1.本發(fā)明涉及一種防火涂料領(lǐng)域的適用于新能源汽車動力電池包及各種儲能設(shè)備的低密度無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料及其制備方法，具體地，涉及一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.基于能源安全和溫室氣體減排目標(biāo)的要求，國家不斷出臺鼓勵新能源汽車的發(fā)展政策，傳統(tǒng)車企的新能源車型及新能源整車企業(yè)如雨后春筍般浮現(xiàn)。2022年1-7月，中國新能源汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到327.9萬輛和319.4萬輛，市場占有率達(dá)到22.1％，累計(jì)銷量從2012年底的2萬輛增長至1227萬輛，帶動全球累計(jì)銷量從13.3萬輛增加至2376萬輛。新能源汽車數(shù)量增長的同時，其相應(yīng)的新的安全問題也日漸突出。2019年至今，國內(nèi)至少發(fā)生幾百起新能源汽車起火事件，其中絕大部分事故是由動力蓄電池故障引發(fā)。動力蓄電池可能由機(jī)械濫用(壓碎、刺破、浸入)、熱濫用(過熱)或電氣濫用(短路、過度充電、快速放電)引起。特別是鋰離子電池更容易發(fā)生“熱失控”。鋰電池屬于電化學(xué)電源，發(fā)生熱失控反應(yīng)后反應(yīng)速度快，幾乎無法被控制，且伴隨有強(qiáng)烈的火焰沖擊力，溫度高達(dá)1600℃。也就是說，現(xiàn)有的新能源汽車動力蓄電池，特別是鋰離子電池，由于機(jī)械濫用、熱濫用或電氣濫引起的火災(zāi)，已經(jīng)成為影響乘客安全財(cái)產(chǎn)安全的重要問題。所以如何提升電池包的防火安全性能，進(jìn)而保證新能源車乘客安全，變成首要的安全問題。

3.目前，各新能源汽車電池包的防火措施主要以鋪設(shè)防火氈材料為主，如，云母板、超細(xì)玻璃棉、高硅氧棉氈等。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，雖然上述材料可以部分隔絕熱量擴(kuò)散和控制火勢走向、延緩電池?zé)釘U(kuò)散時間，但使用上述材料存在質(zhì)量增加、防火隔熱性能差、設(shè)計(jì)施工過程中有局限性等問題。

4.近年來，研究人員提出采用膨脹型防火涂料來解決這個問題，并且有一些關(guān)于電池防火保護(hù)的膨脹涂料專利被申請。例如，專利cn111100526 a描述了一種鋁合金電池包用防火隔熱涂料層，內(nèi)層為非膨脹的氣凝膠隔熱涂料，外層為防火涂料，該防火隔熱涂層具有一定的阻燃效果，但隔熱性能不佳；專利cn 112391075a描述了一種單組份水性防火涂料，采用尿素作為發(fā)泡劑，該防火涂料的膨脹碳層很難抵擋住鋰電池火焰強(qiáng)烈的沖擊力；總之，以上專利所描述的防火涂料有的缺乏耐候性功能，不能在戶外使用，有的膨脹碳層的強(qiáng)度不夠，無法抵御強(qiáng)烈的電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的強(qiáng)大火焰沖擊力。專利cn 112592637 b和專利cn 113646954 a均為用于電池包的環(huán)氧類雙組份防火涂料，前者為有機(jī)溶劑體系，涂層雖然具有較好的機(jī)械性能和防腐蝕功能，但隔熱性能不佳；后者為無溶劑體系，雖具有較好的防火隔熱性能，但與上述所有涂料一樣，涂層密度較大，增加了電池包的重量，從而降低了續(xù)航里，更會影響整車性能且將增加汽車的制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的是提供一種低密度無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，適合于解決新能源汽車動力電池包及各種儲能設(shè)備因熱失控引起的安全問題，保護(hù)金屬及其它底材免受池火和噴射火的影響，為人員和財(cái)產(chǎn)安全提供有力的保障。

