CN111944388A - 一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料及其制备方法，属于绝缘粉末的技术领域，该粉末涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂A 30~50份、环氧树脂B 10~20份、癸肼固化剂5~10份、增韧剂10~20份、填料20~30份、颜料1~5份和加工助剂3~6份；该涂料的制备方法是将上述各组分均匀搅拌，然后经挤出、压片、粉碎而成；采用本申请的配方和制备方法制得的粉末涂料，固化形成的涂层具有优异的柔韧性、较强的附着性，在震动环境下使用时，不易发生开裂、脱落现象。

Description

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及绝缘粉末的技术领域，尤其是涉及一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料及其制备方法。

背景技术

从宏观大环境和全球汽车行业发展趋势来看，新能源汽车日后势必要替代传统燃油车成为国内车市全部增量的新车，技术的创新是电动汽车取代传统汽油的基本动力，因此国内汽车企业已投入大量的资金和技术在新能源汽车产业；日前，锂电池的续航能力成为各大汽车制造商竞争的主要领域，为了增加续航能力，电池的各大部件都需要相应的改变，需要完善的解决方案。

电池用连接铜排，是将总开关与各分路开关进行连接，因此连接铜排起到导线作用，通常连接铜排表面需要做绝缘处理，防止相邻连接铜排之间发生短路；在新能源汽车日益盛行的当下，连接铜排是新能源汽车中需要使用的重要部件，为了增加汽车的续航能力，出现了叠层母排这类多层复合结构的连接铜排。

目前，现有专利中申请公布号为CN109321015A的中国专利公开了一种输配电母排专用绝缘粉末涂料及其制备方法，该输配电母排专用绝缘粉末涂料包括以下组分：环氧树脂200～300份、固化剂10～50份、填料80～120份、流平剂2～4份、除气剂1～2.5份和颜料0.5～5份；上述粉末涂料具有优异的绝缘性能、阻燃性能、防腐蚀性能和具备较高的热寿命温度等特点，取代传统橡胶热缩套产品应用于输配电母排的绝缘防护层上，可实现绝缘、阻燃性能提升。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：将上述以环氧树脂为主体材料的母排应用在汽车上时，由于汽车在行驶过程中会发生震动，现有的母排表面绝缘涂层受到震动，可能存在开裂、脱落现象，无法保证稳定的绝缘作用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，具有突出的柔韧性能，在震动环境下使用时，涂层不易开裂、脱落，可保证出色的电绝缘稳定性；本发明的目的之二是提供一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料的制备方法，具有工艺简单、方便加工的优点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，包括如下重量份的组分：

环氧树脂A 30～50份、环氧树脂B 10～20份、癸肼固化剂5～10份、增韧剂10～20份、填料20～30份、颜料1～5份和加工助剂3～6份。

通过采用上述技术方案，环氧树脂A具有优异的柔韧性，但是化学反应活性低；环氧树脂B的化学反应活性高，交联密度高，但是质地比较脆，本申请采用环氧树脂A与环氧树脂B复配作为反应基体，使得反应基体同时具有较高的反应活性和柔韧性；添加增韧剂，增韧剂与复配的反应基体协同作用，可提高涂层的柔韧性，还能提高涂层在连接铜排上的附着力；添加癸肼固化剂，癸肼固化剂在较短时间内可快速固化，制备较高致密度的涂层；将上述各组分混合形成粉末涂料，固化形成的涂层具有优异的柔韧性、较强的附着性，在震动环境下使用时，不易发生开裂、脱落现象。另外，癸肼固化剂在反应基体中可以长时间稳定贮存，节省贮存成本。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述环氧树脂A选用两步法环氧树脂，两步法环氧树脂的环氧当量880～970g/eq。

