CN112893064B - 一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及紫外光固化涂料技术领域，提供一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，包括以下步骤：(1)基材处理；(2)底漆的喷涂:在基材表面空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成底漆，喷涂后用UV光固化机对底漆进行预固化，所述底漆固化后的干膜厚度为30～60μm；(3)面漆的喷涂:在底漆上空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成面漆，喷涂后用UV光固化机对面漆进行深层固化，所述面漆固化后的干膜厚度为30～60μm。

Description

一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺
技术领域
本发明涉及紫外光固化涂料技术领域，尤其涉及一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺。
背景技术
新能源汽车具有节能减排、保护环境等多方面的优点，对保障国家能源安全、解决环境污染、实现社会经济可持续发展具有重要意义，是实现可持续发展的必然趋势。动力电池作为新能源汽车的核心零部件，是新能源汽车产业发展的重要着力点。不同车型的动力电池组成方式可能有所差别，但整体来说都是由单体电芯到模组，模组到电池包这个过程。电池包的轻量化已经成为市场的趋势，因而利用传统的框架对电芯进行固定已经不能满足需求，故需寻求新的技术突破。为了满足轻量化的发展需求，开始逐步利用结构胶在电池模组之间进行粘接替代原有的框架固定技术，小电芯也逐渐朝着大电芯的方向发展，同时要求锂电池外壳表面附着上绝缘性能优异的材料。锂电池的外壳多为铝材料制成，传统工艺利用蓝膜进行包覆，但传统的蓝膜与铝壳粘接力有限；电芯与电芯之间用结构胶进行粘接，蓝膜与结构胶粘接能力也比较弱，不能达到技术需求。另外，现有的蓝膜包覆技术在包覆时容易出现气体残留，在温度变化时产生空鼓，影响电池组的绝缘性。
针对动力电池绝缘保护的问题，中国专利号：201810517810.2公开了一种阳离子UV固化绝缘保护胶，包括以下重量份数的组分：环氧树脂40～80份；活性稀释剂20～60份；阳离子光引发剂0.5～4份；消泡剂0～6份。其中环氧树脂为酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂中的至少一种，活性稀释剂包括脂环族环氧单体、单官能芳香族缩水甘油醚、双官能芳香族缩水甘油醚、UV稀释单体中的至少一种。该阳离子UV固化绝缘保护胶通过喷涂的方式施胶，再通过UV光快速固化，对电解液具有优异的耐受性，可以防止电池漏电漏液。
为尽可能延长锂电池的使用寿命，对附着在在锂电池铝壳上的材料提出更高的要求。在保证材料良好绝缘性能的前提下，还要求材料能够承受较高的温度冲击，并且能够适应不同温湿度下的使用要求，特别是在高湿热环境下，便于车辆在不同地域使用；在一些特殊的地域，还要求材料具有一定的耐盐雾性能。采用蓝膜对铝壳外表面进行包覆技术，蓝膜在金属铝表面的粘接力低，仅达2～3MPa，蓝膜粘接耐湿热老化能力较差，而且容易产生空鼓，并不能很好地实现上述的性能要求，而上述公开的专利也不能很好地兼顾各方面的性能要求。因此，亟需开发一种性能更加优异的紫外光固化涂料，满足动力电池的需求。本申请人研究出一种自由基引发的紫外光固化漏电阻断保护涂料，应用于电池组中电芯上的铝材表面，起到绝缘保护的作用，并且其他各方面的性能也十分突出。
UV涂料的传统施工工艺是先经过红外加热使涂料流平，溶剂挥发完毕后再通过光固化设备进行固化。传统的施工工艺为单道固化工艺，主要针对较薄的光固化色漆涂层或清漆涂层。本申请人研发的紫外光固化漏电阻断保护涂料，是一种蓝色涂料，经过试验发现，使用传统的施工工艺在基材表面涂覆该涂料时，因光源发出的紫外光波长与涂料中使用的颜料吸收波长有大部分重叠，大量的紫外光能量被颜料所吸收，当涂层厚度较大时，由于能量不足，无法达到涂层底部的深层固化，因而会出现涂层上部和下部固化不均，产生的应力不同使涂层出现褶皱、附着力不佳、开裂等现象。
发明内容
因此，针对以上内容，本发明提供一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，解决现有施工工艺在基材表面涂覆涂料时，因涂层厚度和颜色产生的固化深度不足的问题。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，包括以下步骤：
(1)基材处理:
基材为钢材时，将钢材浸入碱性脱脂液中，除去表面的油污，用清水冲洗干净后采用喷砂除锈或打磨除锈的方法除去基材表面的锈蚀；
基材为铝材时，将铝材浸入酸性脱脂液中，除去表面的油污，用清水冲洗干净；
(2)底漆的喷涂:
在步骤(1)处理好后的基材表面空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成底漆，喷涂后用UV光固化机对底漆进行预固化，所述底漆预固化后的干膜厚度为30～60μm；
所述紫外光固化漏电阻断保护涂料包括以下重量份数的组分：环氧丙烯酸酯10～20份、聚氨酯丙烯酸酯5～15份、单官能团丙烯酸酯20～30份、双官能团丙烯酸酯15～25份、多官能团丙烯酸酯5～15份、颜填料5～15份、光引发剂3～8份、硅烷偶联剂1～5份、助剂0.5～3份；
(3)面漆的喷涂:
在步骤(2)得到的底漆上空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成面漆，喷涂后用UV光固化机对面漆进行深层固化，所述面漆固化后的干膜厚度为30～60μm。
进一步的改进是：步骤(1)处理后钢材表面清洁度为Sa2.5级，粗糙度为40～100μm。
进一步的改进是：所述基材为钢材时，除锈后再进行磷化处理。