6.為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的涂料由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，a組份由環(huán)氧樹脂18-25份、增韌樹脂3-8份、酸源8-15份、碳源4-8份、有機(jī)阻燃劑8-15份、無機(jī)阻燃劑10-20份、助熔劑5-15份、顏填料21-36份、助劑0.2-0.6份組成；b組份由固化劑8-12份、無機(jī)阻燃劑8-15份、助劑0.1-0.5份組成。

7.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的環(huán)氧樹脂選自雙酚a型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚a環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂中的任意一種或多種；所述的增韌樹脂選自聚氨酯、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、乙烯基脂樹脂、高氯化聚乙烯樹脂、氯醚樹脂、氫化蓖麻油、聚乙烯縮丁醛、氯化橡膠、環(huán)氧大豆油中的任意一種或多種。

8.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的酸源選自多聚磷酸銨、蜜胺焦磷酸鹽、磷酸三聚氰胺中的任意一種或其混合物，作為催化劑。

9.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的碳源選自季戊四醇及衍生物、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、纖維素及衍生物、蔗糖中的任意一種或多種。

10.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的固化劑采用低粘度聚酰胺類固化劑，粘度范圍為1000-3000mpa

·

s，胺值范圍為300-350mg koh/g。

11.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的有機(jī)阻燃劑采用無鹵素阻燃劑，選自磷酸酯及其衍生物、膦酸酯、亞磷酸酯、含磷多元醇及磷-氮化合物、三聚氰胺及其鹽中的任意一種或多種；所述的無機(jī)阻燃劑選自氫氧化鋁、膠體五氧化二銻、氫氧化鎂、氧化鋁、三氧化二銻、硼酸鋅中的任意一種或多種。

12.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的助熔劑選自水合硼酸、硼酸鋅、氧化硼、硼酸銨或硼酸酯中的任意一種或多種。

13.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的顏填料選自二氧化鈦、氧化鋁、輕質(zhì)碳酸鈣、硅灰石、高領(lǐng)土、沉淀硫酸鋇、氣相法白炭黑、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、膨脹珍珠巖中的任意一種或多種。

14.上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其中，所述的助劑為流平助劑和消泡助劑。

15.本發(fā)明還提供了一種上述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料的制備方法，其中，所述的方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘；步驟

3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘；步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合并通過充分動力攪拌均勻；混合時按重量計(jì)，a組份和b組份的比例為(2：1)-(5：1)。

16.本發(fā)明提供的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

17.本發(fā)明制備了一種低密度無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，適用汽車動力電池包及各種儲能設(shè)備，與其他防火涂料相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)火災(zāi)環(huán)境中，膨脹碳層具有耐烴類火災(zāi)和電化學(xué)火災(zāi)所產(chǎn)生的高溫噴射火焰的性能；2)優(yōu)異的機(jī)械性能和防腐蝕性能，可以在戶外嚴(yán)酷的環(huán)境中使用；3)涂層密度低，可以降低涂層的重量，從而減少防火材料對汽車?yán)m(xù)航能力及制造成本的影響。

具體實(shí)施方式

18.以下對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步地說明。

19.本發(fā)明提供的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，a組份由環(huán)氧樹脂18-25份、增韌樹脂3-8份、酸源8-15份、碳源4-8份、有機(jī)阻燃劑8-15份、無機(jī)阻燃劑10-20份、助熔劑5-15份、顏填料21-36份、助劑0.2-0.6份組成；b組份由固化劑8-12份、無機(jī)阻燃劑8-15份、助劑0.1-0.5份組成。如下表1所示。

20.表1.原料配方表。

21.[0022][0023]

優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂選自雙酚a型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚a環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂中的任意一種或多種。首選流動性好，粘接力強(qiáng)、韌性高、機(jī)械強(qiáng)度高的低粘度環(huán)氧樹脂。

