一种铝合金材料用防火隔热涂料、铝合金电池包用防火隔热涂料层、电池包铝合金上盖
阅读：671发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种铝合金材料用防火隔热涂料、铝合金电池包用防火隔热涂料层、电池包铝合金上盖专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 具体涉及一种 铝 合金 材料用防火 隔热 涂料、 铝合金 电池 包用防火隔热涂料层、电池包铝合金上盖，属于涂料技术领域。本发明的铝合金材料用防火隔热涂料包括以下重量份数的组分：成膜剂30~50份，填料10~20份，分散剂0.5~5份， 增稠剂 0.5~5份，消泡剂0.5~5份，阻燃剂0.5~5份，发泡剂5~10份， 防腐剂 0.5~5份；所述填料为 氧 化铝、氧化 硅 、氧化锆中的一种或几种的组合。本发明的铝合金材料用防火隔热涂料以无机陶瓷材料作为填料提高了涂料的 耐磨性 。以本发明的防火隔热涂料为外层和气凝胶隔热涂料为内层组成防火隔热涂料层，涂于电池包铝合金上盖，使铝合金上盖在厚度低于1.2mm时也能通过外部火烧实验，保证了铝合金的轻量化优势。，下面是一种铝合金材料用防火隔热涂料、铝合金电池包用防火隔热涂料层、电池包铝合金上盖专利的具体信息内容。
1.一种铝合金材料用防火隔热涂料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：成膜剂30
50份，填料10 20份，分散剂0.5 5份，增稠剂0.5 5份，消泡剂0.5 5份，阻燃剂0.5 5份，发~ ~ ~ ~ ~ ~
泡剂5 10份，防腐剂0.5 5份；所述填料为氧化铝、氧化硅、氧化锆中的一种或几种的组合。
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2.根据权利要求1所述的铝合金材料用防火隔热涂料，其特征在于，所述发泡剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、磷酸铵盐、硼酸铵、氨基树脂中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的铝合金材料用防火隔热涂料，其特征在于，所述防火隔热涂料还包括重量份数为0.5 5份的成膜助剂，所述成膜助剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇中的一~
种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的铝合金材料用防火隔热涂料，其特征在于，所述防火隔热涂料还包括重量份数为0.5 5份的颜料，所述颜料为钛白粉、氧化锌、锌钡白中的一种或几种的~
组合。
5.一种铝合金电池包用防火隔热涂料层，其特征在于，所述防火隔热涂料层包括内层隔热层和外层防火层，所述外层防火层由权利要求1所述铝合金材料用防火隔热涂料形成。
6.根据权利要求5所述的铝合金电池包用防火隔热涂料层，其特征在于，所述内层隔热层由气凝胶隔热涂料形成。
7.根据权利要求6所述的铝合金电池包用防火隔热涂料层，其特征在于，所述气凝胶隔热涂料包括以下重量份数的组分：成膜剂30 50份，填料10 20份，分散剂0.5 5份，增稠剂~ ~ ~
0.5 5份，消泡剂0.5 5份，阻燃剂0.5 5份，防腐剂0.5 5份；所述填料为纳米二氧化硅气凝~ ~ ~ ~
胶。
8.根据权利要求7所述的铝合金电池包用防火隔热涂料层，其特征在于，所述气凝胶隔热涂料还包括重量份数为0.5 5份的成膜助剂，所述成膜助剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇~
中的一种或几种的组合。
9.一种电池包铝合金上盖，其特征在于，包括上盖基体以及设置在上盖基体上的如权利要求5所述的铝合金电池包用防火隔热涂料层。
10.根据权利要求9所述的电池包铝合金上盖，其特征在于，内层隔热层的厚度为0.1~
0.5mm，外层防火层的厚度为0.1 0.5mm；上盖基体的厚度为0.6 1.2mm。
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一种铝合金材料用防火隔热涂料、铝合金电池包用防火隔热
涂料层、电池包铝合金上盖
技术领域
[0001] 本发明具体涉及一种铝合金材料用防火隔热涂料、铝合金电池包用防火隔热涂料层、电池包铝合金上盖，属于涂料技术领域。
背景技术
