CN101656304B - 一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料 - Google Patents

一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，它主要以聚丙烯为基料，加入适量的阻燃剂，再添加增韧剂、润滑剂和抗氧剂构成本发明。以重量百分比计，该材料的组成包括：聚丙烯54～68％、阻燃剂25～40％、增韧剂2～10％、润滑剂0.2～0.6％、抗氧剂0.2～0.6％。本发明材料燃烧时不会产生明显的烟雾和有毒气体，具有良好的阻燃性能和机械加工性能，氧指数可达41，经按法国NFF16101标准测试：①F级烟雾毒性测试，达F2级；②I级氧指数测试，达I3级。为国内蓄电池领域提供了一种新型材料。

Description

一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料
技术领域
本发明属于材料科学领域，涉及一种阻燃聚丙烯材料，具体涉及一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料。
背景技术
当前聚丙烯使用的阻燃剂绝大部分是含卤阻燃剂，包括各种含氯、含溴化合物，特别是含溴阻燃剂，以其高效、易加工、性能稳定得到广泛的应用。然而，随着人类对环境保护意识的不断提高，全世界越来越强调人与环境的和谐共处，阻燃塑料也逐步向环境友好型发展。含溴阻燃剂虽然优点突出，但是绝大部分在燃烧时会产生有害物质和大量烟雾，令人窒息而亡。因此，研究无卤阻燃剂是当前阻燃材料领域的热点和发展趋势。
近年来已有研究和报道的膨胀型阻燃剂是阻燃领域的一个热点。从对阻燃聚丙烯材料的公开报道来看，西北师范大学的专利CN1923882A披露了一种膨胀型阻燃聚丙烯材料，宁波福天工程塑料有限公司的专利CN1847301A披露了一种环保无卤阻燃聚丙烯材料，龙口兴隆道恩化学有限公司的专利CN1566195A披露了新型无卤阻燃聚丙烯材料，浙江化工科技集团有限公司的专利CN101161775A披露了一种新型的无卤环保型阻燃聚丙烯材料等。
综上，对阻燃聚丙烯材料的专利已有诸多报道，但仍存在阻燃效果不理想。而且，国内现已研制出的蓄电池外壳用阻燃聚丙烯材料，其阻燃等级、烟雾和毒性达不到要求。
发明内容
本发明的目的是旨在克服现有蓄电池外壳料阻燃性不理想的缺陷，提供一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，该材料具有优良的阻燃性与机械性能，在燃烧时发烟量小、不生成有毒的腐蚀性气体，为国内蓄电池领域提供了一种新型材料。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
本发明一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料是由54～68wt％的聚丙烯基料、25～40wt％的阻燃剂、2～10wt％的增韧剂、0.2～0.6wt％的润滑剂和0.2～0.6wt％的抗氧剂组成。所述的聚丙烯基料是由30～37wt％共聚聚丙烯粒料和24～31wt％的均聚聚丙烯粉料组成；所述的阻燃剂为磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂，优选经微囊化处理的聚磷酸铵，特别优选上海海以工贸有限公司的ANTI-6阻燃剂；所述的增韧剂为聚烯烃弹性体；所述的润滑剂为聚乙烯蜡；所述的抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯以重量比为2∶1～10组成的组合物，优选四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯以重量比为2∶3组成的组合物。
本发明所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料的制备方法按如下步骤进行：将按配方配比的聚丙烯基料、阻燃剂、增韧剂、润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入双螺杆挤出机，控制双螺杆挤出机的料筒温度170～180℃，混合物经双螺杆挤出机挤出并切粒得到所述的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料。
本发明的有益效果
现有的无卤阻燃材料为了防止或减少熔滴现象的产生多加入一定量的聚四氟乙烯，不能做到真正意义上的“无卤”。本发明在未添加防滴剂的情况下，依靠各组分间的特定配比及特定阻燃剂的应用，产品在热裂或燃烧时，在树脂表面发泡膨胀形成一层多孔泡沫碳层，该碳层隔热、隔氧，并能防止产生熔滴。该阻燃剂还可抑制烟雾产生，不生成有毒或腐蚀性气体。本无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料的氧指数可达41，阻燃性达UL94V-0。
经按法国NFF16101标准测试：①F级烟雾毒性测试，其中分为F0-F5，共分6级，本发明提供的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料达F2级；②I级氧指数测试，其中分I0-I4，共5级，本发明提供的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料达I3级。
另外本发明提供的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料具有密度较低(1.10～1.12g/cm3)、优异的热稳定性和加工性能，在力学性能上都要远远超过国内外同类产品，具有优越的综合性能，为蓄电池外壳领域提供了一种新型材料。
本发明所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料的测试性能：
