CN118222149A - 一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法 - Google Patents

一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118222149A
CN118222149A CN202410306642.8A CN202410306642A CN118222149A CN 118222149 A CN118222149 A CN 118222149A CN 202410306642 A CN202410306642 A CN 202410306642A CN 118222149 A CN118222149 A CN 118222149A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
mass
based paint
boron nitride
insulating fireproof
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202410306642.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN118222149B (zh
Inventor
方美松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Wuren New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Dongguan Wuren New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Wuren New Material Technology Co ltd filed Critical Dongguan Wuren New Material Technology Co ltd
Priority to CN202410306642.8A priority Critical patent/CN118222149B/zh
Publication of CN118222149A publication Critical patent/CN118222149A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN118222149B publication Critical patent/CN118222149B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D151/00Coating compositions based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D151/10Coating compositions based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers grafted on to inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F292/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/18Fireproof paints including high temperature resistant paints
    • C09D5/185Intumescent paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321Phosphates
    • C08K2003/322Ammonium phosphate
    • C08K2003/323Ammonium polyphosphate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明涉及涂料技术领域,公开了一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法,在丙烯酸树脂聚合过程中,加入新型单体1,3‑二(羟乙基哌嗪)‑2‑丙烯酸酯,其含有的羟基,可以与异氰酸酯改性氮化硼表面的异氰酸酯基团进行反应,实现了在氮化硼纳米片表面引入烯基基团,然后再与苯乙烯、丙烯酸等单体进行共聚反应,从而将氮化硼纳米片交联接枝到丙烯酸树脂中,提高了涂料涂层的绝缘电阻系数和热导系数,具有优良的绝缘。导热散热性能和阻燃性能;并且氮化硼纳米片和丙烯酸树脂分子链发生化学交联作用,形成紧密的有机无机交联网络,有利于降低涂层的吸水率,从而提高耐水性能。使涂料在新能源汽车、电池外壳涂层等领域有广阔的应用前景。

Description

一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,具体为一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法。
背景技术
新能源汽车是未来汽车行业的发展趋势,其中锂电池是新能源汽车的重要部件之一;目前新能源汽车电池存在的较大问题是,受到碰撞或挤压,电池包容易受损,导致电池发生燃烧和爆炸,安全问题十分严峻。