[0002] 目前，由于环保和节能的需要，汽车尤其是新能源汽车的轻量化已经成为汽车发展的潮流。动力电池包的轻量化是实现新能源汽车轻量化的有效途径之一，其中动力电池包壳体的轻量化是动力电池包轻量化的重要途径之一。当前，动力电池包壳体多采用钢铁3
材料作为电池包的上壳体，但是钢铁材料密度(7.8g/cm )较大无法满足轻量化的要求。铝合金由于其较小的密度(2.7g/cm3)，被认为是可取代钢铁材料作为电池包上壳体材料的轻质化金属材料之一。
材料作为电池包的上壳体，但是钢铁材料密度(7.8g/cm )较大无法满足轻量化的要求。铝合金由于其较小的密度(2.7g/cm3)，被认为是可取代钢铁材料作为电池包上壳体材料的轻质化金属材料之一。
[0003] 但是，当电池包铝合金上盖的厚度低于1.2mm并进行GB/T31467.3-2015所规定的外部火烧实验时，会在130s的火烧过程中出现熔化、烧透的失效情况，导致铝合金上盖无法应用。所以实际应用中多采用较厚的铝合金作为电池包上盖，这导致了铝合金材料的轻量化优势无法发挥。因此，如何在铝合金上盖较薄的情况下提高电池包铝合金上盖的耐火烧性能成为了需要解决的问题。
[0004] 公布号为CN107987594A的中国专利申请公开了一种电动汽车电池包镁铝合金用耐火阻燃涂料。该涂料包含如下重量份的原料组分：丙烯酸酸类乳液80～120份、聚磷酸铵10～20份、三聚氰胺10～20份、季戊四醇20～30份、表面活性剂1～3份、消泡剂1～3份。该耐火阻燃涂料阻燃效果好，受热后能膨胀10～50倍形成致密的碳层，可以有效的阻绝热量向内部传递。但是该涂料表面的耐磨性能不好，容易被刮擦掉。
发明内容
[0005] 本发明的第一个目的在于提供一种铝合金材料用防火隔热涂料，该涂料具有较好的耐磨性。
[0006] 本发明的第二个目的在于提供一种铝合金电池包用防火隔热涂料层，该涂料层以上述防火隔热涂料为外层，耐磨性好，外表美观。
[0007] 本发明的第三个目的在于提供一种电池包铝合金上盖，该上盖设有上述防火隔热涂料层，具有较好的耐火烧性能。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0009] 一种铝合金材料用防火隔热涂料，包括以下重量份数的组分：成膜剂30～50份，填料10～20份，分散剂0.5～5份，增稠剂0.5～5份，消泡剂0.5～5份，阻燃剂0.5～5份，发泡剂5～10份，防腐剂0.5～5份；所述填料为氧化铝、氧化硅、氧化锆中的一种或几种的组合。
[0010] 采用具有较大硬度的无机陶瓷材料作为填料，提高了涂料的耐磨性，涂抹成型后不易被刮擦掉。同时填料受热后陶瓷化形成陶瓷膜，可起到防火隔热的作用。
[0012] 所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种的组合。
[0014] 所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0015] 所述阻燃剂为磷酸三丁酯、聚磷酸铵、氢氧化铝、膨胀石墨中的一种或几种的组合。
[0016] 所述发泡剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、磷酸铵盐、硼酸铵、氨基树脂中的一种或几种的组合。
[0017] 受热后阻燃剂在发泡剂的作用下迅速膨胀、碳化，形成碳化层，可起到防火隔热的作用。
[0019] 本发明的防火隔热涂料还包括重量份数为0.5～5份的成膜助剂，所述成膜助剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇中的一种或几种的组合。
[0021] 一种铝合金电池包用防火隔热涂料层，该防火隔热涂料层包括内层隔热层和外层防火层，所述外层防火层由上述铝合金材料用防火隔热涂料形成。
[0022] 上述防火隔热涂料层与火焰接触时，由外层防火涂料隔阻火源，同时内层隔热涂料可阻止热量向内传导，两层涂料之间协同作用，发挥各自最大的优势。
[0023] 所述内层隔热层由气凝胶隔热涂料形成。
[0024] 所述气凝胶隔热涂料包括以下重量份数的组分：成膜剂30～50份，填料10～20份，分散剂0.5～5份，增稠剂0.5～5份，消泡剂0.5～5份，阻燃剂0.5～5份，防腐剂0.5～5份；所述填料为纳米二氧化硅气凝胶。
[0025] 二氧化硅气凝胶的孔隙和纤维的纳米多孔网络结构的弯曲路径分别阻止了空气的气态热传导和凝胶骨架的固态热传导，从而降低了气凝胶涂料的导热系数，使热量向内传递速度和能力降低
[0026] 所述成膜剂为水性丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯乳液、水性环氧树脂乳液中的一种或几种的组合。优选的为水性环氧树脂乳液，使用粘度较高的树脂可提高涂料的粘结性能。