[0024]

增韌樹脂選自聚氨酯、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、乙烯基脂樹脂、高氯化聚乙烯樹脂、氯醚樹脂、氫化蓖麻油、聚乙烯縮丁醛、氯化橡膠、環(huán)氧大豆油中的任意一種或多種。環(huán)氧樹脂雖然具有粘接力強(qiáng)、硬度大的特點(diǎn)，但固化后漆膜脆性較大，所以配方中加入上述一種或幾種增韌樹脂對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性。

[0025]

酸源選自多聚磷酸銨、蜜胺焦磷酸鹽、磷酸三聚氰胺中的任意一種或其混合物，作為催化劑。所選多聚磷酸銨為高分子量多聚磷酸銨(n》1000)，熱分解溫度高于275度，水溶性低于0.5克/100ml。酸源在高溫環(huán)境下(大于250℃)分解形成酸性物質(zhì)對含羥基的化合物進(jìn)行脫水，并促進(jìn)不燃性氣體的產(chǎn)生及在高溫下穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)炭化層的形成。

[0026]

碳源使用的原料選自季戊四醇及衍生物、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、纖維素及衍生物、蔗糖中的任意一種或多種。優(yōu)選熱穩(wěn)定性高的季戊四醇及衍生物為主成炭劑。如季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等。碳源是一類在高溫環(huán)境中被酸性物質(zhì)脫水成碳的化合物，是形成泡沫碳化層的物質(zhì)基礎(chǔ)，對泡沫炭化層起骨架作用。該類物質(zhì)的碳含量高、分子大，對最終形成的炭化層的強(qiáng)度及致密性有利。

[0027]

固化劑采用低粘度聚酰胺類固化劑，粘度范圍為1000-3000mpa

·

s(cps)，胺值范圍為300-350mg koh/g。選用低粘度固化劑，固化后涂膜的有效交聯(lián)密度高、耐候性好?？梢圆捎玫墓袒瘎┌ǎ壕埘０奉悺⒁后w酸酐類、酮亞胺化合物、二氨基二苯基甲烷、間苯二甲胺、脂肪族多胺、雙酮丙烯酰胺加成物類等。優(yōu)選為低粘度聚酰胺類固化劑。

[0028]

有機(jī)阻燃劑采用無鹵素阻燃劑，選自磷酸酯及其含鹵衍生物、膦酸酯、亞磷酸酯、含磷多元醇及磷-氮化合物、三聚氰胺及其鹽中的任意一種或多種。磷酸酯阻燃劑包括：磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三丁酯、甲苯基二苯基磷酸酯、三聚氰胺聚磷酸鹽。

[0029]

無機(jī)阻燃劑選自氫氧化鋁、膠體五氧化二銻、氫氧化鎂、氧化鋁、三氧化二銻、硼酸鋅中的任意一種或多種。優(yōu)選氫氧化鋁作為無機(jī)阻燃劑。氫氧化鋁(ath)是一種具有阻燃、抑煙、填充作用的環(huán)保型阻燃劑。加熱溫度超過200-220度，氫氧化鋁就會吸收環(huán)境熱量而脫除結(jié)晶水，所生成的水蒸氣有隔絕及稀釋空氣的作用而發(fā)揮阻燃效能。

[0030]

助熔劑選自水合硼酸、硼酸鋅、氧化硼、硼酸銨或硼酸酯中的任意一種或多種。優(yōu)選低熔融溫度的水合硼酸及硼酸酯。硼酸酯包括三叔丁基硼酸酯和硼酸三苯基酯。在高溫環(huán)境中助熔劑可以降低涂料的熔融溫度，使涂料形成柔性或粘稠狀態(tài)，延緩產(chǎn)生的氮?dú)?、水蒸氣、二氧化碳等氣體的溢出和磷酸的流失，改善炭化層發(fā)泡效果，有利于炭化層和無機(jī)穩(wěn)

