一种超大铅酸蓄电池外壳用阻燃ABS组合物的制作方法

文档序号:23419477发布日期:2020-12-25 11:41阅读:104来源:国知局
本发明涉及铅酸电池制造领域,尤其涉及一种降低超大铅酸蓄电池外壳的应力,使阻燃abs材料具有良好的耐热性和模量使其在高温环境下的抗鼓胀能力提高的超大铅酸蓄电池外壳用阻燃abs组合物。
背景技术
:自1859年法国人普兰特发明了铅酸蓄电池的,至今已有一百多年的历史。因为其价格低廉、原材料易于获得,使用上有充分的可靠性,适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点,铅酸蓄电池自发明后,在化学电源中一直占有绝对优势。铅酸蓄电池在理论研究方面,在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步,不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域,铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。铅酸电池主要由正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽外壳、极柱、安全阀等组成。其中使用阻燃abs注塑电池槽和电池盖应用广泛,而制作超大铅酸蓄电池外壳时因槽体尺寸较大和壁厚较大,需要流动性和耐热性均较佳的阻燃abs,普通阻燃abs材料或因流动性不佳制作时出现拉丝银纹的外观不良和内部应力过大等问题,应用于电池外壳后出现电池开裂漏液风险很大。有些阻燃abs因耐热性和模量较低,易出现鼓胀形变,严重影响电池的使用寿命。技术实现要素:本发明的目的是为了解决现有超大铅酸蓄电池外壳采用常规的普通阻燃abs材料,因流动性不佳制作时出现拉丝银纹的外观不良和内部应力过大等问题,应用于电池外壳后出现电池开裂漏液风险很大的缺陷而提供一种降低超大铅酸蓄电池外壳的应力,使阻燃abs材料具有良好的耐热性和模量使其在高温环境下的抗鼓胀能力提高的超大铅酸蓄电池外壳用阻燃abs组合物。为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种超大铅酸蓄电池外壳用阻燃abs组合物,包括abs基料、阻燃剂、增韧剂、阻燃助剂、抗氧剂与流动改性剂,所述abs基料的热变形温度为82-92℃,熔体流动速率为15-60g/10min;还包括加工助剂;所述阻燃abs组合物的各原料按重量份数计分别为:abs基料100份、阻燃剂12-22份、增韧剂0-8份、阻燃助剂4-7份、抗氧剂0.2-1份、流动改性剂0-5份与加工助剂0-5份。作为优选,所述阻燃abs组合物还包括钼酸钇掺杂改性海泡石。作为优选,所述阻燃abs组合物的各原料按重量份数计分别为:abs基料100份、阻燃剂12-22份、增韧剂0-8份、阻燃助剂4-7份、抗氧剂0.2-1份、流动改性剂0-5份、加工助剂0-5份与钼酸钇掺杂改性海泡石0-3份。作为优选,所述阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚a、溴代三嗪中的一种或者多种。作为优选,所述阻燃助剂选自三氧化二锑、亚磷酸二胺、季戊四醇中的一种或者多种。作为优选,所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或者多种。作为优选,所述增韧剂为聚丁二烯的接枝共聚物。作为优选,所述流动改性剂为2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷、酰胺类润滑剂、硅酮类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、蒙旦酯类润滑剂、多元醇类润滑剂中的一种或几种。作为优选,所述加工助剂为分散剂ebs。作为优选,所述钼酸钇掺杂改性海泡石的制备方法为:1)分别取海泡石原土、六水硝酸钇和钼酸铵,海泡石原土与钼酸铵的质量比为1︰0.01~0.05,海泡石原土与六水硝酸钇的质量比为1︰0.01~0.05;将所取的六水硝酸钇溶解于水中,加入柠檬酸在强磁力搅拌形成均匀的溶胶;将钼酸铵加入至溶胶中,得混合溶胶;2)海泡石原土粉碎成粒径为1000~2000目的颗粒物,将该颗粒物充分分散于无水乙醇中,加入至步骤1)得到的混合溶胶中,升温至40~100℃,搅拌6h~10h;离心过滤,蒸馏水洗涤,干燥,于马弗炉中780℃烧15-35min,制得钼酸钇掺杂改性海泡石。海泡石是一种富镁硅酸盐矿物。其理论化学式为mg8[si2o30](oh)4·12h2o,水分子中有4个为结晶水,其余为沸石水。sio2含量54-60%,mgo21-25%,并常含有少量铁、锰等元素。外观为土状或纤维状。