絕緣性能優異的薄涂粉末涂料的研究

郭劍橋

（江蘇江南絕緣粉末有限公司，江蘇溧陽 213163）

現階段使用的粉末涂料優點眾多，在節能環保方面較為突出，而且具有較高的裝飾性和安全性。隨著國家科技水平的不斷提升，經濟實力的不斷壯大，現階段的粉末涂料技術也在不斷創新發展，進而滿足社會各個方面日益增高的需求。中國是汽車大國，汽車行業也在蓬勃發展，新能源汽車在節能環保、使用舒適度上具有較高的優勢，我國也是全球最大的新能源汽車銷售市場。絕緣性能優異的薄涂粉末涂料在新能源汽車行業當中也發揮著重要的作用，逐漸被廣泛應用。

1 絕緣性能優異的薄涂粉末涂料研究的意義

絕緣性能優異的薄涂粉末涂料能夠適用于眾多行業當中，比如在蓬勃發展的新能源汽車行業當中，薄涂粉末涂料的絕緣性能有著至關重要的作用。新能源汽車的行駛動力主要由車載電池提供，為提升電車續航里程，就需要縮減電池間的縫隙，增添串聯電池，但會致使電動汽車長時間行駛后，電池組處于高溫環境下進行工作，會嚴重影響電池組的使用壽命，甚至會造成電池著火等安全事故。因此，電池組間的涂料是否具有優良的絕緣性能就至關重要，直接影響著新能源汽車是否能夠正常工作。以往的動力電池通常使用絕緣紙作為絕緣防護，然而無法保障絕緣紙與電池外殼緊密貼合，很難充分發揮絕緣紙的絕緣效果，會造成局部放電問題的出現，對電池組進行損耗，減低電池組的使用壽命，甚至會影響電池組的使用安全性，難以確保新能源汽車在行駛時足夠安全。而絕緣性能優異的薄涂粉末涂料的研發和應用，全面解決使用絕緣紙所帶來的弊端，而且粉末涂料的施工操作方便，省時省力。粉末涂料噴涂到電池外殼之上，能夠確保與電池外殼緊密切合，不會產生任何縫隙，具有較高的附著力，在高低溫沖擊后，仍可以保證有足夠的絕緣耐壓性能。因為新能源汽車電池組空間有較大的限制，在保證電池外殼的涂層具體足夠絕緣性能的同時，會將涂層厚度控制在更低的范圍內，現階段控制在100~150μm。借助新型的絕緣粉生產設備，能夠降低雜質對涂料的影響，從而提高涂層的絕緣耐壓性能。對比傳統的絕緣貼膜，絕緣粉末的生產和使用更加簡易，絕緣性能也足夠可靠，因此絕緣性能優異的薄涂粉末涂料有著重要的研究意義。

2 實驗分析

2.1 配方原材料

根據以往的工藝粉末涂料使用配方，可以制定用于實驗的原材料配方（表1）。該配方的制定要確保有一定的合理性和可行性，以便實驗能夠正常運行，保障實驗結果有足夠的可信程度。

表1 基礎配方

2.2 實驗設備

實驗所需設備：絕緣耐壓儀、靜電噴槍、烘鹽霧實驗箱、測厚儀等。在進行實驗前，對實驗設備進行檢查維護，確保實驗中能夠正常運行，且不會影響實驗效果。

2.3 樣板制備

根據原材料配方表，購買符合要求的原材料，進行均勻混合后，由雙螺桿擠出機、高速粉碎機等設備制作粉末涂料，通過高壓靜電噴涂，最后進行固化處理。完成制作后進行各項測試。

2.4 實驗方法

實驗方法見表2。

表2 實驗項目、方法及指標

3 粉末涂料性能影響因素分析

粉末涂料絕緣性的影響因素主要從以下幾個方面進行分析：不同材料的特性、涂層固化溫度和時間的差異、工件前處理方式的不同。由于新能源汽車電池組空間方面的限制，通常要求電池涂層厚度在0.1~0.15mm。另外，粉末涂料在生產過程中，很容易有其他雜質進入，從而降低粉末涂料的絕緣性能。