定材料交融和復(fù)合，從而提高防火效果。

[0031]

顏填料選自二氧化鈦、氧化鋁、輕質(zhì)碳酸鈣、硅灰石、高領(lǐng)土、沉淀硫酸鋇、氣相法白炭黑、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、膨脹珍珠巖中的任意一種或多種。

[0032]

為減小涂層的密度，優(yōu)選輕質(zhì)顏填料為密度較小的玻璃空心微珠、陶瓷微珠和膨脹珍珠巖。陶瓷空心微珠，粒徑為10-100微米，熔點(diǎn)高于1400攝氏度，導(dǎo)熱系數(shù)低于0.09w/mk。膨脹珍珠巖為閉口膨脹珍珠巖，粒徑范圍為0.2-1.0mm。該輕質(zhì)材料的單獨(dú)使用或混合使用量為2-5％(重量比)時，可以顯著降低涂料干膜密度，由1.5-1.6g/cm3降至0.9-1.3g/cm3。

[0033]

還可以優(yōu)選氣相法白炭黑的粒徑小于40nm，比表面積大于100m2/g的產(chǎn)品。如wacker的h21，carbot的ts-720，贏創(chuàng)的系列等。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣相法白炭黑的加入，不但對涂料的抗流掛和防沉降性能有較大提高，對降低涂料密度也有顯著作用。實(shí)驗(yàn)表明，加入1-2％的氣相法白炭黑，高速攪拌(》5000轉(zhuǎn)/分鐘)15-30分鐘，涂料干膜密度可以下降2.5-10％。

[0034]

助劑為流平助劑和消泡助劑，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知能產(chǎn)生相應(yīng)作用的適宜成分或產(chǎn)品。

[0035]

本發(fā)明還提供了該用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料的制備方法，其包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過三輥研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘；輕質(zhì)填料包括氣相法白炭黑，陶瓷空心微珠或膨脹珍珠巖等。加入批次大于或等于3次。步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過三輥研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘；步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合并通過充分動力攪拌均勻；混合時按重量計(jì)，a組份和b組份的比例為(2：1)-(5：1)。

[0036]

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料及其制備方法做更進(jìn)一步描述。

[0037]

實(shí)施例1

[0038]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0039]

a組份：20份環(huán)氧樹脂e-51，5份高氯化聚乙烯樹脂，8份聚磷酸銨，8份季戊四醇，5份磷酸三甲苯酯，5.7份氫氧化鋁，4份氫氧化鎂，1份鈦白粉，10份硼酸三苯基酯，5份輕質(zhì)碳酸鈣，2份氣相法白炭黑，4份陶瓷空心微珠，0.3份流平助劑，0.3份消泡助劑。

[0040]

b組份：10.5份聚酰胺樹脂，4份碳酸鈣，4份氫氧化鎂，3份氫化蓖麻油，0.1份流平助劑，0.1份消泡助劑。

[0041]

該涂料的制備方法包含：

[0042]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0043]

步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一

個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0044]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0045]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合。

[0046]

a和b組份混合前充分動力攪拌。以a：b＝3：1(以重量計(jì))的比例混合。充分?jǐn)嚢韬笫┕?。固化后干膜密?.1g/ml3。

[0047]

實(shí)施例2

[0048]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0049]

a組份：21份環(huán)氧樹脂e-54，4份丙烯酸樹脂，8.5份聚磷酸銨，8份雙季戊四醇，2份磷酸氫二銨，5.9份磷酸三苯酯，10份叔丁基硼酸酯，5份硅酸鈣，4份五氧化二銻，4份氫氧化鎂，1份二氧化鈦，2份氣相法白炭黑，2份玻璃空心微珠，2份膨脹珍珠巖，0.2份流平助劑，0.2份消泡助劑。

