一种用于蓄电池壳盖的聚丙烯复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子化合物的制备，涉及一种用于蓄电池壳盖的聚丙烯复合材料的 制备方法。本发明制得的聚丙烯复合材料特别适用作蓄电池壳盖，也可以用于透明性要求 高的包装、医疗器械、家庭用品、一般工业等领域等。
【背景技术】
[0002] 碱性蓄电池已被广泛应用于启动、牵引、照明、通信等能源系统，其壳盖材料多采 用聚丙烯(简称PP)基材料，以及其它热塑性聚合物材料，如乙烯-丙烯共聚物、丙烯睛-丁二 烯-苯乙烯共聚物、尼龙、丙烯睛-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲醋-丁二烯-苯乙烯共聚物 等。现有技术中，蓄电池厂所选用的PP树脂一般为中、高抗冲注塑级专用料(如国内一些蓄 电池外壳生产厂采用AY564、B3001做蓄电池外壳），其生产成本较高，而且大部分依赖进口， 每年耗费大量外汇。由于电池在使用中要经常受到较大的冲击振动，且需要面临每年四季 的使用环境温度变化的考验，因而对壳盖材料常温和低温冲击性能要求较高；随着产品的 升级换代，对蓄电池外壳的透明性及阻燃性要求越来越高。现有共聚丙烯EPF30R(7%乙烯 与PP共聚物)具有较好的加工性能和刚性，但其常温和低温冲击强度较低，阻燃性和透明性 差，离蓄电池外壳专用料(如AY-564)的要求仍有较大的差距(如表1所示）
[0003] 表1:PP抗冲级性能比较
【发明内容】
[0005] 本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种用于蓄电池壳盖的聚丙烯复 合材料的制备方法。采用本发明制得的聚丙烯复合材料具有良好的阻燃性、透明性，以及低 温抗冲击性。
[0006] 本发明的内容是:一种用于蓄电池壳盖的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征是 步骤为：
[0007] a、原料预处理和配料：；
[0008]将原料PP粉体、高透明均聚PP、以及三元乙丙橡胶，分别在温度70~80°C下干燥1 ~2h; PP是聚丙烯的简称；
[0009] 取干燥后的原料PP粉体10~20重量份、高透明均聚PP 70~85重量份、三元乙丙橡 胶5~15重量份，取原料成核剂0.1~0.3重量份、硅系阻燃剂0.5~1重量份、以及氧化锑阻 燃剂1~2重量份，将全部原料混合均匀，得混合料；
[00?0] b、把混合料倒入(高速）（速度范围较好的是100~300r/min)混合机，（高速)搅拌 混合5~IOmin后，使聚丙烯均匀分散到其它原料中，再把混合料加入到(转速较好的为10~ 15r/min的）双螺杆挤出机加料漏斗中，在170~190r/min的螺杆转速及180~195°C的加工 温度下，对混合料进过熔融、挤出、冷却、切粒，再于80~90°C温度下干燥1~4h (可以置于料 斗式干燥机中干燥），即制得(半透明）聚丙烯复合材料；
[0011] c、成型:将制得的（半透明）聚丙烯复合材料(按要求或要求)注射成型，制得用于 蓄电池壳盖的聚丙烯复合材料。
[0012] 本发明的内容中：步骤a中所述PP粉体可以是新疆独山子天利高新技术股份有限 公司提供的牌号075、中国石油化工股份有限公司荆门分公司提供的牌号085或中国石油化 工股份有限公司石家庄炼化分公司提供的牌号085的PP粉体等，牌号即型号，后同。
[0013] 本发明的内容中：步骤a中所述高透明均聚PP可以是神华宁夏煤业集团有限公司 提供的牌号1100N、李长荣化学工业股份有限公司提供的牌号ST868M或韩国大林公司提供 的牌号RP344R的高透明均聚PP等。
[0014]本发明的内容中：步骤a中所述三元乙丙橡胶可以是太仓凯尔达塑胶原料有限公 司提供的牌号4045、美国陶氏公司提供的牌号3720P或荷兰DSM公司提供的牌号Kel tan4506 的三元乙丙橡胶等。
[0015] 本发明的内容中：步骤a中所述成核剂可以是东莞市宇润田和化工有限公司提供 的牌号NX8000K、余姚市欧利塑化有限公司提供的牌号3988或海成兴业化工材料有限公司 提供的牌号900A的成核剂等。
[0016] 本发明的内容中：步骤a中所述硅系阻燃剂可以是美国通用电器公司提供的牌号 SFR-100有机硅阻燃剂、美国通用电器公司提供的牌号SFR-1000有机硅阻燃剂或广州市昊 兆化工有限公司提供的牌号SFR-100有机硅阻燃剂。
[0017] 本发明的内容中：步骤a中所述氧化锑阻燃剂可以是东莞市卡尔文塑胶科技有限 公司提供的牌号FR-5099、济南光讯贸易有限公司提供的牌号GX-2005或明和产业(上海)有 限公司提供的牌号AT3-CN(TM)的氧化锑阻燃剂等。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
[0019] (1)采用本发明，加入粉体PP，增加了共混组分的流动性;通过加入橡胶类弹性体 材料，将其作为增韧组分均匀分散在PP基体中，可作为应力集中物，当产品受到冲击时产生 银纹和剪切屈服形变，消耗大量的冲击能，提高材料的低温冲击强度;通过加入成核剂，利 用成核剂的异相成核作用为PP的结晶提供了大量的β晶核，且有利于球晶尺寸减小并均一 化，当尺寸小于可见光波长时则可允许可见光线通过，从而提高了PP的光泽度和透明度，使 本发明方法具有工艺简便易行的特点；加入硅系阻燃剂及氧化锑无卤阻燃剂，通过增加富 炭残留物或者炭层来起到阻燃的作用；高温下阻燃剂在聚合物表面形成凝聚相，通过隔绝 空气、阻止热传递、降低可燃性气体释放量等作用达到阻燃的目的；通过硅系阻燃剂及氧化 锑阻燃剂的协同阻燃体系，使本发明具有低掺、无卤、低烟、低毒、阻燃效率高，以及环境友 好等特点；
[0020] (2)采用本发明，PP作为五大通用合成树脂中增长速度最快的品种，经过透明、阻 燃、抗冲击改性后，不仅可以提高其低温抗冲击性能，且性能价格比非常高;将橡胶类材料 作为增韧体均匀分散在基体PP中，可作为应力集中物，当产品受到冲击时产生银纹和剪切 屈服形变，消耗大量的冲击能，提高材料的低温冲击强度;透明成核剂具有促进树脂结晶、 改变树脂的结晶行为和结晶形态、并使球晶尺寸细化的作用，通过改变PP的结晶行为和结 晶形态，可以改善制品的透明性、刚性、韧性，以及提高耐热温度等;硅系阻燃剂，除了能赋 予基材优异的阻燃性能，还能有效地改善基材的机械性能及加工型；因此，通过选择成核 剂、阻燃剂、增韧体与聚丙烯共混制备性能优异的阻燃、半透明、抗冲击型PP改性塑料，具有 重要的现实意义；
[0021] (3)本发明通过添加不影响透明性的硅系阻燃剂及氧化锑阻燃剂、成核剂，并使用 三元乙丙橡胶，制备半透明、阻燃、低温抗冲击性能优异的PP共混材料，通过PP球晶的细化 及均匀化方法，制得的（半透明）聚丙烯复合材料特别适用作蓄电池壳盖，也可以用于透明 性要求高的包装、医疗器械、家庭用品、一般工业等领域等；
[0022] (4)本发明制备工艺简单，工序简便，容易操作，制得的（半透明）聚丙烯复合材料 性能良好，实用性强。
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例所制备PP改性材料的X射线衍射(XRD)图谱；图1中，横坐标为 衍射角2θ/°，纵坐标为衍射峰强度Aa.u.);从左至右2Θ为14.0°、16.8°、18.4°、21.0°、 21.8°处的衍射峰分别对应于PP的α晶型的（110 )、（040 )、（130)及交叠的（131)、（111)面产 生的衍射;2Θ在16°处为典型的β晶型特征的（300)晶面的衍射峰、且峰值高，说明成核剂的 加入产生了大量β晶；
[0024]图2为本发明实施例所制备的PP改性材料的傅里叶变换红外图谱;如图1所示，在 973 · 63cm-1和1151 · 25cm-1处出现 PP 的[CH2(CHCH3) ]η特征峰;而在2922 · 20cm-1 出现-CH2 的伸 缩振动峰，1377. (Mcnf1处出现-CH3的吸收峰，1453.95CHT1处出现明显的吸收峰，说明含有 CH3-C,即CH3的变角振动;在1637.37cm-1处出现三元乙丙橡胶中C = C的伸缩振动峰；
[0025]图3为本发明实施例所制备的PP改性材料的热重(TG)曲线；与纯PP的分解温度为 350°C，而通过与三元乙丙橡胶共混后，相容性明显提高，因而，使得该样品分解温度有所提 尚；
[0026]图4为本发明实施例所制备样品的示差扫描量热(DSC)曲线；由图可看出，样品在 150°C处出现明显的熔融峰，而纯PP的熔融温度通常为152°C~165。表明三元乙丙橡胶的加 入，破坏了均聚的结晶完整度，降低了均聚的结晶度，结晶度下降就意味着分子之间作用力 的下降，范德华力减小就导致了熔点下降了。
[0027]图5为本发明实施例所制备的样品断口的高分辨冷场发射扫描显微镜(FESEM)照 片；由图可见样品断口较光滑，三元乙丙橡胶颗粒在基体PP中分散性较好，形成"海-岛结 构"，并伴有一些韧窝分布，这些加入的三元乙丙橡胶可作为应力集中物，受冲击时产生银 纹和剪切屈服形变，消耗大量的冲击能，提高材料的常温及低温冲击强度。
【具体实施方式】
[0028]下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围 的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调 整，仍属于本发明的保护范围。
[0029] 实施例1:
[0030] 一种用于蓄电池壳盖的聚丙烯复合材料的制备方法，步骤为：称取已在75°C下温 度进行干燥2h的粉料PP(IOg)、高透明均聚PP(85g)、三元乙丙橡胶（5g)，加入成核剂 (O.lg)、硅系阻燃剂（I.Og)及氧化锑阻燃剂（1.5g)，然后混合均匀。在室温下把混合物倒入 高速混合机，进行5min的高速搅拌混合，使聚丙烯与各种添加剂均匀分散。然后把混合好的 混合料加入到转速为12r/min的双螺杆挤出机加料漏斗，在178r/min的螺杆转速及180~ 195°C的加工温度下，对混合料进过熔融、挤出、冷却、切粒，在料斗式干燥机85°C下进行4小 时干燥，制得透