通过采用上述技术方案，两步法环氧树脂是将低相对分子质量液态E型环氧树脂和双酚A加热溶解后，在高温或催化剂作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高相对分子质量的固态环氧树脂，反应呈均相进行，链增长反应较平稳，所制得的树脂相对分子质量分布较窄，有机氯含量较低，限定两步法环氧树脂的环氧当量为880～970g/eq，环氧当量高，可保证环氧树脂A的分子结构里环氧基的含量较高，和癸肼固化剂的反应程度较大，有助于提高反应体系固化时的粘度，从而提高涂层在连接铜排上的附着力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述环氧树脂B选用邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂中至少一种。

通过采用上述技术方案，邻甲酚醛环氧树脂的环氧值高达0.5eq/100g以上，树脂固化时能够提高2.5倍的交联点，极易形成高交联密度的三维结构，固化物富含酚醛骨架，表现出优异的热稳定性、机械强度、电气绝缘性能、耐水性；另外，该树脂的软化点变化时，环氧值基本无变化，而且熔融粘度相当低，赋予了树脂优异的加工性；苯酚酚醛环氧树脂与邻苯酚醛环氧树脂的性质类似，而且苯酚酚醛环氧树脂的反应活性比邻甲酚醛环氧树脂还要高，但是，苯酚酚醛环氧树脂的软化点较低，交联产物性能不及邻甲酚醛环氧树脂的交联产物。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增韧剂选用以重量比为5：1的聚乙烯醇缩丁醛粉末与丁腈橡胶粉末复配。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇缩丁醛粉末为白色粉末，与各类环氧树脂具有良好的相容性，具有较高的透明性、耐冲击性，并且与连接铜排具有良好的粘结性；丁腈橡胶粉末在固化涂层中起到增韧作用，固化时形成海岛结构，有助于提高固化涂层的柔韧性；将聚乙烯醇缩丁醛粉末与丁腈橡胶粉末复配使用，有助于显著提高涂层的韧性以及涂层与连接铜排的附着力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述填料包括如下重量份的组分：硅微粉5～10份、氢氧化铝5～10份和阻燃剂10～20份。

通过采用上述技术方案，硅微粉主要起增强填料的作用；氢氧化铝一方面作为增强填料使用，另一方面可起到阻燃作用；阻燃剂可显著提高涂料的阻燃性能；采用上述组分制得的填料，有助于制备综合性能优异的粉末涂层。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述阻燃剂选用以重量比为3:1复配的十溴二苯乙烷与三氧化二锑组合物。

通过采用上述技术方案，十溴二苯乙烷的溴含量较高，因此其热稳定性良好、抗紫外线性能佳、阻燃性能优异；三氧化二锑是一种无机化合物，用作阻燃剂、防火填料，本申请将十溴二苯乙烷与三氧化二锑复配，具有明显提高阻燃性能的作用；另外，三氧化二锑还具有提高粉末涂料光泽性的作用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述加工助剂包括如下重量份的组分：气相二氧化硅1～2份、环氧型流平剂0.5～2份、环氧型增光剂1～2份、环氧型消泡剂1～1.5份和2-甲基咪唑0.1～0.3份。

通过采用上述技术方案，气相二氧化硅的粒径小、比表面积大，当连接铜排沉浸在绝缘粉末涂料中时，有助于提高连接铜排的覆盖率，特别是针对异形连接铜排，覆盖效果更佳；但是，气相二氧化硅的表面硅醇基多，通过硅醇基与环氧树脂A、环氧树脂B的交联产物分子形成氢键，使交联体系的流动性受到限制，增加了交联体系的熔融粘度；添加环氧型流平剂、环氧型增光剂和环氧型消泡剂配合，有助于与环氧树脂A、环氧树脂B混合的更加充分，还有助于提高粉末涂料的加工性能；2-甲基咪唑起到固化促进剂的作用，有助于辅助癸肼固化剂协同发挥固化作用，进一步提高固化后粉末涂层的致密性。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：按照重量份，称量环氧树脂A30～50份、环氧树脂B10～20份、癸肼固化剂5～10份、增韧剂10～20份、填料20～30份、颜料1～5份和加工助剂3～6份；

