一种聚烯烃塑料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料领域，具体涉及一种聚烯烃塑料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在电动汽车行业，电池包上盖作为电池系统的关键组成部分，需要同时满足多种性能要求。其中，阻燃性能和成型加工性能是近年来关注的重点。目前，市面上的电池包上盖材料主要以金属和玻璃纤维增强树脂为主。金属材料具有高强度和良好的阻燃性能，但它们的重量较大，不利于实现电动汽车的长续航的目标。而玻璃纤维增强树脂在强度和刚性方面表现较好，但成型加工成本较高，且容易出现应力开裂。

2、此外，传统的塑料材料如聚烯烃类材料虽然具有优异的成型加工性能，但它们的阻燃性能较差。为了提高聚烯烃材料的阻燃性能，通常会添加大量的阻燃剂，但这会降低材料的力学性能。同时，阻燃剂的添加也会对材料的加工性能产生负面影响，导致加工过程中出现熔体破裂、表面缺陷等问题。

3、因此，针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种聚烯烃塑料，以解决金属和玻璃纤维增强树脂在阻燃和成型加工性能方面的不足。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种聚烯烃塑料。

2、本发明的目的之二在于提供一种聚烯烃塑料的制备方法。

3、本发明的目的之三在于提供一种电池包盖。

4、本发明的目的之四在于提供一种聚烯烃塑料在电动汽车领域中的应用。

5、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

6、本发明的第一个方面提供了一种聚烯烃塑料，包括第一改性塑料材料和第二改性塑料材料；所述第一改性塑料材料包括以下质量百分数的组分：聚苯乙烯90～96％，热塑性弹性体3～9％，助剂0.1～2％；所述第二改性塑料材料包括以下质量百分数的组分：聚丙烯45～60％，热塑性弹性体4～10％，无卤阻燃剂母粒35～45％；

7、所述聚丙烯在230℃，2.16kg测得的熔体质量流动速率为(0.01～3)g/10min；

8、所述聚苯乙烯在200℃，5kg测得的熔体质量流动速率为(3～8)g/10min。

9、本发明中的聚苯乙烯为高冲击聚苯乙烯，高冲击聚苯乙烯作为第一种改性塑料的主体组分，赋予材料良好的加工特性和均衡的物理力学性能。本发明第一改性塑料材料和第二改性塑料材料中的热塑性弹性体的主要作用一方面是改善材料的冲击韧性、提高材料的耐低温性能，另一方面可以改善高冲击聚苯乙烯和聚丙烯的相容性，防止多层板材的分层。本发明中的聚丙烯为高熔体强度聚丙烯，作为第二种改性塑料的主体成分可以赋予材料良好的熔体强度；无卤阻燃剂母粒主要是赋予材料良好的阻燃性能，使其可满足电池包上盖的安全性要求。本发明中的聚烯烃塑料具有优异的力学性能和熔体强度，可以采用吸塑成型的方式加工成产品，且在吸塑成型时制品无破裂、褶皱、壁厚减薄现象的发生。

10、优选地，采用毛细管法测得的所述聚丙烯的熔体拉伸张力为5～25cn。

11、本发明采用的聚丙烯具有特定的熔体质量流动速率和熔体拉伸张力，与均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯材料不同，为一种高熔体强度的聚丙烯。相比均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯材料，本发明采用高熔体强度聚丙烯具有良好的熔体强度、较宽的熔程、优异的挤出加工和成型性能，可以极大地改善聚丙烯材料难以吸塑成型的缺陷。

12、优选地，所述热塑性弹性体选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sebs)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(seps)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物(seeps)中的至少一种。本发明采用苯乙烯嵌段共聚物类热塑性弹性体，一方面可以提高材料的常温冲击韧性和耐低温性，另一方面可以作为高冲击聚苯乙烯和聚丙烯的相容剂，促进两层板材的相容性，避免出现分层现象。

13、优选地，所述无卤阻燃剂母粒包括无卤阻燃剂和母粒；以所述无卤阻燃剂母粒的总质量百分数为100％计，所述无卤阻燃剂的质量百分数为50～80％。

14、优选地，所述无卤阻燃剂为含磷元素和氮元素的阻燃剂，以所述无卤阻燃剂的总摩尔百分数为100％计，所述磷元素的摩尔百分数为15～30％，氮元素的摩尔百分数为15～35％。

15、优选地，所述助剂选自镭雕助剂、抗氧剂、润滑剂中的至少一种。

16、优选地，所述镭雕助剂为能吸收激光能量的金属化合物；本发明中的镭雕助剂是为使本发明中的聚烯烃塑料具有可镭雕特性，可以采用现有技术中的任何一种镭雕助剂，例如：四氧化三铁粉末、铝粉等。进一步优选地，所述镭雕助剂为德国爱卡的ls-402。

17、优选地，以所述聚烯烃塑料的总质量百分数为100％计，所述助剂包括以下质量百分数的组分：镭雕助剂0.1～0.5％，抗氧剂0.1～0.5％，润滑剂0.1～0.5％。本发明中的镭雕助剂可以赋予材料良好的激光吸能性能，实现良好的打标清晰度；抗氧剂的作用是防止材料在加工时的高温氧化降解，同时提高材料在使用过程中的抗氧化降解性能；润滑剂的作用是赋予材料良好的润滑性能，提高材料中阻燃剂、填料的分散性能，降低材料与设备筒体之间的摩擦，提高材料的脱模性和外观光泽度。

