一种绝缘粉末涂料组合物及其涂层
文献发布时间：2023-06-19 19:28:50
技术领域
本发明属于粉末涂料领域，具体涉及一种绝缘粉末涂料组合物，本发明还涉及该绝缘粉末涂料组合物应用的涂层。
背景技术
热固性粉末涂料因其具有绿色环保、能耗低、施工方便以及无(至少极少量)VOC排放等优点，因而被广泛用于替代油漆以及水性漆来实现对各领域产品的防护装饰。
在一些特定的应用场合中，例如新能源汽车的零部件，为了实现绝缘防护效果，通常采取在零部件上进行贴绝缘膜的方式，操作工艺复杂且施工难度大，同时还容易产生气泡，因而需要经常进行更换维护。目前已有一些技术方案采用热固性粉末涂料得到绝缘固化涂层来替代绝缘膜，然而经实际验证后发现绝缘性的稳定性不佳，同时还会发生工件边缘肥边的问题(即为工件边缘处发生膜厚超标问题)，因而导致绝缘固化涂层的产品良率较低。
因此，本申请人希望对此进行专项研发，寻求新的技术方案来解决以上技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绝缘粉末涂料组合物及其涂层，采用本申请提供的绝缘粉末涂料组合物进行喷涂、固化后得到的涂层不仅具有稳定可靠的绝缘效果，而且能够很好地控制喷涂工件的边缘膜厚肥边问题，明显提升了产品良率。
本发明采用的技术方案如下：
一种绝缘粉末涂料组合物，其原料至少包括环氧树脂、酚羟基固化剂、流变助剂和填料，其中，所述流变助剂包括经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅，所述填料包括二氧化硅填料。
优选地，所述流变助剂占所述绝缘粉末涂料组合物的重量份比例为0.2-5wt％，和/或所述二氧化硅填料占所述绝缘粉末涂料组合物的重量份比例为8-40wt％。
优选地，所述流变助剂占所述绝缘粉末涂料组合物的重量份比例为0.5-2.5wt％，和/或所述二氧化硅填料占所述绝缘粉末涂料组合物的重量份比例为10-25wt％。
优选地，所述经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅的比表面积范围为90-130m
优选地，所述二氧化硅填料的D90粒径范围为25-45微米，和/或所述二氧化硅填料的D50粒径范围为8-15微米。
优选地，所述环氧树脂占所述绝缘粉末涂料组合物的重量份比例不低于40wt％，和/或所述酚羟基固化剂与所述环氧树脂之间的重量份比例为1:5-1:1。
优选地，所述环氧树脂的环氧当量范围为650-900g/eq；和/或所述环氧树脂的软化点温度范围为90-105℃；和/或所述环氧树脂在150℃下的熔体粘度范围为3500-6000cps。
优选地，所述酚羟基固化剂的酚羟基当量范围为200-300g/eq；和/或所述酚羟基固化剂的软化点温度范围为70-90℃；和/或所述酚羟基固化剂与所述环氧树脂在180℃下的胶化时间范围为20-60秒。
优选地，所述绝缘粉末涂料组合物采用将所述原料通过混料、挤出、破碎后得到。
优选地，一种绝缘涂层，在基材上喷涂如上所述的绝缘粉末涂料组合物，经过固化反应后成型得到所述绝缘涂层。
需要说明的是，在本申请全文中，涉及的D90、D50粒径数据是通过激光衍射(例如采用马尔文粒度分析仪2000)进行粒度分布测试得到的；涉及的环氧当量所依据的检测标准为GB/T 4612-2008；涉及的软化点所依据的检测标准为GB/T 4507-1999：涉及的熔点所依据的检测标准为ASTM F2625-07；涉及的酚羟基当量所采用的检测标准采用ISO7142:2007Annex A；涉及的胶化时间所依据的检测标准为GB/T 16995-1997。
本申请选用环氧树脂和酚羟基固化剂作为绝缘粉末涂料组合物的主体固化树脂体系，同时特别选用了由经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅作为特定的流变助剂并复配二氧化硅填料，进而得到本申请的绝缘粉末涂料组合物，经现场实际应用后，证实采用本申请提供的绝缘粉末涂料组合物进行喷涂、固化后得到的涂层不仅具有稳定可靠的绝缘效果，而且能够很好地控制喷涂工件的边缘膜厚肥边问题，明显提升了产品良率。
具体实施方式
本申请实施例提出了一种绝缘粉末涂料组合物，其原料至少包括环氧树脂、酚羟基固化剂、流变助剂和填料，其中，流变助剂包括经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅，填料包括二氧化硅填料；优选地，为了进一步确保绝缘效果的稳定性，在本实施方式中，绝缘粉末涂料组合物的固化成膜物质由环氧树脂、酚羟基固化剂组成；当然地，在本申请的变化实施例中，也可以适当添加其他具有类似绝缘效果的热固性树脂及其固化剂，本申请对此不做唯一限制。
优选地，在本实施方式中，流变助剂占绝缘粉末涂料组合物的重量份比例为0.2-5wt％，更优选为0.5-2.5wt％，进一步优选为0.5-1.5wt％。
优选地，在本实施方式中，二氧化硅填料占绝缘粉末涂料组合物的重量份比例为8-40wt％,更优选为10-25wt％，进一步优选为10-20wt％。
优选地，在本实施方式中，经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅的比表面积范围为90-130m
优选地，在本实施方式中，二氧化硅填料的D90粒径范围为25-45微米，更优选为30-40微米，进一步优选为32-37微米；优选地，在本实施方式中，二氧化硅填料的D50粒径范围为8-15微米，更优选为10-15微米，进一步优选为12-14微米。