[0050]

b組份：9份聚酰胺樹脂，硅藻土8份，氫化蓖麻油3份，0.1份流平助劑，0.1份消泡助劑。

[0051]

該涂料的制備方法包含：

[0052]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0053]

步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0054]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0055]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合。

[0056]

a和b組份混合前充分動力攪拌。以a：b＝4：1(以重量計(jì))的比例混合。充分?jǐn)嚢韬笫┕?。固化后干膜密?.05g/ml3。

[0057]

實(shí)施例3

[0058]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0059]

a組份：21份聚丁二烯環(huán)氧樹脂，3份丙烯酸樹脂，8份聚磷酸銨，6份季戊四醇，5份三聚氰胺，8份三氧化二銻，5份硼酸鋅，7份硼酸丁酯，9.4份碳酸鈣，1.6份二氧化鈦，3.5份氣相法白炭黑，2.8份陶瓷空心微珠，0.3份流平助劑，0.3份消泡助劑。

[0060]

b組份：9份聚酰胺樹脂，3份氫氧化鎂，7份碳酸鈣，0.1份流平助劑。

[0061]

該涂料的制備方法包含：

[0062]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0063]

步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，

然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0064]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0065]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合。

[0066]

a和b組份混合前充分動力攪拌。以a：b＝4：1(以重量計(jì))的比例混合。充分?jǐn)嚢韬笫┕?。固化后干膜密?.3g/ml3。

[0067]

實(shí)施例4

[0068]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0069]

a組份：20份環(huán)氧樹脂e-51，5份氯醚樹脂，8份聚磷酸銨，9份季戊四醇，7份甲苯基二苯基磷酸酯，9份三氧化二銻，7份氫氧化鎂，5份硼酸鋅，4份硅灰石，2份二氧化鈦，2.6份氣相法白炭黑，2.1份玻璃空心微珠，2.1份陶瓷空心微珠，0.3份流平助劑，0.3份消泡助劑。

[0070]

b組份：9份聚酰胺樹脂，3.6份氫化蓖麻油，5份氫氧化鋁，0.1份流平助劑，0.1份消泡助劑。

[0071]

該涂料的制備方法包含：

[0072]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0073]

步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0074]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0075]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合。

[0076]

a和b組份混合前充分動力攪拌。以a：b＝5：1(以重量計(jì))的比例混合。充分?jǐn)嚢韬笫┕?。固化后干膜密?.2g/ml3。

[0077]

實(shí)施例5

[0078]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0079]

a組份：21份環(huán)氧樹脂e-51，5份氫化蓖麻油，10份聚磷酸銨，6份雙季戊四醇，4份磷酸三丁酯，11份氫氧化鋁，4份氫氧化鎂，3份碳酸鈣，10.2份水合硼酸，2份二氧化鈦，3份玻璃空心微珠，1.8膨脹珍珠巖，0.4份流平助劑，0.4消泡助劑。

[0080]

b組份：11份聚酰胺樹脂，8份氫氧化鋁，0.1份流平助劑，0.1份消泡助劑。

[0081]

該涂料的制備方法包含：

[0082]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0083]

步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，

然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0084]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0085]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合。

[0086]

a和b組份混合前充分動力攪拌。以a：b＝4：1(以重量計(jì))的比例混合。充分?jǐn)嚢韬笫┕?。固化后干膜密?.19g/ml3。

[0087]

實(shí)施例6

[0088]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0089]

a組份：20份環(huán)氧樹脂e-54，5份丙烯酸樹脂，7份聚磷酸銨，8份三季戊四醇，7份磷酸三異丙苯酯，8份氫氧化鎂，14.4份滑石粉，1.6份二氧化鈦，10份硼酸三苯基酯，2.2份氣相法白炭黑，3.1份玻璃空心微珠，0.3份流平助劑，0.3份消泡助劑。

[0090]

b組份：9份聚酰胺樹脂，10份氫氧化鋁，0.1份流平助劑；

[0091]