(2)将上述各组分投入高速搅拌机中，以500～550r/min搅拌5～10min，然后以1000～1100r/min搅拌3～5min，得混合物；

(3)将上述混合物投入挤出机中，熔融段温度90～100℃，挤出温度为120～130℃；

(4)将熔融挤出的混合物经压片、粉碎、研磨成粉末。

通过采用上述技术方案，将各组分进行混合，待混合均匀后，将混合物投入挤出机中熔融共混，再进行压片、粉碎成粉末涂料，上述方法工艺简单，加工方便。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请采用环氧树脂A与环氧树脂B复配作为反应基体，有助于制备同时具有较高的反应活性和柔韧性的反应基体；向反应基体中加入增韧剂，三者协同配合，显著提高粉末涂料的柔韧性与附着性；从而保证该粉末涂料具有优异的的柔韧性，在震动环境下使用时，不易发生开裂、脱落现象；

2.环氧树脂A采用两步法环氧树脂，两步法环氧树脂的环氧当量880～970g/eq，环氧树脂A的环氧基含量高，与癸肼固化剂的反应程度较大，有助于提高反应体系固化时的粘度，从而提高涂层在连接铜排上的附着力；

3.环氧树脂B选用邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂中至少一种，有助于提高反应基体与其他填料的反应活性；

4.增韧剂采用聚乙烯醇缩丁醛粉末与丁腈橡胶粉末复配，有助于提高涂料的柔韧性与附着性；

5.本申请将配方中各组分均匀混合，然后熔融挤出进行压片，然后粉碎成粉末涂料，工艺简单，方便加工。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

环氧树脂A选用两步法环氧树脂，在本实施例中环氧树脂A选用岳阳巴陵石化生产的CYD-804L型环氧树脂；邻甲酚醛环氧树脂选用岳阳巴陵石化生产的CYD-208型环氧树脂，苯酚酚醛环氧树脂选用厦门爱珂玛化工有限公司生产的NPPN-631型环氧树脂；环氧型流平剂选用宁波南海化学生产的GLP588通用型流平剂；环氧型增光剂选用南海化学生产的701B型；环氧型消泡剂选用南海化学的XP-103型。聚乙烯醇缩丁醛粉末购自营口天元高分子树脂有限公司；丁腈橡胶粉末购自安庆华兰科技有限公司；癸肼固化剂选用癸二酸二酰肼，CAS号：125-83-7；硅微粉CAS号：69012-64-2。

原料制备例一：

一种填料，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份，称量硅微粉5份、氢氧化铝8份和阻燃剂10份，阻燃剂选用以重量比为3:1复配的十溴二苯乙烷与三氧化二锑组合物；

(2)将上述各组分进行搅拌、混合，得填料。

原料制备例二：

一种填料，与原料制备例一的区别之处在于配方含量不同，称量硅微粉8份、氢氧化铝8份和阻燃剂16份。

原料制备例三：

一种填料，与原料制备例一的区别之处在于配方含量不同，称量硅微粉10份、氢氧化铝8份和阻燃剂20份。

原料制备例四：

一种填料，与原料制备例二的区别之处在于硅微粉做包膜处理，具体包膜方法为：将硅微粉加入到0.1mol/L的NaHCO₃溶液中超声分散5～10min得混合液I；在搅拌条件下，将过量的0.1mol/L的Al₂(SO₄)₃加入到混合液I中，得混合液II；混合液II经水洗干燥，再在300℃空气气氛下煅烧2h。

原料制备例五：

一种加工助剂，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份，称量气相二氧化硅1份、环氧型流平剂0.5份、环氧型增光剂1.5份、环氧型消泡剂1份和2-甲基咪唑0.1份；

