一种可陶瓷化保温防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可陶瓷化保温防火涂料，按重量份计，其制备原料包括以下组分：耐高温硅树脂5‑30份，保温填料35‑75份，其他功能性填料5‑15份，助剂2‑5份，稀释溶剂50‑500份；所述涂料以耐高温硅树脂作为基质，加入保温填料及其他功能性填料，不仅提高涂料的机械性能、耐高温性、耐候性等性能，而且使所述涂料可在500℃以上高温发生陶瓷化反应从而可以承受1400℃的高温加热并在较长时间内不被烧穿，而且具有较低的热扩散率可在温度快速变化时提供更优的保温能力，其应用于锂离子电池领域具有良好的防护作用，有效解决现有技术防护材料存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可陶瓷化保温防火涂料及其制备方法
本专利技术涉及保温防火领域
，更具体地说，涉及一种可陶瓷化保温防火涂料。
技术介绍
锂离子电池具有高能量密度和低功率密度的特性，被广泛应用于便携电子设备和新能源汽车等设备上。然而，目前的锂离子电池在低温下电池性能会发生急剧下降，如低温影响正极材料的三维结构进而制约锂离子的扩散速率，电解液与负极、隔膜之间相容性在低温下变差等；而且由于锂电池的能量密度高，一旦发生结构破坏，就会产生危险的热失控，从而形成冒烟、失火甚至爆炸，严重影响设备的使用安全性。在瞬时高温防护方面，可陶瓷化的有机硅基复合材料是近年的研究热点，例如公布号为CN111040497A的中国专利技术专利申请公开了一种可瓷化阻燃有机硅涂料及制备方法。该可瓷化有机硅涂料组分按重量份数包括：有机硅树脂300份，补强填料0～70份，防结构化助剂0～30份，特殊填料150～300份，稀释剂0-1500份，固化剂10～30份；特殊填料包括云母﹑硅灰石﹑高岭土﹑粉末状玻璃﹑石棉纤维﹑玻璃纤维﹑含硼化合物﹑氧化锌﹑中空玻璃微珠﹑漂珠中的一种或多种，特殊填料起到架桥的作用，将硅橡胶燃烧生产的灰分及补强填料烧结生成陶瓷状结构覆盖在内部元器件表面，隔绝氧气﹑隔热并防止燃烧过程继续向内部结构扩散，防止内部器件直接裸露高温及燃烧环境中。然而，经本专利技术的研发过程论证，该专利技术的硅树脂与填料比例范围(填料/树脂<＝1)，无法提供对1000℃以上温度范围的燃烧及烧蚀防护，陶瓷化的转变温度范围也比较宽，不利于保护层的生成。在目标防护温度超过1200℃时，对应的提供常温保温能力的填料需使用耐高温的中空陶瓷微珠。此外，本专利技术开发过程中还发现，当使用环境为高温伴有强烈机械振动时，只有碳纤维能提供有效的强化。因此上述专利技术专利申请的涂料理论上不能有效地应用为锂离子电池防护材料。公布号为CN110527326A的中国专利技术专利申请提供了一种气凝胶涂料，按重量份计，至少包括以下成分：二氧化硅气凝胶50-80份，低聚物20-40份，活性稀释剂5-20份，光引发剂1-5份，消泡剂1-5份，填料1-5份，二元羧酸2-8份，功能助剂5-20份，溶剂80-100份。该专利技术制备的气凝胶涂料具有优异的耐水性，较高的硬度，涂层附着力好，耐磨性好，保温隔热性能好，并且具有较好的耐高低温、耐腐蚀、耐气候性能，将其应用于锂离子电池领域可以在一定程度对锂电池进行防护；但是锂离子电池在热失控状态下温度在几分钟内会上升到上千摄氏度，而该气凝胶涂料在很短的时间内就会遭到彻底破坏，且其热扩散率大于2mm2/s不利于对抗高低温。故，现有技术具有较大的改进空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了弥补现有技术的不足，提出一种可陶瓷化保温防火涂料及其制备方法，所述涂料可在500℃以上高温发生陶瓷化反应从而可以承受1400℃的加热并在较长时间内不被烧穿，而且其热扩散率较低可在温度快速变化时提供更优的保温能力。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种可陶瓷化保温防火涂料，按重量份计，其制备原料包括以下组分：耐高温硅树脂15-30份，保温填料35-75份，其他功能性填料5-15份，助剂2-5份，稀释溶剂50-500份。所述耐高温硅树脂作为涂料的树脂基质，主要起到固定保温填料、涂料维形和耐机械振动的作用，所述耐高温硅树脂可以为各类耐高温硅树脂，本专利技术优先为甲基硅树脂和甲基苯基硅树脂中的至少一种。根据以上方案，所述保温填料为中空陶瓷微球、中空玻璃微珠的至少一种，所述保温填料的粒径为5-100μm。所述保温填料具有低导热系数，能够阻碍热的传导，有利于提高涂料的保温性能。根据以上方案，所述其他功能性填料，按重量份计，包括：炭黑5-10份、白炭黑5-15份、氧化锌1-5份、氧化钛0-10份。