[0027] 所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种的组合。
[0028] 所述增稠剂为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、锂基膨润土中的一种或几种的组合。
[0029] 所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0030] 所述阻燃剂为磷酸三丁酯、聚磷酸铵、氢氧化铝、膨胀石墨中的一种或几种的组合。
[0031] 所述防腐剂为山梨酸钾、柠檬酸钠、苯甲酸钠中的一种或几种的组合。
[0032] 所述气凝胶隔热涂料还包括重量份数为0.5～5份的成膜助剂，所述成膜助剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇的一种或几种的组合。
[0033] 所述气凝胶隔热涂料还包括重量份数为0.5～5份的颜料，所述颜料为钛白粉、氧化锌、锌钡白的一种或几种的组合。加入颜料可以调节涂料的颜色。
[0034] 本发明的防火隔热涂料层用于铝合金电池包后，以本发明的防火隔热涂料作为外层，提高了涂料层的耐磨性。同时涂层中的填料受热后陶瓷化，在铝合金电池包表面形成一层膨胀的陶瓷膜。该膜与铝箱体之间有一层空气层，隔绝火焰与铝合金上盖表面接触，并依靠空气的低导热系数特征，阻止热量向铝上盖表面传递；同时涂层中外部防火层中的阻燃剂在发泡剂的作用下迅速膨胀，高温碳化，形成碳化层也起到阻燃隔热的作用，陶瓷层和碳化层共同作用，阻隔了火焰向内层传递，并隔绝了一部分热量的传递。另一方面，内部隔热层中，由于低导热系数的气凝胶微粉的存在，进一步有效阻隔热量向铝上盖的表面传递。这种内外双层的协同作用，具有很好的阻燃防火效果。
[0035] 一种电池包铝合金上盖，包括上盖基体以及设置在上盖基体上的上述铝合金电池包用防火隔热涂料层。
[0036] 所述内层隔热层的厚度为0.1～0.5mm，外层防火层的厚度为0.1～0.5mm，上盖基体的厚度为0.6～1.2mm。
[0037] 使用粘度较高的成膜剂使得涂料层的粘性增加，内层隔热层和外层防火层固化后，涂料整体与铝合金上盖的附着力≤1级(GB/T9286-1998)。外层防火层以硬度较大的无机材料作为填料，提高了涂料的硬度，涂料表面的耐磨性(750g/600转)失重≤0.02g(GB/T 1768-2006，砂轮型号CS-10)。同时，该铝合金上盖具有较好的耐火烧性能。厚度低于1.2mm的铝合金上盖在国标《GB/T31467.3-2015》规定的外部火烧实验中，130s内铝合金上盖结构完好，不坍塌、不熔化、没有烧透，保持了铝合金箱体的轻量化优势。
[0038] 一种上述电池包铝合金上盖的制备方法，包括如下步骤：
[0039] (1)将上盖基体表面清理干净，去除表面颗粒和油质；
[0041] (3)待气凝胶隔热涂层完全干燥后，在其表面滚涂、刮涂或喷涂防火隔热涂料，于40～80℃下干燥20～60min；待涂料完全干燥后即得到具有内层隔热层和外层防火层双层结构的电池包铝合金上盖。
具体实施方式
[0042] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0043] 以下实施例所涉及组分均为常规市售产品。
[0044] 实施例1
[0045] 本实施例的铝合金材料用防火隔热涂料，包括以下重量份数的组分：31份成膜剂，5份成膜助剂，3份颜料，15份填料，3份分散剂，4份增稠剂，5份消泡剂，5份阻燃剂，8份发泡剂，0.5份防腐剂；填料为氧化铝。
[0046] 成膜剂为水性环氧树脂乳液；成膜助剂为丙三醇；颜料为钛白粉；分散剂为聚丙烯酸钠盐和聚乙二醇的组合物，二者的重量比为1：2；增稠剂为羟乙基纤维素；消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为磷酸三丁酯和聚磷酸铵，二者的重量比为1:1；发泡剂为三聚氰胺和氨基树脂，二者的重量比为3：1；防腐剂为山梨酸钾。
[0047] 本实施例的防火隔热涂料颜色为白色。
[0048] 实施例2
[0049] 本实施例的铝合金电池包上盖用防火隔热涂料层，包括内层隔热层和外层防火层，外层防火层由实施例1中的防火隔热涂料形成。
[0050] 内层由气凝胶隔热涂料形成，气凝胶隔热涂料包含以下重量份数的组分：50份成膜剂，10份填料，3.5份分散剂，0.5份增稠剂，4份消泡剂，5份阻燃剂，3份防腐剂；填料为纳米二氧化硅气凝胶粉。成膜剂为水性环氧树脂乳液，分散剂为聚丙烯酸钠盐，增稠剂为羧甲基纤维素钠，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为磷酸三丁酯，防腐剂为柠檬酸钠。