18、优选地，所述抗氧剂选自四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(抗氧剂3114)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯(抗氧剂330)、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮(抗氧剂1790)、亚磷酸三(壬基苯酯)(抗氧剂tnpp)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(抗氧剂168)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)中的至少一种。

19、优选地，所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、n,n'-乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。

20、优选地，所述第一改性塑料材料与第二改性塑料材料的质量比为(3～12)：1；进一步优选地，所述第一改性塑料材料与第二改性塑料材料的质量比为(3～10)：1。

21、优选地，所述聚烯烃塑料为层数不少于2层的层状材料。

22、优选地，所述聚烯烃塑料的层数为两层，所述聚烯烃塑料的内层为由所述第二改性塑料材料制成的阻燃聚丙烯层，所述聚烯烃塑料的外层为由所述第一改性塑料材料制成的耐冲击聚苯乙烯层。本发明中的聚烯烃塑料采用第一改性塑料材料和第二改性塑料材料双层共挤出成型，内层为阻燃聚丙烯层，具有良好的阻燃性能，可以对电池意外起火起到防护作用，同时聚丙烯良好的电绝缘性、耐溶剂性有利于保护电池包的安全。外层为高冲击聚苯乙烯层，可以赋予多层板材均衡的物理力学性能、良好的冲击韧性、可激光打标各种标识和图案等性能。

23、本发明的第二个方面在于提供本发明第一个方面提供的聚烯烃塑料的制备方法，包括以下步骤：

24、s1：将第一改性塑料材料的各原料混合后挤出，得到第一改性塑料材料；

25、s2：将所述第一改性塑料材料置于挤出机a，将第二改性塑料材料的各原料混合后置于挤出机b，再将挤出机a和挤出机b挤出的物料注入t形模头，然后定型、冷却、牵引，制得所述聚烯烃塑料。

26、本发明聚烯烃塑料的内层采用无卤阻燃剂母粒与高熔体强度的聚丙烯、热塑性弹性体掺混的方式直接熔融挤出，操作方便，加工成本低；同时由于该第二种改性塑料单独用一台挤出机，可以很方便的调整喂料量，进而调整内层的厚度，实现多层复合阻燃聚烯烃板材不同型号的连续切换。

27、优选地，所述步骤s1中的混合时间为2～30min；进一步优选地，所述步骤s1中的混合时间为2～15min；更进一步优选地，所述步骤s1中的混合时间为2～5min。

28、优选地，所述步骤s1中混合转速为1000～3000rpm。

29、优选地，所述步骤s1中使用的挤出机为长径比为40:1的平行双螺杆挤出机。

30、优选地，所述步骤s1中挤出步骤为：将从挤出机料斗到模头的各段温度分别设置为：100～180℃，130～200℃，170～230℃，170～230℃，170～230℃，170～230℃，170～230℃，170～230℃，190～240℃，190～250℃，挤出机主机的螺杆转速设置为400～900r/min，主料斗进料螺杆的频率设置为25～50hz，真空度500～650mmhg，然后挤出、冷却、干燥，制得所述第一改性塑料材料。

31、优选地，所述冷却步骤采用水进行冷却。

32、优选地，所述步骤s2中，挤出机a和挤出机b的温度为180～230℃。

33、优选地，所述步骤s2中的混合时间为2～30min；进一步优选地，所述步骤s2中的混合时间为2～15min；更进一步优选地，所述步骤s2中的混合时间为2～5min。

34、优选地，所述步骤s2中混合转速为1000～3000rpm。

35、优选地，所述第一种改性塑料材料的喂料量为300～400kg/h。

36、优选地，所述第二种改性塑料材料的喂料量为40～100kg/h。

37、本发明的第三个方面提供了一种电池包盖，包括本发明第一个方面提供的所述的聚烯烃塑料。

38、本发明的第四个方面提供了本发明第一个方面提供的聚烯烃塑料在电动汽车领域中的应用。

39、本发明的有益效果是：本发明中的聚烯烃塑料具有均衡的物理力学性能、良好的韧性、优异的阻燃性、耐高低温、加工性能优异等特点，可以应用于较大尺寸的塑料零部件中，且本发明中的聚烯烃塑料可以采用挤出成型和吸塑成型的方法加工成制品，且在吸塑成型时，制品无破裂、褶皱、壁厚减薄现象，因此，可以采用吸塑成型加工出具有优异性能的成品。

40、本发明中的聚烯烃塑料采用第一改性塑料材料和第二改性塑料材料共挤出成型，从而形成具有层状的相容性好、力学性能优异、韧性好、耐高低温、加工性好、可激光打标、可吸塑成型等优点的塑料材料。相比当前普遍采用注塑成型的热塑性塑料，本发明中的聚烯烃塑料材料易挤出、可吸塑成型，具有成型便捷、性价比高，可应用于较大尺寸的电池包上盖、汽车行李箱等塑料零部件。