該涂料的制備方法包含：

[0092]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0093]

步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0094]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0095]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合。

[0096]

a和b組份混合前充分動力攪拌。以a：b＝4.5：1(以重量計(jì))的比例混合。充分?jǐn)嚢韬笫┕ぁ９袒蟾赡っ芏?.05g/ml3。

[0097]

實(shí)施例7

[0098]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0099]

a組份：18份環(huán)氧樹脂e-51，4份乙烯基脂樹脂，9份磷酸三丁酯，12份聚磷酸銨，7份季戊四醇，9份氫氧化鎂，8份硼酸鋅，9.9份硼酸，6份碳酸鈣，2份二氧化鈦，3.5份氣相法白炭黑，2份玻璃空心微珠，0.3份流平助劑，0.1份消泡助劑。

[0100]

b組份：8份聚酰胺樹脂，11份氫氧化鋁，0.2份消泡助劑。

[0101]

該涂料的制備方法包含：

[0102]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0103]

步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一

個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0104]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0105]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合。

[0106]

a和b組份混合前充分動力攪拌。以a：b＝4.7：1(以重量計(jì))的比例混合。充分?jǐn)嚢韬笫┕?。固化后干膜密?.94g/ml3。

[0107]

組份組份組份組份組份組份組份組份組份組份組份組份組份組份組份組份該涂料的制備方法包含：

[0108]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0109]

步驟2，制備a組份：將a組份中除顏填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的顏填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0110]

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0111]

步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合并通過充分動力攪拌均勻；混合時按重量計(jì)，a組份和b組份的比例為2.5：1。

[0112]

實(shí)施例8

[0113]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組分和b組分構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0114]

a組分：環(huán)氧樹脂18份、增韌樹脂3份、酸源8份、碳源4份、有機(jī)阻燃劑8份、無機(jī)阻燃劑10份、助熔劑5份、顏填料21份、助劑0.2份。

[0115]

b組分：固化劑8份、無機(jī)阻燃劑8份、助劑0.1份。

[0116]

其中，環(huán)氧樹脂為雙酚a型環(huán)氧樹脂。增韌樹脂為聚氨酯。

[0117]

酸源為多聚磷酸銨、蜜胺焦磷酸鹽、磷酸三聚氰胺中的任意一種，作為催化劑。碳源使用的原料為纖維素及衍生物。

[0118]

固化劑采用液體酸酐類固化劑。有機(jī)阻燃劑采用無鹵素阻燃劑，選自三聚氰胺及其鹽。無機(jī)阻燃劑為膠體五氧化二銻。助熔劑為氧化硼。顏填料為陶瓷空心微珠。助劑為流平助劑和消泡助劑。

[0119]

該涂料的制備方法包含：

[0120]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0121]

步驟2，制備a組分：將a組分中除顏填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的顏填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0122]

步驟3，制備b組分：將b組分中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研

磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0123]

步驟4，將a組分和b組分儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合并通過充分動力攪拌均勻；混合時按重量計(jì)，a組分和b組分的比例為2：1。

[0124]

實(shí)施例9

[0125]

一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，由a組分和b組分構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，具體組成如下：

[0126]

a組分：環(huán)氧樹脂25份、增韌樹脂8份、酸源15份、碳源8份、有機(jī)阻燃劑15份、無機(jī)阻燃劑20份、助熔劑15份、顏填料36份、助劑0.6份。

[0127]

b組分：固化劑12份、無機(jī)阻燃劑15份、助劑0.5份。

[0128]

其中，環(huán)氧樹脂為氫化雙酚a環(huán)氧樹脂。增韌樹脂為醇酸樹脂。

[0129]

酸源為多聚磷酸銨、蜜胺焦磷酸鹽、磷酸三聚氰胺的混合物，作為催化劑。碳源使用的原料為蔗糖。

[0130]

