一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于尼龙复合材料技术领域，涉及一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.根据碱锰电池生产线工艺的不同，密封圈主要分为两大类：沟型和扇形。沟型密封圈注塑工艺有冷流道和热流道两种，材料主要有尼龙66和610。扇形密封圈由于其结构特性只能用热流道注塑，材料使用尼龙612，且尼龙612价格较高，从经济实用性角度考虑，选择热流道注塑更适合。尼龙612在碱性环境中比尼龙66和610耐候性更好，在电池中的防漏液性能更好，所以很多电池厂家开始升级使用尼龙612作为密封圈材料。
3.但是目前用作碱锰电池密封圈的尼龙612材料依然存在如下缺陷：抗弯曲性能差，导致注塑成型的密封圈爆破压力超标，容易引起电池三正一反测试爆炸；韧性低，即悬臂梁冲击强度低，使注塑的密封圈中孔容易开裂。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有较高的抗弯曲性能和适中韧性的用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料，所述复合材料包括如下质量百分比的原料：0.5-1.0％流变剂、0.5-1.5％硅氧烷、0.2-0.5％硬脂酸性锌、0.1-0.5％成核剂、0.2-0.5％抗氧剂、0.01-0.05％聚四氟乙烯粉末，96-98％尼龙612。
6.在上述的一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料中，聚四氟乙烯粉末的粒径为1-2μm。聚四氟乙烯粉末具有摩擦系数低，高润滑，表面张力低不粘附等特点，本发明通过添加0.01-0.05％的微量粒径1-2μm的聚四氟乙烯粉末能够与剩余原料起到良好的配合效果，其高润滑特性在材料改性中起到内润滑剂作用，聚四氟乙烯的c-f键非常稳定，不会与尼龙高分子反应产生氢键，因此它是以物理掺杂的形式存在于尼龙高分子间，当尼龙材料受到外力挤压时，尼龙高分子颗粒通过分子间的移动释放受力，从而提高材料的抗弯曲强度，降低了注塑密封圈的爆破压力，同时聚四氟乙烯具有较好的韧性，能提高尼龙材料的冲击强度，有效地改善密封圈中孔开裂问题。
7.在上述的一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料中，流变剂为质量比1：(1-2)的高级脂肪醇和脂肪酸酯的混合物。
8.在上述的一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料中，成核剂为质量比1：(0.3-0.8)的山梨醇类有机物3988和长碳链羧酸钙盐cav 102的混合物。
9.在上述的一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料中，抗氧剂为质量比1：(1.5-2.5)的巴斯夫1098和巴斯夫1076的混合物。
10.本发明还提供了一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料的制备方法，所述
方法包括如下步骤：先将原料混合均匀，然后投入双螺杆挤出机进行塑化混炼，最后挤出切粒得尼龙612复合材料。
11.在上述的一种用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料的制备方法中，双螺杆挤出机前两段温度为80-160℃，中间两段温度为235-240℃，后四段温度为为160-220℃混炼。尼龙612的熔点220℃左右，前两段起到各物料混合均匀的作用，所以温度较低，中间两段尼龙开始塑化，后四段尼龙612呈熔融状与助剂化学反应，因为尼龙在高温下容易老化，所以本发明改性温度控制在230-240℃。
12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：发明通过加入在尼龙612的基础上加入0.01-0.05％聚四氟乙烯粉末，并对整体成分含量的优化制备得到的用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料具有较高的抗弯曲性能和适中的韧性；本发明整体制备方法简单，效率高适用于大规模的工业生产。
具体实施方式
13.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
14.实施例1：
