一种铝合金材料用气凝胶隔热涂料、铝合金电池包用防火隔热涂料层、电池包铝合金上盖
阅读：703发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种铝合金材料用气凝胶隔热涂料、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 属于涂料技术领域，具体涉及一种 铝 合金 材料用气凝胶 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。本发明的铝合金材料用气凝胶隔热涂料包括以下重量份的组分：成膜剂30~50份、 二 氧 化 硅 气凝胶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；所述成膜剂为 水 性环氧 树脂 乳液。本发明的铝合金材料用气凝胶隔热涂料作为内层，防火涂料作为外层，二者组成铝合金电池包用防火隔热涂料层，该涂料层作用于铝合金电池包上盖，可使铝合金电池包上盖具有较好的防火隔热性，可通过GB/T 31467.3中的外部火烧试验。，下面是一种铝合金材料用气凝胶隔热涂料、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气凝胶隔热涂料，其特征在于：包括以下重量份的组分：成膜剂30
50份、二氧化硅气凝胶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；所述成膜剂为水性环氧树脂乳液。
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2.根据权利要求1所述的铝合金材料用气凝胶隔热涂料，其特征在于：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。
3.一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，所述内层隔热层由权利要求1所述铝合金材料用气凝胶隔热涂料形成。
4.根据权利要求3所述的铝合金电池包用防火隔热涂料层，其特征在于：所述外层防火层由防火涂料形成。
5.根据权利要求4所述的铝合金电池包用防火隔热涂料层，其特征在于：所述防火涂料包括如下重量份的组分：成膜剂30 50份，填料10 20份，分散剂0.5 10份，增稠剂0.5 5份，~ ~ ~ ~
消泡剂0.5 5份，阻燃剂0.5 7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。
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：所述发泡剂为三聚氰胺、多聚磷酸铵、磷酸铵盐、硼酸铵、氨基树脂中的一种或几种的组合。
7.一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3所述铝合金电池包用防火隔热涂料层。
8.根据权利要求7所述的电池包铝合金上盖，其特征在于：所述铝合金电池包用防火隔热涂料层的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。
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一种铝合金材料用气凝胶隔热涂料、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] 本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种铝合金材料用气凝胶隔热涂料、铝合金电池包用防火隔热涂料层、电池包铝合金上盖。
背景技术
[0002] 目前，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，其中电池包的轻量化是研究者们的研究重点之一。铝合金材料作为一种轻质金属材料，引起人们的关注。但是由于铝合金的耐热性能较差，作为电池包材料使用时在厚度低于1.2mm时的防火安全性能较差。目前在铝合金电池包表面设置防火隔热涂料是提高铝合金电池包耐火性能及安全性能的有效的方法之一。
[0003] 授权公告号为CN105838171B的中国专利中公开了一种超薄型钢结构防火涂料。该涂料以纳米二氧化硅气凝胶为填料，通过提高膨胀倍率来提高涂料的耐火性能。但是根据GB14907-2002该超薄型钢结构防火涂料的性能测试均在1mm以上的厚度进行，对于在1mm以下的涂料厚度时该涂料的隔热阻燃效果未进行说明。
发明内容
[0004] 本发明的第一个目的在于提供一种铝合金材料用气凝胶隔热涂料，该气凝胶隔热涂料在1mm以下的涂料厚度时具有较好的隔热阻燃效果。
[0005] 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，该涂料层以上述气凝胶隔热涂料为内层，该涂料层具有较好的耐火烧性能。
[0006] 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，具有较好的隔热防火性能。
[0007] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0008] 一种铝合金材料用气凝胶隔热涂料，包括以下重量份的组分：成膜剂30～50份，纳米二氧化硅气凝胶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；所述成膜剂为水性环氧树脂乳液。
[0009] 本发明以水性环氧树脂乳液为成膜剂。水性环氧树脂乳液具有较高的粘度，可提高气凝胶隔热涂料的粘度。本发明以纳米二氧化硅气凝胶为填料。纳米二氧化硅气凝胶的独特的纳米孔结构限制了空气分子的自由流动，抑制了空气的对流传导，无限多的孔壁形成了热辐射的反射面和折射面，具有“无穷隔热板效应”，能够最大限度地抑制辐射导热。
[0010] 本发明的铝合金材料用气凝胶隔热涂料在较低膨胀倍率下具有较好的阻燃耐火性能。0.5mm以下的厚度的涂料的阻燃性达到水平HB，垂直V0，可耐超过1300℃火焰灼烧，且在2s左右离火自熄。本发明的铝合金材料用气凝胶隔热涂料具有较高的粘度，粘度约为8万Pa·s，附着力为0级，可与基底之间牢固粘接，并且具有良好的耐水耐酸耐碱性能。本发明的气凝胶隔热涂料具有较高的固含量，固含量不小于85％。
[0012] 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，所述内层隔热层由上述铝合金材料用气凝胶隔热涂料形成。