目前主要采用防火涂料、阻燃电池外壳等来改善电池组件的防火性能。中国专利CN116333566B公开了新能源电池壳的零VOC双组分防火膨胀涂料及制备方法以及电池舱,采用酚醛环氧树脂、溴化环氧树脂、液态阻燃剂、多磷酸铵、三聚氰胺等为主要原料,制备的双组分防火膨胀涂料具有优良的阻燃隔热性、结构稳定性和安全性。但是该专利的防火涂料的原料繁杂,并且不具有绝缘、耐水等性能。
水性丙烯酸树脂具有环保、成膜性好等优点,在涂料、新能源汽车等方面有重要的应用。但是水性丙烯酸树脂不具有阻燃性能,且耐水性,以及绝缘和导热散热性能不佳;纳米氮化硼具有很高的热导率和电阻率,广泛应用在绝缘材料、导热散热材料等方面。改善纳米氮化硼的分散性,提高其与高分子材料基体的相容性是研究难点。
发明内容
本发明解决解决了水性丙烯酸树脂涂料绝缘性较差,不具有防火阻燃的性能。
本发明的技术方案:
一种绝缘防火水性涂料的制备方法:向装有冷凝回流管的反应瓶中加入1,4-二氧六环中加入异氰酸酯改性氮化硼,超声分散后加入1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,升温至70-90℃反应6-10h,然后浓缩除去1,4-二氧六环,再加入正丁醇溶剂,超声分散后升温至90-100℃,通入氮气,加入聚合单体、引发剂过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈,反应30-60min;再加入聚合单体、引发剂,控制加入时间为2-3h,反应3-5h,其中聚合单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯;引发剂的质量是聚合单体总质量0.8-1%,浓缩除去正丁醇,再加入水、氨水调节pH至7-8,加入消泡剂、流平剂、聚磷酸铵,剪切分散,得到绝缘防火水性涂料。
进一步的,异氰酸酯改性氮化硼、1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯的质量分别是聚合单体总质量的2-10%、6-25%。
进一步的,聚磷酸铵的质量是聚合单体总质量的40-60%。
进一步的,1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯的制备方法为:
(1)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入乙腈、1-叔丁氧羰基哌嗪、1,3-二溴-2-丙醇、碳酸钾,升温至75-85℃,反应24-36h,浓缩溶剂,水洗,干燥,得到1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇。
(2)向烧瓶中加入二氯甲烷、1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇、三乙胺,冰水浴中滴加丙烯酰氯,然后在室温下反应12-18h,浓缩溶剂,中间体用乙酸乙酯重结晶,然后将中间体加入到质量分数为40-50%的三氟乙酸的二氯甲烷溶液中,室温下反应4-6h,浓缩溶剂,产物用乙酸乙酯重结晶,得到1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯。
(3)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入乙腈、1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯、2-溴乙醇、碳酸钾,升温至75-85℃,反应18-36h,浓缩溶剂,水洗,产物用乙醇重结晶,得到1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯。
进一步的,(1)中1-叔丁氧羰基哌嗪、碳酸钾的质量是1,3-二溴-2-丙醇质量的220-250%、300-360%。
进一步的,(3)中2-溴乙醇、碳酸钾的质量分别是1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯质量的120-140%、280-330%。
进一步的,绝缘防火水性涂料应用于新能源汽车电池中。
本发明的技术效果:本发明使用廉价易得的1-叔丁氧羰基哌嗪、1,3-二溴-2-丙醇、丙烯酰氯、2-溴乙醇等作为反应原料,制备了新型单体1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯。在丙烯酸树脂聚合过程中,其含有的羟基,可以与异氰酸酯改性氮化硼表面的异氰酸酯基团进行反应,实现了在氮化硼纳米片表面引入烯基基团,然后再与苯乙烯、丙烯酸等单体进行共聚反应,从而将氮化硼纳米片交联接枝到丙烯酸树脂中,增强了两者之间的界面结合性能,改善了氮化硼纳米片的分散性,氮化硼本身具有很高的电阻率和热导率,均匀分散在丙烯酸树脂水性涂料中,显著提高了涂料涂层的绝缘电阻系数和热导系数,具有优良的绝缘和导热散热性能;并且氮化硼纳米片和丙烯酸树脂分子链发生化学交联作用,形成紧密的有机无机交联网络,有利于降低涂层的吸水率,从而提高耐水性能。使涂料在新能源汽车、电池外壳涂层等领域有广阔的应用前景。
本发明的1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯含有独特的双哌嗪结构,与聚磷酸铵形成复合膨胀阻燃剂,对水性涂料的阻燃性能也有明显的提升,同时与氮化硼纳米片起到协效阻燃效果,涂层的极限氧指数达到28.1-31.3%,UL94为V-0等级。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