(2)将上述各组分进行搅拌、混合。

原料制备例六：

一种加工助剂，与原料制备例五的区别之处在于配方含量不同，称量气相二氧化硅1.5份、环氧型流平剂1.2份、环氧型增光剂1.5份、环氧型消泡剂1.2份和2-甲基咪唑0.2份。

原料制备例七：

一种加工助剂，与原料制备例五的区别之处在于配方含量不同，称量气相二氧化硅2份、环氧型流平剂2份、环氧型增光剂2份、环氧型消泡剂1.5份和2-甲基咪唑0.3份。

实施例一：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，采用如下方法制备：

(1)配料：按照重量份，称量环氧树脂A 30份、邻甲酚醛环氧树脂10份、癸肼固化剂5份、聚乙烯醇缩丁醛粉末10份、丁腈橡胶粉末2份、原料制备例一制得的填料20份、颜料红1份和原料制备例五制得的加工助剂3份；

(2)将上述各组分投入高速搅拌机中，以520r/min搅拌10min，然后以1000r/min搅拌5min，得混合物；

(3)将上述混合物投入挤出机中，熔融段温度100℃，挤出温度为130℃；

(4)将熔融挤出的混合物经压片、粉碎、研磨成粉末。

实施例二：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例一的不同之处在于填料选用原料制备例二制得。

实施例三：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例一的不同之处在于填料选用原料制备例三制得。

实施例四：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例二的不同之处在于填料选用原料制备例四制得。

实施例五：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例二的不同之处在于加工助剂选用原料制备例六制得。

实施例六：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例二的不同之处在于加工助剂选用原料制备例七制得。

实施例七：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例二的不同之处在于配方含量不同，称量环氧树脂A 40份、邻甲酚醛环氧树脂15份、癸肼固化剂8份、聚乙烯醇缩丁醛粉末15份、丁腈橡胶粉末3份、原料制备例一制得的填料25份、颜料红3份和原料制备例五制得的加工助剂4.5份。

实施例八：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例二的不同之处在于配方含量不同，称量环氧树脂A 50份、邻甲酚醛环氧树脂20份、癸肼固化剂10份、聚乙烯醇缩丁醛粉末15份、丁腈橡胶粉末3份、原料制备例一制得的填料30份、颜料红5份和原料制备例五制得的加工助剂6份。

实施例九：

一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，与实施例七的不同之处在于环氧树脂B选用苯酚酚醛环氧树脂。

对比例一：

一种粉末涂料，与实施例一的区别之处在于缺少使用环氧树脂A，环氧树脂B选用40份，其余组分与制备方法与实施例一相同。

对比例二：

一种粉末涂料，与实施例一的区别之处在于缺少使用环氧树脂B，环氧树脂A选用40份，其余组分与制备方法与实施例一相同。

对比例三：

一种粉末涂料，与实施例一的区别之处在于缺少增韧剂，其余组分与制备方法与实施例一相同。

对比例四：

一种粉末涂料，与实施例一的区别之处在于缺少环氧树脂A和增韧剂，环氧树脂B选用40份，其余组分与制备方法与实施例一相同。

对比例五：

一种粉末涂料，与实施例一的区别之处在于缺少环氧树脂B和增韧剂，环氧树脂A选用40份，其余组分与制备方法与实施例一相同。

对比例六：

一种粉末涂料，与实施例一的区别之处在于增韧剂选用聚乙烯醇缩丁醛粉末。

对比例七：

一种粉末涂料，与实施例一的区别之处在于增韧剂选用丁腈橡胶粉末。

检测手段：

将待测的粉末涂料固化成型在连接铜排表面，涂层厚度为0.5mm，分别进行如下测试：

(1)柔韧性：按照GB/T1731-93漆膜柔韧性测定法进行测试；

(2)涂层附着力：按照GB/T 9286-1998标准进行百格法附着力测试；

(3)电绝缘稳定性：参照GB/T2423.2-2008电工电子产品环境试验第二部分进行测试，持续时间为168h，老化温度为158℃，利用耐热老化性表征电绝缘稳定性；

