CN103524919A

CN103524919A - 一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN103524919A
Application number: CN201210232541.8A
Authority: CN
Inventors: 贾小波; 张新华; 张学明; 张桦
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: CN103524919B

Abstract

一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法，属于材料科学领域，涉及一种注塑成型的耐热聚氯乙烯组合物及制备方法，该组合物适用于生产蓄电池外壳。本发明采用低聚合度的PVC树脂，结合特定的复合耐热改性剂、尺寸稳定剂、全酯抗冲改性剂生产出一种有较高维卡软化温度、冲击性能优越的聚氯乙烯组合物。与现有技术相比，本发明采用特定组成的耐热改性剂配合尺寸稳定剂，改善了PVC树脂的耐热性能，使本发明组合物具有较高的维卡软化温度。采用全酯类抗冲改性剂，保证材料有较高的抗冲性能的同时避免降低抗光老化性能。

Description

一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法

技术领域

一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法，属于材料科学领域，涉及一种注塑成型的耐热聚氯乙烯组合物及制备方法，该组合物适用于生产蓄电池外壳。

背景技术

随着汽车及电动车工业迅猛发展，蓄电池用量越来越大。蓄电池使用条件要求材料其外壳必须具备较高的热变形温度、阻燃性和耐光热老化性能。现在蓄电池外壳主要材料是聚丙烯和ABS树脂，由于聚丙烯和ABS树脂阻燃性差，在使用时要进行阻燃改性。聚氯乙烯树脂本身具有阻燃特性，但热变形温度偏低，用于蓄电池外壳要对其进行耐热改性。

中国专利（CN101656304B）公开了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、增韧剂、润滑剂和抗氧剂组成。由于聚丙烯不具有阻燃性能，必须加入阻燃剂才能达到阻燃效果。本专利使用的阻燃剂为膨胀型阻燃剂，其添加量为25～40%（质量百分比），由于膨胀型阻燃剂多为无机物，这必将大大降低材料的力学性能。

中国专利（CN101235184B）公开了一种铅酸蓄电池外壳用阻燃ABS材料，主要由ABS树脂、阻燃剂、协效剂、阻燃助剂、增韧剂和相容剂组成。ABS树脂本身特点，决定其耐热性较好；但由于双键存在，ABS树脂耐老化性能较差。

中国专利（CN1060663A）公开了一种聚氯乙烯和苯乙烯共聚物合金塑料产品，由低聚合度聚氯乙烯（PVC）和苯乙烯与丙烯腈（AS）或苯乙烯或马来酸酐共聚物（SMA）及其他助剂组成，有较好的流动性和热稳定性，适用于电视机外壳生产。

中国专利（CN101531793B）公开了一种耐热聚氯乙烯合金材料及其制备方法，该发明的原料组分加工助剂和填料为采用新方法改性处理的加工助剂和经有机化处理的填料，改善聚氯乙烯和耐热树脂的相容性，制备的聚氯乙烯合金有较高的耐热性、强度和韧性。改善聚氯乙烯树脂的耐热性能，但耐热改性剂用量较大，成本较高，同时冲击强度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种耐热改性剂用量低，有较高维卡软化温度、冲击性能优越的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于，其重量份组成为：PVC树脂：100份；复合铅稳定剂：3～8份；复合耐热改性剂：5～9份；甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物：4～8份；润滑剂：1.5～4.0份；抗氧化剂：0.2～1.5份；炭黑：0～0.10份；尺寸稳定剂：3～5份；其中所述PVC树脂聚合度为500～1300。

具体的，所述复合耐热改性剂为α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物与α-甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物的复合物。复合耐热改性剂中α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物含量为90～95%，α-甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物含量为5～10%。

优选的，所述α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈含量为10～27%。

具体的，所述甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物，其中甲基丙烯酸甲酯含量为30%，甲基丙烯酸丁酯含量为70%。所述甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物，是一种全酯类丙烯酸酯树脂，作为抗冲改性剂。

优选的，所述PVC树脂聚合度为700～800的PVC树脂。所述PVC树脂聚合度为500～1300可以保证物料有一定流动性，适合注塑工艺，同时又可保证材料力学强度。聚合度太高，流动性变差，聚合度太低，材料强度差。

所述尺寸稳定剂为铝、钾、钠、镁、铁的硅酸铝混合物。

所述尺寸稳定剂为白云母[K₂Al₄(Al₂Si₆O₂₀)(OH)₄]和/或金云母[K₂Mg₆(Al₂Si₆O₂₀)(OH)₄]。尺寸稳定剂的加入主要保证组合物在注塑时不变形或变形较小。

所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡（OPE）、聚乙烯蜡、硬脂酸盐（如硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸铅等）、硬脂酸酯类的两种或多种。

所述抗氧化剂为酚类抗氧化剂和磷系抗氧化剂，优选酚类抗氧化剂四[3-（3,-二叔丁基-4-羟苯基）丙酸]季戊醇酯（1010）。

所述炭黑作为着色剂。

一种如上所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物的制备方法，其特征在于，其工艺步骤为：

1、配混工艺：将上述组合物原料按重量份配比在高低速混合机组混合，至混合温度100～130℃时；将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至37～43℃时出料；

2、造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆挤出机造粒，造粒温度120～145℃；

优选的，所述的步骤1的混合温度为110～120℃。

所述的步骤2的造粒温度为130～140℃。

本发明通过对复合耐热改性剂中α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈含量的控制，根据分子设计原理使的该共聚物与PVC树脂具有更好的相容性；复合耐热改性剂中通过对α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物与α-甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物的比例限制，有效结合了优越的相容性和较高的玻璃化温度，使本复合耐热改性剂能在低用量的前提下使本发明的蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物具有优越的耐热性能。

