CN105218941B - 一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料及其制备方法与应用，其制备原料包括：聚丙烯65‑76.9％，矿物填充物3‑7.5％，玻璃纤维15‑20％，接枝聚丙烯5％，加工助剂0.1‑2.5％；所述矿物填充物为硫酸钡和/或滑石粉；所述百分比为质量百分比。本发明利用玻璃纤维和矿物填充物的增强作用，并通过提高聚丙烯和填充物之间的界面结合强度，有效提高材料耐压性能。本发明的易焊接高耐压改性聚丙烯材料通过加入适当含量加工助剂及筛选合适聚丙烯材料，改善其材料的流变特性，从而优化材料的焊接性能，使其实现易焊接、焊接强度高，不渗液等特性。

Description

一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于改性塑料技术领域，尤其是涉及一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料及其制备方法与应用。
背景技术
玻璃纤维增强聚丙烯具有机械强度高、耐热性好、耐化学腐蚀、尺寸稳定等优点，广泛应用于家用电器、汽车、机械等领域。玻璃纤维增强聚丙烯的强度和模量能够媲美工程塑料，这进一步扩展了增强聚丙烯的应用前景。玻纤增强PP与其他高分子锂离子电池外壳材料相比，具有明显的成本优势，并且综合性能好、耐溶剂性能佳、韧性较强、性质稳定，在防冲击和耐压上有一定的优势。目前，有的PP塑料锂离子电池外壳端部设有橡胶密封片，防止了电解液从PP材料焊接口溢出，增加了材料的成本，且不稳定，橡胶密封片容易老化，使电池寿命减短。同时，市面上的普通玻纤增强聚丙烯材料存在外观浮纤，耐压性能不好，不易焊接，焊接口易发生渗液现象以及焊接粘料等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料及其制备方法与应用，改善现有聚丙烯产品在焊接、耐压、防渗漏等方面的不足。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料，其制备原料包括：聚丙烯65-76.9％，矿物填充物3-7.5％，玻璃纤维15-20％，接枝聚丙烯5％，加工助剂0.1-2.5％；所述矿物填充物为硫酸钡和/或滑石粉；所述百分比为质量百分比。
进一步，所述聚丙烯为高结晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，熔体流动速率为0.5-5g/10min(230℃，2.16kg)。
进一步，所述玻璃纤维为长度0.2-10mm，直径8-20μm的短切玻璃纤维。
进一步，所述接枝聚丙烯为聚丙烯与不饱和酸或不饱和酸酐的接枝低聚物，接枝率为0.3-1.2％，其融指为50-120g/10min(230℃，2.16kg)。
进一步，所述接枝聚丙烯为聚丙烯接枝马来酸、聚丙烯接枝衣康酸、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝马来酸酐或聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯。
进一步，所述加工助剂为抗氧剂、偶联剂、成核剂、防粘剂、润滑剂中的至少一种。
本发明还提供了上述易焊接高耐压改性聚丙烯材料的制备方法，将质量百分比分别为65-76.9％的聚丙烯，3-7.5％的矿物填充物，15-20％的玻璃纤维，5％的接枝聚丙烯以及0.1-2.5％的加工助剂均匀混合，然后在挤出机中以180℃-250℃熔融，挤出，造粒。
进一步，所述挤出机为双螺杆挤出机。
上述的易焊接高耐压改性聚丙烯材料可应用在锂离子电池外壳工业中。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
1)本发明利用玻璃纤维和矿物填充物的增强作用，并通过提高聚丙烯和填充物之间的界面结合强度，有效提高材料耐压性能。
2)本发明通过加入适当含量加工助剂及筛选合适聚丙烯材料，改善其材料的流变特性，从而优化材料的焊接性能，使其实现易焊接、焊接强度高，不渗液等特性。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例和对比例来详细说明本发明。
以下实施例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度180-230℃，二区温度220-240℃，三区温度220-240℃，四区温度220-240℃，五区温度230-250℃，六区温度240-250℃，七区温度230-250℃，八区温度220-240℃，九区温度200-220℃，主机转速250-360转/分钟。
实施例1
一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：将上述原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到本发明的易焊接高耐压改性聚丙烯材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
其中，聚丙烯为高结晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯三者按质量比1:1:1的混合物，熔体流动速率为0.5-5g/10min(230℃，2.16kg)。玻璃纤维为长度0.2-10mm，直径8-20μm的短切玻璃纤维。相容剂为聚丙烯接枝马来酸，接枝率为0.3-1.2％，其融指为50-120g/10min(230℃，2.16kg)，防粘剂采用K-720防粘剂。
实施例2
一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：将上述原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到本发明的易焊接高耐压改性聚丙烯材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
其中，聚丙烯为高结晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯三者按质量比1:1:1的混合物，熔体流动速率为0.5-5g/10min(230℃，2.16kg)。玻璃纤维为长度0.2-10mm，直径8-20μm的短切玻璃纤维。相容剂为聚丙烯接枝马来酸，接枝率为0.3-1.2％，其融指为50-120g/10min(230℃，2.16kg)。抗氧剂为汽巴IRGAFOS38。润滑剂选用酰胺润滑脂。防粘剂采用K-720防粘剂。
实施例3
一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：将上述原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到本发明的易焊接高耐压改性聚丙烯材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
其中，聚丙烯为高结晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯三者按质量比1:1:1的混合物，熔体流动速率为0.5-5g/10min(230℃，2.16kg)。玻璃纤维为长度0.2-10mm，直径8-20μm的短切玻璃纤维。相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，接枝率为0.3-1.2％，其融指为50-120g/10min(230℃，2.16kg)。抗氧剂为抗氧剂1010。润滑剂选用酰胺润滑脂。防粘剂采用K-710高分子防粘剂。
实施例4
一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：将上述原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到本发明的易焊接高耐压改性聚丙烯材料。将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
其中，聚丙烯为高结晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯三者按质量比1:1:1的混合物，熔体流动速率为0.5-5g/10min(230℃，2.16kg)。玻璃纤维为长度0.2-10mm，直径8-20μm的短切玻璃纤维。相容剂为聚丙烯接枝马来酸，接枝率为0.3-1.2％，其融指为50-120g/10min(230℃，2.16kg)。抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂汽巴IRGAFOS168。润滑剂选用酰胺润滑脂。防粘剂采用K-710高分子防粘剂。
对比例1
一种玻纤聚丙烯材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机主喂料口中，双螺杆机熔融挤出，造粒后干燥。所述组分均为现有技术。
其中，聚丙烯为高结晶聚丙烯，玻璃纤维采用AR玻璃纤维，相容剂采用聚丙烯接枝丙烯酸缩水甘油酯。
表1 实施例和对比例的聚丙烯复合材料的原料配方(按质量百分比)
原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
聚丙烯 76.9％ 72％ 67％ 65％ 80％
硫酸钡 3％ 3％ 3.5％ 3.5％
滑石粉 1％ 3％ 4％
玻纤 15％ 18％ 20％ 20％ 15％
相容剂 5％ 5％ 5％ 5％ 5％
抗氧剂 0.5％ 0.6％ 1％
润滑剂 0.3％ 0.5％ 1％
防粘剂 0.1％ 0.2％ 0.4％ 0.5％
表2 实施例和对比例的聚丙烯复合材料的测试数据
聚丙烯接枝马来酸作为相容剂，使聚丙烯和玻璃纤维的相容性提高，玻璃纤维在聚丙烯内不容易被拔出或剥离，提高材料的性能。对比例的材料为目前市场上通用的PP塑料锂离子电池外壳产品，采用普遍的配方及加工工艺，平行对比材料的力学性能、焊接测试、耐压测试、防渗液测试，相比之下，本发明各实施例的力学性能、焊接性能、耐压性能及防渗液性能均有明显优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (5)