向烧瓶中加入2g氮化硼纳米片、200mL浓度为5mo l/L的氢氧化钠中,超声分散后,80℃处理72h,过滤后水洗,干燥,再将氮化硼纳米片分散于N,N-二甲基甲酰胺中,加入20g甲苯-2,4-二异氰酸酯、0.05g二月桂酸二丁基锡,氮气氛围中,45℃反应72h,加入丙酮,离心分离除去未反应的甲苯-2,4-二异氰酸酯,得到异氰酸酯改性氮化硼。
实施例1
(1)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入120mL乙腈、8.8g 1-叔丁氧羰基哌嗪、4g 1,3-二溴-2-丙醇、1.44g碳酸钾,升温至80℃,反应36h,浓缩溶剂,水洗,干燥,得到1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇。反应式如下:
(2)向烧瓶中加入60mL二氯甲烷、6g 1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇、1.7g三乙胺,冰水浴中滴加1.3g丙烯酰氯,然后在室温下反应18h,浓缩溶剂,中间体用乙酸乙酯重结晶,然后将中间体加入到20mL质量分数为50%的三氟乙酸的二氯甲烷溶液中,室温下反应4h,浓缩溶剂,产物用乙酸乙酯重结晶,得到1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯。反应式为:
(3)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入80mL乙腈、4g1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯、5.6g2-溴乙醇、11.2g碳酸钾,升温至75℃,反应24h,浓缩溶剂,水洗,产物用乙醇重结晶,得到1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯。反应式为:
(4)向装有冷凝回流管的反应瓶中加入50mL 1,4-二氧六环中加入2g异氰酸酯改性氮化硼,超声分散后加入6g 1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,升温至90℃反应6h,然后浓缩除去1,4-二氧六环,再加入300mL正丁醇溶剂,超声分散后升温至90℃,通入氮气,加入5g苯乙烯、1.5g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、9g甲基丙烯酸甲酯作为聚合单体、0.25引发剂过氧化二苯甲酰,反应60min;再缓慢加入12g苯乙烯、4.5g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、23g甲基丙烯酸甲酯、0.55g引发剂过氧化二苯甲酰,控制缓慢加入的时间为2h,反应3h;浓缩除去正丁醇,再加入水,控制固含量为45%,加入氨水调节pH至8,加入0.4g消泡剂TH IX-318、0.2g流平剂BYK346、40g聚磷酸铵,剪切分散,得到绝缘防火水性涂料。
实施例2
(1)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入80mL乙腈、8.8g 1-叔丁氧羰基哌嗪、4g 1,3-二溴-2-丙醇、1.36g碳酸钾,升温至85℃,反应24h,浓缩溶剂,水洗,干燥,得到1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇。
(2)向烧瓶中加入60mL二氯甲烷、6g 1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇、1.9g三乙胺,冰水浴中滴加1.3g丙烯酰氯,然后在室温下反应12h,浓缩溶剂,中间体用乙酸乙酯重结晶,然后将中间体加入到25mL质量分数为40%的三氟乙酸的二氯甲烷溶液中,室温下反应6h,浓缩溶剂,产物用乙酸乙酯重结晶,得到1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯。
(3)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入50mL乙腈、4g1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯、4.8g2-溴乙醇、11.2g碳酸钾,升温至85℃,反应18h,浓缩溶剂,水洗,产物用乙醇重结晶,得到1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯。
(4)向装有冷凝回流管的反应瓶中加入150mL 1,4-二氧六环中加入6g异氰酸酯改性氮化硼,超声分散后加入15g 1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,升温至70℃反应10h,然后浓缩除去1,4-二氧六环,再加入400mL正丁醇溶剂,超声分散后升温至100℃,通入氮气,加入5g苯乙烯、1.5g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、9g甲基丙烯酸甲酯作为聚合单体、0.25g引发剂过氧化二苯甲酰,反应30min;再缓慢加入12g苯乙烯、4.5g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、23g甲基丙烯酸甲酯,0.6g引发剂过氧化二苯甲酰,控制缓慢加入的时间为3h,反应5h;浓缩除去正丁醇,再加入水,控制固含量为45%,加入氨水调节pH至7,加入0.4g消泡剂TH IX-318、0.2g流平剂BYK346、50g聚磷酸铵,剪切分散,得到绝缘防火水性涂料。