进一步的改进是：所述基材为铝材时，除去表面的油污后再进行钝化或激光拉槽处理。
进一步的改进是：步骤(2)中所述底漆的预固化时间为4～6s，固化能量为
Figure BDA0002898197130000041
进一步的改进是：步骤(3)中面漆的深层固化时间为8～12s，固化能量为
Figure BDA0002898197130000042
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的紫外光固化涂料施工工艺，突破了传统施工工艺在有色UV涂料上的局限性，避免了当涂层厚度较大时，传统施工工艺因能量不足，无法达到涂层底部的深层固化，出现涂层上部和下部固化不均，使涂层出现褶皱、附着力不佳、开裂等现象。本发明施工得到的涂层各位置厚度均匀，无开裂破损情况，涂层具备优异的电绝缘性和机械性能，应用在电池组中电芯上的铝材表面，能够起到绝缘保护的作用，延长锂电池的使用寿命。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。
实施例一
一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，包括以下步骤：
(1)基材处理:
将钢材浸入碱性脱脂液中，除去表面的油污，用清水冲洗干净后采用喷砂除锈的方法除去钢材表面的锈蚀，喷砂除锈后钢材表面的清洁度为Sa2.5级，粗糙度为40μm，喷砂除锈后对钢材进行磷化处理，将钢材浸入到市售的磷化液中，浸泡30min；
(2)底漆的喷涂:
在步骤(1)处理好后的钢材表面空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成底漆，喷涂后用UV光固化机对底漆进行预固化，固化时间为4s，所述底漆固化后的干膜厚度为30μm，固化能量如下：
Figure BDA0002898197130000051
Figure BDA0002898197130000061
所述紫外光固化漏电阻断保护涂料包括以下重量份数的组分：双官能团的脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯10份、双官能团的聚HDI异氰酸酯丙烯酸酯5份、丙烯酸四氢呋喃酯8份、甲基丙烯酸异冰片酯12份、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯15份、季戊四醇三丙烯酸酯10份、颜填料5份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1份、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦2份、硅烷偶联剂KH-5501份、分散剂0.3份、消泡剂0.1份、流平剂0.2份；
(3)面漆的喷涂:
在步骤(2)得到的底漆上空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成面漆，喷涂后用UV光固化机进行深层固化，固化时间为8s，所述面漆固化后的干膜厚度为30μm，固化能量如下：
Figure BDA0002898197130000062
实施例二
一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，包括以下步骤：
(1)基材处理:
将铝材浸入酸性脱脂液中，除去表面的油污，用清水冲洗干净，然后采用浸泡或喷淋方式对铝材进行钝化处理，钝化液为市售的无铬钝化液，处理时间为10min；
(2)底漆的喷涂:
在步骤(1)处理好后的铝材表面空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成底漆，喷涂后用UV光固化机对底漆进行预固化，固化时间为5s，所述底漆固化后的干膜厚度为45μm，固化能量如下：
Figure BDA0002898197130000071
所述紫外光固化漏电阻断保护涂料包括以下重量份数的组分：双官能团的脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯15份、双官能团的聚H12MDI异氰酸酯丙烯酸酯10份、丙烯酸四氢呋喃酯15份、N-羟乙基丙烯酰胺10份、三环癸烷二甲醇二甲基二丙烯酸酯20份、三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯15份、颜填料10份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮3份、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦2份、硅烷偶联剂KH-5603份、分散剂0.8份、消泡剂0.3份、流平剂0.5份；
(3)面漆的喷涂:
在步骤(2)得到的底漆上空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成面漆，喷涂后用UV光固化机进行深层固化，固化时间为10s，所述面漆固化后的干膜厚度为45μm，固化能量如下：
Figure BDA0002898197130000081
实施例三
一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，包括以下步骤：
(1)基材处理:
将铝材浸入酸性脱脂液中，除去表面的油污，用清水冲洗干净，然后对铝材进行激光拉槽处理,激光能进一步除去铝材表面的油脂等污物，同时激光在铝材料表面会拉出一道一道的槽，增加涂料和底材的接触面积达到提高涂料在底材表面的附着力的作用；
(2)底漆的喷涂:
在步骤(1)处理好后的铝材表面空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成底漆，喷涂后用UV光固化机对底漆进行预固化，固化时间为6s，所述底漆固化后的干膜厚度为60μm，固化能量如下：
Figure BDA0002898197130000082