所述的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物抗冲改性剂属于核-壳结构共聚物。其中作为“核芯”的甲基丙烯酸丁酯能发生低度交联，具有优越的弹性，“壳层”的甲基丙烯酸甲酯具有较高的玻璃化温度。本发明通过控制两者的比例实现该核-壳结构的最佳橡胶相交联密度和平均粒径，同时所用的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯共聚物不含双键，避免了由于双键导致材料老化性能较差的问题。使得本发明组合物不但具有优越的冲击性能，还具有优越的抗光老化性能；并与抗氧化剂配合使得本发明具有更强的抗氧老化性能。

与现有技术相比，本发明的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法所具有的有益效果是：本发明采用特定组成的耐热改性剂配合尺寸稳定剂，在低用量的条件下使本发明组合物达到了传统工艺普通耐热改性剂较高用量才能达到的优越的耐热性能。大大节约了生产成本。并且本发明采用特殊组成比例的全酯丙烯酸酯类抗冲改性剂，在保证材料达到传统抗冲改性剂较高的抗冲性能的同时还使本发明组合物具有优越抗光老化性能。本发明的生产工艺简单，生产成本较低，产品具有优越的耐热性能、较高的抗冲性能、优越抗光老化性能，加上PVC自身的阻燃性，可完全满足做高性能的蓄电池外壳用材料的要求。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法作进一步的说明，其中实施例1为最佳实施例：

表1：实施例1～5的各组分重量份组成（单位：份）

表2：实施例1～5中复合耐热改性剂组成如下：

表3：实施例6～10的各组分重量份组成（单位：份）

表4：实施例6～10中复合耐热改性剂组成如下：

实施例制备方法：

（1）原料配混：将实施例3～8按原料配比称好物料，然后加入到高速混合机混合，至混合温度115℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料。

（2）专用料造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆造粒，工艺参数设置如下：

表5：双螺杆造粒机的工艺参数

	1区	2区	3区	4区	5区	机头
							挤出机温度（℃）	120	130	135	140	145	145

实施例1、2的制备方法同实施例3～8，不同的是混合温度为100℃，出料温度为37℃；

实施例9、10的制备方法同实施例3～8，不同的是混合温度为130℃，出料温度为43℃；

性能测试方法，专用料用双辊开炼机开片，在模压机180℃压制样片，制得检测试样后测试性能。结果如下：

表6：实施例1～5的产品性能测试结果

表7：实施例:6～10的产品性能测试结果

对比例1

除ABS树脂外、其余助剂（质量）为阻燃剂十溴二苯醚10～15%、协效剂三氧化二锑3～5%、阻燃助剂0.1～0.5%、增韧剂PB接枝共聚物0～5%、相容剂ABS接枝马来酸酐0～5%。以上原料与实施例相同条件下采用双螺杆造粒。性能测试：缺口冲击强度6.5kJ/m²，紫外光老化后冲击强度（3000h）1.3kJ/m²，维卡软化温度101℃。

表8：对比例2、3的各组分重量份组成（单位：份）

	对比例2	对比例3
			聚氯乙烯	100	100
丙烯腈与苯乙烯共聚物	9	9
			ABS	8	8
复合铅稳定剂	0	4
			有机锡稳定剂	1.5	0
润滑剂	1.5	1.5
			加工助剂	0	2

表9：对比例2和对比例3制备方法与实施例相同，性能检测结果如下：

检测项目	单位	对比例2	对比例3
				维卡软化温度	℃	94.2	95.3
熔体质量流动速率	g/10min	1.6	1.5
				拉伸强度	MPa	35.0	39.6
缺口冲击强度	kJ/m²	3.4	3.6
				紫外光老化后冲击强度(3000h)	kJ/m²	1.7	1.7

对比例1是ABS蓄电池外壳组合物，ABS树脂用于蓄电池外壳，必须经过阻燃改性。对比例2和对比例3是聚氯乙烯组合物，经过低用量耐热改性剂耐热改性后，维卡软化温度有所提高，但仍达不到蓄电池外壳的耐热要求；而且冲击强度也较低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于，其重量份组成为：PVC树脂：100份；复合铅稳定剂：3～8份；复合耐热改性剂：5～9份；甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物：4～8份；润滑剂：1.5～4.0份；抗氧化剂：0.2～1.5份；炭黑：0～0.10份；尺寸稳定剂：3～5份；所述PVC树脂聚合度为500～1300。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述复合耐热改性剂为α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物与α-甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物的复合物；其中α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物含量为90～95%，α-甲基苯乙烯-马来酸酐共聚物含量为5～10%。

3.根据权利要求2所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈含量为10～27%。

4.根据权利要求1所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物中甲基丙烯酸甲酯含量为30%，甲基丙烯酸丁酯含量为70%。

5.根据权利要求1所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述尺寸稳定剂为铝、钾、钠、镁、铁的硅酸铝混合物。

6.根据权利要求1所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述尺寸稳定剂为白云母[K₂Al₄(Al₂Si₆O₂₀)(OH)₄]和/或金云母[K₂Mg₆(Al₂Si₆O₂₀)(OH)₄]。

7.根据权利要求1所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述PVC树脂聚合度为700～800。

8.一种权利要求1～7任一项所述蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物的制备方法，其特征在于，其工艺步骤为：

8.1、配混工艺：将上述组合物原料按重量份配比在高低速混合机组混合，至混合温度100～130℃时，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至37～43℃时出料；

8.2、造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆挤出机造粒，造粒温度120～145℃。

9.根据权利要求8所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤8.1的混合温度为110～120℃。

10.根据权利要求8所述的一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤8.2的造粒温度为130～140℃。