[0051] 实施例3
[0052] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体和设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层，该涂料层为实施例2中的防火隔热涂料层。内层隔热层厚度为0.2mm，外层防火层厚度为0.3mm，上盖基体厚度为0.6mm。
[0053] 本实施例的电池包铝合金上盖的制备方法，包括如下步骤：
[0054] (1)将上盖表面基体清理干净，去除表面颗粒和油质；
[0055] (2)先将气凝胶隔热涂料滚涂于基材表面，滚涂2遍，于40℃下干燥40min，即可得到干燥的气凝胶隔热涂层；
[0056] (3)待气凝胶隔热涂层完全干燥后，在其表面喷涂防火隔热涂料，喷涂3遍，于40℃下干燥40min；待涂料完全干燥后即得到具有内层隔热层和外层防火层双层结构的电池包铝合金上盖。
[0057] 实施例4
[0058] 本实施例的铝合金材料用防火隔热涂料，包括如下重量份数的组分：40份成膜剂，0.5份成膜助剂，5份颜料，20份填料，5份分散剂，5份增稠剂，3份消泡剂，3.5份阻燃剂，10份发泡剂，5份防腐剂；填料为氧化铝和氧化硅的组合，二者的重量比为2：3。
[0059] 成膜剂为水性丙烯酸酯乳液和水性环氧树脂乳液的组合，二者的重量比为1：4；成膜助剂为季戊四醇；颜料为锌钡白；分散剂为聚乙烯醇；增稠剂为羟乙基纤维素；消泡剂为有机硅消泡剂；阻燃剂为聚磷酸铵和氢氧化铝，二者的重量比为3：4；发泡剂为聚磷酸铵，防腐剂为山梨酸钾。
[0060] 本实施例的防火隔热涂料颜色为白色。
[0061] 实施例5
[0062] 本实施例的铝合金电池包上盖用防火隔热涂料层，包括内层隔热层和外层防火层，外层防火层由实施例4中的防火隔热涂料形成。
[0063] 内层由气凝胶隔热涂料形成，气凝胶隔热涂料包含以下重量份数的组分：30份成膜剂，5份成膜助剂，0.5份颜料，15份填料，0.5份分散剂，5份增稠剂，0.5份消泡剂，3份阻燃剂，0.5份防腐剂；填料为纳米二氧化硅气凝胶粉。成膜剂为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为丙三醇，颜料为氧化锌，分散剂为聚乙烯醇，增稠剂为锂基膨润土，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为膨胀石墨，防腐剂为山梨酸钾。内层气凝胶隔热涂料的颜色为白色。
[0064] 实施例6
[0065] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体和设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层，该涂料层为实施例5中的防火隔热涂料层。内层隔热层厚度为0.1mm，外层防火层厚度为0.5mm，铝合金上盖厚度为1mm。
[0066] 本实施例的电池包铝合金上盖的制备方法，包括如下步骤：
[0067] (1)将上盖基体表面清理干净，去除表面颗粒和油质；
[0068] (2)先将气凝胶隔热涂料刮涂于基材表面，刮涂1遍，于50℃下干燥30min，即可得到干燥的气凝胶隔热涂层；
[0069] (3)待气凝胶隔热涂层完全干燥后，在其表面滚涂防火隔热涂料，滚涂5遍，于80℃下干燥20min；待涂料完全干燥后即得到具有内层隔热层和外层防火层双层结构的电池包铝合金上盖。
[0070] 实施例7
[0071] 本实施例的铝合金材料用防火隔热涂料，包括如下重量份数的组分：50份成膜剂，10份填料，0.5份分散剂，3份增稠剂，0.5份消泡剂，0.5份阻燃剂，5份发泡剂，3份防腐剂；填料为氧化锆。
[0072] 成膜剂为水性聚氨酯乳液和水性环氧树脂乳液，二者的重量比为1：4；分散剂为聚丙烯酸钠盐，增稠剂为羟乙基纤维素，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为磷酸三丁酯，发泡剂为磷酸铵盐，防腐剂为苯丙酸钠。
[0073] 实施例8
[0074] 本实施例的铝合金电池包上盖用防火隔热涂料层，包括内层隔热层和外层防火层，外层防火层由实施例7中的防火隔热涂料形成。