Figure BDA0002898197130000091
所述紫外光固化漏电阻断保护涂料包括以下重量份数的组分：双官能团的脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯20份、双官能团的聚HDI异氰酸酯丙烯酸酯15份、甲基丙烯酸羟丙酯15份、丙烯酸四氢呋喃酯15份、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯10份、三环癸烷二甲醇二甲基二丙烯酸酯15份、丙氧化甘油三丙烯酸酯5份、颜填料15份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5份、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦2.5份、硅烷偶联剂KH-5705份、分散剂1.2份、消泡剂0.8份、流平剂1份；
(3)面漆的喷涂:
在步骤(2)得到的底漆上空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成面漆，喷涂后用UV光固化机进行深层固化，固化时间为12s，所述面漆固化后的干膜厚度为60μm，固化能量如下：
Figure BDA0002898197130000092
对实施例一至三施工得到的绝缘涂层进行外观评定，检查是否符合标准要求，检查结果见表1。
表1
Figure BDA0002898197130000101
按照本发明各实施例的施工工艺涂覆紫外光固化漏电阻断保护涂料，漆膜总厚度为80μm(以底漆厚度30μm，面漆厚度50μm为例)。将传统施工工艺作为对比例，涂覆紫外光固化漏电阻断保护涂料后红外加热使涂料流平，溶剂挥发完毕后再通过光固化设备进行固化，漆膜的厚度同样为80μm。传统施工工艺的固化能量为
Figure BDA0002898197130000111
根据GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》测定附着力的好坏。在85℃温度条件下，在锂电池电解液中浸泡2h，测试漆膜的绝缘耐压性，结果见表2。
表2
Figure BDA0002898197130000112
由表2可知，本发明双道固化的施工工艺能使涂层深度固化，各位置涂层固化均匀，附着力好，在耐化学腐蚀性方面比较突出，具体表现在直流电源500V电压条件下，涂层电阻＞10GΩ；在直流电源2700V电压条件下，漏电流＜0.5mA。传统的单道固化工艺在涂层厚度较大时，无法达到涂层底部的深层固化，出现涂层上部和下部固化不均，附着力不佳且耐化学腐蚀性方面也不如本发明的双道固化施工工艺。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示。

Claims (4)

1.一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)基材处理:
基材为钢材时，将钢材浸入碱性脱脂液中，除去表面的油污，用清水冲洗干净后采用喷砂除锈或打磨除锈的方法除去基材表面的锈蚀；
基材为铝材时，将铝材浸入酸性脱脂液中，除去表面的油污，用清水冲洗干净；
(2)底漆的喷涂:
在步骤(1)处理好后的基材表面空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成底漆，喷涂后用UV光固化机对底漆进行预固化，所述底漆预固化后的干膜厚度为30～60μm，所述底漆的预固化时间为4～6s，固化能量为：
Power recommended dose（mJ/cm2） peal mW/cm2
UVA 200～500 50～100
UVB 120～300 30～60
UVC 20～175 5～35
UVV 300～750 80～150；
所述紫外光固化漏电阻断保护涂料包括以下重量份数的组分：环氧丙烯酸酯10～20份、聚氨酯丙烯酸酯5～15份、单官能团丙烯酸酯20～30份、双官能团丙烯酸酯15～25份、多官能团丙烯酸酯5～15份、颜填料5～15份、光引发剂3～8份、硅烷偶联剂1～5份、助剂0.5～3份，所述环氧丙烯酸酯为双官能团的脂肪酸改性双酚A环氧丙烯酸酯，所述聚氨酯丙烯酸酯为双官能团的聚HDI异氰酸酯丙烯酸酯或聚H12MDI异氰酸酯丙烯酸酯，所述单官能团丙烯酸酯包括丙烯酸四氢呋喃酯，所述双官能团丙烯酸酯为三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基二丙烯酸酯中的一种，所述多官能团丙烯酸酯为三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯中的任意一种；
(3)面漆的喷涂:
在步骤(2)得到的底漆上空气喷涂紫外光固化漏电阻断保护涂料形成面漆，喷涂后用UV光固化机对面漆进行深层固化，所述面漆固化后的干膜厚度为30～60μm，所述面漆的深层固化时间为8～12s，固化能量为：
Power recommended dose（mJ/cm2） peal mW/cm2
UVA 7200～16800 900～1400
UVB 4000～8400 500～700
UVC 640～1920 80～160
UVV 6400～14400 800～1200。
2.根据权利要求1所述的一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，其特征在于：步骤(1)处理后钢材表面清洁度为Sa2.5级，粗糙度为40～100μm。
3.根据权利要求2所述的一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，其特征在于：所述基材为钢材时，除锈后再进行磷化处理。
4.根据权利要求1所述的一种紫外光固化漏电阻断保护涂料的施工工艺，其特征在于：所述基材为铝材时，除去表面的油污后再进行钝化或激光拉槽处理。
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