(4)电绝缘性：根据GB/T1408.1-2016《绝缘材料电气强度试验方法第I部分：工频下试验》标准，将各待测试样送至机械工业电工材料产品质量监督检测中心检测；

(5)阻燃性：将待测样品送至江苏环谱检测技术服务有限公司，检测依据参照UL94-2015垂直法进行测定，测试条件23±2℃，50％±10RH，48h，试样厚度为0.5mm。

表1：柔韧性和涂层附着力的检测结果

通过表1可知，本申请实施例涉及的涂层具有优异的柔韧性，涂层附着力良好，可牢固附着在连接铜排的表面上；相比于对比例一～对比例五可知，本申请采用环氧树脂A、环氧树脂B和增韧剂复配，三者产生协同作用，实现制备具有良好的柔韧性和优异附着力的涂层，在震动环境下使用时，涂层不易开裂、脱落，可保证出色的电绝缘稳定性；由对比例六和对比例七可知，增韧剂选用聚乙烯醇缩丁醛粉末和丁腈橡胶粉末复配，有助于提高粉末涂层的柔韧性和附着力。

表2：电绝缘稳定性的检测结果

通过表2可知，本申请实施例样品进行耐老化试验后，试验前后涂层表面光滑平整，电气性能下降并不明显，具有优异的耐热老化性，表明当产品在较高温度下使用时，仍可保持良好的电绝缘性，即具有优异的电绝缘稳定性。

表3：电绝缘性的检测结果

通过上表可知，利用实施例的粉末涂料制备的粉末涂层，具有优异的电绝缘性能，符合行业要求，表明本申请实施例的配方在具备优异柔韧性的同时，还可保证良好的电绝缘性。

表4：阻燃性的测试结果：

通过上表可知，根据实施例的粉末涂料制备的粉末涂层，在具有优异的柔韧性和附着力的情况下，粉末涂层的阻燃级别达到V-0级，阻燃性能优异。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

环氧树脂A 30~50份、环氧树脂 B 10~20份、癸肼固化剂 5~10份、增韧剂 10~20份、填料 20~30份、颜料 1~5份和加工助剂 3~6份。

2.根据权利要求1所述的一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，其特征在于：所述环氧树脂A选用两步法环氧树脂，两步法环氧树脂的环氧当量880~970g/eq。

3.根据权利要求1所述的一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，其特征在于：所述环氧树脂B选用邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂中至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，其特征在于：所述增韧剂选用以重量比为5：1的聚乙烯醇缩丁醛粉末与丁腈橡胶粉末复配。

5.根据权利要求1所述的一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，其特征在于：所述填料包括如下重量份的组分：硅微粉 5~10份、氢氧化铝 5~10份和阻燃剂 10~20份。

6.根据权利要求5所述的一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，其特征在于：所述阻燃剂选用以重量比为3:1复配的十溴二苯乙烷与三氧化二锑组合物。

7.根据权利要求1所述的一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料，其特征在于，所述加工助剂包括如下重量份的组分：气相二氧化硅 1~2份、环氧型流平剂 0.5~2份、环氧型增光剂 1~2份、环氧型消泡剂 1~1.5份和2-甲基咪唑 0.1~0.3份。

8.如权利要求1~7任意一项所述的一种连接铜排表面涂敷用绝缘粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）配料：按照重量份，称量环氧树脂A 30~50份、环氧树脂 B 10~20份、癸肼固化剂 5~10份、增韧剂 10~20份、填料 20~30份、颜料 1~5份和加工助剂 3~6份；

（2）将上述各组分投入高速搅拌机中，以500~550r/min搅拌5~10min，然后以1000~1100r/min搅拌3~5min，得混合物；

（3）将上述混合物投入挤出机中，熔融段温度90~100℃，挤出温度为120~130℃；

（4）将熔融挤出的混合物经压片、粉碎、研磨成粉末。