CN106189049A - 一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其由以下重量份的组分制得：40~50份ABS树脂，20~30份PVC树脂，5~10份改性氢氧化铝，3~5份改性沸石粉，3~5份经表面处理的纳米氮化硅，5~10份氯化聚乙烯，1~3份润滑剂。本发明对铅酸蓄电池阻燃塑壳材料的配方进行了整体优化，配方科学，各组分均能与树脂基体完美兼容结合，成本低，安全环保，导热、阻燃与耐候性能优良，力学性能优异。

Description

一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料
技术领域
本发明涉及一种蓄电池壳体材料，尤其是涉及一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料。
背景技术
当今国际能源竞争日趋激烈，世界能源格局加快调整，在传统能源清洁高效利用的基础上，发展以再生能源和生物能源为主的清洁能源，推动经济绿色增长，成为必由之路和共同选择。中国政府在保持经济高速发展的同时，也先后出台了一系列绿色能源及新能源合理开发、利用、保护的政策、法规。而蓄电池作为一种新型绿色能源，因其本身安全可靠，性价比高，环境适应能力强等优点，被广泛应用于各行各业。
对于蓄电池而言，作为用来盛放电解液和极群载体的铅蓄电池壳则是重要组成部分。尤其是铅蓄电池壳体的抗冲击性、耐热性、耐氧化性及电气性等性能的优劣，直接影响到蓄电池性价比的高低。因此，如何提高铅蓄电池槽的整体性能成为行业关注的焦点。近年来，随着工程塑料的迅速发展，大多采用ABS树脂材料作为铅蓄电池壳体原材料较为普遍，但ABS阻燃性能较差，存在一定安全隐患，且ABS含有丁二烯成分，易受光氧作用的影响，引发分子链中双键断裂产生自由基并进一步降解，造成材料发黄、变脆，耐候性能差。
例如，授权公告号CN101235184B，授权公告日2010.08.18的中国专利公开了一种铅酸蓄电池外壳专用阻燃ABS材料。它除ABS外，余量主要由以下组分组成：阻燃剂、协效剂、阻燃助剂、增韧剂、相容剂组成。该阻燃ABS材料中的阻燃剂采用十溴二苯醚，协效剂采用三氧化二锑，成本高，且其中三氧化二锑不环保，且有致癌可能性，同时该ABS材料仍未解决ABS材料易变脆发黄的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的铅酸蓄电池阻燃塑壳材料所存在的上述问题，提供了一种配伍合理，成本低，安全环保，导热、阻燃与耐候性能优良的铅酸蓄电池阻燃塑壳材料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其由以下重量份的组分制得：40~50份ABS树脂，20~30份PVC树脂，5~10份改性氢氧化铝，3~5份改性沸石粉，
3~5份经表面处理的纳米氮化硅，5~10份氯化聚乙烯，1~3份润滑剂。本发明对铅酸蓄电池阻燃塑壳材料的配方进行了整体优化，在ABS树脂中加入定量PVC树脂，通过两者材料协同作用，使得塑壳的耐候性得到大幅度提高，有效解决了壳体易变脆发黄的问题，并同时保持了铅蓄电池壳体的冲击强度和韧性达到国家标准规定；氢氧化铝为一种廉价的阻燃剂，在阻燃材料中广泛应用，但是其需要较大的添加量（通常需要20%以上）才具有阻燃作用，同时其与ABS树脂、PVC树脂兼容性差，且在材料中分散性差，本发明中采用改性氢氧化铝作为阻燃剂，阻燃性能更为优异，热稳定性良好，且分散性好，与材料体系间的界面结合性得到提高，采用改性沸石粉作为阻燃促进剂，改性沸石粉能有选择的吸附、透过粒子，能够有效提高改性氢氧化铝的阻燃效率，采用改性氢氧化铝和改性沸石粉作为阻燃体系，可大大减少改性氢氧化铝的使用量，阻燃效果好；经表面处理的纳米氮化硅分布在材料中，可提高材料的力学性能，最重要的是可以提高材料的热稳定性，并进一步提高阻燃性。
作为优选，所述改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度5~10%的分散液，搅拌加热至70~80℃后，将为氢氧化铝质量10~15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2~3，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应4~8h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝。通过三聚氰胺与甲醛交联可在氢氧化铝表面形成一层薄膜，既能提高氢氧化铝的热稳定性，又能使氢氧化铝与树脂基体间的界面结合强度大大提高，且分散性能也更为优异。
作为优选，所述改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于300~500℃温度下煅烧30~60min，冷却后浸于质量浓度为5~10%的硝酸溶液中超声处理30~40min，过滤后再将沸石粉置于浸润剂中超声处理30~60min，在70~80℃下烘干即得改性沸石粉。
作为优选，所述浸润剂由以下质量百分比的组分组成：3~5%聚氧化乙烯，0.1~0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。
作为优选，所述经表面处理的氮化硅通过以下方法制得：将纳米氮化硅加入到含质量浓度为1~1.5%硅烷偶联剂KH-560的丙酮溶液中，剪切分散后，于30~40℃下震荡5~7h，过滤干燥，即得经表面处理的氮化硅。
作为优选，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸镁、硬脂酸锌及聚乙烯蜡中的一种或多种。
因此，本发明具有如下有益效果：
（1）在ABS树脂中加入定量PVC树脂，通过两者材料协同作用，使得塑壳的耐候性得到大幅度提高，有效解决了壳体易变脆发黄的问题；
（2）采用改性氢氧化铝和改性沸石粉作为阻燃体系，可大大减少改性氢氧化铝的使用量，阻燃效果好；
（3）对铅酸蓄电池阻燃塑壳材料的配方进行了整体优化，配方科学，各组分均能与树脂基体完美兼容结合，成本低，安全环保，导热、阻燃与耐候性能优良，力学性能优异。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，由以下重量的组分制得：40KgABS树脂，20KgPVC树脂，5Kg改性氢氧化铝，3Kg改性沸石粉，3Kg经表面处理的纳米氮化硅，5Kg氯化聚乙烯，1Kg润滑剂（乙撑双硬脂酰胺）；
其中改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度5%的分散液，搅拌加热至70℃后，将为氢氧化铝质量10%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应4h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝；