实施例3
(1)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入80mL乙腈、10g 1-叔丁氧羰基哌嗪、4g 1,3-二溴-2-丙醇、1.2g碳酸钾,升温至75℃,反应36h,浓缩溶剂,水洗,干燥,得到1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇。
(2)向烧瓶中加入100mL二氯甲烷、6g 1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇、1.6g三乙胺,冰水浴中滴加1.4g丙烯酰氯,然后在室温下反应18h,浓缩溶剂,中间体用乙酸乙酯重结晶,然后将中间体加入到20mL质量分数为50%的三氟乙酸的二氯甲烷溶液中,室温下反应4h,浓缩溶剂,产物用乙酸乙酯重结晶,得到1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯。
(3)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入100mL乙腈、4g1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯、5.6g2-溴乙醇、12.9g碳酸钾,升温至85℃,反应36h,浓缩溶剂,水洗,产物用乙醇重结晶,得到1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯。
(4)向装有冷凝回流管的反应瓶中加入200mL 1,4-二氧六环中加入10g异氰酸酯改性氮化硼,超声分散后加入25g 1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,升温至80℃反应10h,然后浓缩除去1,4-二氧六环,再加入400mL正丁醇溶剂,超声分散后升温至90℃,通入氮气,加入5g苯乙烯、1.5g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、9g甲基丙烯酸甲酯作为聚合单体、0.3g引发剂偶氮二异丁腈,反应60min;再缓慢加入12g苯乙烯、4.5g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、23g甲基丙烯酸甲酯、0.7g引发剂偶氮二异丁腈,控制缓慢加入的时间为3h,反应5h;浓缩除去正丁醇,再加入水,控制固含量为45%,加入氨水调节pH至8,加入0.4g消泡剂TH IX-318、0.2g流平剂BYK346、60g聚磷酸铵,剪切分散,得到绝缘防火水性涂料。
对比例1
本对比例和实施例1的主要区别是,不加入异氰酸酯改性氮化硼。
向装有冷凝回流管的反应瓶中加入6g 1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯、300mL正丁醇溶剂,升温至90℃,通入氮气,加入5g苯乙烯、1.5g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、9g甲基丙烯酸甲酯作为聚合单体、0.25引发剂过氧化二苯甲酰,反应60min;再缓慢加入12g苯乙烯、4.5g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、23g甲基丙烯酸甲酯、0.55g引发剂过氧化二苯甲酰,控制缓慢加入的时间为2h,反应3h;浓缩除去正丁醇,再加入水,控制固含量为45%,加入氨水调节pH至8,加入0.4g消泡剂TH IX-318、0.2g流平剂BYK346、40g聚磷酸铵,剪切分散,得到水性涂料。
对比例2
本对比例和实施例1的主要区别是,用普通的氮化硼纳米片代替异氰酸酯改性氮化硼
向装有冷凝回流管的反应瓶中加入50mL 1,4-二氧六环中加入氮化硼纳米片,超声分散后加入6g 1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,升温至90℃混合6h,然后浓缩除去1,4-二氧六环,再加入300mL正丁醇溶剂,超声分散后升温至90℃,通入氮气,加入5g苯乙烯、1.5g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、9g甲基丙烯酸甲酯作为聚合单体、0.25引发剂过氧化二苯甲酰,反应60min;再缓慢加入12g苯乙烯、4.5g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、23g甲基丙烯酸甲酯、0.55g引发剂过氧化二苯甲酰,控制缓慢加入的时间为2h,反应3h;浓缩除去正丁醇,再加入水,控制固含量为45%,加入氨水调节pH至8,加入0.4g消泡剂TH IX-318、0.2g流平剂BYK346、40g聚磷酸铵,剪切分散,得到绝缘防火水性涂料。
对比例3
本对比例和实施例1的主要区别是,不加入1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯。
向装有冷凝回流管的反应瓶中加入2g异氰酸酯改性氮化硼、300mL正丁醇溶剂,超声分散后升温至90℃,通入氮气,加入5g苯乙烯、1.5g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、9g甲基丙烯酸甲酯作为聚合单体、0.25引发剂过氧化二苯甲酰,反应60min;再缓慢加入12g苯乙烯、4.5g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、23g甲基丙烯酸甲酯、0.55g引发剂过氧化二苯甲酰,控制缓慢加入的时间为2h,反应3h;浓缩除去正丁醇,再加入水,控制固含量为45%,加入氨水调节pH至8,加入0.4g消泡剂TH IX-318、0.2g流平剂BYK346、40g聚磷酸铵,剪切分散,得到水性涂料。
