,再加入芳香族二酐单体,在惰性气体气氛下进行原位聚合得到。

15、在一些实施方式中,所述原位聚合反应在室温15~35℃条件下进行,避免低温下过慢的反应速度,以及高温下水解。

16、在一些实施方式中,所述芳香族二胺、芳香族二酐的摩尔比为1:(0.95-1.05)。

17、在一些实施方式中,所述非质子型第二极性溶剂沸点>150℃;

18、优选地,为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种;所述芳香族二胺为4,4'-二氨基二苯醚、3,4'-二氨基二苯醚、对苯二胺、4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯中的至少一种;所述芳香族二酐为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐、3,3′,4,4′-联苯醚二酐中的至少一种。

19、本发明涉及上述聚酰胺酸涂料作为电池包液冷板绝缘涂层的应用。

20、在一些实施方式中,将所述聚酰胺酸涂料喷涂至打磨的液冷板表面,阶段升温进行梯度热亚胺化处理,形成聚酰亚胺涂层。

21、在一些实施方式中,所述液冷板经过500目砂纸打磨处理,表面粗糙度达到0.2≤ra≤0.6。

22、在一些实施方式中,所述梯度热亚胺化的过程为:

23、先升温至60~80℃,保温60~120min;例如,升温至60℃、保温60min,升温至70℃、保温60min,升温至80℃、保温60min,升温至60℃、保温100min,升温至70℃、保温100min,升温至80℃、保温100min,升温至60℃、保温120min,升温至70℃、保温120min,升温至80℃、保温120min等;

24、再升温至150~180℃,保温30~60min;例如,升温至150℃、保温30min,升温至170℃、保温30min,升温至180℃、保温30min,升温至150℃、保温40min,升温至170℃、保温40min,升温至180℃、保温40min,升温至150℃、保温60min,升温至170℃、保温60min,升温至180℃、保温60min等;

25、接着升温至280~300℃,保温30~60min;例如,升温至280℃、保温30min,升温至290℃、保温30min,升温至300℃、保温30min,升温至280℃、保温45min,升温至290℃、保温45min,升温至300℃、保温45min,升温至280℃、保温60min,升温至290℃、保温60min,升温至300℃、保温60min等;

26、最后升温至400~420℃,保温30~60min;例如,升温至400℃、保温30min,升温至410℃、保温30min,升温至420℃、保温30min,升温至400℃、保温50min,升温至410℃、保温50min,升温至420℃、保温50min,升温至400℃、保温60min,升温至410℃、保温60min,升温至420℃、保温60min等。

27、技术效果

28、与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:

29、1)通过添加氟系树脂填料降低了聚酰胺酸的介电常数,提高了涂料的绝缘性,漏电流≤200ma/m2;同时聚酰胺酸耐高温的特性依旧保持,热失重≤10%(500℃);

30、2)通过添加封端型异氰酸酯固化剂,克服了添加氟系树脂填料导致的涂料粘结性下降的问题,改善了含氟聚酰胺酸涂料的粘结性;百格测试法astm等级可达5b;

31、3)选用低沸点的非质子型第一极性溶剂作为氟系树脂填料的分散溶剂,一方面使得氟系树脂填料能够与聚酰胺酸溶液直接进行混合,简单高效;另一方面,在高温固化过程中低沸点的非质子型第一极性溶剂快速挥发,有利于加快涂料的表干速度,抑制涂料的流动,减少鼓泡的形成,提高涂层重量。


技术特征:

1.一种聚酰胺酸涂料的制备方法,其特征在于,将聚酰胺酸溶液与含氟乳浊液进行混合,并加入封端型异氰酸酯固化剂与助剂,搅拌后获得聚酰胺酸涂料;

2.根据权利要求1所述聚酰胺酸涂料的制备方法,其特征是,所述氟系树脂填料的添加量占聚酰胺酸溶液固形物总重量的1-20%。

3.根据权利要求1所述聚酰胺酸涂料的制备方法,其特征是,所述非质子型第一极性溶剂与氟系树脂填料的重量比为(5~100):1。

4.根据权利要求1或3所述聚酰胺酸涂料的制备方法,其特征是,所述非质子型第一极性溶剂沸点<100℃;

5.根据权利要求1所述聚酰胺酸涂料的制备方法,其特征是,所述聚酰胺酸溶液与封端型异氰酸酯固化剂的重量比为1:(0.01~0.03);

6.根据权利要求1或5所述聚酰胺酸涂料的制备方法,其特征是,所述聚酰胺酸溶液通过芳香族二胺单体溶解于非质子型第二极性溶剂中,再加入芳香族二酐单体,在惰性气体气氛下进行原位聚合得到;

7.根据权利要求6所述聚酰胺酸涂料的制备方法,其特征是,所述非质子型第二极性溶剂的沸点高于非质子型第一极性溶剂;

8.一种聚酰胺酸涂料作为电池包液冷板绝缘涂层的应用。

9.根据权利要求8所述聚酰胺酸涂料作为电池包液冷板绝缘涂层的应用,其特征是,将所述聚酰胺酸涂料喷涂至打磨后的液冷板表面,阶段升温进行梯度热亚胺化处理,形成聚酰亚胺涂层。

10.根据权利要求9所述聚酰胺酸涂料作为电池包液冷板绝缘涂层的应用,其特征是,所述打磨后的液冷板表面粗糙度为0.2≤ra≤0.6;


技术总结
一种聚酰胺酸涂料、其制备方法与应用,属于聚酰胺酸涂料技术领域。本发明将聚酰胺酸溶液与含氟乳浊液进行混合,并加入封端型异氰酸酯固化剂与助剂,搅拌后获得聚酰胺酸涂料;所述含氟乳浊液包括非质子型第一极性溶剂,溶解在非质子型第一极性溶剂中的氟系树脂填料和表面活性剂。基于本发明聚酰胺酸涂料制作的涂层,具有高耐热性和高绝缘性,能够用于各种类型新能源汽车电池包的防护。

技术研发人员:张猛,陈天逸,黄奕嘉,赵永彬
受保护的技术使用者:科泽新材料股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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