1.一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料，其特征在于，其制备原料包括：聚丙烯65-76.9％，矿物填充物3-7.5％，玻璃纤维15-20％，接枝聚丙烯5％，加工助剂0.1-2.5％；所述矿物填充物为硫酸钡、或硫酸钡和滑石粉混用；所述聚丙烯为高结晶聚丙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯三者按质量比1:1:1的混合物，熔体流动速率为0.5-5g/10min，条件为230℃、2.16kg；接枝聚丙烯为聚丙烯接枝马来酸，接枝率为0.3-1.2％，其熔体流动速率为50-120g/10min，条件为230℃、2.16kg；所述加工助剂为抗氧剂、防粘剂和润滑剂；抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂汽巴IRGAFOS168；润滑剂选用酰胺润滑脂；防粘剂采用K-710高分子防粘剂；所述百分比为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料，其特征在于：所述玻璃纤维为长度0.2-10mm，直径8-20μm的短切玻璃纤维。
3.权利要求1至2任一项所述的一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：将质量百分比分别为65-76.9％的聚丙烯，3-7.5％的矿物填充物，15-20％的玻璃纤维，5％的接枝聚丙烯以及0.1-2.5％的加工助剂均匀混合，然后在挤出机中以180℃-250℃熔融，挤出，造粒。
4.根据权利要求3所述的一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述挤出机为双螺杆挤出机。
5.根据权利要求1至2任一项所述的一种易焊接高耐压改性聚丙烯材料在锂离子电池外壳工业中的应用。
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