固化劑采用酮亞胺化合物類固化劑。有機(jī)阻燃劑采用無鹵素阻燃劑，選自含磷多元醇及磷-氮化合物。無機(jī)阻燃劑為氫氧化鎂。助熔劑為硼酸銨。顏填料為氣相法白炭黑。助劑為流平助劑和消泡助劑。

[0131]

該涂料的制備方法包含：

[0132]

步驟1，按比例稱取各原料。

[0133]

步驟2，制備a組分：將a組分中除顏填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的顏填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘。

[0134]

步驟3，制備b組分：將b組分中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘。

[0135]

步驟4，將a組分和b組分儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合并通過充分動力攪拌均勻；混合時按重量計(jì)，a組分和b組分的比例為2.5：1。

[0136]

實(shí)施例10

[0137]

采用實(shí)施例1～9中的任意一種配方制備的涂料，進(jìn)行施工并完成相應(yīng)測試。

[0138]

該涂料在使用時的施工操作時間如下表2所示。

[0139]

表2.施工操作表。

[0140]

溫度15℃25℃35℃操作時間60分鐘30分鐘15分鐘

[0141]

該涂料可以采用多組份無氣噴涂、單組份無氣噴涂(通常加入5％體積稀釋劑)及刮涂施工。

[0142]

測試所得的典型性能數(shù)據(jù)如下表3所示。

[0143]

表3.典型性能測試結(jié)果。

[0144]

典型性能參數(shù)測試結(jié)果膜厚0.5mm

附著力0級防火性能合格機(jī)械沖擊合格溫度沖擊合格濕熱循環(huán)合格耐水(3.5％nacl)合格

[0145]

注：檢測標(biāo)準(zhǔn)按照gb 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》執(zhí)行。該產(chǎn)品可用于各種常規(guī)基材，包括鋼板、鋁板及復(fù)合材料。涂裝前基材表面應(yīng)清潔、干燥、無污染物。所有表面應(yīng)按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估和處理。若選用底漆，應(yīng)首選厚度不超過75微米的環(huán)氧樹脂類型底漆。

[0146]

測試所得的其它性能數(shù)據(jù)如下表4所示。

[0147]

表4.其它性能測試結(jié)果。

[0148][0149]

本發(fā)明提供的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料及其制備方法，其技術(shù)關(guān)鍵在于：1.本發(fā)明采用無溶劑環(huán)氧樹脂作為主要成膜劑，使得該涂料具有較好的機(jī)械性能和耐候性能，可以在戶外嚴(yán)苛的環(huán)境中長期使用。2.該發(fā)明采用特殊的配方體系，區(qū)別于傳統(tǒng)的酸源-碳源-氣源的膨脹體系，改用酸源-碳源-助溶劑的膨脹體系，使得膨脹層具有抗噴射火焰的功能。3.該發(fā)明采用特殊輕質(zhì)填料，同時采用一定的加工方法大幅度降低了涂層密度，在保證同樣的涂層厚度和防火功能前提下，降低了涂料的重量。

[0150]

本發(fā)明制備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，設(shè)計(jì)用于電動汽車電池組組件、電池包及各種儲能設(shè)備，適用于電池組因熱失控引起的安全問題，保護(hù)鋁及其它底材免受池火和噴射火的影響，為人員和財(cái)產(chǎn)安全提供有力的保障。

[0151]