15.s1、配制如下质量百分比的原料：0.8％流变剂、1.0％硅酮、0.3％硬脂酸锌、0.4％成核剂、0.35％抗氧剂、0.02％平均粒径2μm的聚四氟乙烯粉末、余量为尼龙612；流变剂为质量比1:1的山东晨源的818和816a流变剂；成核剂为质量比1:0.5的山梨醇类有机物3988和长碳链羧酸钙盐cav102；抗氧剂为质量比1：2的巴斯夫1098和巴斯夫1076。
16.s2、先将原料混合均匀，然后投入双螺杆挤出机进行塑化混炼，最后挤出切粒得尼龙612复合材料；
17.其中，双螺杆挤出机前两段温度为100℃，中间两端温度为240℃，后四段温度为为180℃混炼。
18.实施例2：
19.s1、配制如下质量百分比的原料：0.5％流变剂、0.5％硅酮、0.2％硬脂酸锌、0.2％成核剂、0.2％抗氧剂、0.01％平均粒径2μm的聚四氟乙烯粉末、余量为尼龙612；流变剂为质量比1:2的山东晨源的818和816a流变剂；成核剂为质量比1:0.8的山梨醇类有机物3988和长碳链羧酸钙盐cav102；抗氧剂为质量比1：2.5的巴斯夫1098和巴斯夫1076。
20.s2、先将原料混合均匀，然后投入双螺杆挤出机进行塑化混炼，最后挤出切粒得尼龙612复合材料；
21.其中，双螺杆挤出机前两段温度为80℃，中间两端温度为230℃，后四段温度为为160℃混炼。
22.实施例3：
23.s1、配制如下质量百分比的原料：1.0％流变剂、1.5％硅酮、0.5％硬脂酸锌、0.5％成核剂、0.5％抗氧剂、0.05％平均粒径1μm的聚四氟乙烯粉末、余量为尼龙612；流变剂为质量比1:1的山东晨源的818和816a流变剂；成核剂为质量比1:0.3的山梨醇类有机物3988和长碳链羧酸钙盐cav102；抗氧剂为质量比1：1.5的巴斯夫1098和巴斯夫1076。
24.s2、先将原料混合均匀，然后投入双螺杆挤出机进行塑化混炼，最后挤出切粒得尼
龙612复合材料；
25.其中，双螺杆挤出机前两段温度为160℃，中间两端温度为240℃，后四段温度为为220℃混炼。
26.实施例4：
27.s1、配制如下质量百分比的原料：0.8％流变剂、1.0％硅酮、0.3％硬脂酸锌、0.4％成核剂、0.35％抗氧剂、0.02％平均粒径2μm的聚四氟乙烯粉末、余量为尼龙612；流变剂为质量比1:1的山东晨源的818和816a流变剂；成核剂为质量比1:0.5的山梨醇类有机物3988和长碳链羧酸钙盐cav102；抗氧剂为质量比1：2的巴斯夫1098和巴斯夫1076。
28.s2、先将原料混合均匀，然后投入双螺杆挤出机进行塑化混炼，最后挤出切粒得尼龙612复合材料；
29.其中，双螺杆挤出机前两段温度为50℃，中间两段温度为180℃，后四段温度为130℃混炼。
30.实施例5：
31.s1、配制如下质量百分比的原料：0.8％流变剂、1.0％硅酮、0.3％硬脂酸锌、0.4％成核剂3988、0.35％抗氧剂1098、0.02％聚四氟乙烯粉末、余量为尼龙612；流变剂为质量比1:1的山东晨源的818和816a流变剂；成核剂为质量比1:0.5的山梨醇类有机物3988和长碳链羧酸钙盐cav102；抗氧剂为质量比1：2的巴斯夫1098和巴斯夫1076。
32.s2、先将原料混合均匀，然后投入双螺杆挤出机进行塑化混炼，最后挤出切粒得尼龙612复合材料；
33.其中，双螺杆挤出机前两段温度为180℃，中间两端温度为280℃，后四段温度为为250℃混炼。
34.对比例1：
35.与实施例1的区别，仅在于，原料中未添加聚四氟乙烯粉末。
36.对比例2：
37.与实施例1的区别，仅在于，原料中聚四氟乙烯粉末添加量为0.1％。
38.对比例3：
39.与实施例1的区别，仅在于，原料中聚四氟乙烯粉末添加量为1.0％。
40.对比例4：
41.与实施例1的区别，仅在于，原料中聚四氟乙烯粉末粒径为10μm。
42.表1：实施例1-5、对比例1-3制备的尼龙612复合材料性能检测结果
43.[0044][0045]
从上述结果可以看出，本发明当聚四氟乙烯的添加量增加时，材料硬度下降，同时韧性增大，使密封圈的刚性下降，当电池内部气体压强变大，防爆沟受力变形，不能及时打开，从而发生爆炸。而且当聚四氟乙烯的粒径变大，不能起到良好的复配效果，改性后材料的机械性能没有明显变化。
[0046]
综上所述，本发明通过加入在尼龙612的基础上加入0.01-0.05％聚四氟乙烯微粉，并对整体成分含量的优化制备得到的用于碱锰电池密封圈的尼龙612复合材料具有较高的抗弯曲性能和适中的韧性；本发明整体制备方法简单，效率高适用于大规模的工业生产。
[0047]
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
[0048]
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0049]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。