按GB/T 2522-2017方法测试涂料涂层的表面绝缘电阻系数,将水性涂料的热固化温度为80℃,固化时间为6h,得到涂料涂层。采用绝缘电阻测试仪测试漆膜的绝缘电阻系数。
对比例4
本对比例和实施例1的主要区别是,不加入1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯和异氰酸酯改性氮化硼。
向装有冷凝回流管的反应瓶中300mL正丁醇溶剂,升温至90℃,通入氮气,加入5g苯乙烯、1.5g丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、9g甲基丙烯酸甲酯作为聚合单体、0.25引发剂过氧化二苯甲酰,反应60min;再缓慢加入12g苯乙烯、4.5g丙烯酸、30g丙烯酸丁酯、23g甲基丙烯酸甲酯、0.55g引发剂过氧化二苯甲酰,控制缓慢加入的时间为2h,反应3h;浓缩除去正丁醇,再加入水,控制固含量为45%,加入氨水调节pH至8,加入0.4g消泡剂TH IX-318、0.2g流平剂BYK346、40g聚磷酸铵,剪切分散,得到水性涂料。
将水性涂料倒入模具中,80℃固化6h,得到涂层,然后采用导热系数测定仪和瞬态平面热源法测试涂层的热导率。
表1水性涂料的性能测试
按GB/T 2406.1-2008方法和UL-94法,采用氧指数试验仪和UL94水平垂直燃烧试验箱测试涂层的阻燃性能。按GB/T 1733-1993方法测试涂料漆膜的耐水性。
表2水性涂料的阻燃性能测试
本发明的实施例中在丙烯酸树脂聚合过程中,加入1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,其含有的羟基,可以与异氰酸酯改性氮化硼表面的异氰酸酯基团进行反应,实现了在氮化硼纳米片表面引入烯基基团,然后再与苯乙烯、丙烯酸等单体进行共聚反应,从而将氮化硼纳米片交联接枝到丙烯酸树脂中,增强了两者之间的界面结合性能,改善了氮化硼纳米片的分散性,氮化硼本身具有很高的电阻率和热导率,均匀分散在丙烯酸树脂水性涂料中,显著提高了涂料涂层的绝缘电阻系数和热导系数,具有优良的绝缘和导热散热性能;并且氮化硼纳米片和丙烯酸树脂分子链发生化学交联作用,形成紧密的有机无机交联网络,有利于降低涂层的吸水率,从而提高耐水性能。使涂料在新能源汽车、电池外壳涂层等领域有广阔的应用前景。
本发明的1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯含有独特的双哌嗪结构,与聚磷酸铵形成复合膨胀阻燃剂,对水性涂料的阻燃性能也有明显的提升,同时与氮化硼纳米片起到协效阻燃效果,涂层的极限氧指数达到28.1-31.3%,UL94为V-0等级。
对比例1和对比例4均没有加入氮化硼纳米片,绝缘电阻系数和导热系数最低,绝缘性能和导热散热性能最差,耐水性不佳。并且对比例1的极限氧指数低于实施例1。
对比例2用普通的氮化硼纳米片代替异氰酸酯改性氮化硼,不含有异氰酸酯基团,无法与1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯的羟基发生反应,因此氮化硼纳米片没有交联接枝到丙烯酸树脂中,两者的界面结合性能较差,氮化硼纳米片的分散性不佳,涂层的绝缘电阻系数和导热系数低于实施例1,耐水性不佳。
对比例3没有加入1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,丙烯酸等聚合单体无法与异氰酸酯改性氮化硼反应,氮化硼纳米片没有交联接枝到丙烯酸树脂中,但是氮化硼经过异氰酸酯有机改性后,其分散性有明显提高,因此绝缘电阻系数和导热系数大于对比例2,但是小于实施例1。并且没有加入1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,无法与聚磷酸铵形成复合膨胀阻燃机,其极限氧指数低于实施例1。

Claims (10)

1.一种绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述制备方法为:向装有冷凝回流管的反应瓶中加入1,4-二氧六环中加入异氰酸酯改性氮化硼,超声分散后加入1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯,升温至70-90℃反应6-10h,然后浓缩除去1,4-二氧六环,再加入正丁醇溶剂,超声分散后升温至90-100℃,通入氮气,加入聚合单体、引发剂,反应30-60min;再加入聚合单体、引发剂,控制加入时间为2-3h,反应3-5h,浓缩除去正丁醇,再加入水、氨水调节pH至7-8,加入消泡剂、流平剂、聚磷酸铵,剪切分散,得到绝缘防火水性涂料。
2.根据权利要求1所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述聚合单体包括苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯。
3.根据权利要求2所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述异氰酸酯改性氮化硼、1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯的质量分别是聚合单体总质量的2-10%、6-25%。