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。技術(shù)特征：

1.一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的涂料由a組份和b組份構(gòu)成；按重量份數(shù)計(jì)，a組份由環(huán)氧樹脂18-25份、增韌樹脂3-8份、酸源8-15份、碳源4-8份、有機(jī)阻燃劑8-15份、無機(jī)阻燃劑10-20份、助熔劑5-15份、顏填料21-36份、助劑0.2-0.6份組成；b組份由固化劑8-12份、無機(jī)阻燃劑8-15份、助劑0.1-0.5份組成。2.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的環(huán)氧樹脂選自雙酚a型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚a環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂中的任意一種或多種；所述的增韌樹脂選自聚氨酯、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、乙烯基脂樹脂、高氯化聚乙烯樹脂、氯醚樹脂、氫化蓖麻油、聚乙烯縮丁醛、氯化橡膠、環(huán)氧大豆油中的任意一種或多種。3.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的酸源選自多聚磷酸銨、蜜胺焦磷酸鹽、磷酸三聚氰胺中的任意一種或其混合物，作為催化劑。4.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的碳源選自季戊四醇及衍生物、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、纖維素及衍生物、蔗糖中的任意一種或多種。5.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的固化劑采用低粘度聚酰胺類固化劑，粘度范圍為1000-3000mpa

·

s，胺值范圍為300-350mg koh/g。6.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的有機(jī)阻燃劑采用無鹵素阻燃劑，選自磷酸酯及其衍生物、膦酸酯、亞磷酸酯、含磷多元醇及磷-氮化合物、三聚氰胺及其鹽中的任意一種或多種；所述的無機(jī)阻燃劑選自氫氧化鋁、膠體五氧化二銻、氫氧化鎂、氧化鋁、三氧化二銻、硼酸鋅中的任意一種或多種。7.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的助熔劑選自水合硼酸、硼酸鋅、氧化硼、硼酸銨或硼酸酯中的任意一種或多種。8.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的顏填料選自二氧化鈦、氧化鋁、輕質(zhì)碳酸鈣、硅灰石、高領(lǐng)土、沉淀硫酸鋇、氣相法白炭黑、玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠、膨脹珍珠巖中的任意一種或多種。9.如權(quán)利要求1所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的助劑為流平助劑和消泡助劑。10.一種如權(quán)利要求1～9中任意一項(xiàng)所述的用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料的制備方法，其特征在于，所述的方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，制備a組份：將a組份中除輕質(zhì)填料以外的各原料加入配料罐中，攪拌均勻，然后通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，再將剩余的輕質(zhì)填料分批次加入，每加入一個批次后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于5000轉(zhuǎn)/分鐘，分散時間大于或等于10分鐘；

步驟3，制備b組份：將b組份中各原料加入配料罐中，攪拌均勻，再通過研磨機(jī)，研磨兩遍至細(xì)度小于35微米，最后用高速攪拌機(jī)分散均勻，分散的轉(zhuǎn)速大于或等于3000轉(zhuǎn)/分鐘；步驟4，將a組份和b組份儲存在25-35℃的環(huán)境中，在使用前混合并通過充分動力攪拌均勻；混合時按重量計(jì)，a組份和b組份的比例為(2：1)-(5：1)。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于汽車動力電池包和儲能設(shè)備的輕質(zhì)無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料及其制備方法，該涂料由A組份和B組份構(gòu)成；A組份由環(huán)氧樹脂18-25份、增韌樹脂3-8份、酸源8-15份、碳源4-8份、有機(jī)阻燃劑8-15份、無機(jī)阻燃劑10-20份、助熔劑5-15份、顏填料21-36份、助劑0.2-0.6份組成；B組份由固化劑8-12份、無機(jī)阻燃劑8-15份、助劑0.1-0.5份組成。本發(fā)明還提供了該涂料的制備方法。本發(fā)明制備的涂料設(shè)計(jì)用于電動汽車電池組組件、電池包及各種儲能設(shè)備，能夠解決電池組因熱失控引起的安全問題，保護(hù)鋁及其它底材免受池火和噴射火的影響，為人員和財(cái)產(chǎn)安全提供有力的保障。人員和財(cái)產(chǎn)安全提供有力的保障。

技術(shù)研發(fā)人員：王丹 李瑞 李健 王倩 王玲玲 李宇軒

受保護(hù)的技術(shù)使用者：李瑞

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.30

技術(shù)公布日：2023/4/25