改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于300℃温度下煅烧30min，冷却后浸于质量浓度为5%的硝酸溶液中超声处理30~40min，过滤后再将沸石粉置于浸润剂中超声处理30min，在70℃下烘干即得改性沸石粉，浸润剂由以下质量百分比的组分组成：3%聚氧化乙烯，0.1%硅烷偶联剂KH-550，余量为水；
经表面处理的氮化硅通过以下方法制得：将纳米氮化硅加入到含质量浓度为1%硅烷偶联剂KH-560的丙酮溶液中，剪切分散后，于30℃下震荡5h，过滤干燥，即得经表面处理的氮化硅。
实施例2
一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，由以下重量份的组分制得： 50KgABS树脂， 30KgPVC树脂，10Kg改性氢氧化铝，5Kg改性沸石粉，5Kg经表面处理的纳米氮化硅，10Kg氯化聚乙烯，3Kg润滑剂（硬脂酸镁）；
其中改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度10%的分散液，搅拌加热至80℃后，将为氢氧化铝质量15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：3，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应4~8h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝；
改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于500℃温度下煅烧60min，冷却后浸于质量浓度为10%的硝酸溶液中超声处理40min，过滤后再将沸石粉置于浸润剂中超声处理60min，在80℃下烘干即得改性沸石粉，浸润剂由以下质量百分比的组分组成： 5%聚氧化乙烯，0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为水；
经表面处理的氮化硅通过以下方法制得：将纳米氮化硅加入到含质量浓度为1.5%硅烷偶联剂KH-560的丙酮溶液中，剪切分散后，于40℃下震荡7h，过滤干燥，即得经表面处理的氮化硅。
实施例3
一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，由以下重量份的组分制得：45KgABS树脂，25KgPVC树脂，8Kg改性氢氧化铝，4Kg改性沸石粉，4Kg经表面处理的纳米氮化硅，7Kg氯化聚乙烯，2Kg润滑剂（硬脂酸锌与聚乙烯蜡按质量比1:1混合）；
其中改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度7%的分散液，搅拌加热至72℃后，将为氢氧化铝质量12%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2.5，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应6h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝；
改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于400℃温度下煅烧40min，冷却后浸于质量浓度为8%的硝酸溶液中超声处理35min，过滤后再将沸石粉置于浸润剂中超声处理40min，在75℃下烘干即得改性沸石粉，浸润剂由以下质量百分比的组分组成：4%聚氧化乙烯，0.3%硅烷偶联剂KH-550，余量为水；
经表面处理的氮化硅通过以下方法制得：将纳米氮化硅加入到含质量浓度为1.2%硅烷偶联剂KH-560的丙酮溶液中，剪切分散后，于35℃下震荡6h，过滤干燥，即得经表面处理的氮化硅。
将本发明铅酸蓄电池阻燃塑壳材料经注塑成型即可得到铅酸蓄电池阻燃塑壳氧指数≥35%，阻燃性能远超过塑料材料可燃性能标准V-0级阻燃标准，其他各项指标（均按照GB/T 23754-2009执行）为：
质量变化率：0.3%；
耐冲击：低温-30℃以下无裂纹；
耐热性：70±2℃、3小时后变化量：0.2mm；
耐气压：变化量：0.1mm；
耐电压：20000V未被击穿；
还原高锰酸钾：0.4ml/g。
各指标远超过GB/T 23754-2009《铅酸蓄电池槽》标准要求。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其特征在于，其由以下重量份的组分制得：40~50份ABS树脂，20~30份PVC树脂，5~10份改性氢氧化铝，3~5份改性沸石粉，3~5份经表面处理的纳米氮化硅，5~10份氯化聚乙烯，1~3份润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其特征在于，所述改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度5~10%的分散液，搅拌加热至70~80℃后，将为氢氧化铝质量10~15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2~3，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应4~8h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其特征在于，所述改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于300~500℃温度下煅烧30~60min，冷却后浸于质量浓度为5~10%的硝酸溶液中超声处理30~40min，过滤后再将沸石粉置于浸润剂中超声处理30~60min，在70~80℃下烘干即得改性沸石粉。
4.根据权利要求3所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其特征在于，所述浸润剂由以下质量百分比的组分组成：3~5%聚氧化乙烯，0.1~0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。
5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其特征在于，所述经表面处理的氮化硅通过以下方法制得：将纳米氮化硅加入到含质量浓度为1~1.5%硅烷偶联剂KH-560的丙酮溶液中，剪切分散后，于30~40℃下震荡5~7h，过滤干燥，即得经表面处理的氮化硅。
6.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸镁、硬脂酸锌及聚乙烯蜡中的一种或多种。
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