4.根据权利要求2所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述引发剂的质量是聚合单体总质量的0.8-1%,引发剂包括过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈。
5.根据权利要求2所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述聚磷酸铵的质量是聚合单体总质量的40-60%。
6.根据权利要求3所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯的制备方法为:
(1)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入乙腈、1-叔丁氧羰基哌嗪、1,3-二溴-2-丙醇、碳酸钾,升温至75-85℃,反应24-36h,浓缩溶剂,洗涤,干燥,得到1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇;
(2)向烧瓶中加入二氯甲烷、1,3-二(叔丁氧羰基哌嗪)-2-丙醇、三乙胺,冰水浴中滴加丙烯酰氯,然后在室温下反应12-18h,浓缩溶剂,中间体重结晶,然后将中间体加入到三氟乙酸的二氯甲烷溶液中,室温下反应4-6h,浓缩溶剂,重结晶,得到1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯;
(3)向装有冷凝回流管的烧瓶中加入乙腈、1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯、2-溴乙醇、碳酸钾,升温至75-85℃,反应18-36h,浓缩溶剂,洗涤,重结晶,得到1,3-二(羟乙基哌嗪)-2-丙烯酸酯。
7.根据权利要求6所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述(1)中1-叔丁氧羰基哌嗪、碳酸钾的质量是1,3-二溴-2-丙醇质量的220-250%、300-360%。
8.根据权利要求6所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述(2)中三氟乙酸的二氯甲烷溶液的质量分数为40-50%。
9.根据权利要求6所述的绝缘防火水性涂料的制备方法,其特征在于,所述(3)中2-溴乙醇、碳酸钾的质量分别是1,3-二哌嗪-2-丙烯酸酯质量的120-140%、280-330%。
10.一种入权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的绝缘防火水性涂料在新能源汽车电池中的应用。
CN202410306642.8A 2024-03-18 2024-03-18 一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法 Active CN118222149B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410306642.8A CN118222149B (zh) 2024-03-18 2024-03-18 一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410306642.8A CN118222149B (zh) 2024-03-18 2024-03-18 一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN118222149A true CN118222149A (zh) 2024-06-21
CN118222149B CN118222149B (zh) 2024-09-13

Family

ID=91503440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410306642.8A Active CN118222149B (zh) 2024-03-18 2024-03-18 一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN118222149B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008144130A (ja) * 2006-11-15 2008-06-26 Sk Kaken Co Ltd 水性発泡性耐火塗料
CN104231277A (zh) * 2014-09-26 2014-12-24 南昌航空大学 一种基于三嗪基和磷酸酯的可光固化超支化膨胀阻燃剂的制备方法
CN110467706A (zh) * 2019-09-03 2019-11-19 武汉工程大学 一种六方氮化硼改性丙烯酸酯核壳乳液的制备方法
CN111423684A (zh) * 2020-04-30 2020-07-17 杨勇华 一种氮化硼接枝改性环氧丙烯酸树脂绝缘材料及其制法
CN111484627A (zh) * 2020-04-26 2020-08-04 赵汉波 一种功能化氮化硼原位改性环氧树脂绝缘材料及其制法
CN113968929A (zh) * 2020-09-17 2022-01-25 昆明理工大学 一种阻燃型水性丙烯酸复合树脂及其制备方法