[0075] 内层由气凝胶隔热涂料形成，气凝胶隔热涂料包含以下重量份数的组分：45份成膜剂，3.5份成膜助剂，4份颜料，19份填料，5份分散剂，3份增稠剂，5份消泡剂，0.6份阻燃剂，5份防腐剂；填料为纳米二氧化硅气凝胶粉。成膜剂为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为季戊四醇，颜料为钛白粉，分散剂为聚乙二醇，增稠剂为羟乙基纤维素，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为磷酸三丁酯，防腐剂为柠檬酸钠。内层气凝胶隔热涂料的颜色为白色。
[0076] 实施例9
[0077] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体和设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层，该涂料层为实施例8中的防火隔热涂料层。内层隔热层厚度为0.5mm，外层防火层厚度为0.1mm，铝合金上盖厚度为1.2mm。
[0078] 本实施例的电池包铝合金上盖的制备方法，包括如下步骤：
[0079] (1)将上盖基体表面清理干净，去除表面颗粒和油质；
[0080] (2)先将气凝胶隔热涂料喷涂于基材表面，喷涂5遍，于80℃下干燥30min，即可得到干燥的气凝胶隔热涂层；
[0081] (3)待气凝胶隔热涂层完全干燥后，在其表面刮涂防火隔热涂料，刮涂1遍，于60℃下干燥30min；待涂料完全干燥后即得到具有内层隔热层和外层防火层双层结构的电池包铝合金上盖。
[0082] 实施例10
[0083] 本实施例的铝合金材料用防火隔热涂料，包括如下重量份数的组分：38份成膜剂，3.2份成膜助剂，0.5份颜料，18份填料，1.5份分散剂，0.5份增稠剂，1份消泡剂，2份阻燃剂，
7份发泡剂，1份防腐剂；填料为氧化硅。
7份发泡剂，1份防腐剂；填料为氧化硅。
[0084] 成膜剂为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为乙二醇，颜料为氧化锌，分散剂为聚乙烯醇，增稠剂为锂基膨润土，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为氢氧化铝，发泡剂为三聚氰胺，防腐剂为山梨酸钾。
[0085] 本实施例的防火隔热涂料颜色为白色。
[0086] 实施例11
[0087] 本实施例的铝合金电池包上盖用防火隔热涂料层，包括内层隔热层和外层防火层，外层防火层由实施例10中的防火隔热涂料形成。
[0088] 内层由气凝胶隔热涂料形成，气凝胶隔热涂料包含以下重量份数的组分：40份成膜剂，0.5份成膜助剂，5份颜料，20份填料，2份分散剂，0.8份增稠剂，1.5份消泡剂，2份阻燃剂，2.5份防腐剂；填料为纳米二氧化硅气凝胶粉。成膜剂为水性聚氨酯乳液，成膜助剂为季戊四醇，颜料为锌钡白，分散剂为聚丙烯酸钠盐，增稠剂为羧甲基纤维素钠，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为聚磷酸铵，防腐剂为柠檬酸钠。内层气凝胶隔热涂料的颜色为白色。
[0089] 实施例12
[0090] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体和设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层，该涂料层为实施例11中的防火隔热涂料层。内层隔热层厚度为0.3mm，外层防火层厚度为0.4mm，铝合金上盖厚度为0.8mm。
[0091] 本实施例的电池包铝合金上盖的制备方法，包括如下步骤：
[0092] (1)将上盖基体表面清理干净，去除表面颗粒和油质；
[0093] (2)先将气凝胶隔热涂料滚涂于基材表面，滚涂抹3遍，于55℃下干燥30min，即可得到干燥的气凝胶隔热涂层；
[0094] (3)待气凝胶隔热涂层完全干燥后，在其表面喷涂防火隔热涂料，喷涂4遍，于60℃下干燥30min；待涂料完全干燥后即得到具有内层隔热层和外层防火层双层结构的电池包铝合金上盖。
[0095] 试验例1
[0096] 对实施例1、4、7、10中的防火隔热涂料进行耐磨性能测试。具体测试方法为参照GB/T 1768-2006，砂轮型号CS-10，750g/600转。测试结果如表1所示。
[0097] 表1耐磨测试结果
[0098]样品 失重量(g)
实施例1 0.02
实施例4 0.015
实施例7 0.01
实施例10 0.012
实施例1 0.02
实施例4 0.015
实施例7 0.01
实施例10 0.012
[0099] 由表1可知，本发明的防火隔热涂料在耐磨性测试过程中失重量为均不大于0.02g，具有较好的耐磨性。
[0100] 试验例2
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