3.1 不同環氧樹脂對電絕緣性能的影響

粉末涂料成膜階段，主要是依靠其中的環氧樹脂成分，因此不同環氧樹脂的性能直接關系著涂層的絕緣性能是否優良。雙酚 A 型環氧樹脂的各方面性能都較為優異，從耐熱性和機械強度等方面來考慮，雙酚A型環氧樹脂都足夠作為絕緣粉末涂料的優良原料。選擇不同廠家所制作的一步、二步法環氧樹脂，并且確定其他材料，來比較不同環氧樹脂對涂層各方面性能的影響。

3.2 固化劑用量對涂層性能的影響

涂層的各方面性能與固化劑的用量息息相關，在雙氰胺的用量較低時，粉末涂層的性能也相對較低，但是，涂層的耐電解液性能高于一步法環氧樹脂所具有的耐電解液性能，能夠滿足電壓強度方面的需求。在制作環氧樹脂時，樹脂的相對分子質量分布以及有機氯的含量都關系著涂層的固化速度，影響涂層的交點密度，進而影響涂層的擊穿電壓的高低。一步法環氧樹脂涂層的擊穿電壓不高便是由于樹脂相對分子質量分布過寬、有機氯的含量較低。但二步法環氧樹脂在制作時呈均相進行，因此不會受相對分子質量分布和有機氯含量的影響，具有良好的耐電壓性能。因此，在制作薄涂絕緣性能優異的粉末涂料時，優先選擇二步法環氧樹脂，以保障涂層的耐電壓性能良好。不同環氧樹脂通過合理搭配使用，可以得到性能更加優異的涂料。比如，黏度不同的兩種環氧樹脂，按照一定比例進行混合，可以提高對工件的包裹性以及涂料的絕緣性能，有利于形成穩定、光滑平整的優良涂層。可以依據不同的實際情況以及客戶的相關需求，通過不同環氧當量的樹脂來搭配使用，以提高涂層的使用效果。

3.3 催化劑對涂層性能的影響

適量的咪唑類催化劑能夠加速涂料固化，并且可以控制涂料成膜所處的溫度。在粉末涂料中摻入適量的涂料，能夠降低其交聯反應溫度，改善涂層的交聯密度，降低涂層固化時間，提升涂層固化效果。催化劑用量與反應速度、交聯密度成正比，但催化劑用量的上升，也會造成涂層的外觀逐漸變差。催化劑的加入，能夠提升涂層的電絕緣性。由于催化劑對涂層外觀的影響，同時考慮涂層的性能以及成本，一般建議咪唑類促進劑用量在 0.3%~0.6%。

3.4 填料對涂層性能的影響

硫酸鋇會嚴重影響涂層的電絕緣性能，而氧化鋁和輕質碳酸鈣可以提升涂層的絕緣性能，但由于兩者都具有較高的吸油量，氧化鋁的莫氏硬度較高，會存在金屬顆粒殘留，而輕質碳酸鈣沒有足夠的耐酸性能，會導致有部分導電性雜質殘留，兩者的雜質的混入，都會影響涂層的電絕緣性能。而硅微粉具有較高的介電常數，并且能夠保障有足夠的電絕緣性能，因此硅微粉是使用最為廣泛絕緣粉末

4 結束語

現階段的新能源汽車行業當中，所需的粉末涂料要求較高，尤其是在絕緣耐壓性方面要求更高。為滿足日益升高的要求，應該嚴格把控生產和使用的每一個環節，原材料購買環節應該嚴格篩選和核查，確保原材料的質量符合制作需求；配方制定環節要通過多次實驗，來滿足客戶需求和相關標準；生產過程進行精確控制，杜絕有雜質混入其中；才能夠確保制作出各方面性能優異的粉末涂料。另外，要注意絕緣修補漆的配套準備。

為確保涂層的各方面性能足夠優異，需要做好以下幾個方面：①使用二步法生產的環氧樹脂，并且根據實際情況，匹配不同環氧當量的樹脂，借助咪唑類催化劑，確保涂層的交聯密度足夠高，有利于制作出質地緊密、完整均勻的優良涂層。②嚴格把控材料的選擇，比如選擇填料時，要確保其介電常數低、電阻系數高，進而保障涂層具有優異的電絕緣性和耐熱性能。③生產過程當中，采用專用的生產設施，杜絕有其他雜質混入，減少雜質和金屬顆粒對電絕緣性能的影響。