  检测项目   检测标准   单位   测试性能
  熔体流动速率   ISO1133   G/10min   6.96～8.65
  拉伸强度   ISO527   MPa   28.0～31.5
  断裂伸长率   ISO527   ％   69～100
  悬臂梁缺口冲击强度   ISO180   KJ/m2   3.4～5.3
  氧指数   ASTM D2863   ％   35～41
  燃烧性能   UL-94   FV   FV-0
结果表明：本发明提供的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，具有优异的阻燃性能和机械性能，符合欧盟《ROHS指令》的相关规定，在蓄电池外壳领域易于推广应用。
具体实施方式
实施例1
一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料由37％的聚丙烯(PP)扬子石化F401(中国石化扬子石油化工有限公司)、31％的南京金陵化工厂生产的PP045、25％的上海海以工贸有限公司生产的ANTI-6阻燃剂、6％的聚烯烃弹性体、0.4％的聚乙烯蜡和0.5％的抗氧剂组成。将上述原料在高速混合机中混合均匀，料筒温度控制在170℃，将混合物加入双螺杆挤出机，经挤出、冷却、切料制得本发明。本实施例所制备的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料的氧指数为35，燃烧性能UL94 V0，拉伸强度为28.7MPa。
实施例2
一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料由35％的聚丙烯(PP)扬子石化F401、29％的南京金陵化工PP 045、30％的上海海以工贸ANTI-6阻燃剂、5％的聚烯烃弹性体、0.3％的聚乙烯蜡和0.6％的抗氧剂组成。将上述原料在高速混合机中混合均匀，料筒温度控制在170℃，将混合物加入双螺杆挤出机，经挤出、冷却、切料制得本发明。本实施例所制备的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料的氧指数为39，燃烧性能UL94V0，拉伸强度为30.4MPa。
实施例3
一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料由32％的聚丙烯(PP)扬子石化F401、25％的南京金陵化工PP 045、35％的上海海以工贸ANTI-6阻燃剂、7％的聚烯烃弹性体、0.5％的聚乙烯蜡和0.4％的抗氧剂组成。将上述原料在高速混合机中混合均匀，料筒温度控制在175℃，将混合物加入双螺杆挤出机，经挤出、冷却、切料制得本发明。本实施例所制备的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料的氧指数为40，燃烧性能UL94V0，拉伸强度为31.5MPa。
实施例4
一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料由30％的扬子石化F401、24％的南京金陵化工PP045、40％的上海海以工贸ANTI-6阻燃剂、5％的聚烯烃弹性体、0.5％的聚乙烯蜡和0.4％的抗氧剂组成。将上述原料在高速混合机中混合均匀，料筒温度控制在175℃，将混合物加入双螺杆挤出机，经挤出、冷却、切料制得本发明。本实施例所制备的无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料的氧指数为41，燃烧性能UL94V0，拉伸强度为30.9MPa。
实施例1～4中所用的抗氧剂均为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯以重量比为2∶3组成的组合物。

Claims (7)

1.一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，其特征在于它是由下列重量百分数的组分组成：聚丙烯基料54～68％、阻燃剂25～40％、增韧剂2～10％、润滑剂0.2～0.6％、抗氧剂0.2～0.6％，其中所述的聚丙烯基料是由30～37％扬子石化F401共聚聚丙烯粒料和24～31％南京金陵化工PP045均聚聚丙烯粉料组成。
2.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，其特征在于所述的阻燃剂为磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂。
3.根据权利要求2所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，其特征在于所述的磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂为经微囊化处理的聚磷酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，其特征在于所述的增韧剂为聚烯烃弹性体。
5.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，其特征在于所述的润滑剂为聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，其特征在于所述的抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯以重量比为2∶1～10组成的组合物。
7.根据权利要求6所述的一种无卤膨胀型阻燃蓄电池外壳料，其特征在于所述的抗氧剂为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯以重量比为2∶3组成的组合物。 
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