一种高导热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体是一种高导热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池(锂电池)以其高比能量、长循环寿命、自放电低、无记忆效应和绿色环保等优点备受业内青睐。锂电池内部由高活性的材料组成，在受热条件下非常容易发生剧烈的化学反应，产生大量的热，甚至导致“热失控”，引起电池内部急速温升。尤其在电池滥用时(如短路、振动、挤压、强烈撞击、过放电及过充电等情况)，电池会出现冒烟、着火、爆炸、乃至人员受伤等情况。电池外壳作为电池内外承压载体，其阻燃性、导热性性在发生危险状况时对电池起到了至关重要的作用。

2、目前锂电池一般采用聚丙烯(pp)材料作为电池壳体材料。pp材料耐热、耐化学溶剂腐蚀性好等优点，是为数不多的能耐电解液腐蚀的塑料材料，因此是目前行业中普遍采用的电池壳体材料。pp材料中添加阻燃剂提高pp材料自身的阻燃性能，能有效的阻止电池内部“热失控”引起的壳体燃烧，但缺点也很明显，这种材料是热的不良导体，导热系数普遍低于0.2w/(m·k)，无法保证电池元件能够持续高效运行，有效的散发产生的热量的问题。

3、现有技术中单独使用金属氮化物，可提高材料导热系数，但是存在添加量大、与基材相容性差的缺点，对聚丙烯复合材料的力学性能影响较大，使得聚丙烯复合材料强度低、热稳定性差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高导热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题，既能保证材料高导热性能，又能增加其阻燃性能。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其原料按照重量份计包括以下成分：聚丙烯树脂40-65份、聚乙烯树脂10-20份、抗氧剂0.3-0.5份、润滑剂0.3-0.5份、二烷基次磷酸金属氮化物25-40份。

4、优选地，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或多种。

5、优选地，所述聚乙烯树脂为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或多种。

6、优选地，所述抗氧剂为烷基单酚抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代双酚抗氧剂中的一种或多种。

7、优选地，所述润滑剂选自有机硅润滑剂、硬脂酸及其衍生物、金属皂润滑剂中的一种或多种。

8、优选地，所述二烷基次磷酸金属氮化物的制备方法为：

9、(1)、将金属氮化物分散在二烷基次磷酸钠的水溶液中进行混合；

10、(2)、将步骤(1)中的混合液移至水热釜中128℃处理24h；

11、(3)、将混合液处理24小时后再从水热釜中取出进行冷却处理，混合液冷却至室温即可；

12、(4)、对步骤(3)中冷却后的混合液进行离心处理，使溶质和溶液分离，然后收集沉淀的溶质用去离子水洗涤至中性，再将洗涤后的溶质置于真空烘箱中烘干，即可制得二烷基次磷酸金属氮化物；

13、其中，所述金属氮化物、二烷基次磷酸钠、蒸馏水质量比为(5-8)：(9-10)：100。

14、优选地，所述金属氮化物为氮化铝、氮化硼中的一种或多种。

15、优选地，所述二烷基次磷酸钠为二乙基次磷酸钠、甲基苯基次磷酸钠中的一种或多种。

16、一种高导热阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

17、s1：按配比称取聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、抗氧剂和润滑剂加入到高速搅拌机中混合3-5mi n，得到混合物料；

18、s2：将步骤s1中制得的混合物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将一定量的二烷基次磷酸金属氮化物经过双螺杆挤出机的第一段自然排气口侧边加入；

19、s3：将步骤s1得到的混合物与二烷基次磷酸金属氮化物在双螺杆挤出机中经熔融、挤出、干燥后即可制得高导热阻燃聚丙烯复合材料。

20、优选地，所述双螺杆挤出机料筒温度为190-220℃，螺杆转速为400-500r/mi n，主机转速为18-22hz，真空度为-0.06～-0.08mpa

21、本发明的有益效果：

22、本发明利用二烷基次磷酸盐对金属氮化物进行功能化，改善金属氮化物和聚合物的相容性，良好的分散状态、导热填料之间的有效接触有利于导热通路的形成，大大增加材料导热性能。次磷酸根和金属氮化物的协效阻燃效果，在材料受热分解，可以带走更多的热量，同时通过催化作用在聚合物表面形成一层致密的炭层，隔绝氧气，从而，大大提高复合材料的阻燃性能。

技术特征：

1.一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按照重量份计包括以下成分：聚丙烯树脂40-65份、聚乙烯树脂10-20份、抗氧剂0.3-0.5份、润滑剂0.3-0.5份、二烷基次磷酸金属氮化物25-40份。

2.根据权利要求1所述的一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚乙烯树脂为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为烷基单酚抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代双酚抗氧剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自有机硅润滑剂、硬脂酸及其衍生物、金属皂润滑剂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述二烷基次磷酸金属氮化物的制备方法为：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述金属氮化物为氮化铝、氮化硼中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二烷基次磷酸钠为二乙基次磷酸钠、甲基苯基次磷酸钠中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种高导热阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述高导热阻燃聚丙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机料筒温度为190-220℃，螺杆转速为400-500r/min，主机转速为18-22hz，真空度为-0.06～-0.08mpa。

技术总结
本发明公开一种高导热阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，其原料按照重量份计包括以下成分：聚丙烯树脂40‑65份、聚乙烯树脂10‑20份、抗氧剂0.3‑0.5份、润滑剂0.3‑0.5份、二烷基次磷酸金属氮化物25‑40份。本发明利用二烷基次磷酸盐对金属氮化物进行功能化，改善金属氮化物和聚合物的相容性，良好的分散状态、导热填料之间的有效接触有利于导热通路的形成，大大增加材料导热性能。次磷酸根和金属氮化物的协效阻燃效果，在材料受热分解，可以带走更多的热量，同时通过催化作用在聚合物表面形成一层致密的炭层，隔绝氧气，从而，大大提高复合材料的阻燃性能。

技术研发人员：汪鹏程,张奎
受保护的技术使用者：重庆会通科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12