所述其他功能性填料用以提高机械性能、耐高温性、耐候性，所述白炭黑、氧化锌、氧化钛还与硅树脂配合从而提高可陶瓷化性能。根据以上方案，所述助剂，按重量份计，包括：硅氧烷偶联剂KH5501-3份、分散剂1-2份、消泡剂1-2份。根据以上方案，所述稀释溶剂为甲醇、二甲苯、120号溶剂油和香蕉水中的一种或多种。通过添加稀释溶剂使涂料被稀释至可适合的喷涂粘度，从而可以使用涂覆或喷涂方式进行施工，进而使所述涂料适合应用于各种规则及不规则表面，提高使用便捷性。根据以上方案，还包括不超过除稀释溶剂外的总重量10％的短切碳纤维或无机纤维。通过向涂料中混入不超过除稀释溶剂外的总重量10％的短切碳纤维或者无机纤维，在不影响涂料的可喷涂性能和可陶瓷化性能的基础上，能应用于对机械性能要求更高的场景。根据以上方案，所述可陶瓷化保温防火涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将耐高温硅树脂和助剂混合搅拌均匀；(2)边搅拌边依次加入保温填料、纤维料、其他功能性填料、稀释溶剂，继续搅拌至混合均匀，即可。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述涂料以耐高温硅树脂作为基质，加入保温填料及其他功能性填料，不仅提高涂料的机械性能、耐高温性、耐候性等性能，而且使所述涂料可在500℃以上高温发生陶瓷化反应从而可以承受1400℃的加热并在较长时间内不被烧穿，而且具有较低的热扩散率可在温度快速变化时提供更优的保温能力，其应用于锂离子电池领域具有良好的防护作用，有效解决现有技术防护材料存在的问题。附图说明图1为实施例1所述可陶瓷化保温防火涂料固化后的成分示意图；图2为实施例1所述可陶瓷化保温防火涂料在500℃以上高温下形成陶瓷化层的示意图；图中：1、耐高温硅树脂；2、保温填料；3、其他功能性填料；4、陶瓷化层。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种可陶瓷化保温防火涂料，按重量份计，其制备原料包括以下组分：耐高温硅树脂15份，保温填料35份，其他功能性填料5份，助剂2份，稀释溶剂50份。其中，所述耐高温硅树脂为甲基硅树脂(SH9502)；所述保温填料为中空陶瓷微球，粒径为5μm；其他功能性填料，按重量份计，包括：炭黑5份、白炭黑5份、氧化锌1份；所述助剂，按重量份计，包括：硅氧烷偶联剂KH5501份、分散剂1份、消泡剂1份；所述稀释溶剂为甲醇、二甲苯的混合物。所述可陶瓷化保温防火涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将耐高温硅树脂和助剂混合搅拌均匀；(2)边搅拌边依次加入保温填料、其他功能性填料、稀释溶剂，继续搅拌至混合均匀，即可。实施例2一种可陶瓷化保温防火涂料，按重量份计，其制备原料包括以下组分：耐高温硅树脂25份，保温填料50份，其他功能性填料10份，助剂4份，稀释溶剂200份。其中，所述耐高温硅树脂为甲基苯基硅树脂(罗地亚6405)；所述保温填料为中空玻璃微珠，粒径为50μm；其他功能性填料，按重量份计，包括：炭黑8份、白炭黑10份、氧化锌3份、氧化钛5份；所述助剂，按重量份计，包括：硅氧烷偶联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可陶瓷化保温防火涂料，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括以下组分：耐高温硅树脂5-30份，保温填料35-75份，其他功能性填料5-15份，助剂2-5份，稀释溶剂50-500份。/n

【技术特征摘要】
1.一种可陶瓷化保温防火涂料，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括以下组分：耐高温硅树脂5-30份，保温填料35-75份，其他功能性填料5-15份，助剂2-5份，稀释溶剂50-500份。


2.根据权利要求要求1所述可陶瓷化保温防火涂料，其特征在于，所述耐高温硅树脂为甲基硅树脂和甲基苯基硅树脂中的至少一种。


3.根据权利要求要求1所述可陶瓷化保温防火涂料，其特征在于，所述保温填料为中空陶瓷微球、中空玻璃微珠的至少一种，所述保温填料的粒径为5-100μm。


4.根据权利要求要求1所述可陶瓷化保温防火涂料，其特征在于，所述其他功能性填料，按重量份计，包括：炭黑5-10份、白炭黑5-15份、氧化锌1-5份、氧化钛0-10份。

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，袁玉兵，李慧晓，简开宇，
申请(专利权)人：宁波卓翔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33