一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料及其制备方法与流程

文档序号:18320050发布日期:2019-08-03 10:22阅读:239来源:国知局

本发明涉及新能源汽车技术领域,特别地,涉及一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料及其制备方法。



背景技术:

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前,随着人们环保意识的增强,新能源汽车的市场比重持续增长,随之而来的是材料市场对于新能源汽车周边的材料需求也逐渐增大。

新能源汽车与传统燃油车相比,其电池部分具有特殊性,电池包设计时对该部分的安全性要求极高,无论是对其力学性能还是阻燃性能都要求很高。电池包上盖作为新能源汽车电池包的上壳体,与下壳体组合成为电池包客体,起到密封和与汽车内部隔离的作用,不需承受外力的非结构件。当前大部分新能源车电池包上盖采用金属材料焊接、铸造或者冲压而成,金属材料的密度大,不利于电池包上盖的轻量化,而且成型工艺复杂耗时。为了减重,有文献报道利用片状模塑料材料热压成型而成,其为热固性塑料,不能回收利用,固化时还会产生有毒气体,导致环境污染,危害人体健康,其密度仍然不够小,无法实现轻量化要求。

因此,现在急需一种适用于新能源车电池包上盖使用的新型材料,其应当满足力学性能、阻燃性能的高标准要求,并应当尽量轻量化。



技术实现要素:

本发明目的在于提供一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料及其制备方法,以解决现有材料无法满足新能源车电池包上盖的力学性能、阻燃性能和轻量化要求技术问题。

为实现上述目的,本发明提供了一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料的制备方法,具体步骤如下:

(1)先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂混合研磨,得到第一添加料,备用;

(2)然后向羧甲基纤维素钠水溶液中加入聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠和聚六亚甲基胍盐酸盐,搅拌溶解,接着加入氧化改性石墨,超声波振荡30~40分钟,得到悬浮液,烘干,再利用转矩流变仪混炼,得到第二添加料,备用;

(3)最后将聚丙烯、步骤(1)所得第一添加料、步骤(2)所得第二添加料利用双螺杆挤出机熔融混合,注入发泡剂,水下切粒,得到颗粒状的所述聚丙烯材料。

优选的,步骤(1)中,碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂的质量比为1:15~20:5~6:2~3:15~20。

优选的,步骤(1)的具体方法是:先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠混合研磨20~30分钟,然后加热至900~1000℃,保温30~40分钟,自然冷却至室温(25℃),再加入六亚甲基四胺和偶联剂,混合研磨50~60分钟即得所述第一添加料。

进一步优选的,所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的任一种。

进一步优选的,所述空心玻璃微珠的粒径为100~120μm。

优选的,步骤(2)中,羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠、聚六亚甲基胍盐酸盐、氧化改性石墨的质量比为1000:2~3:0.3~0.5:1~2:0.8~1:0.5~0.8,所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度为3‰。

进一步优选的,所述羧甲基纤维素钠水溶液的配制方法为:边搅拌边把羧甲基纤维素钠缓慢倒入水中,60~70℃搅拌18~24小时,即得所述羧甲基纤维素钠水溶液。

优选的,步骤(2)中,所述氧化改性石墨是采用hummer法对石墨进行氧化处理得到。

进一步优选的,所述氧化改性石墨的具体制备方法如下:在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠,冰浴条件下加入高锰酸钾,35℃反应30分钟,加入去离子水,98℃反应30分钟,立即过滤洗涤,干燥,超声波振荡处理20~30分钟,即得;其中,石墨、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾和去离子水的质量比为1:20:0.5:3:50。

优选的,步骤(2)中,混炼的工艺条件为:150~180℃混炼20~30分钟。

优选的,步骤(3)中,所述聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,其熔融指数为60~100g/10min。

优选的,步骤(3)中,聚丙烯、第一添加料、第二添加料、发泡剂的质量比为100:1~2:0.8~1:0.9~1.1。

优选的,步骤(3)中,双螺杆挤出机熔融混合前先利用高速混合机混合2~3分钟。

优选的,步骤(3)中,所述发泡剂选自偶氮二甲酸二异丙酯、4,4'-氧代双苯磺酰肼、三氯甲烷或正戊烷中的任一种或它们任意比例的混合物。

优选的,步骤(3)中,所述挤出机的螺杆直径为30~40mm,长径比l/d为30~40,机筒分为7个加热区域,它们的工作温度依次为210℃、210℃、205℃、205℃、200℃、200℃、195℃,主机转速控制在300~500转/分钟。

优选的,步骤(3)中,利用水下切粒机实现水下切粒,具体工艺条件为:溶体泵给予水下切粒机的模板稳定的熔体压力,所述溶体泵的压力为10~15mpa,放空阀温度为190~200℃,模板温度为180~190℃,循环水水温为75~85℃,循环水工作时的水压为0.5~0.8mpa。

本发明还提供了利用上述制备方法得到的一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料。

本发明具有以下有益效果:

本发明将聚丙烯与第一添加料、第二添加料熔融混合后发泡而成,发泡工艺的引入使得产品密度大大降低,满足新能源车电池包上盖的轻量化要求。第一添加料是以碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺等为原料制成,第二添加料是以羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠、聚六亚甲基胍盐酸盐、氧化改性石墨等为原料制成,上述组分的引入有效提高了产品的力学性能、阻燃性能,满足新能源车电池包上盖的高标准要求。

空心玻璃微珠使得产品轻量化,结合后续发泡步骤有效降低了产品密度,满足新能源车电池包上盖的轻量化要求。

氧化改性石墨、碳纤维粉与硅灰石粉协同提高产品的力学性能,这是因为:碳纤维粉和硅灰石粉微观具纤维形态,在第一添加料的制备过程中,硅灰石粉和碳纤维粉的长短不一、大小不等的纤维之间搭建形成大小、形状各异的孔洞,孔洞外侧纤维延伸方向杂乱无章,相互穿插,有助于分散外界作用力,承受高强度载荷,从而起到增强作用,在双螺杆挤出熔融过程中,氧化改性石墨填充至孔洞中,对聚丙烯链之间形成良好的填充作用,从而提高产品的力学性能。在制备时还可以先进行热处理,进行沉碳,进一步提高产品的力学性能。

本发明引入羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇作为碳源,多聚磷酸钠作为酸源,六亚甲基四胺、聚六亚甲基胍盐酸盐作为发泡剂,上述组分构成了p-n协同膨胀阻燃体系,大大提高了产品的阻燃性,在较低温度下,多聚磷酸钠产生能酯化多元醇和作为脱水剂的酸,在稍高于释放酸的温度下,酸与碳源(羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇)发生酯化反应,体系中的六亚甲基四胺、聚六亚甲基胍盐酸盐作为催化剂,加速反应进行;反应过程中产生的水蒸气和不燃性气体使得处于熔融状态的体系膨胀发泡,形成防火层;磷酸二氢铝作为磷系阻燃剂,与上述p-n协同膨胀阻燃体系搭配使用,可以强化磷系阻燃效果,在热降解过程中生成更多的偏磷酸和聚偏磷酸,使得燃烧物脱水炭化,受热时磷酸二氢铝的羟基之间脱水形成稳定的多聚化合物,进一步强化上述防火层,形成致密的炭层,有效中断热交换,并阻止可燃性气体的扩散和逸出,同时阻止氧气向底部扩散,进一步提高阻燃效果,另外,氧化改性石墨可以发挥物理阻隔效应,进一步中断热交换,并阻止氧气向底部扩散,各组分协同提高产品的阻燃性。

由于六亚甲基四胺加热易升华并分解,而第二添加料制备时不可避免有高温环境,故将其在第一添加料中引入,直接进行研磨操作实现改性,避免原料损失。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1:

一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料的制备方法,具体步骤如下:

(1)先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂混合研磨,得到第一添加料,备用;

(2)然后向羧甲基纤维素钠水溶液中加入聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠和聚六亚甲基胍盐酸盐,搅拌溶解,接着加入氧化改性石墨,超声波振荡30分钟,得到悬浮液,烘干,再利用转矩流变仪混炼,得到第二添加料,备用;

(3)最后将聚丙烯、步骤(1)所得第一添加料、步骤(2)所得第二添加料利用双螺杆挤出机熔融混合,注入发泡剂,水下切粒,得到颗粒状的所述聚丙烯材料。

步骤(1)中,碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂的质量比为1:15:5:2:15。

步骤(1)的具体方法是:先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠混合研磨20分钟,然后加热至900℃,保温30分钟,自然冷却至室温(25℃),再加入六亚甲基四胺和偶联剂,混合研磨50分钟即得所述第一添加料。偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。空心玻璃微珠的粒径为100μm。

步骤(2)中,羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠、聚六亚甲基胍盐酸盐、氧化改性石墨的质量比为1000:2:0.3:1:0.8:0.5,所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度为3‰。所述羧甲基纤维素钠水溶液的配制方法为:边搅拌边把羧甲基纤维素钠缓慢倒入水中,60℃搅拌18小时,即得所述羧甲基纤维素钠水溶液。

步骤(2)中,所述氧化改性石墨是采用hummer法对石墨进行氧化处理得到,具体制备方法如下:在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠,冰浴条件下加入高锰酸钾,35℃反应30分钟,加入去离子水,98℃反应30分钟,立即过滤洗涤,干燥,超声波振荡处理20分钟,即得;其中,石墨、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾和去离子水的质量比为1:20:0.5:3:50。

步骤(2)中,混炼的工艺条件为:150℃混炼20分钟。

步骤(3)中,所述聚丙烯为共聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,其熔融指数为60g/10min。

步骤(3)中,聚丙烯、第一添加料、第二添加料、发泡剂的质量比为100:1:0.8:0.9。

步骤(3)中,双螺杆挤出机熔融混合前先利用高速混合机混合2分钟。

步骤(3)中,发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯。

步骤(3)中,挤出机的螺杆直径为30mm,长径比l/d为30,机筒分为7个加热区域,它们的工作温度依次为210℃、210℃、205℃、205℃、200℃、200℃、195℃,主机转速控制在300转/分钟。

步骤(3)中,利用水下切粒机实现水下切粒,具体工艺条件为:溶体泵给予水下切粒机的模板稳定的熔体压力,所述溶体泵的压力为10mpa,放空阀温度为190℃,模板温度为180℃,循环水水温为75℃,循环水工作时的水压为0.5mpa。

利用上述制备方法得到的一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料。

实施例2:

一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料的制备方法,具体步骤如下:

(1)先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂混合研磨,得到第一添加料,备用;

(2)然后向羧甲基纤维素钠水溶液中加入聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠和聚六亚甲基胍盐酸盐,搅拌溶解,接着加入氧化改性石墨,超声波振荡40分钟,得到悬浮液,烘干,再利用转矩流变仪混炼,得到第二添加料,备用;

(3)最后将聚丙烯、步骤(1)所得第一添加料、步骤(2)所得第二添加料利用双螺杆挤出机熔融混合,注入发泡剂,水下切粒,得到颗粒状的所述聚丙烯材料。

步骤(1)中,碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂的质量比为1:20:6:3:20。

步骤(1)的具体方法是:先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠混合研磨30分钟,然后加热至1000℃,保温40分钟,自然冷却至室温(25℃),再加入六亚甲基四胺和偶联剂,混合研磨60分钟即得所述第一添加料。偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。空心玻璃微珠的粒径为120μm。

步骤(2)中,羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠、聚六亚甲基胍盐酸盐、氧化改性石墨的质量比为1000:3:0.5:2:1:0.8,所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度为3‰。所述羧甲基纤维素钠水溶液的配制方法为:边搅拌边把羧甲基纤维素钠缓慢倒入水中,70℃搅拌24小时,即得所述羧甲基纤维素钠水溶液。

步骤(2)中,所述氧化改性石墨是采用hummer法对石墨进行氧化处理得到,具体制备方法如下:在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠,冰浴条件下加入高锰酸钾,35℃反应30分钟,加入去离子水,98℃反应30分钟,立即过滤洗涤,干燥,超声波振荡处理30分钟,即得;其中,石墨、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾和去离子水的质量比为1:20:0.5:3:50。

步骤(2)中,混炼的工艺条件为:180℃混炼30分钟。

步骤(3)中,所述聚丙烯为均聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,其熔融指数为100g/10min。

步骤(3)中,聚丙烯、第一添加料、第二添加料、发泡剂的质量比为100:2:1:1.1。

步骤(3)中,双螺杆挤出机熔融混合前先利用高速混合机混合3分钟。

步骤(3)中,发泡剂为4,4'-氧代双苯磺酰肼。

步骤(3)中,挤出机的螺杆直径为40mm,长径比l/d为40,机筒分为7个加热区域,它们的工作温度依次为210℃、210℃、205℃、205℃、200℃、200℃、195℃,主机转速控制在500转/分钟。

步骤(3)中,利用水下切粒机实现水下切粒,具体工艺条件为:溶体泵给予水下切粒机的模板稳定的熔体压力,所述溶体泵的压力为15mpa,放空阀温度为200℃,模板温度为190℃,循环水水温为85℃,循环水工作时的水压为0.8mpa。

利用上述制备方法得到的一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料。

实施例3:

一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料的制备方法,具体步骤如下:

(1)先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂混合研磨,得到第一添加料,备用;

(2)然后向羧甲基纤维素钠水溶液中加入聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠和聚六亚甲基胍盐酸盐,搅拌溶解,接着加入氧化改性石墨,超声波振荡30分钟,得到悬浮液,烘干,再利用转矩流变仪混炼,得到第二添加料,备用;

(3)最后将聚丙烯、步骤(1)所得第一添加料、步骤(2)所得第二添加料利用双螺杆挤出机熔融混合,注入发泡剂,水下切粒,得到颗粒状的所述聚丙烯材料。

步骤(1)中,碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂的质量比为1:20:5:3:15。

步骤(1)的具体方法是:先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠混合研磨30分钟,然后加热至900℃,保温40分钟,自然冷却至室温(25℃),再加入六亚甲基四胺和偶联剂,混合研磨50分钟即得所述第一添加料。偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。空心玻璃微珠的粒径为120μm。

步骤(2)中,羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠、聚六亚甲基胍盐酸盐、氧化改性石墨的质量比为1000:2:0.5:1:1:0.5,所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度为3‰。所述羧甲基纤维素钠水溶液的配制方法为:边搅拌边把羧甲基纤维素钠缓慢倒入水中,70℃搅拌18小时,即得所述羧甲基纤维素钠水溶液。

步骤(2)中,所述氧化改性石墨是采用hummer法对石墨进行氧化处理得到,具体制备方法如下:在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠,冰浴条件下加入高锰酸钾,35℃反应30分钟,加入去离子水,98℃反应30分钟,立即过滤洗涤,干燥,超声波振荡处理30分钟,即得;其中,石墨、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾和去离子水的质量比为1:20:0.5:3:50。

步骤(2)中,混炼的工艺条件为:150℃混炼30分钟。

步骤(3)中,所述聚丙烯为共聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,其熔融指数为60g/10min。

步骤(3)中,聚丙烯、第一添加料、第二添加料、发泡剂的质量比为100:2:0.8:1.1。

步骤(3)中,双螺杆挤出机熔融混合前先利用高速混合机混合2分钟。

步骤(3)中,发泡剂为三氯甲烷。

步骤(3)中,挤出机的螺杆直径为40mm,长径比l/d为30,机筒分为7个加热区域,它们的工作温度依次为210℃、210℃、205℃、205℃、200℃、200℃、195℃,主机转速控制在500转/分钟。

步骤(3)中,利用水下切粒机实现水下切粒,具体工艺条件为:溶体泵给予水下切粒机的模板稳定的熔体压力,所述溶体泵的压力为10mpa,放空阀温度为200℃,模板温度为180℃,循环水水温为85℃,循环水工作时的水压为0.5mpa。

利用上述制备方法得到的一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料。

实施例4:

一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料的制备方法,具体步骤如下:

(1)先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂混合研磨,得到第一添加料,备用;

(2)然后向羧甲基纤维素钠水溶液中加入聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠和聚六亚甲基胍盐酸盐,搅拌溶解,接着加入氧化改性石墨,超声波振荡40分钟,得到悬浮液,烘干,再利用转矩流变仪混炼,得到第二添加料,备用;

(3)最后将聚丙烯、步骤(1)所得第一添加料、步骤(2)所得第二添加料利用双螺杆挤出机熔融混合,注入发泡剂,水下切粒,得到颗粒状的所述聚丙烯材料。

步骤(1)中,碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂的质量比为1:15:6:2:20。

步骤(1)的具体方法是:先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠混合研磨20分钟,然后加热至1000℃,保温30分钟,自然冷却至室温(25℃),再加入六亚甲基四胺和偶联剂,混合研磨60分钟即得所述第一添加料。偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。空心玻璃微珠的粒径为100μm。

步骤(2)中,羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠、聚六亚甲基胍盐酸盐、氧化改性石墨的质量比为1000:3:0.3:2:0.8:0.8,所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度为3‰。所述羧甲基纤维素钠水溶液的配制方法为:边搅拌边把羧甲基纤维素钠缓慢倒入水中,60℃搅拌24小时,即得所述羧甲基纤维素钠水溶液。

步骤(2)中,所述氧化改性石墨是采用hummer法对石墨进行氧化处理得到,具体制备方法如下:在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠,冰浴条件下加入高锰酸钾,35℃反应30分钟,加入去离子水,98℃反应30分钟,立即过滤洗涤,干燥,超声波振荡处理20分钟,即得;其中,石墨、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾和去离子水的质量比为1:20:0.5:3:50。

步骤(2)中,混炼的工艺条件为:180℃混炼20分钟。

步骤(3)中,所述聚丙烯为均聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,其熔融指数为100g/10min。

步骤(3)中,聚丙烯、第一添加料、第二添加料、发泡剂的质量比为100:1:1:0.9。

步骤(3)中,双螺杆挤出机熔融混合前先利用高速混合机混合3分钟。

步骤(3)中,发泡剂为正戊烷。

步骤(3)中,挤出机的螺杆直径为30mm,长径比l/d为40,机筒分为7个加热区域,它们的工作温度依次为210℃、210℃、205℃、205℃、200℃、200℃、195℃,主机转速控制在300转/分钟。

步骤(3)中,利用水下切粒机实现水下切粒,具体工艺条件为:溶体泵给予水下切粒机的模板稳定的熔体压力,所述溶体泵的压力为15mpa,放空阀温度为190℃,模板温度为190℃,循环水水温为75℃,循环水工作时的水压为0.8mpa。

利用上述制备方法得到的一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料。

实施例5:

一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料的制备方法,具体步骤如下:

(1)先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂混合研磨,得到第一添加料,备用;

(2)然后向羧甲基纤维素钠水溶液中加入聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠和聚六亚甲基胍盐酸盐,搅拌溶解,接着加入氧化改性石墨,超声波振荡35分钟,得到悬浮液,烘干,再利用转矩流变仪混炼,得到第二添加料,备用;

(3)最后将聚丙烯、步骤(1)所得第一添加料、步骤(2)所得第二添加料利用双螺杆挤出机熔融混合,注入发泡剂,水下切粒,得到颗粒状的所述聚丙烯材料。

步骤(1)中,碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠、六亚甲基四胺与偶联剂的质量比为1:18:5.5:2.5:18。

步骤(1)的具体方法是:先将碳纤维粉、硅灰石粉、空心玻璃微珠混合研磨25分钟,然后加热至950℃,保温35分钟,自然冷却至室温(25℃),再加入六亚甲基四胺和偶联剂,混合研磨55分钟即得所述第一添加料。偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。空心玻璃微珠的粒径为110μm。

步骤(2)中,羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇、磷酸二氢铝、多聚磷酸钠、聚六亚甲基胍盐酸盐、氧化改性石墨的质量比为1000:2.5:0.4:1.5:0.9:0.7,所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度为3‰。所述羧甲基纤维素钠水溶液的配制方法为:边搅拌边把羧甲基纤维素钠缓慢倒入水中,65℃搅拌20小时,即得所述羧甲基纤维素钠水溶液。

步骤(2)中,所述氧化改性石墨是采用hummer法对石墨进行氧化处理得到,具体制备方法如下:在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠,冰浴条件下加入高锰酸钾,35℃反应30分钟,加入去离子水,98℃反应30分钟,立即过滤洗涤,干燥,超声波振荡处理25分钟,即得;其中,石墨、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾和去离子水的质量比为1:20:0.5:3:50。

步骤(2)中,混炼的工艺条件为:170℃混炼25分钟。

步骤(3)中,所述聚丙烯为共聚聚丙烯,在230℃、2.16kg的测试条件下,其熔融指数为80g/10min。

步骤(3)中,聚丙烯、第一添加料、第二添加料、发泡剂的质量比为100:1.5:0.9:1。

步骤(3)中,双螺杆挤出机熔融混合前先利用高速混合机混合2分钟。

步骤(3)中,发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯。

步骤(3)中,挤出机的螺杆直径为35mm,长径比l/d为35,机筒分为7个加热区域,它们的工作温度依次为210℃、210℃、205℃、205℃、200℃、200℃、195℃,主机转速控制在400转/分钟。

步骤(3)中,利用水下切粒机实现水下切粒,具体工艺条件为:溶体泵给予水下切粒机的模板稳定的熔体压力,所述溶体泵的压力为12mpa,放空阀温度为195℃,模板温度为185℃,循环水水温为80℃,循环水工作时的水压为0.6mpa。

利用上述制备方法得到的一种新能源车电池包上盖用阻燃聚丙烯材料。

对比例1

略去步骤(1)中的碳纤维粉,其余同实施例1。

对比例2

略去步骤(1)中的硅灰石粉,其余同实施例1。

对比例3

略去步骤(1)中的空心玻璃微球,其余同实施例1。

对比例4

略去步骤(1)中的六亚甲基四胺,其余同实施例1。

对比例5

将步骤(2)中的羧甲基纤维素钠水溶液替换为水,其余同实施例1。

对比例6

略去步骤(2)中的聚乙烯醇,其余同实施例1。

对比例7

略去步骤(2)中的磷酸二氢铝,其余同实施例1。

对比例8

略去步骤(2)中的多聚磷酸钠,其余同实施例1。

对比例9

略去步骤(2)中的聚六亚甲基胍盐酸盐,其余同实施例1。

对比例10

略去步骤(2)中的氧化改性石墨,其余同实施例1。

对比例11

在步骤(3)中未注入发泡剂。

试验例

对实施例1~5和对比例1~11所得聚丙烯材料进行性能测试,结果见表1。

表1.性能测试结果

由表1可知,实施例1~5的聚丙烯材料具有优异的力学性能和阻燃性,密度小,满足新能源车电池包上盖的轻量化要求。对比例1略去步骤(1)中的碳纤维粉,对比例2略去步骤(1)中的硅灰石粉,产品的力学性能明显变差;对比例3略去步骤(1)中的空心玻璃微球,产品密度变大;对比例4略去步骤(1)中的六亚甲基四胺,对比例5将步骤(2)中的羧甲基纤维素钠水溶液替换为水,对比例6略去步骤(2)中的聚乙烯醇,对比例7略去步骤(2)中的磷酸二氢铝,对比例8略去步骤(2)中的多聚磷酸钠,对比例9略去步骤(2)中的聚六亚甲基胍盐酸盐,产品的阻燃性明显变差;对比例10略去步骤(2)中的氧化改性石墨,产品的力学性能和阻燃性均明显变差;对比例11在步骤(3)中未注入发泡剂,产品的密度明显变大。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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。

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