CN115028891A (zh) * 2022-06-10 2022-09-09 安徽建筑大学 一种阻燃导热剂、其制备方法及其在橡胶复合材料中的应用
WO2023060571A1 (zh) * 2021-10-15 2023-04-20 武汉工程大学 一种生物基大分子修饰纳米磷酸锆阻燃剂及利用其制备的防火涂料

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008144130A (ja) * 2006-11-15 2008-06-26 Sk Kaken Co Ltd 水性発泡性耐火塗料
CN104231277A (zh) * 2014-09-26 2014-12-24 南昌航空大学 一种基于三嗪基和磷酸酯的可光固化超支化膨胀阻燃剂的制备方法
CN110467706A (zh) * 2019-09-03 2019-11-19 武汉工程大学 一种六方氮化硼改性丙烯酸酯核壳乳液的制备方法
CN111484627A (zh) * 2020-04-26 2020-08-04 赵汉波 一种功能化氮化硼原位改性环氧树脂绝缘材料及其制法
CN111423684A (zh) * 2020-04-30 2020-07-17 杨勇华 一种氮化硼接枝改性环氧丙烯酸树脂绝缘材料及其制法
CN113968929A (zh) * 2020-09-17 2022-01-25 昆明理工大学 一种阻燃型水性丙烯酸复合树脂及其制备方法
WO2023060571A1 (zh) * 2021-10-15 2023-04-20 武汉工程大学 一种生物基大分子修饰纳米磷酸锆阻燃剂及利用其制备的防火涂料
CN115028891A (zh) * 2022-06-10 2022-09-09 安徽建筑大学 一种阻燃导热剂、其制备方法及其在橡胶复合材料中的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HORATSCHECK, A等: "Identification of 2, 4-Disubstituted Imidazopyridines as Hemozoin Formation Inhibitors with Fast-Killing Kinetics and In Vivo Efficacy in the Plasmodium falciparum NSG Mouse Model", JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY, vol. 63, no. 21, 12 November 2020 (2020-11-12), pages 13013 - 13030 *
黄雅婷等: "水性膨胀型钢结构防火涂料研究进展", 中国塑料, vol. 37, no. 2, 28 February 2023 (2023-02-28), pages 77 - 89 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN118222149B (zh) 2024-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116178833B (zh) 一种储能用低烟无卤阻燃交联聚烯烃
CN116656061B (zh) 一种抗热抗老化聚氯乙烯电缆材料及其制备工艺
CN111363380A (zh) 一种纳米磷酸锆包覆改性聚磷酸铵及利用其制备的膨胀型防火涂料
CN118222149B (zh) 一种用于新能源汽车电池的绝缘防火水性涂料及制备方法
CN116655883A (zh) 一种阻燃改性聚氨酯材料及其合成方法
CN109054097A (zh) 一种三聚氰胺改性木质素包覆红磷阻燃剂及其在abs树脂中的应用
CN116288776A (zh) 一种抗老化超高分子量聚乙烯纤维材料及其制备方法
CN116874869A (zh) 一种阻燃用聚苯乙烯保温板材及其制备工艺
CN110157133B (zh) 一种含磷丙烯酸酯弹性体阻燃剂及其制备方法
CN117402429B (zh) 一种高韧性mpp电力管的加工方法
CN114907634A (zh) 一种阻燃增强改性塑料粒及其制备方法
CN113429661A (zh) 一种抗静电电力保护管及其制备方法
CN112080038A (zh) 一种改性磷氮型阻燃剂及其制备方法
CN112358694A (zh) 一种聚氯乙烯电缆材料及其制备方法
CN102911418B (zh) 超浓乳液制备聚丙烯酸酯-有机p阻燃剂的方法
CN113831597B (zh) 一种生物基大分子修饰纳米磷酸锆阻燃剂及利用其制备的防火涂料
CN112759851A (zh) 一种阻燃聚苯乙烯复合材料及其制备方法和应用
CN118063953B (zh) 一种高弹性的改性聚氨酯材料的制备方法
CN118085582B (zh) 一种高绝缘光伏线缆料及其制备方法
CN118307781B (zh) Pvc用聚合物稳定剂的制备方法及应用
CN117964984B (zh) 一种纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法
CN116836454B (zh) 氨基化纳米二氧化硅的制备方法及其应用
CN118344670B (zh) 一种无卤阻燃改性塑料母粒和制备方法
CN118703088A (zh) 一种耐老化的丙烯酸树脂防水涂料
CN118325295B (zh) 基于乙烯基酯树脂的玻璃纤维增强塑料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant