一种新能源汽车电驱系统用粉末涂料及其制备方法与流程

本发明涉及粉末涂料，具体为一种新能源汽车电驱系统用粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车行业的快速发展，对电驱系统的可靠性和耐久性提出了更高的要求。电驱系统中的绝缘材料不仅需要提供良好的电气绝缘性能，还要具备优异的抗老化性能以保证整个系统的长期稳定运行。粉末涂料作为一种常用的绝缘材料，因其环保、高效等特点，在新能源汽车电驱系统中得到了广泛应用。

2、目前，市场上已有一些针对新能源汽车电驱系统的绝缘抗老化粉末涂料。为了提高这些涂料的抗老化性能，研究人员通常会在环氧树脂基体中添加氮化硼(bn)作为填充剂。氮化硼具有良好的热稳定性、高热导率和优异的电绝缘性能，能够显著提高涂料的抗老化性能。然而，氮化硼与环氧树脂之间的相容性较差是一个亟待解决的问题。氮化硼粒子在环氧树脂基体中容易发生团聚，导致涂料内部存在缺陷，从而影响最终产品的力学性能和整体质量。

3、于是，申请人制备了一种新能源汽车电驱系统用粉末涂料来解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决现有的技术问题，本发明提供了一种新能源汽车电驱系统用粉末涂料，按重量份数计，原料组分包括：50～80份复合环氧树脂、10～20质量份复合填料、2～4质量份固化剂、0.2～0.8质量份咪唑类促进剂、1～2质量份流平剂，0.8质量份蜡粉、0.3～0.9质量份安息香、1～5质量份颜料；

2、所述流平剂采用聚醚改性聚二甲基硅氧烷；

3、所述固化剂采用潜伏性双氰胺；

4、所述催化剂采用咪唑类促进剂。

5、进一步的，所述复合环氧树脂是由2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、环氧树脂混合反应得到；所述环氧树脂采用e51型环氧树脂，其平均环氧值为0.51，平均羟基值为0.046；通过将4-氨基苯硼酸频哪醇酯引入环氧树脂中，不仅可以提高环氧树脂的热稳定性，还能增强其机械性能；此外，这种引入还可以调整环氧树脂的化学性质，使其具备特定的功能性，如阻燃性和特殊的反应活性，这是因为苯硼酸基团具有良好的阻燃性能。

6、进一步的，所述复合填料是将异丙醇铝、乙酰乙酸乙酯、乙醇、改性氮化硼、硅烷偶联剂混合反应得到。

7、进一步的，所述改性氮化硼为铝酸酯偶联剂改性氮化硼；

8、进一步的，所述硅烷偶联剂是由十七氟癸基三甲氧基硅烷；

9、进一步的，所述铝酸酯偶联剂采用异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯；

10、六方氮化硼是一种具有优异热稳定性和化学稳定性的材料，它的层状结构类似于石墨，但是具有绝缘性能，六方氮化硼制备复合填料与改性环氧树脂混合，可以改善其导热性、耐磨性、机械性能和热稳定性、抗老化性能等特性。

11、本发明还提供了一种新能源汽车电驱系统用粉末涂料的制备方法，包括以下制备步骤：

12、将50～80质量份改性环氧树脂加入到砂磨分散搅拌多用机中，加入10％盐酸溶液至ph为1，以2000～3000r/min分散1h，随后继续滴加质量分数为25％的naoh溶液，至ph值为13，继续分散1h，静置，除去上层溶液，随后继续加入盐酸，10％盐酸溶液至ph为5，旋干后与10～20质量份复合填料一起加入到砂磨分散搅拌多用机中，升温至80℃以2000～3000r/min分散8h，自然冷却至室温后加入2～4质量份固化剂、0.2～0.8质量份咪唑类促进剂、1～2质量份流平剂，0.8质量份蜡粉、0.3～0.9质量份安息香、1～5质量份颜料、继续分散30min，接着放入双螺杆挤出机挤出，冷却破碎后用高速粉碎机进行粉碎，过180目标准筛，获得新能源汽车电驱系统用粉末涂料。

13、进一步的，所述改性环氧树脂的制备方法如下：氮气保护和无水条件下，将2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶和六亚甲基二异氰酸酯三聚体按摩尔比1：1混合，随后加热至60℃，150rpm搅拌速度下抽真空至液面无液泡产生，随后升温至90℃搅拌反应26h，冷却至室温后，加入2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶质量20～40倍的正己烷并在室温下搅拌4～6h后用砂芯过滤装置进行抽滤，所得滤渣继续用正己烷清洗，重复前述操作至滤液无六亚甲基二异氰酸酯残留，随后将滤渣与4-氨基苯硼酸频哪醇酯、氯仿混合，其中，六亚甲基二异氰酸酯三聚体与4-氨基苯硼酸频哪醇酯的摩尔比为1：1，氯仿与滤渣质量比为1.7～1.9：15～16混合，60℃下搅拌12h，继续冷却至室温后，用砂芯过滤装置抽真空过滤，得到二次滤渣，将二次滤渣、三氯甲烷按质量比1：50～60搅拌混合均匀，然后加入e51环氧树脂，环氧树脂中的羟基与二次滤渣中的异氰酸酯摩尔比为1：1～1.2，加入二次滤渣质量0.1倍的二月桂酸二丁基锡，继续60℃搅拌回流24h，自然冷却至室温，加入二次滤渣质量100倍的三氯甲烷混合稀释后静置12h，将下层溶液取出后再加入二次滤渣质量150倍的三氯甲烷静置24h，继续将下层溶液取出，重复5次后将剩余溶液用旋转蒸发仪除去三氯甲烷溶剂，得到改性环氧树脂。

14、进一步的，所述复合填料的制备方法如下：在25℃下，将异丙醇铝、乙酰乙酸乙酯、乙醇安摩尔比1：1：5超声混合10min，以250～300r/min转速下倒入异丙醇铝物质的量200倍的85℃的热水中，控制温度和搅拌速率不变，搅拌30min后采用加入浓度为68％的硝酸调节ph值为3.2～3.5，自然冷却至室温，接着加入异丙醇铝物质的量1.5倍的异丙醇，继续搅拌随后依次加入改性氮化硼、硅烷偶联剂，其中，异丙醇铝、硅烷偶联剂的摩尔比为1：3，异丙醇铝、改性氮化硼的质量比为1：0.2～0.4，继续搅拌2～4h，得到复合填料。

15、进一步的，所述改性氮化硼的制备方法如下：在高速搅拌机中加入羟基化氮化硼，在75℃下以1500～2000rpm搅拌20～40min，然后加入铝酸酯偶联剂，继续搅拌2～4h，得到改性氮化硼。

16、进一步的，所述铝酸酯偶联剂和羟基化氮化硼的质量比为0.01～0.03：1。

17、进一步的，所述羟基化氮化硼的制备方法如下：将六方氮化硼粉末、胆酸钠粉末加入去离子水中混合，其中，六方氮化硼粉末、胆酸钠粉末、去离子水的质量比为1：0.01：40，随后放入超声波细胞粉碎机中通过600w的超声波处理2.5～3.5h，超声结束后通过离心机以3000r/min的速度离心8～12min，随后去除底部沉淀，取上层悬浮液，在60℃烘箱中烘干，得到羟基化氮化硼。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

19、本发明制备的新能源汽车电驱系统用粉末涂料，按重量份数计，原料组分包括：50～80份复合环氧树脂、10～20份复合填料、2～4份固化剂、0.2～0.8份咪唑类促进剂、1～2份流平剂，0.8份蜡粉、0.3～0.9份安息香、1～5份颜料；所述复合环氧树脂是由2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、环氧树脂混合反应得到；所述复合填料是将异丙醇铝、乙酰乙酸乙酯、乙醇、改性氮化硼、硅烷偶联剂混合反应得到；所述改性氮化硼为铝酸酯偶联剂改性氮化硼。

20、首先，采用铝酸酯偶联剂与羟基化氮化硼反应制备改性氮化硼，铝酸酯偶联剂水解后与氮化硼表面羟基反应缩合，包覆在氮化硼表面，接着将改性氮化硼、均匀分散在异丙醇铝、乙酰乙酸乙酯、乙醇混合反应得到的氧化铝溶胶中，增加了氮化硼与氧化铝溶胶的相容性，同时在氧化铝溶胶中添加十七氟癸基三甲氧基硅烷，来改善复合填料的疏水性能，进而改善新能源汽车电驱系统用粉末涂料的耐湿热性能。

21、其次，复合环氧树脂由2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、环氧树脂混合反应得到，2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶、4-氨基苯硼酸频哪醇酯上的氨基与六亚甲基二异氰酸酯三聚体上的部分异氰酸酯反应，剩下的异氰酸酯基与环氧树脂中的羟基反应接枝形成主链为环氧树脂分子链侧链含upy基团、异氰脲酸酯六元杂环、苯硼酸频哪醇酯的复合环氧树脂，提升了复合环氧树脂的韧性，其中，含有四重氢键的upy结构被引入到复合环氧树脂分子链中，upy基团间的四重氢键起到物理交联点的作用，相当于“提高了”复合环氧树脂的交联密度；并且使得复合环氧树脂在拉伸过程中，upy基团之间形成的四重氢键的断裂消耗了部分能量，并且柔顺性侧链的引入增加了它们之间的滑动阻力，增强了复合环氧树脂的抗拉断裂强度和断裂伸长率，进而增强了新能源汽车电驱系统用粉末涂料的抗冲击性能。

22、最后，将复合环氧树脂和复合填料混合，复合填料中的异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯上的-(ch2)16ch3官能团与复合环氧树脂上的分子链相互缠绕，要想破坏缠绕结构就需要吸收更多的热量，保证了新能源汽车电驱系统用粉末涂料的热稳定性；复合环氧树脂中的苯硼酸频哪醇酯水解得到苯硼酸，苯硼酸与复合填料中的硅羟基反应，形成聚硅氧硼烷，将复合环氧树脂和复合填料稳固地连接在一起，其分子结构中的si-o-b-o链段为柔性链段，在受到外力作用时容易发生塑性变形，增强了分子链间的滑移能力，从而在宏观上表现为材料具有较高的断裂伸长率；此外，pbsi分子结构中的si-o-b-o结构提供了良好的热稳定性；同时，pbsi含有的疏水性si-o键相比于c-h键具有更低的表面能，这有助于降低pla膜的表面能，并减少其与水之间的接触面积，从而增加了两者间的界面能，使材料转变为疏水性，进而进一步增强了绝缘抗老化粉末涂料的抗冲击性能、耐湿热性能；同时聚硅氧硼烷与复合填料中的氮化硼形成导热网络，增强了复合环氧树脂的导热性能。