[0013] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层内层为隔热层，外层为防火层，这样外层与火焰接触时由防火涂料阻隔火源，同时由隔热涂料阻止热量向内传导，内层和外层发挥各自最大优势以达到防火隔热的目的。
[0014] 上述外层防火层由防火涂料形成。防火涂料具有较好的防火性能，可与内层隔热层协同作用。
[0015] 上述防火涂料包括以下重量份的组分：成膜剂30～50份，填料10～20份，分散剂0.5～10份，增稠剂0.5～5份，消泡剂0.5～5份，阻燃剂0.5～7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。
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。
[0016] 本发明的防火涂料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。
[0018] 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。
[0019] 内层隔热层和外层防火层相互协调作用，确保铝合金上盖温度低于其熔点，保证在国标《GB/T 31467.3-2015》规定的外部火烧实验中，130s内铝上盖结构完好，不坍塌、不熔化、不烧透。
[0020] 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。本发明的涂料层在较低厚度下就具有较好的防火隔热效果。
具体实施方式
[0021] 本发明的铝合金材料用气凝胶隔热涂料所用分散剂为聚丙烯酸钠盐、聚乙二醇、聚乙烯醇、偏磷酸钠中的一种或几种的组合。
[0024] 本发明的铝合金材料用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。
[0025] 本发明的铝合金材料用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、锌钡白中的一种或几种的组合。
[0026] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层外层的防火涂料所用成膜剂为有机硅改性丙烯酸乳液、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。
[0027] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层外层的防火涂料所用分散剂为聚丙烯酸钠盐、聚乙二醇、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种的组合。
[0028] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层外层的防火涂料所用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] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层外层的防火涂料所用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。
[0030] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层外层的防火涂料所用防腐剂为山梨酸钾、柠檬酸钠、苯甲酸钠中的一种或几种的组合。
[0031] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层外层的防火涂料还包括重量份数为0.5～10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。
[0032] 本发明的铝合金电池包用防火隔热涂料层外层的防火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、三氧化二锑中的一种或几种的组合。
[0033] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0034] 铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例1
[0035] 本实施例的铝合金材料用气凝胶隔热涂料，包括以下重量份的组分：50份水性环氧树脂乳液，20份纳米二氧化硅气凝胶粉，5份分散剂，2份增稠剂，2份消泡剂，5份阻燃剂，1份防腐剂。
[0036] 分散剂为聚丙烯酸钠，增稠剂为羧甲基纤维素钠，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为膨胀石墨，防腐剂为山梨酸钠。
[0037] 铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例2
[0038] 本实施例的铝合金材料用气凝胶隔热涂料，包括以下重量份的组分：45份水性环氧树脂乳液，20份纳米二氧化硅气凝胶粉，5份分散剂，5份增稠剂，5份消泡剂，5份阻燃剂，2份防腐剂。
[0039] 分散剂为偏磷酸钠，增稠剂为羧甲基纤维素钠，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为氢氧化铝，防腐剂为山梨酸钠。
[0040] 铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例3
[0041] 本实施例的铝合金材料用气凝胶隔热涂料，包括以下重量份的组分：30份水性环氧树脂乳液，5份成膜助剂，15份纳米二氧化硅气凝胶粉，0.5份分散剂，4份增稠剂，1份消泡剂，1份阻燃剂，5份防腐剂。
[0042] 成膜助剂为乙二醇，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，防腐剂为苯甲酸钠。
[0043] 铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例4
[0044] 本实施例的铝合金材料用气凝胶隔热涂料，包括以下重量份的组分：40份水性环氧树脂乳液，2份成膜助剂，2份颜料，10份纳米二氧化硅气凝胶粉，2份分散剂，1份增稠剂，0.5份消泡剂，3份阻燃剂，0.5份防腐剂。
[0045] 成膜助剂为丙三醇，颜料为钛白粉，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。