硬度2-2.5,密度2.2g/cm3。干燥者可浮于水。颜色多变,一般为白、浅灰色,常见的还有浅红、淡黄,褐色等。斜方晶系;a0=1.34nm,b0=2.68nm,c0=0.528nm,β=90°;z=2。存在一维结构通道,通道横截面积0.37×1.64nm2,因而含较多的沸石水。海泡石的储量和品位都比较低,但是由于其特殊的结构和性质,引起了广泛的关注。海泡石的主要性质有:(1)高比表面积,外部和内部比较面积分别可达400m2/g和500m2/g;(2)具有一定的阳离子交换性,阳离子交换容量为20~45mmol/100g;(3)吸附性;(4)催化性;(5)流变性。基于以上性质,海泡石主要应用于三个方面:(1)吸附材料,吸附剂、脱色剂、净化剂、澄清剂、过滤剂、杀虫剂、饲料添加剂、刺激剂及食品的保护剂、药物载体等;(2)催化剂及催化剂载体材料;(3)流变材料。作钻井优质抗盐泥浆材料的增稠剂、悬浮剂、触变剂、粘结剂,也可用于化妆品、涂料、涂层、饲料、肥料等,还常作为石棉代替材料。因海泡石具有纤维状特点,本发明采用海泡石一方面是为了提升abs组合物的力学性能,另一方面是为了提升耐高温性能与阻燃性能,而对海泡石进行钼酸钇掺杂改性,可以进一步的提升其阻燃性能,同时由于钼酸钇可以降低复合材料的膨胀性能,以及改善流动性,从而使得由本发明abs组合物制成的超大铅酸蓄电池的外壳在高温环境下的抗鼓胀能力提高。本发明的有益效果是:本发明对阻燃abs进行配方设计,一方面改善因流动性不佳造成的拉丝银纹的外观不良,和降低超大铅酸蓄电池外壳的应力,减小电池外壳开裂漏液的风险。另一方面使阻燃abs材料具有良好的耐热性和模量使其在高温环境下的抗鼓胀能力提高。具体实施方式下面将结合本发明实施例中,对本发明技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种超大铅酸蓄电池外壳用阻燃abs组合物,以重量份计,该阻燃abs组合物包括:abs基料100份、阻燃剂12-22份、增韧剂0-8份、阻燃助剂4-7份、抗氧剂0.2-1份、流动改性剂0-5份、加工助剂0-5份与钼酸钇掺杂改性海泡石0-3份。本发明提供的阻燃abs组合物制得的超大铅酸蓄电池外壳,经试验(参见后续的实施例与表2与表3),较现有技术相比,通过优化各个组分的配比,能够在提升阻燃性能的同时,减小应力从而降低电池因应力开裂造成漏液的风险,并且提高电池抗高温鼓胀能力。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括abs基料100份,不同种的abs树脂,力学性能不同,本发明选用abs特征为热变形温度82~92℃,熔体流动速率为15~60g/10min(220℃、10kg),为了获得较好的流动性与降低超大铅酸蓄电池外壳的应力。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括阻燃剂12-22份;在本发明中,阻燃剂用于使阻燃abs组合物具有阻燃效果,阻燃剂的份数越多,阻燃性能越好,但是阻燃剂过量会降低阻燃abs组合物的冲击强度与拉伸强度。本发明的阻燃剂选自十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚a、溴代三嗪、溴代苯乙烯、溴代环氧中的一种或者多种。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括增韧剂0-8份,增韧剂有助于提高阻燃abs组合物的强度和韧性,但是过多的增韧剂虽然可以提高冲击强度,但会大幅度降低相应的拉伸强度,故本发明选择最多加入8份增韧剂;本发明的增韧剂为聚丁二烯的接枝共聚物。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括阻燃助剂4-7份,用于优化阻燃abs树脂的物理性能、提高阻燃abs组合物的阻燃效果。在本发明中,协效阻燃剂优选自三氧化二锑、亚磷酸二胺、季戊四醇中的一种或者多种。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括抗氧剂0.2-1份,在本发明中,抗氧剂有助于降低阻燃abs树脂在高温高压条件下的降解。其中,抗氧剂优选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或者多种。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括流动改性剂0-5份,可以提升阻燃abs组合物的流动性能。本发明中,流动改性剂为2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷、酰胺类润滑剂、硅酮类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、蒙旦酯类润滑剂、多元醇类润滑剂中的一种或几种。