为了利于涂层的固化效果，优选地，在本实施方式中，环氧树脂占绝缘粉末涂料组合物的重量份比例不低于40wt％，更优选为40-65wt％，进一步优选为40-55wt％；优选地，在本实施方式中，酚羟基固化剂与环氧树脂之间的重量份比例为1:5-1:1，更优选为1:4-1:2，进一步优选为1:3.5-1:2.5。
为了利于固化涂层的固化效果，优选地，在本实施方式中，环氧树脂的环氧当量范围为650-900g/eq，更优选为700-850g/eq，进一步优选为720-800g/eq；优选地，在本实施方式中，环氧树脂的软化点温度范围为90-105℃，更优选为90-100℃；优选地，在本实施方式中，环氧树脂在150℃下的熔体粘度范围为3500-6000cps。
为了利于固化涂层的成膜效果，优选地，在本实施方式中，酚羟基固化剂的酚羟基当量范围为200-300g/eq，更优选为220-280g/eq，进一步优选为220-260g/eq；优选地，在本实施方式中，酚羟基固化剂的软化点温度范围为70-90℃；优选地，在本实施方式中，酚羟基固化剂与环氧树脂在180℃下的胶化时间范围为20-60秒，更优选为25-55秒，进一步优选为25-50秒。
优选地，本申请在具体实施时，也可以选择向粉末涂料组合物中添加其他公知的助剂，例如流平剂、脱气剂、抗氧剂、分散剂、颜料、填料、稳定剂、流动剂、蜡和/或其他助剂等，这些都是本领域技术人员的常规技术选择。优选地，在本实施方式中，在制备本申请中的绝缘粉末涂料组合物时，可通过原料混料、挤出以及破碎等公知工序制备得到，当然也可以采用其他公知制备工艺来得到本实施例的绝缘粉末涂料组合物，本申请对其制备工艺没有特别限定之处。
在本实施方式中，绝缘粉末涂料组合物涉及的原料，例如环氧树脂、酚羟基固化剂、流变助剂、填料或其他助剂等均可以在市场上直接购买得到，原料来源易于取得。
优选地，本实施例提出了一种绝缘涂层，在基材上喷涂如本实施例以上所述的绝缘粉末涂料组合物，经过固化反应后成型得到绝缘涂层。在本实施方式中，基材可以为金属基材或非金属基材；优选地，在本实施方式中，基材采用金属基材，更优选采用铝质基材或铁质基材。
在本实施方式中，绝缘涂层的厚度可以根据实际需要进行具体选择，建议的涂层厚度范围为100-300μm，更优选为150-250μm，更进一步优选为180-220μm(测试标准依据为：ISO 2360-2017)。
为了进一步验证本申请实施时的技术效果，本申请特别进行了以下多组实施例作为绝缘粉末涂料组合物的配方原料进行具体测试性能对比：
实施例1：一种绝缘粉末涂料组合物，其配方原料如下：
50wt％的环氧树脂，牌号为NAN YA EPOXY RESIN的NPES-903H，其环氧当量范围为740-800g/eq，软化点温度范围为92-100℃，在150℃下的熔体粘度范围为3500-6000cps；
20wt％的酚羟基固化剂，牌号为KUKDO的KD-420，其酚羟基当量范围为230-260g/eq，软化点温度范围为73-85℃，其与环氧树脂的在180℃下的胶化时间为20-60秒；
1wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅，牌号为
1wt％的流平剂，牌号为ESTRON的RESIFLOW PV-67C；
28wt％的二氧化硅，牌号为SAC的S-SIL C301，其D90粒径为35.1微米，其D50粒径范围为13.7微米。
将以上配方原料经过称量、预混、熔融挤出、磨粉、旋风分离等工序后制备得到绝缘粉末涂料组合物。
实施例2：本实施例2的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例2中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
55wt％的环氧树脂；
22wt％的酚羟基固化剂；
2wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
20wt％的二氧化硅。
实施例3：本实施例3的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例3中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
60wt％的环氧树脂；
25wt％的酚羟基固化剂；
1.5wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
12.5wt％的二氧化硅。
实施例4：本实施例4的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例4中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
45wt％的环氧树脂；
16wt％的酚羟基固化剂；
0.5wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
15wt％的二氧化硅；
22.5wt％的硫酸钡BaSO
实施例5：本实施例5的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例5中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
40wt％的环氧树脂；
15wt％的酚羟基固化剂；
0.5wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
18.5wt％的二氧化硅；
25wt％的硫酸钡BaSO
实施例6：本实施例6的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例6中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
50wt％的环氧树脂；
20wt％的酚羟基固化剂；
1wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂，牌号为ESTRON的P67A流平剂；
27.9wt％的二氧化硅；
0.1wt％的催化剂，具体采用市面公开销售的咪唑类固化促进剂。
实施例7：本实施例7的其余技术方案同实施例1，区别在于，在本实施例7中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
50wt％的环氧树脂，牌号为长春化工(江苏)的BE-503，其环氧当量范围为740-780g/eq，软化点温度范围为92-100℃；
20wt％的酚羟基固化剂；
1wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
28wt％的二氧化硅。
对比例1：本对比例1的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例1中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
50wt％的环氧树脂；
20wt％的酚羟基固化剂；
1wt％的流平剂；
29wt％的二氧化硅。
对比例2：本对比例2的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例2中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
50wt％的环氧树脂；
20wt％的酚羟基固化剂；
1wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
28wt％的硫酸钡BaSO
对比例3：本对比例3的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例3中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
50wt％的环氧树脂；
20wt％的酚羟基固化剂；
1wt％的安息香(市售产品)；
1wt％的流平剂；
28wt％的二氧化硅。
对比例4：本对比例4的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例4中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
35wt％的环氧树脂；
35wt％的聚酯树脂，牌号为光华的GH-1255聚酯树脂；
1wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
28wt％的二氧化硅。
对比例5：本对比例5的其余技术方案同实施例1，区别仅在于：在本对比例5中，绝缘粉末涂料组合物的配方原料如下：
61wt％的丙烯酸树脂(牌号为来自迪爱生的A254型GMA丙烯酸树脂)；
9wt％的DDDA固化剂(来自宁波杰尔盛化工)，其中，DDDA是英文“dodecanedioicacid”的缩写，其中文意思是指；十二碳二酸；
1wt％的经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅；
1wt％的流平剂；
28wt％的二氧化硅。
为了验证本申请所取得的绝缘效果，本申请为以上各实施例1-7以及对比例1-5分别制备得到了粉末涂料组合物，对各粉末涂料组合物在相同型号的铝质基材上进行喷涂、固化(固化条件统一选择为：190℃@15min)分别得到固化涂层，固化涂层的膜厚范围均为180-220μm。本申请对以上各固化涂层进行了如下表1所示的性能测试对比：
表1
为了进一步测试本实施例的性能可靠性，本申请对以上实施例1-7以及对比例1-3提供的绝缘粉末涂料组合物在新能源汽车零部件(具体为汽车电池安装壳体工件)上进行施工试用，为每个实施例和对比例分别准备四组规格相同的汽车电池安装壳体工件，对各汽车电池安装壳体工件分别进行喷涂、固化(固化条件统一选择为：190℃@15min)分别得到固化涂层，固化涂层的膜厚范围均为200-250μm。本申请对以上各固化涂层进行了如下表2所示的性能测试对比：
其中，当固化涂层的击穿电压(kV)>3kV，且泄露电流≤1mA时，则将该组固化涂层其对应的实施例或对比例记为绝缘合格品。
表2
需要特别说明的是，本实施例或对比例涉及的性能测试是依据下表3所述的测试标准或条件进行的。
表3测试项目和测试标准或条件
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案以及相互独立的技术特征也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。