[0046] 铝合金电池包用防火隔热涂料层的实施例1
[0047] 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，所述内层隔热层由铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例1的涂料形成。
[0048] 外层防火层的防火涂料包括以下重量份的组分：40份成膜剂、15份填料、10份成膜助剂、5份颜料、10份分散剂、5份增稠剂、3份消泡剂、5份阻燃剂、5份发泡剂、2份防腐剂。填料为二氧化硅，成膜剂为有机硅改性丙烯酸乳液，成膜助剂为乙二醇，颜料为三氧化二锑，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，增稠剂为锂基膨润土，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为膨胀石墨和季戊四醇的组合，发泡剂为三聚氰胺，防腐剂为山梨酸钾。
[0049] 铝合金电池包用防火隔热涂料层的实施例2
[0050] 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，所述内层隔热层由铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例2的涂料形成。
[0051] 外层防火层的防火涂料包括以下重量份的组分：50份成膜剂、15份填料、10份成膜助剂、3份颜料、5份分散剂、2份增稠剂、2份消泡剂、7份阻燃剂、5份发泡剂、1份防腐剂。填料为三氧化二铝，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，增稠剂为羧甲基纤维素钠，消泡剂为有机硅消泡剂，阻燃剂为季戊四醇，发泡剂为多聚磷酸铵，防腐剂为山梨酸钠。
[0052] 铝合金电池包用防火隔热涂料层的实施例3
[0053] 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，所述内层隔热层由铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例3的涂料形成。
[0054] 外层防火层的防火涂料包括以下重量份的组分：30份成膜剂、5份成膜助剂、1份颜料、3份分散剂、1份增稠剂、1份消泡剂、3份阻燃剂、8份发泡剂、5份防腐剂。填料为氧化硅，成膜剂为水性聚氨酯乳液，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，发泡剂为氨基树脂，防腐剂为柠檬酸钠。
[0055] 铝合金电池包用防火隔热涂料层的实施例4
[0056] 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，所述内层隔热层由铝合金材料用气凝胶隔热涂料的实施例4的涂料形成。
[0057] 外层防火层的防火涂料包括以下重量份的组分：45份成膜剂、1份成膜助剂、0.5份颜料、1份分散剂、3份增稠剂、5份消泡剂、1份阻燃剂、7份发泡剂、0.5份防腐剂。填料为氧化锆，成膜剂为有机硅改性丙烯酸乳液，成膜助剂为丙三醇，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，阻燃剂为多聚磷酸铵，发泡剂为硼酸铵，防腐剂为苯甲酸钠。
[0058] 电池包铝合金上盖的实施例1
[0059] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体以及设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层实施例1的涂料层。该铝合金电池包用防火隔热涂料层内层隔热层厚度为0.4mm，外层防火层厚度为0.4mm，上盖基体厚度为0.8mm。
[0060] 电池包铝合金上盖的实施例2
[0061] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体以及设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层实施例2的涂料层。该铝合金电池包用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0.2mm，上盖基体厚度为0.8mm。
[0062] 电池包铝合金上盖的实施例3
[0063] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体以及设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层实施例3的涂料层。该铝合金电池包用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，上盖基体厚度为0.6mm。
[0064] 电池包铝合金上盖的实施例4
[0065] 本实施例的电池包铝合金上盖，包括上盖基体以及设置在上盖基体上的铝合金电池包用防火隔热涂料层实施例4的涂料层。该铝合金电池包用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，上盖基体厚度为1.2mm。
[0066] 试验例1
[0067] 对铝合金材料用气凝胶隔热涂料实施例1～2的气凝胶隔热涂料进行固含量、附着力、粘度物理性能测试。
[0069] 表1物理性能测试结果
[0070]项目 固含量 附着力 粘度(Pa·s)
实施例1 85％ 0级 79859
实施例2 87％ 0级 78933
实施例1 85％ 0级 79859
实施例2 87％ 0级 78933
[0071] 由表1可知，实施例1和实施例2所用的内层隔热涂料为铝合金材料用气凝胶隔热涂料，其固含量分别达到了85％和87％，划格法测得附着力均为0级，旋转粘度计测定粘度约为8万Pa·s。
[0072] 试验例2
[0073] 对铝合金材料用气凝胶隔热涂料实施例1～2的气凝胶隔热涂料依据UL94标准，进行阻燃性测试以及离火自熄试验。测试结果见表2。
[0074] 表2阻燃性能测试结果
[0075]
[0076] 由表2可知，实施例1和实施例2中所用到的气凝胶隔热涂料阻燃性能均达到了水平HB和垂直V0级，在1300℃火焰灼烧下，无引燃现象，均在离火2s内自熄。
[0077] 试验例3
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