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括加工助剂0-5份,加工助剂为分散剂ebs。以重量份计,本发明提供的阻燃abs组合物包括钼酸钇掺杂改性海泡石0-3份,本发明采用海泡石一方面是为了提升abs组合物的力学性能,另一方面是为了提升耐高温性能与阻燃性能,而对海泡石进行钼酸钇掺杂改性,可以进一步的提升其阻燃性能,同时由于钼酸钇可以降低复合材料的膨胀性能,以及改善流动性,从而使得由本发明abs组合物制成的超大铅酸蓄电池的外壳在高温环境下的抗鼓胀能力提高。在本发明中,所述钼酸钇掺杂改性海泡石的制备方法为:1)分别取海泡石原土、六水硝酸钇和钼酸铵,海泡石原土与钼酸铵的质量比为1︰0.01~0.05,海泡石原土与六水硝酸钇的质量比为1︰0.01~0.05;将所取的六水硝酸钇溶解于水中,加入柠檬酸在强磁力搅拌形成均匀的溶胶;将钼酸铵加入至溶胶中,得混合溶胶;2)海泡石原土粉碎成粒径为1000~2000目的颗粒物,将该颗粒物充分分散于无水乙醇中,加入至步骤1)得到的混合溶胶中,升温至40~100℃,搅拌6h~10h;离心过滤,蒸馏水洗涤,干燥,于马弗炉中780℃烧15-35min,制得钼酸钇掺杂改性海泡石。以上所述的各原料可从市场购得,为常规来源,其具体信息不再赘述。本发明制备阻燃abs组合物的方法为:根据配方量称取各原料,加入高速混合机中混合均匀,使用双螺杆挤出机造粒,挤出机温度控制在180-215℃。实施例本发明制备阻燃abs组合物的方法为:根据配方量称取各原料,加入高速混合机中混合均匀,使用双螺杆挤出机造粒,挤出机温度控制在180-215℃。(具体配方见表1。)对各实施例材料进行超大铅酸蓄电池外壳注塑,注塑机螺杆定制abs专用,其直径为170~195mm,注塑温度为170~195℃,低速射速,背压kg,周期575s,制备得到超大铅酸蓄电池外壳,并对其做相应的检测,其结果见表2。对各实施例材料进行超大铅酸蓄电池外壳注塑后,对槽体采用钻孔法进行应力测试,其中参数设置泊松比为0.394,材料模量为各实施例的弯曲模量值,槽体厚度为8mm,钻孔深度为4.5mm,应变片电阻值120±0.2,参数取钻孔后1h后的值表征应力,结果如下表3。表1.各实施例配方实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7abs100100100100100100100阻燃剂16171819201222增韧剂2220085阻燃助剂3445576抗氧剂0.40.50.60.80.90.21流动改性剂1100235加工助剂2210153钼酸钇掺杂改性海泡石0000032表2.性能测试标准实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7熔体流动速率g/10mingb/t368234354432444648拉伸强度mpagb/t10403734.632.333.232.835.535.6弯曲强度mpagb/t934166.468.264.565.465.568.568.5弯曲模量mpagb/t93412150256825282500240025482627缺口冲击强度kj/m2gb/t18432018.519.117.819.119.520热变形温度℃gb/t163482.889.88889.290.290.591.2阻燃性ul94v0v0v0v0v0v0v0表3.应力测试结果f1f2θξ1ξ2ξ3实施例1-1.55-2.8432.0173.73189.08149.3实施例2-2.84-3.9137.92153.71241.15188.89实施例3-2.23-3.27-20.66191.86186.5587.17实施例4-2.57-3.0643.34140.91175.55144.72实施例5-9.52-28.4144.17926.132211.91999.08实施例6-1.68-3.0236.22187.5088.24161.07实施例7-2.85-3.41-33.8145.32146.21225.00从表2与表3可见,本发明提供的阻燃abs组合物制备得到超大铅酸蓄电池外壳,对阻燃abs进行配方设计,在提升阻燃性能的同时,一方面改善因流动性不佳造成的拉丝银纹的外观不良,和降低超大铅酸蓄电池外壳的应力,减小电池外壳开裂漏液的风险。另一方面使阻燃abs材料具有良好的耐热性和模量使其在高温环境下的抗鼓胀能力提高。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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